第一章-熱力學第一、二定律試題及答案

第一章熱力學第一定律一、選擇題1．下述說法中,哪一種正確（）（A)熱容C不是狀態(tài)函數；（B)熱容C與途徑無關;(C）恒壓熱容Cp不是狀態(tài)函數；（D)恒容熱容CV不是狀態(tài)函數.2．對于內能是體系狀態(tài)的單值函數概念，錯誤理解是(）（A）體系處于一定的狀態(tài)，具有一定的內能；(B）對應于某一狀態(tài),內能只能有一數值不能有兩個以上的數值；（C）狀態(tài)發(fā)生變化,內能也一定跟著變化；（D)對應于一個內能值，可以有多個狀態(tài)。3．某高壓容器中盛有可能的氣體是O2，Ar，CO2,NH3中的一種，在298K時由5dm3絕熱可逆膨脹到6dm3，溫度降低21K，則容器中的氣體（)（A)O2(B）Ar(C）CO2（D)NH34．戊烷的標準摩爾燃燒焓為-3520kJ·mol-1，CO2（g）和H2O(l）標準摩爾生成焓分別為-395kJ·mol—1和—286kJ·mol-1，則戊烷的標準摩爾生成焓為（）（A）2839kJ·mol—1（B）—2839kJ·mol-1(C)171kJ·mol-1（D）-171kJ·mol—15．已知反應的標準摩爾反應焓為，下列說法中不正確的是(）。（A)。是H2O（g）的標準摩爾生成焓（B)。是H2O（g）的標準摩爾燃燒焓（C).是負值（D)。與反應的數值相等6．在指定的條件下與物質數量無關的一組物理量是（）(A)T，P,n(B）Um,Cp,CV(C）ΔH，ΔU，Δξ(D)Vm，ΔHf,m(B）,ΔHc，m（B）7．實際氣體的節(jié)流膨脹過程中,下列那一組的描述是正確的(）(A）Q=0ΔH=0ΔP<0ΔT≠0（B）Q=0ΔH〈0ΔP>0ΔT>0(C)Q〉0ΔH=0ΔP<0ΔT〈0(D)Q<0ΔH=0ΔP〈0ΔT≠08．已知反應H2(g）+1/2O2(g）→H2O（l)的熱效應為ΔH，下面說法中不正確的是（）（A）ΔH是H2O(l)的生成熱(B）ΔH是H2（g）的燃燒熱(C)ΔH與反應的ΔU的數量不等（D）ΔH與ΔHθ數值相等9．為判斷某氣體能否液化，需考察在該條件下的（）（A)μJ-T>0(B)μJ-T〈0（C）μJ-T=0（D）不必考慮μJ—T的數值10．某氣體的狀態(tài)方程為PV=RT+bP（b>0），1mol該氣體經等溫等壓壓縮后其內能變化為(）（A）ΔU〉0（B）ΔU<0（C)ΔU=0（D）該過程本身不能實現11．均相純物質在相同溫度下CV>CP的情況是(）(A）（?P/?T)V<0（B）(?V/?T)P〈0(C）（?P/?V)T〈0（D)不可能出現CV〉CP12．理想氣體從相同始態(tài)分別經絕熱可逆膨脹和絕熱不可逆膨脹到達相同的壓力，則其終態(tài)的溫度,體積和體系的焓變必定是（)（A)T可逆〉T不可逆，V可逆>V不可逆,ΔH可逆〉ΔH不可逆（B)T可逆〈T不可逆,V可逆<V不可逆,ΔH可逆〈ΔH不可逆(C)T可逆〈T不可逆，V可逆>V不可逆,ΔH可逆<ΔH不可逆（D)T可逆〈T不可逆，V可逆〈V不可逆,ΔH可逆〉ΔH不可逆13．1mol、373K、1atm下的水經下列兩個不同過程達到373K、1atm下的水汽:（1)等溫可逆蒸發(fā)，(2)真空蒸發(fā)。這兩個過程中功和熱的關系為（）（A)W1>W2，Q1〉Q2（B）W1〈W2，Q1〈Q2(C）W1=W2，Q1=Q2(D)W1〉W2,Q1〈Q214．對于內能是體系狀態(tài)的單值函數概念，錯誤理解是(）（A)體系處于一定的狀態(tài),具有一定的內能；(B）對應于某一狀態(tài)，內能只能有一數值不能有兩個以上的數值；（C)狀態(tài)發(fā)生變化，內能也一定跟著變化；（D)對應于一個內能值，可以有多個狀態(tài)。