【体系】08级热力学第二定律习题

1、【关键字】体系一、选择题(共11题 20分)1. 2 分(1035)1035对于不做非体积功的封闭体系,下面关系式中不正确的选项是:(A) (H/S)p= T(B) ( F/ T)V = -S(C) ( H/ p)S = V(D) (U/V)S = p2. 2 分(9166)9166对于平衡态的凝聚体系而言,压力 p表示3. 2 分(1223)1223恒温下,单一组分的过冷液体的化学势比其固体的化学势:(A) 高(B) 低(C)相等(D) 不可比拟4. 2 分(0843)0843可以用U -S坐标对气体循环过程作出图解,指出下面哪一个图代表理想气体经历 卡诺循环的U -S图.()(A)等温膨胀

2、(B)绝热膨胀(C)等温压缩(D)绝热压缩5. 2 分(1247) 1247某物质溶解在互不相溶的两液相和 中,该物质在相中以A形式存在,在相中以A2形式存在,那么 和两相平衡时：()(A) dn=dn(B) c= c(C) a= a(D) 2=6. 2 分(1147) 1147在等温和存在非体积功的情况下,某气体由始态经一微小变化到达终态,其吉布斯自由能的变化公式是：()(A) dG=pdV+Vdp+8 Wf(B) dG=Vdp- 6 Wf(C) dG=-pdV+Vdp+8 Wf(D) dG=-pdV+Vdp- 8 Wf7. 2 分(0872) 0872某化学反响在300 K, p下于烧杯中

3、进行,放热 60 kJ mol-1 ,假设在相同条件下安排成 可逆电池进行,吸热6 kJ mol-1 ,那么(1)该体系的嫡变为：()(A) 200 J K：-1 mol-1(B) 200 J K-1 mol-1(C) t20 J K-1 mol-1(D) 20 J K-1 mol-1(2)当反响进度 =1mol时,可能做的最大非膨胀功为：()(A)-54 kJ(B)54 kJ(C)-66 kJ(D)66 kJ8. 2 分(1258)1258水的以下 5种状态：(1) 373.15 K, p ,液态(2) 373.15 K,2p ,液态(3) 373.15 K,2p ,气态(4) 374.15

4、 K, p ,液态(5) 374.15 K, p,气态以下4组化学势的比拟,哪个不正确()(6) 2>1(B)5>4(7) 3>5(D)3>19. 2 分(0894)08941 mol Ag(s)在等容下由273.15 K加热到303.15 K,在该温度区间内 Ag(s)的Cv, m/J K-1 mol-1=24.48,那么其嫡变为：()(A) 2.531 J K-1(B)5.622 J K-1(C) 25.31 J K-1(D)56.22 J K-1*. 1 分(0854)0854用1 mol理想气体进行焦耳实验(自由膨胀),求得 AS = 19.16 JK-1；那么

5、体系的吉布斯自由能变化为：()(A)AG = 19.16 J(B)AG < 19.16 J(C)AG > 19,16 J(D)AG = 011. 1 分(0478)在p下,C(石墨)+.20478CO2(g)的反响热为A rH m,以下哪种说法是错误的(A) ArH m是CO2(g)的标准生成热(B) ArH m = ArU m(C) ArH m是石墨的燃烧热(D) ArU mArH m二、填空题(共10题 20分)12. 2 分(9039)9039对非缔合液体物质,在正常沸点时的蒸发嫡约为 J K-1 mol-1. 13. 2 分(0886) 0886某蛋白质在323,2 K时变

6、性并到达平衡状态,即天然蛋白质变性蛋白质该变性过程的A rH m(323.2 K)=29.288 kJ mol-1 ,那么该反响的嫡变A rS(323.2 K)= J K-1 mol-1.14. 2 分(1288) 1288公式dS=diS+deS适用于 体系.15. 2 分(0838) 0838选择中的一个填入以下空格：100 C, 1.5p的水蒸气变成 100C, p的液体水,AS 0, AG 0.16. 2 分(1145)1145在理想气体的 S T 图上,任一条等容线与任一条等压线的斜率之比即(工)V/( _S) 在等温情况下应等于 T T p17. 2 分(0775)0775在横线上

