热力学第一定律习题1

1、第一章 热力学第一定律选择题：1. 恒容下，一定量的理想气体，当温度升高时内能将 ( )(A) 降低 (B) 增加 (C) 不变 (D) 增加、减少不能确定2. 在一刚性的绝热箱中，隔板两边均充满空气， ( 视为理想气体 ) ，只是两边压力不等， 已知P右< P左，则将隔板抽去后应有()(A) Q = 0 W = 0(C) Q > 0 W < 0U = 0(B) Q = 0 W < 0 U > 0 U > 0(D) U = 0 , Q =WM 03. 有一容器四壁导热，上部有一可移动的活塞，在该容器中同时放入锌块和盐酸， 发生化学反应后活塞将上移一定距离，若

2、以锌和盐酸为体系则()(A ) Q < 0 , W = 0 ,rU < 0(B) Q = 0 , W > 0 ,rU < 0(C) Q < 0 , W > 0 ,rU = 0(D) Q < 0 , W > 0 ,rU < 04. 苯在一个刚性的绝热容器中燃烧， 则 C6H6(l) + (15/2)O2(g) = 6CO 2+3H2O(g)( )(A ) U = 0 ,H < 0 , Q = 0(B)U = 0 ,H > 0 , W = 0(C) Q = 0 ,U = 0 ,H =0(D) Q = 0, U 工 0 , H 工 0

3、5. 1mol , 373K,标准压力下的水经下列二个不同过程达到373K，标准压力下的水气,(1) 等温等压可逆蒸发 (2) 真空蒸发，这二个过程中功和热的关系为 ( )(A) W1> W2 Q 1> Q2(B) W1< W2 Q 1< Q2(C) W1= W2 Q 1= Q2(D) W1> W2 Q 1< Q26. 有一高压钢筒，打开活塞后气体喷出筒外，当筒内压力与筒外相等时关闭活塞，此时筒内温度将(A ) 不变(B)( )升高 (C)降低 (D)无法判定7. 封闭体系从1 态变B 态，可以沿两条等温途径 : (甲)可逆途径(乙)不可逆途径则下列关系式

4、1可逆> 1不可逆 W 可逆 > W 不可逆Q 可逆 > Q 不可逆 ( Q 可逆 - W 可逆) > ( Q 不可逆 - W 不可逆)正确的是( )(A ) (1),(2) (B) (2),(3) (C) (3),(4) (D) (1),(4)8 .化学反应在只做体积功的等温等压条件下，若从反应物开始进行反应，则此反应(A ) 是热力学可逆过程(B)是热力学不可逆过程(C)是否可逆不能确定(D)是不能进行的过程9. 1mol 单原子理想气体从 298K， 202.65kPa 经历 等温 绝热 等压三条途径可逆膨胀使体积增加到原来的2倍，所作的功分别为 W1WW3，三者

5、的关系是2#( )(A ) W 1> W2> W3(B) W2> W1> W310. 凡是在孤立体系中进行的变化，其(A ) U > 0 , H > 0 (B)(C) U < 0 , H < 0 (D)(C) W3> W2> W1(D) W3> W1> W2U 和 H 的值一定是()U = 0 , H = 0U = 0 ,H 大于、小于或等于零不确定11. 对于下列的四种表述(1) 因为 H = Qp，所以只有等压过程才有 H(2) 因为 H = Qp，所以Qp也具有状态焓数的性质(3) 公式 H = Qp只适用于封闭体系

6、(4) 对于封闭体系经历一个不作其它功的等压过程，其热量只决定于体系的始态 和终态 上述诸结论中正确的是：(A ) (1) (4)(B) (3) (4)(C) (2) (3)(D) (1) (2)12. H - Q p此式适用于下列那个过程( )(A) 理想气体从 1013250 Pa 反抗恒定的101325 Pa 膨胀到 101325Pa(B) 0C ,101325 Pa下冰融化成水(C)电解CuSO水溶液(D)气体从 (298K,101325 Pa) 可逆变化到(373K,10132.5 Pa)13. 理想气体从同一始态 (P 1,V 1) 出发，经等温可逆压缩或绝热可逆压缩，使其终态均

