大学物理化学1-热力学第一定律课后习题及答案

1、热力学第一定律课后习题、是非题下列各题中的叙述是否正确？正确的在题后括号内画“”，错误的画“”。1. 在定温定压下，CO由饱和液体转变为饱和蒸气，因温度不变，CO的热力学能和燃也不变。()2. d U = nG.mdT这个公式对一定量的理想气体的任何pVT过程均适用。()3. 一个系统从始态到终态，只有进行可逆过程才有嫡变。()4. 25 C时H(g)的标准摩尔燃烧烙等于25 c时HbO(g)的标准摩尔生成烙。()5. 稳定态单质的fH(800 K) = 0 。()二、选择题选择正确答案的编号，填在各题后的括号内：1 .理想气体定温自由膨胀过程为：()。(A) Q 0;(B)U 0；(C) W

2、 0；(DH = 0。2 .对封闭系统来说，当过程的始态和终态确定后，下列各项中没有确定的值的是：()。(A )Q;( B )Q+ W(C )W( Q= 0 ) ;( D ) Q W=0 )。3 . pV =常数(=Q/G,m)适用的条件是：()(A)绝热过程；(B)理想气体绝热过程；(C )理想气体绝热可逆过程；(D) 绝热可逆过程。4 .在隔离系统内：()。(A )热力学能守恒，始守恒；(B )热力学能不一定守恒，始守恒；(C )热力学能守恒，始不一定守恒；(D)热力学能、烙均不一定守恒。()。B)不可能到达同一终rH (T),下列说法中5 .从同一始态出发，理想气体经可逆与不可逆两种绝热

3、过程:(A )可以到达同一终态；(态；(C)可以到达同一终态，但给环境留下不同影响。6 .当理想气体反抗一定的压力作绝热膨胀时，则： ()。(A )始总是不变；(B )热力学能总是增加；(C )始总是增加；(D )热力学能总是减少。7 .已知反应 H2(g) + - Q(g) = H 20(g)的标准摩尔反应夕含为 2不正确的是：()。(A)rH (T)是HO(g)的标准摩尔生成烙；(B) rH (T)是H2O(g)的标准摩尔燃烧烙;(C) rH (T)是负值；(D) rH (T)与反应的rU数值不等。三、计算题习题110 mol理想气体由25C, MPa膨胀到25C, MPa,设过程为：(1

4、 )自由膨胀；(2)对抗恒外压力 MPa彭胀；(3 )定温可逆膨胀。试计算三种膨胀过程中系统对环境作的功。习题2298 K时，将0.05 kg的N2由MPa定温可逆压缩到2 MPa,试计算此过程的功。如果被压 缩了的气体在反抗外压力为 MPa下做定温膨胀再回到原来状态，问此过程的功又是多少？习题3某理想气体，其 G,m = 20 J 途径升温至566 K。试计算各个交 (1 )体积保持不变； (2 )系统与环境无热交换； (3 )压力保持不变。习题4试求下列过程的UHA(g) n = 2mol p1= Ti = 400K mol ,现有该气体10 mol处于283 K,采取下列不同H,并比较之

5、。U=?A(l)n = 2molH=?P2=T2 = 350K已知液体加勺正常?U点为350 K,此时的汽化烙：VapHn = 38 kJ - mol A蒸气的平均定压摩尔热容G，m= 30 J K 1 mol 1。(蒸气视为理想气体)习题5根据下列数据，求乙烯 C2H(g)的标准摩尔生成始与标准摩尔燃烧燃：(1) C2hk(g) + H 2(g)= C 2H6(g), rHm,1 = -137 kJmol 1 ;(2) C2H6(g) + (7/2)O2(g) = 2CO 2(g) + 3H2O(l) , rHm,2 = -1560 kJmol 1 ;(3) C(石墨)+ O 2(g) =

6、CO 2(g) ,rHm , 3 = kJ mol 1 ;1(4) H2(g) +(1/2) Q(g) = H 2O(l),rHm , 4 = - kJ - mol 。习题6求下列反应在393 K的反应的rhk (393 K)C2H5OH(g) + HCl(g) = C2HsCl(g) + H 2O(g)已知：物质.1f H. (298 K) / kJ - molCP，m / J - K 1 , mol 1C2HCl(g)一+ X 10-3(T / K)H2O(g)一+ X 10-3(T / K)GH50H(g)一+ X 10-3(T / K)HCl(g)一+ X 10-3(T / K)习题7

7、已知反应 CHCOOH(l)+C2H50H(l)= CH 3COO2H(l)+H 2O(l)r Hm=的cHmCO(g)的fH m =的cH m=的 fHm =求算 A fHm(CH3COOC5,l,= ?热力学第一定律课后习题答案、是非题1.23.二、选择题1.（D）2.（A）3.(C)4.(C)5.(B)6.(D)7(B)、计算题习题1题解体积功的计算公式PsudVW= 0W/= 一 psuMPaX 10 mol习题2题解n = 50 g / 28 g定温可逆压缩 mol 1 = molW1 nRTln”二1.79 molX8.314 J- mol 1- K 1x298 Kln P12MP

