第一章 热力学第一、二定律试题及答案

1、第一章 热力学第一定律一、选择题1下述说法中，哪一种正确（ ）(A)热容C不是状态函数； (B)热容C与途径无关；(C)恒压热容Cp不是状态函数；(D)恒容热容CV不是状态函数。2对于内能是体系状态的单值函数概念，错误理解是（ ）(A) 体系处于一定的状态，具有一定的内能；(B) 对应于某一状态，内能只能有一数值不能有两个以上的数值；(C) 状态发生变化，内能也一定跟着变化；(D) 对应于一个内能值，可以有多个状态。3某高压容器中盛有可能的气体是O2 ,Ar, CO2, NH3中的一种，在298K时由5dm3绝热可逆膨胀到6dm3，温度降低21K，则容器中的气体（ ）(A) O2 (B) Ar

2、 (C) CO2 (D) NH34戊烷的标准摩尔燃烧焓为-3520kJ·mol-1，CO2(g)和H2O(l)标准摩尔生成焓分别为-395 kJ·mol-1和-286 kJ·mol-1，则戊烷的标准摩尔生成焓为（ ）(A) 2839 kJ·mol-1 (B) -2839 kJ·mol-1 (C) 171 kJ·mol-1 (D) -171 kJ·mol-15已知反应的标准摩尔反应焓为，下列说法中不正确的是（ ）。(A). 是H2O(g)的标准摩尔生成焓 (B). 是H2O(g)的标准摩尔燃烧焓(C). 是负值 (D). 与反

3、应的数值相等6在指定的条件下与物质数量无关的一组物理量是（ ）(A) T , P, n (B) Um, Cp, CV(C) H, U, (D) Vm, Hf,m(B), Hc,m(B)7实际气体的节流膨胀过程中，下列那一组的描述是正确的（ ）(A) Q=0 H=0 P< 0 T0 (B) Q=0 H<0 P> 0 T>0(C) Q>0 H=0 P< 0 T<0 (D) Q<0 H=0 P< 0 T08已知反应 H2(g) + 1/2O2(g) H2O(l)的热效应为H，下面说法中不正确的是（ ）(A) H是H2O(l)的生成热 (B) H是

4、H2(g)的燃烧热(C) H与反应 的U的数量不等 (D) H与H数值相等9为判断某气体能否液化，需考察在该条件下的（ ）(A) J-T > 0 (B) J-T < 0 (C) J-T = 0 (D) 不必考虑J-T 的数值10某气体的状态方程为PV=RT+bP(b>0)，1mol该气体经等温等压压缩后其内能变化为（ ）(A) U>0 (B) U <0 (C) U =0 (D) 该过程本身不能实现11均相纯物质在相同温度下CV > CP的情况是（ ）(A) (P/T)V<0 (B) (V/T)P<0(C) (P/V)T<0 (D) 不可能出

5、现CV>CP12理想气体从相同始态分别经绝热可逆膨胀和绝热不可逆膨胀到达相同的压力，则其终态的温度，体积和体系的焓变必定是（ ）(A) T可逆 > T不可逆, V可逆 > V不可逆, H可逆 >H不可逆(B) T可逆 < T不可逆, V可逆 < V不可逆, H可逆 <H不可逆(C) T可逆 < T不可逆, V可逆 > V不可逆, H可逆 <H不可逆(D) T可逆 < T不可逆, V可逆 < V不可逆, H可逆 >H不可逆131mol、373K、 1atm下的水经下列两个不同过程达到373K、1atm下的水汽：(1)等

6、温可逆蒸发，(2)真空蒸发。这两个过程中功和热的关系为（ ）(A) W1 > W2, Q1 > Q2 (B) W1 < W2 , Q1 < Q2(C) W1 = W2, Q1 = Q2 (D) W1 > W2 , Q1 < Q214对于内能是体系状态的单值函数概念，错误理解是( )(A)体系处于一定的状态，具有一定的内能；(B)对应于某一状态，内能只能有一数值不能有两个以上的数值；(C)状态发生变化，内能也一定跟着变化；(D)对应于一个内能值，可以有多个状态。15在一个绝热刚瓶中，发生一个放热的分子数增加的化学反应，那么（ ）(A) Q > 0，W &

