物理化学（黑白打印版）：第一定律习题1

1、第 一 章,热力学第一定律,能量及能量转化问题,解决的问题,基本要求及主要公式,一、基本概念,1系统与环境,2状态与状态函数,3过程与途径,4. 可逆过程,二、热力学第一定律的数学表达式,U=Q+W,三、热力学第一定律在理想气体中的应用,1理想气体的内能和焓只是温度的函数,2Cp-Cv=nR,Cpm-Cvm=R,3绝热过程,4卡诺循环,dU=Q+W,四、不同过程中Q、W、U、H的计算,1理想气体简单状态变化,自由膨胀,dT=0，U=0，H=0，W= -Q,W=-p外dV=0， Q=0,恒温过程,dT=0，U=0，H=0,W=-Q=-nRTV2/V1 =nRTp1/p2,恒容过程,U=Qv= n

2、Cvm（T2-T1,dV=0，W=0,H= nCpm（T2-T1,恒压过程,H=Qp= nCpm（T2-T1,W=-p外dV=-p外（V2-V1,U= Qp+W或U= nCvm（T2-T1,绝热过程,Q=0，U=W= nCvm（T2-T1,H= nCpm（T2-T1,在绝热可逆过程中,pV=C，TV-1=C， p1-T=C,2相变过程,可逆相变,H=Qp，W= -p外（V2-V1）， U=Q+W,不可逆相变，不能直接计算，需要根据状态函数的性质设计过程求算,3化学反应热的计算,恒压热效应与恒容热效应的关系,Qp- Qv=nRT，或H-U=nRT,n：为气态产物的摩尔数之和减去气态反应物的摩尔数

3、之和,盖斯定律：根据反应热等于状态函数该变量这一性质，可设计过程，通过已知反应的热效应，求实验上不易测的一些反应的热效应,利用标准生成焓计算反应热,rHm=（PBfHm）产物- （RBfHm）反应物,利用标准燃烧焓计算反应热,rHm= （RBcHm)反应物-（PBcHm）产物,标准离子生成焓：热力学规定fHm，H+ （）=0，由此可求一些其他离子标准生成焓,rHm=（PBfHm）产物- （RBfHm）反应物,7)反应热与温度的关系基尔霍夫定律,已知一个温度的反应热，求另一个温度下的反应热,rHm（T2）=rHm（T1）+rCpdT,rCp=（PBCpB）产物-（RBCpB）反应物,利用键焓计算

4、反应热,练 习 题,1.当体系的状态一定时，所有的状态函数都有一定的数值，当体系的状态发生改变时，所有的状态函数值也都随之变化,一、思考题 ：下列说法对吗 ,2.一定量的某种理想气体，当热力学能与温度确定后，则所有的状态函数也完全确定了,3101.325kPa，100水，恒温蒸发为100水蒸气（水蒸气视理想气体），由于该过程是等温过程，所以U=0,4.对同一始态出发的理想气体的绝热过程,W可逆=U=nCvmT， W不可逆=U= nCvmT， W可逆= W不可逆,没有特殊条件下的状态函数,X,6.恒温过程是可逆过程,恒温过程保持热平衡过程,在无限慢时可设 计成可逆过程.严格说恒温过程与等温过程概

5、念不同,称呼上不做严格区分,7.汽缸内的理想气体反抗外压做绝热膨胀,X,恒外压,非恒压过程,8.依第一定律,能量守恒,系统若对外作功必须吸收外界热量,可消耗系统内能对外作功,X,9.等压下,机械搅拌绝热液体,温度升高,则,X,有非体积功存在,上式不成立,10根据分压定律: 因为压力具有加和性,所以压力是具有广延 性质的状态函数,压力是强度性质.在同一个热力学体系中压强处处相等.分压定律中的分压是指B组分独占有与混合气体相同体积时所具有的压力.总压和分压不是处在同一个热力学平衡系统,X,2下列各式哪个不受理想气体条件限制 （1）H=U+pV （2）Cpm-Cvm=R （3）pVr=常数 （4）W

6、=-nRTV2/V1,1,1热力学第一定律以U=Q+W的形式表示时，其使用条件是 （1）任意系统 （2）隔离系统 （3）封闭系统 （4）敞开系统,3,二选择题,3一定量的理想气体从p1V1T1分别经 绝热可逆膨胀到p2V2T2； 经绝热恒外压膨胀到p2V2T2， 若p2=p2，那么 （1）T2=T 2，V2=V2 （2）T2T2， V2V2 （3）T2T 2, V2V2 （4）T2T2 ， V2V2,3,W(可逆) W(不可逆) T2T2 p2=p2 根据pV=nRT V与T成正比 V2V2,4.某体系经历一个不可逆循环后，下列关系 式中不能成立的是 （1）U=0 （2）Q=0 （3）T=0

7、（4）H=0,2,5在一个绝热的钢壁容器中，发生一个化学反应，使体系温度从T1升高到T2，压力从p1升高到p2，则 （1）Q0，W0，U0 （2）Q=0，W=0， U=0 （3）Q=0， W0，U0 （4）Q0，W=0， U0,2,6对于理想气体，下列关系中哪个不正确! (2,4,3,1,7在恒定的温度和压力下，已知A2B的反应rHm（a）及反应2AC的rHm（b），则反应C4BrHm（c） （1）2rHm（a）+rHm（b）， （2）rHm（b）2rHm(a） （3）rHm（b）+rHm（a）， （4）2rHm（a）rHm（b） 2(a)-(b)=(C,4,8已知反应H2（g）+1/2O2（

