热力学第二定律习题and答案2007级考研

热力学第二定律练习（化学2007级）2009-4-H2O(g)，设此过程的功为W，吸热为Q，终态压力为p，体积为V，用它们分别表示ΔU， 1molp1,V1,T1p/,V/T 2若p2=p/,则 2

T/

V/

S/222222

T/

V/

S/222222

T/

V/

S/22222222

T/

V/

S/2222H2O(s,-10℃,p)=H2O(l,-10℃,在未指明是可逆还是不可逆的情况下，考虑下列各式哪些是适用的 δQ/T=ΔfusQ=ΔfusΔfusH/T=Δfus－ΔfusG=理想气体从状态I经自由膨胀到状态II (A) (C) CVm=(3/2)R,T1T2ΔSp与ΔSV之比是：()1: 2:3: 5:1mol理想气体向真空膨胀,10倍,则体系、环境和孤立体系的熵 19.14J·K-1,-19.14J·K-1,-19.14J·K-1,19.14J·K-1,19.14J·K-1,0,19.14J·K-0 0 101.3kPa下,110110℃水蒸气,Qp,在该相变过程中下列哪个关系式不 S体S环S体+S环S环部处在一方的数学概率等于：()(A) (B)(C) (D)某气体状态方程为p=f(V)T，f(V)仅表示体积的函数，恒温下该气体的熵随体积V的增 () 增 不 难以确 2molH2和2molCl2在绝热钢筒内反应生成HCl气体起始时为常温常压则 ΔrU=0，ΔrH=0，ΔrS>0，ΔrG<ΔrU<0，ΔrH<0，ΔrS>0，ΔrG<ΔrU=0，ΔrH>0，ΔrS>0，ΔrG<ΔrU>0，ΔrH>0，ΔrS=0，ΔrG>6kJ·mol-1 –200J·K-1·mol-200J·K-1·mol-–20J·K-1·mol-20J·K-1·mol-当反应进度=1mol时，可能做的最大非膨胀功为 -54 54 -66 66对物质的量为n的理想气体，(T/p)S应等于 NaOH水溶液中，Ag++2NH3(g)HCl2KClO3(s)2KCl(s)+NH4Cl(s)NH3(g)+上述各体系在等温等压过程中熵值减少的是 在绝热封闭条件下，体系的S的数值可以直接用作过程方向性的判据S表示可逆过程；S>0表示 ；S<0表示 。 “＞“＜理想气体经节流膨胀，ΔS 0，ΔG 对一封闭体系，Wf0ΔU，ΔS，ΔG绝热密闭刚性容器中进行的化学反应过程 ；某物质的恒温恒压可逆相变过程 ；某物质经一循环恢复原状态 。对1mol范德华气体,(S/V)T= 。理想气体等温(T=300K)膨胀过程中从热源吸热600J，所做的功仅是变到相同终态时最大功的1/10，则体系的熵变ΔS= 在横线上填上＞、＜、＝或？（？代表不能确定。373.15K101325kPa下通过强烈搅拌而蒸发，则ΔS QΔF ΔF ΔG 对熵产生diS而言,当体系内经历可逆变化时其值 Q,W,ΔU,ΔH,ΔS,ΔSiso和ΔG573.15K,1000kPaNeSm=144.2J·K-101.325MPa，氮气仍服从下面状态方程：pVm=RT+bp10-2dm3·mol-1500K1molN2(g)101.325kPa101.325MPa时的298K101325Pa下，1mol文石转变为方解石时，体积增加2.75×10-6298K，101.3kPa下，ZnCuSO4200牙齿的珐琅质可近似看作是由羟基–磷灰合物3Ca3(PO4)Ca(OH)2构成的3Ca3(PO4)CaF2，可存在于牙齿构造中使对龋齿mmm已知：ΔfG$[298K,CaF2(s)]=-1167kJ·mol-1ΔfG$[298K,Sn(OH)2(s)]=-492kJ·mol-1ΔfG$[298K,Ca(OH)2(s)]=-899kJ·mol-mmmSn22eSn(s),E$=-0.14 F(g)2e2F,E$=2.87 V=V0(1-为压缩系数，V00p1p2时所引起的Gibbs自由能变化的表示式。