7、gt; 0，U > 0 ； (B) Q = 0，W = 0，U < 0 ；(C) Q = 0，W = 0，U = 0 ； (D) Q < 0，W > 0，U < 0 。16一定量的单原子理想气体，从 A 态变化到 B 态，变化过程不知道，但若 A 态与 B 态两点的压强、体积和温度都已确定，那就可以求出（ ）(A) 气体膨胀所做的功； (B) 气体内能的变化；(C) 气体分子的质量； (D) 热容的大小。17如图，可表示理想气体卡诺循环的示意图是（ ）(A) 图；(B) 图；(C) 图；(D) 图二、填空题1焦耳-汤姆孙系数 ，J-T>0表示节流膨胀后温度将

8、 。2在373K，p下，1 mol液态水向真空蒸发为373K，p下的水蒸气，已知此过程的H =40.6kJ，则此过程的U= kJ，Q= kJ。3已知反应C(s)+O2(g)=CO2(g)的rHm（298K）=-393.51kJ·mol-1。若此反应在一绝热钢瓶中进行，则此过程的U 0，H 0。4对于组成不变的均相密闭体系，当有 个独立的强度因素确定后，体系中所有的强度性质也就确定，若再知道 ，则所有的广度性质也就确定。51mol298K的液体苯在弹式量热计中完全燃烧，放热3264kJ，则反应：2C6H6(l)+15O2(g) =12CO2(g)+6H2O(l)的rUm(298K) =

9、 kJ·mol-1， rHm(298K) = kJ·mol-1。6某理想气体经绝热恒外压压缩，U 0，H 0。7卡诺热机的效率只与 有关，而与 无关。三、证明题1证明：若一气体状态方程满足pVm = RT+bp时，则该气体的内能仅是温度的函数。2某气体的状态方程为pVm = RT+ap，a为大于零的常数，证明该气体经节流膨胀后，气体的温度上升。3若物质的膨胀系数，则Cp与压力无关。4已知纯物质的平衡稳定条件是，请证明任一物质绝热可逆膨胀过程后压力必降低。5某气体的状态方程为pVm = RT+ap，a为大于零的常数，证明：该气体的焦耳汤姆孙系数J-T<0。四、计算题1某

10、气体的状态方程为pVm = RT+ap，a为大于零的常数，证明：该气体的焦耳汤姆孙系数J-T<0。61mol单原子理想气体从始态273K、202.65kPa沿着p/V=常数的可逆途径变化到压力加倍的终态，试求：该过程的W、U、H、Q。2一摩尔单原子理想气体从0、2p始态，经由方程pV2 = const 规定的途径到达终态压力为15p，计算沿此途经的平均热容 。3在空气中有一真空绝热箱，体积为V0，今在箱上刺一个小孔，空气流入箱内，设空气为理想气体(Cp,m = 3.5R)。 巳知空气温度是298K，箱内气体温度是多少？ 若V0 = 10dm3，求该过程的Q、W、U、H各为多少？4298.

11、15K，1mol的CO2(实际气体)由始态p1 = 3p，V1 = 7.9dm3等温变化到终态p2 = p，V2 = 24dm3，求此过程的U与H。巳知Cp,m(CO2) = 36.6 J·K-1·mol-1，焦耳汤姆逊系数J-T = 1.14 + 8.65 × 10-3(p/p) 。51mol单原子分子理想气体由始态A(2p,298K)，沿着p/p= 0.1(Vm/ dm3·mol-1) + b的可逆途经膨胀到原体积2倍，计算终态的压力以及此过程的Q、W、第二章 热力学第二定律一、选择题125时，将11.2升O2与11.2升N2混合成11.2升的混合气

12、体，该过程( )(A) S > 0，G < 0 ；(B) S < 0，G < 0 ；(C) S = 0，G = 0 ；(D) S = 0，G < 0 。2G = F的过程是 ( )(A) H2O(l,373K,p) H2O(g,373K,p) ；(B) N2(g,400K,1000kPa) N2(g,400K,100kPa) ；(C) 等温等压下，N2(g) + 3H2(g) NH3(g) ；(D) Ar(g,T,p) Ar(g,T+100,p)。3等温等压下进行的化学反应，其方向由rHm和rSm共同决定，自发进行的反应应满足下列哪个关系式 ( )(A) rSm