7、达到体积为V2,此二过程做的功的绝对值应是：()(A) 恒温功大于绝热功(B)恒温功等于绝热功(C)恒温功小于绝热功(D)无法确定关系14. 下列诸过程可应用公式 dU = ( C p- nR )dT (A) 实际气体等压可逆冷却(B)进行计算的是： ( ) 恒容搅拌某液体以升高温度 量热弹中的燃烧过程(A ) C v(T1- T2)(B) Cp(T 2-T 1)(C) 理想气体绝热可逆膨胀(D) 15. 1mol 理想气体经历可逆绝热过程，功的计算式有下列几种， 其中哪一个是错误的3273K ，202.65 kPa17. 1mol(C) (P1V1- P 2V2)/(r-1)(D) R(T1

8、-T 2)/(r-1)16. 对于理想气体下述结论中正确的是( )(A) ( H/ T)v = 0 (H/V)T = 0(B) (H/ T)p = 0 (H/ P)T= 0(C) (H/ T)p = 0 (H/V)T = 0(D) (H/ V)T = 0 (H/ P)T= 0单原子理想气体，从经 PT = 常数 的可逆途径压缩到405.3 kPa 的终态，该气体的 U 为(A ) 1702 J (B) -406.8 J(C) 406.8 J (D) -1702 J18. 对于一定量的理想气体，下列过程不可能发生的是：( )(A ) 恒温下绝热膨胀(B)恒压下绝热膨胀(C) 吸热而温度不变(D)

9、吸热，同时体积又缩小19. 理想气体经历绝热不可逆过程从状态2 (P 2,V 2,T 2) ，所做的功为(A) P2V2-P1V1(B) P一YY -1(C) P2V2Y /(1- Y )(1/V 2Y )- (1/ V1 (P 1 ,V 1,T 1 )变化到状态( )2(V2-V1)Y -11Y-1)(D) (P2V2-P1V1)/(1- Y )20.反应(1) C iCQ(s) T CiO (s) + CO 2(g);rHm= 179.5 kJ.mol-1反应 (2) C2H2(g) + H 2O (l)t CH3CHO (g) ; rH= -107.2 kJ.mol-1反应 (3) C2

10、H4(g) + H 2O (l)t C2H5OH (l) ; rH= -44.08 kJ.mol-1反应 (4) CS 2(l) + 3O2(g) T CO2(g) + 2SO 2(g) ； rH= -897.6 kJ.mol-1其中热效应丨Q丨 > 丨Q I的反应是(A ) (1),(4)(B) (1),(2)(C) (1),(3)(D) (4),(3)21. 当以 5mol H 2气与 4mol Cl 2气混合，最后生成 2mol HCl 气。若以下式为基本单元， 则反应进度E应是：H2(g) + Cl 2(g) T 2HCl(g)(A) 1 mol (B) 2 mol (C) 4

11、mol (D) 5 mol填空题：1. 对于任何宏观物质，其焓 H 一定 内能U,(填上 、=)因为 ;对于等温理想气体反应，分子数增多的厶H 定 U,因为2. 选择“”，“ ”，“ =”中的一个填入下列空格：理想气体恒温可逆压缩 U 0 ， H 03. 实际气体符合理想气体行为的条件是在 温度时，该气体的(PV)/Pt , p -。的值应等于 。4. 在横线上填上 、=或？(？代表不能确定) 氢气和氯气在绝热刚性容器中反应，则(A) W 0(B) U 0(C) H 0 (D) H Q5. 在一绝热刚性容器中进行某一化学反应，该体系的内能变化为 ，焓变化为 。6. 300K 时将2mol Zn

12、片溶于过量的稀硫酸中，若反应在敞口容器中进行时放热Q,在封闭刚性容器中进行时放热Qv,贝U Qv- Q p=J。7. 已知反应 2H 2(g) + Q(g) t 2出0(1)在 298K 时恒容反应热 Q= -564 kJ.mol-1 ,则H2 (g) 在298K时标准摩尔燃烧焓： cH=kJ.mol -1。8. 300K 时 0.125 mol 正庚烷(液体)在弹式量热计中完全燃烧，放热 602kJ，反应 C7H16 (l) + 11Q2 (g) = 7CQ 2 (g) + 8H 2 Q(l) 的 rUm= ， rHm = 。(RT 2.5 kJ)9. 当一个化学反应的 等于零时，该反应的热