7、填上 、= 或 (代表不能确定).水在373.15 K和101 325 kPa下通过强烈搅拌而蒸发,那么(A)AS Q/TQ为该过程体系吸收的热量(B)AF-W(C)AF-Wf(忽略体积变化)(D)AG-Wf18. 2 分(9102)9102在、的条件下,自发变化总是朝着吉布斯自由能 的 方向进行的,直到体系到达平衡.19. 2 分(0911)0911从微观角度而言,嫡具有统计意义,它是体系 的一种量度.嫡值小的状态相对于 的状态.在隔离体系中,自 的状态向 的状态变 化,是自发变化的方向,这就是热力学第二定律的本质.20. 2 分(0745) 0745选择中的一个填入以下空格.理想气体恒温可

8、逆压缩,S 0,G 0.21. 2 分(1150) 1150四个麦克斯韦关系式分别是： 、 和.三、计算题(共6题60分)22. 15 分(0956) 0956在573.15 K时,将1 mol Ne(可视为理想气体)从1000 KPa经绝热可逆膨胀到 100 kPa. 求 Q,W,A U,AH,AS,ASiso 和A G.在 573,15 K,1000 kPa 下 Ne 的摩尔嫡 Sm=144.2 J K-1 mol-1.23. 10 分(0752)0752373K, 2p的水蒸气可以维持一段时间,但这是一种亚稳平衡态,称作过饱和态,它可自发地凝聚,过程是：H2O (g,100 C ,202

9、 650 kPa)H2O (1,100 C ,202 650 kPa)求水的'Hm, ' Sm, ' Gmo水的摩尔汽化烙、Hm为40.60 kJ mol-1,假设水蒸气为g g g g理想气体,液态水是不可压缩的.24. 10 分(9218)9218 H2O(s)的熔化热A fusHm=6.025 kJ mol-1,水的汽化始A vapHm=40.680 kJ mol-1.试 计算：(1)在273.15 K时,水结成冰过程的 ( / T)p值；(2)在373.15 K时,水蒸气凝结成水过程的( / T)p值.25. 10 分(0709) 0709H2 - O2燃料电池

10、是用 p"的气体进行补充的.在298 K时,该电池释放的功率为 1 kWo燃料消耗的速度相同,估算363 K时电池输出的功率.(忽略体积功,在温度变化不大时,A fH m H2O(l)和 A fG m H 2O(l)可视作常数)A fH m 298 K,H 2O(l)=-285 kJ mol-1A fG m 298 K,H 2O(l)=-237 kJ mol-126. 10 分(0964)0964-5 C固态苯的饱和蒸气压为 0.0225p,在-5C, p下,1 mol过冷液态苯凝固时A ：S = -35.46 JK-1,放热9860 J.求：-5 C时液态苯的饱和蒸气压,设苯蒸气为

11、理想气体.27. 5 分(0781)07812 mol苯和3 mol甲苯在25 C和101 325 kPa下混合,设体系为理想液体混合物, 求该过程的 Q , W 及 AmixU , AmixH , AmixH ,加ix F , AmixG.一、选择题(共11题 20分)1. 2 分(1035)1035答(D)2. 2 分(9166)9166答外压(2分)3. 2 分 (1223)1223答(A)4. 2 分(0843)0843答(C)由于工作物质为理想气体,所以在等温膨胀和等温压缩步骤中AT = 0且AU = 0在绝热膨胀和绝热压缩步骤中Qr= 0,所以A S = 0故理想气体的卡诺循环US

12、图应为一矩形如(C).5. 2 分(1247)1247答(D)6. 2 分 (1147)1147答(B)(2 分)7. 2 分(0872)0872答(1) D;(2) D对于(1)A rSm= Qr/T = 20 J K-1 mol-1对于(2)Wf = - A rGm= -( ArHm- T A rSm)=Qp- Qr= 66 kJ8. 2 分(1258)1258答(B )(2 分)9. 2 分 (0894)0894答(A)*. 1 分(0854)0854答(B)11. 1 分(0478)0478答(D)二、填空题(共10题 20分)12. 2 分(9039)9039答8813. 2 分(0