15．在一個絕熱剛瓶中，發(fā)生一個放熱的分子數增加的化學反應，那么（）（A)Q>0，W>0，?U>0；（B)Q=0,W=0,?U<0；(C)Q=0，W=0，?U=0；(D)Q<0，W〉0，?U<0.16．一定量的單原子理想氣體，從A態(tài)變化到B態(tài)，變化過程不知道，但若A態(tài)與B態(tài)兩點的壓強、體積和溫度都已確定，那就可以求出（）（A)氣體膨脹所做的功;(B)氣體內能的變化；(C）氣體分子的質量；(D)熱容的大小。17．如圖，可表示理想氣體卡諾循環(huán)的示意圖是(）（A)圖⑴；(B）圖⑵;（C）圖⑶;（D）圖⑷二、填空題1．焦耳—湯姆孫系數,μJ-T>0表示節(jié)流膨脹后溫度將.2．在373K，pθ下，1mol液態(tài)水向真空蒸發(fā)為373K，pθ下的水蒸氣，已知此過程的△H=40。6kJ，則此過程的△U=kJ，Q=kJ.3．已知反應C(s)+O2（g）=CO2(g）的△rHmθ（298K）=-393.51kJ·mol—1.若此反應在一絕熱鋼瓶中進行,則此過程的△U0，△H0。4．對于組成不變的均相密閉體系,當有個獨立的強度因素確定后，體系中所有的強度性質也就確定，若再知道,則所有的廣度性質也就確定.5．1mol298K的液體苯在彈式量熱計中完全燃燒，放熱3264kJ，則反應：2C6H6(l)+15O2(g）=12CO2（g)+6H2O（l）的△rUm(298K）=kJ·mol-1，△rHm（298K)=kJ·mol-1。6．某理想氣體經絕熱恒外壓壓縮，△U0，△H0。7．卡諾熱機的效率只與有關，而與無關。三、證明題1．證明：若一氣體狀態(tài)方程滿足pVm=RT+bp時，則該氣體的內能僅是溫度的函數。2．某氣體的狀態(tài)方程為pVm=RT+ap，a為大于零的常數，證明該氣體經節(jié)流膨脹后，氣體的溫度上升。3．若物質的膨脹系數，則Cp與壓力無關.4．已知純物質的平衡穩(wěn)定條件是，請證明任一物質絕熱可逆膨脹過程后壓力必降低。5．某氣體的狀態(tài)方程為pVm=RT+ap，a為大于零的常數,證明：該氣體的焦耳—湯姆孫系數μJ-T〈0。四、計算題1．某氣體的狀態(tài)方程為pVm=RT+ap，a為大于零的常數，證明：該氣體的焦耳—湯姆孫系數μJ—T<0。6．1mol單原子理想氣體從始態(tài)273K、202.65kPa沿著p/V=常數的可逆途徑變化到壓力加倍的終態(tài),試求：該過程的W、ΔU、ΔH、Q.2．一摩爾單原子理想氣體從0℃、2p始態(tài)，經由方程pV2=const壓力為15p,計算沿此途經的平均熱容.3．在空氣中有一真空絕熱箱，體積為V0，今在箱上刺一個小孔,空氣流入箱內,設空氣為理想氣體(Cp，m=3.5R)。⑴巳知空氣溫度是298K，箱內氣體溫度是多少?⑵若V0=10dm3，求該過程的Q、W、?U、?H各為多少？4．298。15K，1mol的CO2(實際氣體)由始態(tài)p1=3p，V1=7.9dm3等溫變化到終態(tài)p2=p，V2=24dm3，求此過程的?U與?H。巳知Cp，m(CO2)=36。6J·K-1·mol-1，焦耳－湯姆遜系數μJ-T=1.14+8。65×10—3（p/p）.5．1mol單原子分子理想氣體由始態(tài)A（2p,298K)，沿著p/p=0。1（Vm/dm3·mol—1)+b的可逆途經膨脹到原體積2倍，計算終態(tài)的壓力以及此過程的Q、W、第二章熱力學第二定律一、選擇題1．