13、= rHm/T ； (B) rSm > rHm/T ；(C) rSm rHm/T ； (D) rSm rHm/T 。4已知水的六种状态：100，pH2O(l)；99，2pH2O(g)；100，2pH2O(l)；100、2pH2O(g)；101、pH2O(l)；101、pH2O(g)。它们化学势高低顺序是 ( )(A) 2 > 4 > 3 > 1 > 5 > 6 ； (B) 6 > 5 > 4 > 3 > 2 > 1 ；(C) 4 > 5 > 3 > 1 > 2 > 6 ； (D) 1 > 2

14、> 4 > 3 > 6 > 5 。5.下列过程中S为负值的是哪一个 ( )(A) 液态溴蒸发成气态溴 ； (B) SnO2(s) + 2H2(g) = Sn(s) + 2H2O(l) ；(C) 电解水生成H2和O2 ； (D) 公路上撤盐使冰融化 。6从A态到B态可沿两条等温膨胀途径进行，一条可逆，一条不可逆，试判断哪个关系式成立 ( )(A). S可逆>S不可逆 (B). W可逆> W不可逆(C). Q可逆< Q不可逆 (D). (QW) 可逆> (QW) 不可逆7在隔离体系中发生一个自发过程，则G应为 ( )(A). G < 0 (B)

15、. G > 0 (C). G =0 (D). 不能确定8某气体进行不可逆循环过程的熵变为 ( )(A). S系 = 0 , S环 = 0 (B). S系 = 0 , S环 > 0(C). S系 > 0 , S环 = 0 (D). S系 > 0 , S环 > 09某物质的蒸气压可由下式表示：ln(P/kpa)=13.14(2437/T)，该物质的摩尔气化热为( )(A). 20.26 kJ·mol-1 (B). 293.1 J·mol-1(C). 5612 J·mol-1 (D). 2437 J·mol-1101mol理想气体

16、经绝热自由膨胀体积增大10倍，则物系的熵变为（ ）(A). S = 0 (B). S = 19.1 J/K (C). S >19.1 J/K (D). S < 19.1J/K11在273K和1atm下，水的化学位H2O(l)和水汽的化学位H2O(g)的关系是（ ）(A). H2O(l) =H2O(g) (B). H2O(l) > H2O(g) (C). H2O(l) < H2O(g) (D). 无法知道12纯液体在常压下凝固，下列各量中哪个减少（ ）(A). 熵 (B). 自由能 (C). 凝固热 (D). 蒸汽压131mol理想气体经一等温可逆压缩过程，则（ ）(A)

17、. G >F (B). G <F(C). G =F (D). G与F无法进行比较14在200C和1atm下，1mol的过冷水结成冰，则物系 、环境及总熵变是( )(A). S系 < 0 , S环 < 0 , S总< 0 (B). S系 > 0 , S环 > 0 , S总> 0(C). S系 < 0 , S环 > 0 , S总< 0 (D). S系 < 0 , S环 > 0 , S总> 015等温等压下发生不可逆电池反应，其S的计算公式为（ ）(A). S =H/T (B). S =(HG )/T(C). S=Q

18、实/T (D). 以上三式都不适用16绝热封闭体系中若S > 0，表明该过程是（ ）(A). 可逆 (B). 自发 (C). 非自发 (D) 自发或非自发17对于封闭体系，当Wf=0时，可作为过程的可逆性与变化方向性的判据有（ ）(A). (dU)T.V0 (B). (dH)S.P0 (C). (dS)U.V0 (D). (dG)T.P018250C,1atm下，NaCl在水中溶解度为6mol L-1, 如将1molNaCl溶解于1L水中，此溶解过程中体系的S和G变化为（ ）(A). G > 0 ，S < 0 (B). G > 0 ，S > 0(C). G <

19、; 0 ，S > 0 (D). G = 0 ，S > 019在一个绝热的刚性密闭容器中，装有H2和Cl2的混合气体，T为298K，用光引发使之反应生成HCl(g)，设光照能量可不计，气体为理想气体，测得fHm (HCl)= 92.30kJ·mol-1，此过程（ ）(A). H>0 S<0 (B). H<0 S<0(C). H<0 S>0 (D). H>0 S>020纯物质在恒压下无相变时的GT曲线形状是 ( )G G G GT T T T(A) (B) (C) (D)21实际气体CO2经节流膨胀后，温度下降，那么（ 