8、g）H2O（g） 的rHm，下列说法何者是不正确的？ （1）rHm是H2O（g）的标准摩尔生成焓 （2）rHm是H2（g）的标准摩尔燃烧焓 （3）rHm是负值 （4）rHm与rUm值不等,2,9已知反应CO（g）+1/2O2（g）CO2（g）的rHm，下列说法何者是不正确的？ （1）rHm是CO2（g）的标准摩尔生成焓 （2）rHm是CO（g）的标准摩尔燃烧焓 （3）rHm是负值 （4）rHm与rUm值不等,1,1在一绝热箱中置一绝热隔板，将箱分成两部分。分别装有温度压力都不同的两种气体。将隔板抽走使气体混合，若以气体为系统，则Q=（ ）；W=（ ）； U=（,0,三.填空,0,0,21mol

9、理想气体从始态p1V1T1分别经过 (1)绝热可逆膨胀到p2， (2)经过反抗恒外压 （p环=p2）绝热膨胀至平衡，则两个过程间有 W（ ）W，U（ ） U， H（ ）H,U=nCvm(T2-T1), H=nCpm(T2-T1), 绝热可逆过程温度降的更低,3在一具有导热壁的汽缸上，装有一可移动的活塞，缸内同时放入锌粒和盐酸，令其发生化学反应，当以锌、盐酸及产物为系统时，U（ ）0，Q（ ）0，W（ ）0,4系统从A点出发， 经过一循环过程回到 始态A，若体系对环境 作功，试在图中标出 循环过程的方向。 （,顺时针,5理想气体经历如图 ABCA 的循环过程， 试在图上表示： （1）BC过程的U

10、2； （2）BC过程的Q2,灰色阴影面 积负值表示,U=0, Q=-W(ABC围起的面积,Q=Q1+Q2+Q3, Q3=0,Q2=Q-Q1 Q1 (AB线下面的面积,用阴影面积和的负值表示,2) BC过程的Q2,6在温度T时，反应 C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)的 rHm（ ）rUm,n=-1,71mol液体苯在弹式量热计中完全燃烧，放热3264kJ，则反应的rUm（298K）=( ) kJ，rHm（298K）=（ ） kJ,3264,3268,rHm= rUm+nRT , n=-3/2,8已知H2O（l）的 fHm（298K）=-285.84kJmol-1，

11、 则H2（g）的cHm（298K）=（ ）kJmol-1,285.84,9已知反应C（s）+O2（g）=CO2（g）的rHm（298K）=-393.51 kJmol-1，若此反应在一绝热钢瓶中进行，则此过程的 T（ ）0；U（ ）0；H（,T 0, U（ = ）0,H= U+V p,T2T1 p2p1,10298 K时，某化学反应的 rHm=-16.74 kJmol-1, rCp=16.74 JK-1mol-1，则化学反应在（ ）K温度下反应时的反应热为零,1298,11mol单原子理想气体，始态2101.325kPa，11.2dm3，经pT=常数的可逆过程，压缩到终态为4101.325kPa

12、，已知Cvm=3/2R，求： （1）终态的体积和温度； （2）U和H； （3）所作的功,四 计算,1,3,2,21mol理想气体于27，101.325kPa时，受某恒定外压恒温压缩至平衡态，再于该状态下恒容升温到97，压力达1013.25kPa，求整个过程的Q、W、U、H。已知Cvm=20.92Jmol-1K-1,24.6dm3,3.034dm3,3.034dm3,822kPa,简单状态变化,恒温过程,恒容过程 W2=0,3（1）1g水在100，101.325kPa下蒸发为蒸汽（理气），吸收热量为2259Jg-1，问此过程的Q、W、U、H值为多少？ （2）始态同上，外界压强恒为50.66kPa

13、下，将水等温蒸发后，再将50.66kPa下的气慢慢加压为终态100，101.325kPa的水气，求Q、W、U、H值为多少？ （3）如果1g ,100，101.325kPa下的水，突然放到恒温100的真空箱中，水气即充满真空箱，测其压力为101.325kPa，求Q、W、U、H值为多少,1g 101.325kPa 100 V(水,1g 50.66 kPa 100 V(气,1g 101.325kPa 100 V(气,因为内能和焓为状态函数,所以改变量同上,2,3.始终态同上,5298K时，B2H6在等压p燃烧，反应按下式进行，放热2020 kJ B2H6（g）3O2（g）= B2O3（s）+3H2O（g） 在相同条件下，1mol元素硼氧化成三氧化二硼 放热632 kJ，已知H2（g）的 cHm（298.15K）=-285.84 kJmol-1，水在298K 时的汽化焓为44 kJmol-1，求B2H6（g）的 fHm,解:已知,1,2,3,4,根据盖斯定律,6,1) 2-(4,5) 3+(6,6在298.15K及p压力时，设