13、效应就不受温度影响。10. 从统计热力学观点看，功的微观本质是 热的微观本质是 。问答题 ：45一个爆炸反应体系应看作是绝热体系还是孤立体系？#1. 凡是体系的温度有变化，则体系一定有吸热或放热现象。凡是温度不变，则体系就没有吸热放热现象。两结论对吗？2. 有人说，因为 U = Qv，而内能是个状态函数，所以虽然Q不是状态函数，但 Qv是个状态函数，此话对吗？请阐明理由。3. 在盛水槽中放入一个盛水的封闭试管，加热盛水槽中的水(做为环境)，使其达到 沸点，试问试管中的水(体系)会不会沸腾，为什么？4. 有人认为封闭体系“不作功也不吸热的过程 U= 0，因而体系的状态未发生变化”， 请对此加以评

14、论并举例说明。5. 热力学的不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程。此话对吗？6. 理想气体向真空绝热膨胀 dU = 0 ，dT = 0，而实际气体的节流膨胀过程dH = 0 ,dT工0。上述二结论对吗？7. 有人认为孤立体系状态改变时，内能是守恒量，而焓不是守恒量，请对此加以评论 并举例说明。8. 关系式PVY=常数，适用于理想气体的绝热过程。此话对吗?9. 一个外有绝热层的橡皮球内充101325Pa的理想气体，突然投入真空中球体积增加一倍。指出该过程中 Q、W U和 H的值(用正、负号表示)四.计算题:1. 已知氢的-3-72 、-1-1C p,m= 29.07 - 0.836 汇10 (

15、T/K) + 20.1 X 10 (T/K) J.K .mol(1) 求恒压下1mol氢的温度从300K上升到1000K时需要多少热量?(2) 若在恒容下需要多少热量？(3) 求在这个温度范围内氢的平均恒压摩尔热容。2. 有一绝热真空钢瓶体积为 Vo,从输气管向它充空气(空气可视为理想气体)，输气 管中气体的压力为 P。，温度为T0，由于气体量很大，且不断提供气体，所以在充气时P0时，问钢瓶中气体温输入气管中的气体的压力、温度保持不变，当钢瓶中气体压力为 度为多少？3. 1mol单原子理想气体，初始状态为25 C, 101325 Pa经历 U = 0的可逆变化后，体积为初始状态的 2倍。请计算

16、Q,W和 H4. 298K时，5 X 10-3m的理想气体绝热可逆膨胀到 6 10-3卅，这时温度为278K。试求该 气体的C v,m和Cp,m o5. 1mol N2气在300K ,及标准压力下被等温压缩到500 P®计算 H值，已知气体常数 a。6231=135.8 kPa.dm .mol - , bo = 0.039 dm .mol -，焦尔汤姆逊系数卩 j-t = (2a 0 /RT)-1 1bo /C p,m , C p,m = 20.92 J.K .mol6. 称取0.727克的D-核糖C4H9O4CHO放在一量热计中，用过量的。2燃烧，量热计的温度由298K升高0.91

17、0K，用同一仪器再做一次实验， 使0.858克苯甲酸燃烧，升温1.940K , 计算该D-核糖的摩尔燃烧内能、摩尔燃烧焓，及 D-核糖的摩尔生成焓。已知：苯甲酸的 摩尔燃烧内能 cU为3251 kJ.mol -1，液态水和 CQ(g)的摩尔生成焓分别为 -285.8-1-1kJ.mol 和-393.5 kJ.mol7. 某炸弹内盛有1mol CO和0.5mol O 2,估计完全燃烧后的最高温度和压力各为多少。设起始温度 T1= 300K，压力P1= 101.325 kPa 。 300K时反应：CO(g) + (1/2)O2(g) = CO 2(g)的 Qv= -281.58kJ , CO的 C

18、v,m /(J.K -1.mol-1) = 20.96 + 0.0293(T/K)，并假定高温气体服从理想气体行为。为常数)，请由此导出理想气体的五.证明题:1. 单原子理想气体的内能为(3/2) nRT + C (C2.证明对理想气体有：( U/ V)t和( H/ V)t °Cz / V)t = 0;(Cp / P)T= 023. 证明范德华气体 (P + a/V m)(V m-b) = RT2的焦耳系数( T/ V)U = - a/V m Cv,m8#C = R (气体常数)途径可逆加热，请推导此过程4. 1mol 双原子理想气体，沿热容 的过程方程式。5. 某气体状态方程式为