20、0; ）(A) S(体) > 0，S(环) > 0 ； (B) S(体) < 0，S(环) > 0(C) S(体) > 0，S(环) = 0 ； (D) S(体) < 0，S(环) = 0 222mol理想气体B，在300K时等温膨胀，W = 0时体积增加一倍，则其 S (J·K-1)为（ ）(A) -5.76 ；(B) 331 ； (C) 5.76 ； (D) 11.52 23某体系等压过程AB的焓变H与温度T无关，则该过程的（ ）(A) U与温度无关 ； (B) S与温度无关 ；(C) F与温度无关 ； (D) G与温度无关 24等温下，一个反

21、应aA + bB = dD + eE的 rCp = 0，那么（ ）(A) H与T无关，S与T无关，G与T无关 ；(B) H与T无关，S与T无关，G与T有关 ；(C) H与T无关，S与T有关，G与T有关 ；(D) H与T无关，S与T有关，G与T无关 。25等温等压下进行的化学反应，其方向由rHm和rSm共同决定，自发进行的反应满足下列关系中的（ ）(A) ， (B) ，(C) (D)26在等温等压下，将1molN2与1mol O2混合，假定两者均为理想气体，混合过程中不发生变化的一组状态函数为（ ）(A) U H V， (B) S H G， (C) V G H， (D) F H S27下列过程中

22、，的是（ ）(A) 理想气体恒外压等温压缩 (B) 263K、101.3kPa，冰熔化为水(C) 等温等压下，原电池中发生的反应 (D) 等温等压下电解水28在一定温度和一定压力下，某液体与其蒸气呈平衡，其蒸气压为p1；若外压增大时液体与其蒸气重建平衡后其蒸气压为p2，则（ ） (A) p1 = p2， (B) p1>p2 ， (C) p1 < p2 ， (D) 液体蒸气压与外压无关29298.2K、p下，反应的rG m和rFm的差值为（ ）(A) 1239 J·mol-1 (B) 3719 J·mol-1 (C) 2477 J·mol-1 (D) 2

23、477 J·mol-130某化学反应在等温等压（298.2K，p）下进行时，放热40000J；若使反应通过可逆电池完成，吸热4000J，则体系可能作的最大电功为（ ）(A) 40000J (B) 4000J (C) 4400J (D) 36000J31已知金刚石和石墨的Sm(298K)，分别为0.244 JK-1mol-1和5.696 JK-1mol-1，Vm分别为3.414 cm3mol-1和5.310 cm3mol-1，欲增加石墨转化为金刚石的趋势，则应 (    )(A) 升高温度，降低压力 (B) 升高温度，增大压力(C) 降低温度，降低压力 (D) 降低

24、温度，增大压力二、填空题1理想气体在定温条件下向真空膨胀，H 0，S 0。（填>,=,<）2在隔离体系中发生某剧烈的化学反应，使体系的温度及压力皆明显上升，则该体系的H > 0，F < 0。（填>,=,<）31mol理想气体绝热向真空膨胀，体积扩大一倍，则此过程S（系统）+S（环境） 0S（环境） 0。4一气相反应A+2B=2C，该反应的rGm rFm；若将该反应布置成一可逆电池，使之作电功W1，那么该反应所能做的功W W1。5在理想气体的TS图上，等容线的斜率 ，等压线的斜率 。61mol理想气体体积由V变到2V，若经等温自由膨胀，S1= J·K

25、-1，若经绝热可逆膨胀S2= J·K-1。7在298K时气相反应A + B = 2C的rGm rFm，rHm rUm。8在一绝热钢瓶中发生一化学反应，使容器内的温度增加，则此过程有S 0， F 0。9一定T，p下，将体积为V 的1mol N2理想气体与体积为V 的1mol O2理想气体混合，总体积为2V，则过程的S= J·K-1； 若一定T，V下，将压强为p 的1mol N2理想气体与压强为p 的1mol O2理想气体混合，总压强为2p，则过程的S= J·K-1。10一定T，p下，将体积为V 的1mol N2与体积为V 的另1mol N2混合，总体积为2V，则过程

26、的S= J·K-1； 若一定T，V下，将压强为p 的1mol N2与压强为p 的另1mol N2理想气体混合，总压强为2p，则过程的S= J·K-1。11实际气体节流膨胀后，S 0，Q 0。12若气体的J-T>0，那么该气体节流膨胀后温度 ，体系的熵 。 13对于理想气体，其 0， 0。14由Clapeyron方程导出Clausius-Clapeyron方程积分式时所作出的三个近似处理分别是： 气体为理想气体， ， 。15从熵的统计意义来判断下列过程体系的熵值是增大还是减少：苯乙烯聚合成聚苯乙烯 ；气体在催化剂表面的吸附 。16偏摩尔熵的定义式为 ；纯物质两相平衡的条