25℃時，將11.2升O2與11。2升N2混合成11。2升的混合氣體,該過程(A)?S〉0，?G〈0;（B）?S<0，?G〈0；(C）?S=0，?G=0;（D）?S=0，?G<0。2．?G=?F的過程是（)（A)H2O(l,373K，p)H2O(g，373K，p)；(B)N2（g,400K,1000kPa)N2（g,400K,100kPa）;(C)等溫等壓下,N2(g）+3H2（g)NH3（g);(D）Ar(g，T,p)Ar（g，T+100,p）.3．等溫等壓下進行的化學反應，其方向由?rHm和?rSm共同決定，自發(fā)進行的反應應滿足下列哪個關系式(）（A）?rSm=?rHm/T;（B)?rSm>?rHm/T；（C）?rSm≥?rHm/T;（D)?rSm≤?rHm/T。4．已知水的六種狀態(tài)：①100℃，pH2O（l)；②99℃,2pH2O(g）;③100℃，2pH2O(l)；④100℃、2pH2O(g)；⑤101℃、pH2O(l);⑥101℃、pH2O（g)。它們化學勢高低順序是（)(A)μ2>μ4〉μ3>μ1>μ5〉μ6;（B）μ6>μ5>μ4>μ3>μ2〉μ1；（C)μ4〉μ5〉μ3〉μ1>μ2>μ6；(D)μ1>μ2〉μ4>μ3〉μ6〉μ5。5。下列過程中?S為負值的是哪一個(）(A）液態(tài)溴蒸發(fā)成氣態(tài)溴；（B)SnO2（s）+2H2(g)=Sn(s）+2H2O(l)；（C)電解水生成H2和O2;（D)公路上撤鹽使冰融化。6．從A態(tài)到B態(tài)可沿兩條等溫膨脹途徑進行,一條可逆,一條不可逆,試判斷哪個關系式成立（）（A）.ΔS可逆>ΔS不可逆(B）。W可逆〉W不可逆（C)。Q可逆〈Q不可逆（D）.(Q－W）可逆>(Q－W)不可逆7．在隔離體系中發(fā)生一個自發(fā)過程，則ΔG應為（)（A)。ΔG〈0（B)。ΔG〉0(C）。ΔG=0(D）。不能確定8．某氣體進行不可逆循環(huán)過程的熵變?yōu)椋ǎˋ）.ΔS系=0,ΔS環(huán)=0(B)。ΔS系=0,ΔS環(huán)〉0(C）.ΔS系>0，ΔS環(huán)=0(D).ΔS系>0,ΔS環(huán)〉09．某物質的蒸氣壓可由下式表示：ln(P/kpa）=13。14－(2437/T),該物質的摩爾氣化熱為（）(A)。20.26kJ·mol-1（B).293.1J·mol-1(C)。5612J·mol—1（D).2437J·mol-110．1mol理想氣體經絕熱自由膨脹體積增大10倍，則物系的熵變?yōu)椋ǎˋ）。ΔS=0(B)。ΔS=19.1J/K(C).ΔS>19.1J/K（D).ΔS<19。1J/K11．在273K和1atm下，水的化學位μH2O（l)和水汽的化學位μH2O（g)的關系是(）(A).μH2O（l)=μH2O(g)（B).μH2O（l)〉μH2O(g）(C)。μH2O（l)〈μH2O（g）（D）.無法知道12．純液體在常壓下凝固，下列各量中哪個減少（)（A)。熵（B).自由能（C)。凝固熱（D）。蒸汽壓13．1mol理想氣體經一等溫可逆壓縮過程,則（）(A)。ΔG>ΔF(B)。ΔG〈ΔF（C）.ΔG=ΔF(D）。ΔG與ΔF無法進行比較14．在－200(A)。ΔS系〈0，ΔS環(huán)〈0，ΔS總〈0（B)。ΔS系〉0,ΔS環(huán)〉0，ΔS總>0(C)。ΔS系〈0,ΔS環(huán)〉0,ΔS總〈0（D)。ΔS系〈0,ΔS環(huán)〉0，ΔS總>015．等溫等壓下發(fā)生不可逆電池反應，其ΔS的計算公式為()（A）.ΔS=ΔH/T(B).