13、886)0886答A rSm(323.2 K)= A rHm(323.2 K)/T=29.288 X 103J mol-1/323.2 K=90.62 J K-1 mol-1分)14. 2 分(1288)1288答一切15. 2 分(0838)0838答<<16. 2 分 (1145)1145答Cv/Cp17. 2 分 (0775)0775答(A) >(B) <(C) <(D) <18. 2 分 (9102)9102答等温；等压；封闭体系不做其它功；减少19. 2 分(0911)0911答微观状态数比拟有秩序比拟有秩序比拟无秩序20. 2 分 (0745)0

14、745答< ,>由于 A S = nRln(V2/V1) < 0AG = nRTln(p2/p1) > 0(2 分 )(2 分 )(2 分 )(2 分 )(2分)(2 分 )(2 分 )(221. 2 分(1150)1150答(T/ V)s= -( p/ S)v(0.5 分)(T/p)s=(V/S)p(0.5 分)(S/V)t= (p/T)v(0.5 分)(S/ p)T= -( V/ T)p(0.5 分)三、计算题(共6题60分)22. 15 分(0956)0956答因该过程为绝热可逆过程,故 Q=0, AS=0(2分)T2=Tiexp(R/Cp,m)ln(p2/pi)

15、=228,2 K(2 分)W=- A U = nCvm(Ti-T2)=4.302 kJ(2 分)A U= -4.302 kJ(1 分)A H = nCp,m(T2-T1)= -7.171 kJ(2 分)AS环境=0(1分)ASiso=A,AS环境=0(1 分)A F= A U-nSm(T2-T1)=45.45 kJ(2 分)A G= A H-nSm(T2-T1 )=42.58 kJ(2 分)23. 10 分(0752)0752答由以下可逆过程(1) H2O (g,100 C ,202.650 kPa ) - H2O (g,100 C ,101.325 kPa)A Hm,1= 0, A Sm,1

16、= Rln(V2/V1)= 5.76 J K-1 mol-1A Gm,1= -TA Sm,1= -2.150 kJ mol-1(3 分)(2) H2O (g,100 C ,101.325 kPa) . H20 (l,100 C ,101.325 kPa)A ' Hm,2= - 40.600 kJ mol-1 gA g Sm,2= (-40.660 kJ mol-1)/(373.15 K ) = - 108.8 J K-1 mol-1-A g Gm,2= 0(2 分)(3) H2O (l,100 C ,101.325 kPa) . H2O (l,100 C ,202.650 kPa )A

17、Hm,3； A Sm,3； A Gm,3 变化很小,略去.(2 分)由于A g Hm=A Hm,1+A g Hm,2= -40.6 kJ mol；1；故 A gSm=ASm,1+A g Sm,2= -103 J K-1 mol-1 ；ll1八A g Gm= A Gm,1+ A g Gm,2= -2.15 kJ mol-1(3 分)24. 10 分(9218)9218答由于(T)p ( Gm/ T)pSm(2分)=-Sm(H2O,S)+Sm(H2O,|)_ 11(4分)fusHm/Tfus22.06 J K mol=-Sm(H2O,l)+ Sm(H2O,g)Svapmvap H m /Tvapi

18、 . i(4分)=109.02 J K mol25. 100709分(0709)答反响1八八H2(g)平)H2.(l)A rSm(298 K)=AHm (298 K)AGm (298 K)二-® J/K298(4分)当温度变化范围不大时,设ArH m (298 K)和 A rSm (298 K)为常数.贝UA rGm (363 K)= A rH m (298 K)-363 A rSm (298 K)=-225.6 kJ(3分)故 363 K 时输出的功率为：A rG m (363 K)/ A rG m (298 K)=0.95(3分)26. 10 分(0964) 0964答如图(2分)s 一 一 一 一 一 一l G= A Gi+A G2+A G3+A G4+A G5AG2= 0 , AG4= 0A G1= Vl(pl- p), A G5= Vs(p - ps)AG1= - A G5p2A G3=V dp= nRTln(ps/pl)pi(2分)(积分限：pi= pl, p2= ps)故|G =A G3=