27、件为 。17从微观角度而言,熵具有统计意义,它是体系_的一种量度。熵值小的状态相对于_的状态。三、证明题1证明：2证明：3.4证明气体的焦耳系数有下列关系式：。5四、计算题1 1molCH3C6H5在其沸点383.15K时蒸发为气，求该过程的Q、W、vpaUm、vapHm、vapGm、vapFm和vapSm。 已知该温度下CH3C6H5的气化热为362kJ·kg-1。2 某一化学反应若在等温等压下(298.15K,p)进行，放热40.0 kJ，若使该反应通过可逆电池来完成，则吸热4.0kJ。 计算该反应的熵变； 当该反应自发进行时(即不做电功时)，求环境的熵变和总熵变； 计算体系可能

28、做的最大功为多少？ 3将298.15K的1molO2从p绝热可逆压缩到6×p，试求Q、W、Um、Hm、Gm、Fm、Sm和Siso。已知 Sm(O2)=205.03 J·K-1·mol-1， Cp,m=3.5R。41mol单原子理想气体始态为273K、 P, 经绝热不可逆反抗恒外压0.5×P膨胀至平衡。试计算该过程的W、U、H、S、G、F (已知 273K、 P下该气体的摩尔熵为100J·K-1·mol-1)。5C2H4蒸气压与温度的关系式为：,计算其在正常沸点（103.9）时的蒸气压。7在10g沸水中加入1g 273.2K的冰，求该过

29、程的S的值为多少？已知冰的熔化热为6025 J·mol-1，水的热容Cp,m = 75.31 J·K-1·mol-1。81mol单原子理想气体始态为273K、 P，经绝热可逆膨胀至压力减少一半，试计算该过程的W、U、H、S、G、F(已知 273K、 P下该气体的摩尔熵为100J·K-1·mol-1)。91mol过冷水在268K、P下凝固，计算该过程的H、S、G、F 和最大非膨胀功、最大功。已知水在熔点时的热容差为37.3 J·mol-1，fusHm(273K) = 6.01k J·mol-1，(水) = 990kg·

30、;m-3，(冰) = 917 kg·m-3。10苯在正常沸点353K下的vapHm=30.77 kJ·mol-1，今将353K及p下的1mol苯向真空等温蒸发为同温同压的苯蒸气(设为理想气体)，求此过程中Q、W、vapG、vapS和S环，并根据有关原理判断上述过程是否为不可逆过程。11在298.15K、p下进行的相变：H2O(l, 298.15K,p) H2O(g, 298.15K,p)，计算相变的G，并判断该过程能否自发进行。已知298.15 K时水的蒸气压为3167Pa，忽略液态水的体积。12在373K，p下，1 mol液态水在真空瓶中挥发完，最终压力为30.398kP

31、a，此过程吸热46.024kJ，试计算U、H、S和G。计算时忽略液态水的体积。131mol氦气从473K加热到673K，并保持恒定101.325kPa。已知氦在298K Sm= 126.06 J·K-1·mol-1，并假定氦为理想气体，计算H、S和G。如果G<0，可否判断为不可逆过程。14298.15K, 下，单斜硫与正交硫的摩尔熵分别为32.55和31.88J·K-1· mol-1； 其燃烧焓分别为297.19和296.90kJ·mol-1，两者密度分别为1940和2070kg·m-3。求：在298.15K, 下，S（正交）S

32、(单斜)的，并判断哪种晶形稳定。当增加压力时，反应能否正向进行？15在单斜硫与斜方硫的晶态转变点附近，它们的蒸气压公式分别为：斜方硫：lg(p/p)=5267/T + 11.866，单斜硫：lg(p/p)=5082/T + 11.364，试计算：硫的晶态转变温度；转变点时的晶型转变热。第一章 热力学第一定律参考答案一、选择题答案：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、填空题答案1. 答案：， 降低 2. 答案：37.5kJ，37.5kJ 3. 答案：=，>4. 答案：2，物质的量 5. 答案：6528，65356. 答案：>，> 7. 答案：两个热源的温度，工作物质三、证明题答案1证明：若一气体状态方程满足pVm = RT+bp时，则该气体的内能仅是温度的函数2某气体的状态方程为pVm = RT+ap，a为大于零的常数，证明该气体经节流膨胀后，气体的