ΔS=（ΔH－ΔG)/T(C）。ΔS=Q實/T(D)。以上三式都不適用16．絕熱封閉體系中若ΔS>0，表明該過程是（）(A)?？赡?B）.自發(fā)(C）.非自發(fā)(D）自發(fā)或非自發(fā)17．對于封閉體系，當Wf=0時,可作為過程的可逆性與變化方向性的判據有（)（A）。(dU)T。V≤0（B)。（dH)S.P≥0(C）.（dS）U.V≥0(D).（dG)T.P≥018．250C，1atm下，NaCl在水中溶解度為6mol˙L-1，如將1molNaCl溶解于1L水中，此溶解過程中體系的ΔS和ΔG（A).ΔG>0，ΔS<0(B）。ΔG>0,ΔS〉0（C).ΔG<0，ΔS>0(D）。ΔG=0,ΔS>019．在一個絕熱的剛性密閉容器中，裝有H2和Cl2的混合氣體，T為298K，用光引發(fā)使之反應生成HCl（g）,設光照能量可不計,氣體為理想氣體,測得ΔfHm(HCl)=—92.30kJ·mol—1，此過程（）(A）。ΔH>0ΔS〈0（B).ΔH〈0ΔS<0(C）。ΔH<0ΔS〉0（D）.ΔH>0ΔS>020．純物質在恒壓下無相變時的G∽T曲線形狀是（）GGGGTTTT(A）(B）(C)（D）21．實際氣體CO2經節(jié)流膨脹后,溫度下降,那么（

）（A）?S（體）>0，?S(環(huán)）〉0；(B)?S(體）〈0，?S（環(huán))〉0(C）?S（體）>0，?S（環(huán)）=0；（D)?S(體)〈0，?S(環(huán))=022．2mol理想氣體B，在300K時等溫膨脹，W=0時體積增加一倍，則其?S（J·K—1）為（）(A）—5。76；（B）331;（C)5。76；(D)11.5223．某體系等壓過程A→B的焓變?H與溫度T無關，則該過程的（)(A)?U與溫度無關；(B)?S與溫度無關；（C）?F與溫度無關;（D)?G與溫度無關24．等溫下，一個反應aA+bB=dD+eE的?rCp=0,那么(）(A）?H與T無關,?S與T無關，?G與T無關；（B）?H與T無關，?S與T無關，?G與T有關；(C）?H與T無關，?S與T有關，?G與T有關;(D)?H與T無關，?S與T有關,?G與T無關。25．等溫等壓下進行的化學反應，其方向由ΔrHm和ΔrSm共同決定，自發(fā)進行的反應滿足下列關系中的（）(A），(B），(C）（D)26．在等溫等壓下，將1molN2與1molO2混合，假定兩者均為理想氣體，混合過程中不發(fā)生變化的一組狀態(tài)函數為（）(A）UHV，(B）SHG，（C）VGH,（D）FHS27．下列過程中，的是(）（A）理想氣體恒外壓等溫壓縮(B）263K、101.3kPa，冰熔化為水(C）等溫等壓下，原電池中發(fā)生的反應（D）等溫等壓下電解水28．在一定溫度和一定壓力下，某液體與其蒸氣呈平衡，其蒸氣壓為p1；若外壓增大時液體與其蒸氣重建平衡后其蒸氣壓為p2,則（）（A）p1=p2，(B)p1〉p2，(C)p1〈p2，（D)液體蒸氣壓與外壓無關29．298。2K、pθ下，反應的ΔrGm和ΔrFm的差值為（）(A)1239J·mol—1（B)－3719J·mol—1(C)2477J·mol—1(D）－2477J·mol—130．某化學反應在等溫等壓(298。2K，pθ）下進行時，放熱40000J；若使反應通過可逆電池完成，吸熱4000J，則體系可能作的最大電功為（）(A）40000J(B)4000J(C)4400J(D）36000J31．已知金剛石和石墨的Smθ(298K),分別為0.244J?K-1?mol-1和5.696J?K—1?mol—1，Vm分別為3。414cm3?mol—1和5。310cm3?mol—1,欲增加石墨轉化為金剛石的趨勢，則應（