298K4.836×10-10Pa-11mol298K1.103×105Pa压缩到1.013×106Pa的Gibbs自由能变化。298KC1.00294×10-3m3·kg-1。5.650kJ·mol-1（可视为常数）,0-10℃时，1molΔsGΔsS 298K，p1dm3O2（作为理想气体）5p502J。求终态T2S2ΔHΔG。已知：mO2S$(O2,298K205.14J·K-1·mol-1，Cpm(O229.29J·K-1·mol-1mmm条件下，1mol液态苯凝固过程中的ΔS,ΔS环和 m已知苯的为278.7K，ΔfusH$(T2)=9.916kJ·mol-1,且mCp,m(l)=126.8J·K-1·mol-Cp,m(s)=122.6J·K-1·mol-l已知-5℃固态苯的饱和蒸气压为0.0225p，在-5℃，p下，1mol过冷液态苯凝固时l某气体状态的方程为(p+a/V2)V=RT,其中a是常数，在压力不很大的情况下,1molp1，V1p2，V2Q，W，ΔU，ΔH，ΔS和ΔG在298.2K的等况下，两个瓶子中间有旋塞连通，开始时一瓶放0.2molO2,压力为0.2p。另一瓶放0.8molN2，压力为0.8p，打开旋塞后，两气体相互混合，计算：Q，W，ΔmixU，ΔmixS，ΔmixGQWdS=(CV/T)(T/p)Vdp+并导出对于理想气体,p1V1,p2V2CpCV均为常数,ΔS=CVln(p2/p1)+证明：(T/V)ST/CV)(p/T)V，并对于理想气体得出：(T/V)S=？2分 W=0,ΔU=ΔH=ΔU+Δ(pV)=Q+pV-p1V1=Q+ΔS=ΔH/T=(Q+ΔF=ΔU-TΔS=-ΔG=ΔH-TΔS=Q+pV-Q-pV=2分 2分 (1)Q/T (2)Q= (3)ΔfusH/T (4)-ΔfusG=最大净 此题在未指明可逆与否的情形下只有(2)适2分 ΔUS,V,Wf=0≤0；ΔHT,pWf=0≤0ΔGT,p,Wf=0=0≤0；ΔS≥0(C)2分 2分 (2分2分 (2分因环境供热给体系,ΔS环Qp/383.15K0此为恒温恒压下的自发变化,所以G体0；体系由液态变为气态,ΔS体0；将体系与环境加在一起组成新的孤立体系,在此体系中有自发变化,所以ΔS孤立=ΔS体+ΔS环>0。2分 (2分2分 因为SV)TpT)V=p/T>2 2分 2[答](1)D;(2)对于 ΔrSm=QR/T=20J·K-1·mol-对于 Wf=-ΔrGm=-(ΔrHm-=Qp-QR=662 因为Tp)S=T/Cp×VT)p=2 2 2 >，所以ΔS=nRln(V2/V1)>0，ΔG=nRTln(p2/p1)<0。2 (1)ΔU=ΔG=ΔU=0,ΔS=0,ΔG=2 (S/V)T=(p/T)V=R/(Vm-2 WRQR=600J×106.000ΔSQR/T=6000J/300K20J·K-2 (T/V)S=-(p/ （0.5分(Tp)S(V （0.5分(SV)T(p （0.5分(Sp)T(V （0.5分2 <<<2 (2分23.(2分T2=T1exp[(R/Cp,m)ln(p2/p1)]=228.2(2分(2分ΔU=-4.302(1分ΔH=nCp,m(T2-T1)=-7.171(2分ΔS环境(1分ΔSiso=ΔS+ΔS环境(1分ΔF=ΔU-nSm(T2-T1)=45.45(2分ΔG=ΔH-nSm(T2-T1)=42.58(2分2415 因 所以U)Tp

p=T{[RT/(Vm-b)]/T}v-RT/(Vm-V T (4分ΔHm=ΔUm-Δ(pVm)=(p2Vm,2-p1Vm,1)=b(p2-p1)=3.948kJ·mol- (3分ΔGp2Vdpp2(RT/pbdp=RTln(p/p)+b(p-p)=32.66kJ·mol- (3分