8、a0.1MPa若反抗外压力13.29kJPsuMV2)nRT nRT、Psu()P2P20.1 106 Pa1.79mol 8.314J mol 1K 1 298K (0.1MPa 2MPa(Psu=0)1/P2)V = - psunRT(1/ p1x J - mol 1 - k 1x KX (1/ 1/kJW = nRTn( % / V ) = nRTln( p2 / P1) = - kJ导引由计算结果可知，虽然三个过程的初终态相同，但不同过程中的功不相等。 这是因为W不是状态函数，其值与过程有关。4.21kJ导引封闭系统由一个过程从始态（A）到达终态（B）,再由另一个过程从终态（B）回到同

9、一个始态（A）,整个循环过程状态函数的改变量应为零；本题中，系统经历两个不同途径组成的循环过程由始态经过终态又回到同一个始态, 与过程有关。功的加和不为零， 说明功是过程量，其值习题3题解(1 )d V = 0 , W= 0。Q = U = nCv,m ( T2-T1 )=10moi x 20 J K 1 mol 1x ( 566283 ) K = kJH = nCP,m ( T2-T1 )=10moi x (20+ J K 1 - mol 1x (566 283) K = kJ(2) Q=0 ,U2 =U = kJ ,H = H = kJW12 = kJ(3 )d p = 0 ,L3 =U

10、= kJQ = H = kJWV2 P dV -p(V2-V1)=-nRT2 nRT1 nR(T1 T2)= 23.529 kJ导引热力学能次以含H是状态函数，只要系统变化前后的始、终态一定，则不论经历何种 过程，其 U口 H一定。本题中虽然始终态不明确，但理想气体的晚口HTB只是温度的函数，即对理想气体只要始终态温度一定，则不同过程的跳口 W目同。而门口QK是状态函数，其值与过程有关，所以上述三个不同过程的内口Q分别不同。习题4A(l)U 2=?n = 2molP2=T2 = 350K H2=?题解设计变化途径如下:A(g)U=? A(g)Ui=? n = 2moln = 2molp1=5(

11、L p2=T1 = 400KH=?T2= 350KH = nG,m( T2- T1 )=2 mol 30 J - K 1 - mol 1( 50 ) K=kJH2 = nvapHm = 2 mol 38 kJ mol 1 = 76 kJH =H + H2 =(76 ) kJ =-79 kJU =U 1+U 2=nOm( T2-T1 )+H2-(pV )1, K mol=nCVm( T2-T1 )+ H+ nRT 22 mol (30 -J - K 1 mol 1( 350 -400 ) K 76103J +2 mol350 K= kJ或 U =H ( pV)H- ( p%1 )=H+ nRT=

12、79 kJ + 240010 3 kJ=kJ导引本题的变化过程既包括pVT括化又包括相变化，两种变化过程交织在一起，难以求出变化过程的 济口 H为此将该变化过程分解为两步，一步为单纯的pVT变化，一步为单纯的定温定压下的可逆相变化，从而利用状态函数的改变量与过程无关的特性，求得 U= U1 (pV度化)+ U 2 (相变化)；H=H i ( pV校化)+ H 2 (相变化)。习题5题解(3) 式X 2+ (4)式X 3 (1)式 (2)式 得2H2(g) fHm(1) C2Hk(g) rHm 导引+ 2c(石墨)GH(g)=2r Hm ,3+3r Hm ,4 r Hm式+ (2)式(4)式得+

13、 3O2 (g)2CO + 2H2O(l)=rHm ,1 +rH m ,2 rHm ,4,1 rHm-1 kJ,2 = kJ - mol 1 ；本题为利用盖斯定律，即方程式的线性组合，求得化学反应的标准摩尔反应给。习题6题解r Hm (298K)=-f Hn (C 2H5OH , g , 298K) + 4 f Hn (HCl , g , 298K) +f Hm (C 2H5Cl , g ,298K) + f Hn (H 2=kJ - mol 1r H m (393 K)=汇 V Q,m(B) = J - 则 rHm (393 K)=kJ mol 1 +=kJ - mol 1导引本题为已知某一

14、温度时参与反应各物质的fHm (或cHm )，利用基希霍夫公式求算任意温度下化学反应的rHm。但需注意变温区间内参与反应各物质无相变化，当伴随有相变化时，还需把相变给考虑进去。,g , 298K)rH (298K) +1,K mol393298K 一T1BCp,m(B)dT1-X103 J - K 1 - mol 1(T/K)J - K 1 - mol 1 x 10-3 J - K 1 - mol 1( T/K)d T习题7题解先由给定的反应及 CH3COOH(l),C2HOH(l)的标准摩尔燃烧给求出 CHCOOC5(l)的标 准摩尔燃烧给A rHm (CH3COOC5,l,即AcHm (CH3COOCU=cH m (CH3COOH,l, +cHm (C2H5OH,l, -rH m= +即 CH 3