)（A）升高溫度，降低壓力(B）升高溫度，增大壓力(C）降低溫度,降低壓力(D）降低溫度，增大壓力二、填空題1．理想氣體在定溫條件下向真空膨脹，△H0,△S0。（填>，=，<）2．在隔離體系中發(fā)生某劇烈的化學反應,使體系的溫度及壓力皆明顯上升，則該體系的△H>0，△F<0。（填>，=，<)3．1mol理想氣體絕熱向真空膨脹,體積擴大一倍，則此過程△S（系統(tǒng))+△S(環(huán)境)0△S（環(huán)境）0。4．一氣相反應A+2B=2C，該反應的△rGm△rFm；若將該反應布置成一可逆電池,使之作電功W1，那么該反應所能做的功WW1.5．在理想氣體的T—S圖上,等容線的斜率，等壓線的斜率。6．1mol理想氣體體積由V變到2V，若經等溫自由膨脹，△S1=J·K—1，若經絕熱可逆膨脹△S2=J·K-1。7．在298K時氣相反應A+B=2C的△rGm△rFm，△rHm△rUm。8．在一絕熱鋼瓶中發(fā)生一化學反應，使容器內的溫度增加，則此過程有△S0,△F0。9．一定T，p下，將體積為V的1molN2理想氣體與體積為V的1molO2理想氣體混合，總體積為2V，則過程的△S=J·K—1;若一定T，V下，將壓強為p的1molN2理想氣體與壓強為p的1molO2理想氣體混合，總壓強為2p,則過程的△S=J·K-1。10．一定T，p下,將體積為V的1molN2與體積為V的另1molN2混合,總體積為2V，則過程的△S=J·K-1;若一定T,V下，將壓強為p的1molN2與壓強為p的另1molN2理想氣體混合，總壓強為2p，則過程的△S=J·K-1。11．實際氣體節(jié)流膨脹后，△S0，Q0。12．若氣體的μJ—T>0，那么該氣體節(jié)流膨脹后溫度，體系的熵。13．對于理想氣體,其0,0.14．由Clapeyron方程導出Clausius-Clapeyron方程積分式時所作出的三個近似處理分別是：⑴氣體為理想氣體，⑵，⑶。15．從熵的統(tǒng)計意義來判斷下列過程體系的熵值是增大還是減少：苯乙烯聚合成聚苯乙烯；氣體在催化劑表面的吸附。16．偏摩爾熵的定義式為；純物質兩相平衡的條件為。17．從微觀角度而言,熵具有統(tǒng)計意義，它是體系____________的一種量度.熵值小的狀態(tài)相對于____________的狀態(tài)。三、證明題1．證明：2．證明：3.4．證明氣體的焦耳系數有下列關系式：.5．四、計算題1．1molCH3C6H5在其沸點383。15K時蒸發(fā)為氣,求該過程的Q、W、ΔvpaUmθ、ΔvapHmθ、ΔvapGmθ、ΔvapFmθ和ΔvapSmθ。已知該溫度下CH3C6H5的氣化熱為362kJ·kg2．某一化學反應若在等溫等壓下（298.15K,pθ）進行，放熱40.0kJ，若使該反應通過可逆電池來完成，則吸熱4.0kJ。⑴計算該反應的熵變;⑵當該反應自發(fā)進行時(即不做電功時）,求環(huán)境的熵變和總熵變；⑶計算體系可能做的最大功為多少？3．將298。15K的1molO2從pθ絕熱可逆壓縮到6×pθ，試求Q、W、ΔUm、ΔHm、ΔGm、ΔFm、ΔSm和ΔSiso。已知Smθ(O2）=205.03J·K—1·mol—1，Cp,m=3。5R.4．1mol單原子理想氣體始態(tài)為273K、、Pθ,經絕熱不可逆反抗恒外壓0.5×Pθ膨脹至平衡.試計算該過程的W、ΔU、ΔH、ΔS、ΔG、ΔF(已知273K、、Pθ下該氣體的摩爾熵為100J·K-1·mol-1).5．