2 2ΔFm=-V2pdV=Vm,

=28.72kJ·mol- (3分ΔSm=(ΔHm-ΔGm)/T57.42J·K-1·mol- (2分2510 设由下面循环途径求其平衡共存时的压力文ΔtrsG1=ΔG2+ΔtrsG3+=V文dp0V方

(3分=[V(方)-V(文)](p- (4分解得p=2.89×108 (3分5 Wf=200kJ，Wv=0，W=Wf+Wv=200ΔrU=Q-W=-206ΔrH=ΔrU+Δ(pV)=ΔrU+pΔV=-206kJ (1分)ΔrS=QR/T=-20.1J·K-1 (1分)ΔrF=ΔrUTΔrS=-200 (1分ΔrG=ΔrHTΔrS=-200 (1分10 反

(3分式中SnF2(aq)的ΔG$ΔrG$(SnF2,aq)=-2（E$E$）F=-581 (4分 ΔrG$(298K)=ΔfG$[298K,CaF2(s)]+ΔfG$[298 -ΔfG$[298K,Ca(OH)2(s)]-ΔfG$[SnF2,(aq)]=-179 (3分2810 ΔG

p2Vdp

p2V

V0(p2-p1(1/2)V0β(p22 (6分V=C×M=1.8053×10-5V0=V/(1-βp)=1.8054×10-5m3 (2分)所以ΔG=16.45 (2分5 因为sH可视为常数，即ΔCp=0，sS亦为常 (1分 l所以sH(263K)=-5.650 (1分lsS(263KsH/T20.70J·K- (1.5分 所以sG(263KsH(263KTsS(263 205.9 (1.5分5 n=pV/RT=4.09×10-2 因为ΔU=nCV,m(T2-T1)=-T2883ΔS=nCp,mln(T2/T1)+0.754J·K- (3分S2S1+ΔS205.9J·K- (1分ΔHnCp,mT2T1700.8 (1分ΔG=ΔHT2S2T1S11.2×10-5 (1分10 (1分 ΔH$(T =2nCp,m 2 1 35.42J·K- (4分 =-nΔH$(T)/T=-36.82J·K- (2分 fus =S+S环=1.4J·K- (1分10 如 (2分llΔG2=0,ΔG4=ΔG1Vl(plp),ΔG5Vs(p (2分ΔG1≈-ΔG3=p2Vdp=(积分限：p1plp2l故sG=ΔG3lsG=sHTs (2分 ln(ps/pl)=(sH-TsS)/nRT=- ps/pl=所以pl=2.669 (2分10 p=(RT/V)-RTln(V2/V1a(1/V2- (2分(U/V)T=T(p/T)V-p=U2dUV2(a/V2 ΔUa(1/V1 (3分 QR=ΔUW (1分ΔH=ΔU+Δ(pV)=ΔU+(p2V2-=ΔU+[(RT-a/V2)-(RT-=a[(1/V1)-(1/V2)]+a[(1/V1)-2a[(1/V1)- (2分ΔSQR/T (1分ΔG=ΔH-2a[(1/V11/V2 (1分10 (1)V1=n1RT/p1=24.47V2=n2RT2/p2=24.47p终=n总RT/V总=50.66 (2分理想气体等温变化ΔU=0，打开活塞，自动混合W=0,Q= (2分 ΔmixS=Δ +Δ

nORln(V总/VOnNRln(V总/VN 5.763J·K ΔmixG=Δ

+ΔGN=nORTln(pO,/pO +nNRTln(pN,终/pN,始)=-1.719 (2分 ΔmixG=ΔmixH-TΔmixS1.719QRTΔmixS1.719 (2分ΔmixU=0,W=QR=-1.71910 令S=dS=(S/p)Vdp+(S/=(S/T)V(T/p)Vdp+(S/T)p(T/=(CV/T)(T/p)Vdp+(Cp/T)(T/V)pdV (5分)对于理想气体Tp