19、PVn= RT + a P ( a为正数)证明该气体经节流膨胀后温度必 然上升。第一章 热力学第一定律习题参考答案选择题1.答(B) 2. 答(A)因为整个刚性绝热容器为体系,与环境无功和热的传递。3.答(D)4. 答(B)5.答(A )6.答(C)7.答(B)8.答(B)9.答(D)10.答(D)11.答(B) 12.答(B)13. 答 (C)14.答(c)15.答(B)16.答(D)17.答(D) U=Cv T=(3/2)R(P1T1/P 2)-T 118.答(B)19.答(D)20. 答(C)21. 答(A )填空题1. 答一定大于( 因为H = U +PV) ；而 n为正。2. 答U

20、= 0H= 03. 答波义耳 (Boyle's)零4. 答(A ) =(b) =(c) >(d) >5. 答0 ； P2V2-P1V16. 答Q v- Q p = nRT =-4988 J7. 答 rHm = Qp= Qv + nRT cHm = (1/2) rHm= -285.7 kJ.mol8. 答rUm = -4816 kJ.mol定大于；因为 H = U + ( n)RT，-1 rHm = -4826 kJ.mol9. 答 CP=（刀Cp,b） （生成物） -（刀 Cp,b）（ 反应物）10. 答改变分子的能级；改变在分子能级上分布的分子数三问答题：1. 答只能看作

21、绝热体系2. 答前句不对。（例：绝热膨胀，温度有变化但不吸热）后句也不对。（例：相变过程，温度可以不变，但有热量变化）3. 答错。因为：（1）Qv为恒容条件下传递的能量，总是与过程伴随着的物理量。（2）当存在非体积功时， U = Qv- Wf, O Q4. 答不会沸腾。因为体系与环境间无温差。5. 答封闭体系不作功也不吸热的过程 U = 0 ,这是正确的，体系的状态未发生变化是不正确的。例如，在绝热钢瓶内由H 2（g）和02（g）反应生成水便是。6. 答错7. 答对8. 答Q = W = 0 U = 0内能是守恒量 H = U + (PV)= (PV)工 0焓不是守恒量例如：在绝热钢瓶内由H2

22、 (g)和 02 (g)反应生成水。9.答错。应是理想气体的可逆绝热过程10.答Q = 0 W = 0 U = 0 H = 0四.计算题1. 答 Q p = H = G,dT = 20620 J.mol(2) Qv= U = H - R T = 14800 J.mol-1体 CP,m= H/(T 2- T 1)= 29.45 J.K .molW =:-P0 V)=:-nRT 0 U =-WNCV,m(T-T)=nRTC P,m '=C V,m+ R CP,m /C V,m= 丫T =(CP,m / CV,m ) X T=丫 Ti.2. 答设进入钢瓶中n mol空气为体系始态P 0 To

23、 V终态Po T V均视为理想气3. 答 U = 0 T = 0 W = nRTIn(V2/VJ=1718 J Q = W = 1718 J H = 04. 答(T 2 /T1) = (V 2/V1)1- Y ln(T 2/T1) = ( 丫 -1)ln(V 1/V2)丫 = 1.381Cp,m = R y /( y -1) = 30.1 J.K1 -1-15.答I J-T =(汀/：P)H= -(1/C P)(；:H/；:P)t= n(2a 0 /RT -b。)/C pT2T1(:H/ ：P)idP= -n(2a0 /RT-b 0 )(P 2- P 1) = -3534 J.mol C V,

24、m = C P,m- R = 21.8 J.K .mol6. 答 cU (苯甲酸)=Qv = -3251 kJ.mol - 量热计热容 Cv = Qv / T . n(苯甲酸)=-11.78 kJ.K -1C 4H9OCHO(s) + 5O 2(g)> 5CQ(g) + 5H 2O(l)-1 rUm(D) = C、 T/nD = -2212 kJ.mol-1 rHm(D) = rUm(D) + .RT = -2212 kJ.mol fHm(D) = 5 fHr(COb) + 5 fHXNO) - rH(D)= -1184 kJ.mol7. 答最高温度为 Tm，贝yT2 (20.96 + 0.0293(T/K)(J/K) dT = 281580 Jy 1(