C2H4蒸氣壓與溫度的關系式為：,計算其在正常沸點（—103.9℃）時的蒸氣壓.7．在10g沸水中加入1g273。2K的冰,求該過程的ΔS的值為多少?已知冰的熔化熱為6025J·mol-1,水的熱容Cp,m=75.31J·K-1·mol-1。8．1mol單原子理想氣體始態(tài)為273K、、Pθ，經絕熱可逆膨脹至壓力減少一半，試計算該過程的W、ΔU、ΔH、ΔS、ΔG、ΔF(已知273K、、Pθ下該氣體的摩爾熵為100J·K-1·mol-1）。9．1mol過冷水在268K、Pθ下凝固，計算該過程的ΔH、ΔS、ΔG、ΔF和最大非膨脹功、最大功。已知水在熔點時的熱容差為37。3J·mol—1，ΔfusHm（273K）=6.01kJ·mol-1，ρ（水)=990kg·m-3,ρ(冰）=917kg·m-3。10．苯在正常沸點353K下的ΔvapHmθ=30。77kJ·mol—1,今將353K及pθ下的1mol苯向真空等溫蒸發(fā)為同溫同壓的苯蒸氣（設為理想氣體），求此過程中Q、W、ΔvapGθ、ΔvapSθ和ΔS環(huán)，并根據有關原理判斷上述過程是否為不可逆過程。11．在298。15K、pθ下進行的相變：H2O（l，298.15K,pθ）H2O(g，298.15K，pθ）,計算相變的ΔG，并判斷該過程能否自發(fā)進行。已知298。15K時水的蒸氣壓為3167Pa,忽略液態(tài)水的體積。12．在373K,pθ下，1mol液態(tài)水在真空瓶中揮發(fā)完，最終壓力為30.398kPa，此過程吸熱46.024kJ，試計算ΔU、ΔH、ΔS和ΔG.計算時忽略液態(tài)水的體積。13．1mol氦氣從473K加熱到673K，并保持恒定101。325kPa.已知氦在298KSmθ=126.06J·K-1·mol—1，并假定氦為理想氣體,計算ΔH、ΔS和ΔG。如果ΔG<0,可否判斷為不可逆過程。14．298。15K,下,單斜硫與正交硫的摩爾熵分別為32.55和31。88J·K-1·mol—1；其燃燒焓分別為－297。19和－296.90kJ·mol-1,兩者密度分別為1940和2070kg·m—3。求:①在298.15K，下，S（正交)→S（單斜）的，并判斷哪種晶形穩(wěn)定.②當增加壓力時,反應能否正向進行？15．在單斜硫與斜方硫的晶態(tài)轉變點附近，它們的蒸氣壓公式分別為：斜方硫:lg（p/pθ）=－5267/T+11.866，單斜硫：lg(p/pθ）=－5082/T+11.364,試計算：①硫的晶態(tài)轉變溫度；②轉變點時的晶型轉變熱。第一章熱力學第一定律參考答案一、選擇題答案：1—A；2-C；3-A;4-D;5—B；6-D；7-A;8—D；9—A;10-D；11-B；12-B；13-A；14-C;15—C;16—B;17-C;二、填空題答案1。答案：，降低2。答案：37。5kJ,37.5kJ3。答案：=，〉4。答案：2，物質的量5.答案：－6528，－65356。答案:〉，>7.答案：兩個熱源的溫度，工作物質三、證明題答案1．證明：若一氣體狀態(tài)方程滿足pVm=RT+bp時，則該氣體的內能僅是溫度的函數2．某氣體的狀態(tài)方程為pVm=RT+ap，a為大于零的常數，證明該氣體經節(jié)流膨脹后，氣體的溫度上升。3．若物質的膨脹系數，則Cp與壓力無關。4。5四、計算題答案1．W=3404。6J；Q=13619J;ΔU=10214J；ΔH=17023J2.C=4。16JK—13。T=417.2K;Q=0；W=ΔU=723。7J；ΔH=1013.2J4.ΔU=54。3J;ΔH=84.73J5．W=—3。236J