物理化学-第一章-热力学第一定律-习题

第一章热力学第一定律能量及能量转化问题解决的问题根本要求及主要公式一、根本概念1．系统与环境2．状态与状态函数3．过程与途径4.可逆过程二、热力学第一定律的数学表达式

△U=Q+W三、热力学第一定律在理想气体中的应用1．理想气体的内能和焓只是温度的函数2．Cp-Cv=nRCpm-Cvm=R3．绝热过程4．卡诺循环δU=δQ+δW四、不同过程中Q、W、△U、△H的计算1．理想气体简单状态变化⑴自由膨胀∵dT=0，∴△U=0，△H=0，∴W=-QW=-∑p外dV=0，Q=0⑵恒温过程∵dT=0，∴△U=0，△H=0∴W=-Q=-nRT㏑V2/V1=nRT㏑p1/p2⑶恒容过程△U=Qv=nCvm〔T2-T1〕∵dV=0，∴W=0△H=nCpm〔T2-T1〕⑷恒压过程△H=Qp=nCpm〔T2-T1〕W=-∑p外dV=-p外〔V2-V1〕△U=Qp+W或△U=nCvm〔T2-T1〕⑸绝热过程Q=0，△U=W=nCvm〔T2-T1〕△H=nCpm〔T2-T1〕在绝热可逆过程中pVγ=C，TVγ-1=C，p1-γTγ=C2．相变过程⑴可逆相变△H=Qp，W=-p外〔V2-V1〕，△U=Q+W⑵不可逆相变，不能直接计算，需要根据状态函数的性质设计过程求算3．化学反响热的计算⑴恒压热效应与恒容热效应的关系Qp-Qv=△nRT，或△H-△U=△nRT△n：为气态产物的摩尔数之和减去气态反响物的摩尔数之和。⑵盖斯定律：根据状态函数的性质设计过程，通过反响的热效应，求实验上不易测的一些反响的热效应.⑶利用标准生成焓计算反响热△rHm=∑〔PB△fHm〕产物-∑〔RB△fHm〕反响物⑷利用标准燃烧焓计算反响热△rHm=∑〔RB△cHm反响物-∑〔PB△cHm〕产物⑸标准离子生成焓：热力学规定△fHm，H+〔∞〕=0，由此可求一些其他离子标准生成焓。△rHm=∑〔PB△fHm〕产物-∑〔RB△fHm〕反响物(7)反响热与温度的关系—基尔霍夫定律一个温度的反响热，求另一个温度下的反响热△rHm〔T2〕=△rHm〔T1〕+∫△rCpdT△rCp=∑〔PBCpB〕产物-∑〔RBCpB〕反响物⑹利用键焓计算反响热

练习题

1.当体系的状态一定时，所有的状态函数都有一定的数值，当体系的状态发生改变时，所有的状态函数值也都随之变化。

(×)一、判断题：以下说法对吗?2.一定量的某种理想气体，当热力学能与温度确定后，那么所有的状态函数也完全确定了。

(×)3．101.325kPa，100℃水，恒温蒸发为100℃水蒸气〔水蒸气视理想气体〕，由于该过程是等温过程，所以△U=0。

(×)4.对同一始态出发的理想气体的绝热过程W可逆=△U=nCvm△T，

W不可逆=△U=nCvm△T，∴W可逆=W不可逆(×)2．以下各式哪个不受理想气体条件限制〔1〕△H=△U+p△V〔2〕Cpm-Cvm=R〔3〕pVr=常数〔4〕W=-nRT㏑V2/V1(1)1．热力学第一定律以△U=Q+W的形式表示时，其使用条件是〔1〕任意系统〔2〕隔离系统〔3〕封闭系统〔4〕敞开系统(3)二选择题3．一定量的理想气体从p1V1T1分别经①绝热可逆膨胀到p2V2T2；②经绝热恒外压膨胀到p2′V2′T2′，假设p2′=p2，那么〔1〕T2′=T2，V2′=V2〔2〕T’2＞T2，V2’＜V2〔3〕T’2＞T2,V2’＞V2〔4〕T2’＜T2，V2’＞V2(3)∵W(可逆)

＞W(不可逆)p2=p2’∴T’2＞T2根据pV=nRTV与T成正比∴V’2＞V24.某体系经历一个不可逆循环后，以下关系式中不能成立的是〔1〕△U=0〔2〕Q=0〔3〕△T=0〔4〕△H=0(2)5．在一个绝热的钢壁容器中，发生一个化学反响，使体系温度从T1升高到T2，压力从p1升高到p2，那么〔1〕Q＞0，W＞0，△U＞0〔2〕Q=0，W=0，△U=0〔3〕Q=0，W＞0，△U＜0〔4〕Q＞0，W=0，△U＞0(2)6．对于理想气体，以下关系中哪个不正确!(2)(4)(3)(1)7．在恒定的温度和压力下，A→2B的反响△rHmθ〔a〕及反响2A→C的△rHmθ〔b〕，那么反响C→4B△rHmθ〔c〕〔1〕2△rHmθ〔a〕+△rHmθ〔b〕，〔2〕△rHmθ〔b〕－2△rHmθ(a〕〔3〕△rHmθ〔b〕+△rHmθ〔a〕，〔4〕2△rHmθ〔a〕－△rHmθ〔b〕2×(a)-(b)=(C)(4)8．反响H2〔g〕+1/2O2〔g〕→H2O〔g〕的△rHmθ，以下说法何者是不正确的？〔1〕△rHmθ是H2O〔g〕的标准摩尔生成焓〔2〕△rHmθ是H2〔g〕的标准摩尔燃烧焓〔3〕△rHmθ是负值〔4〕△rHmθ与△rUmθ值不等(2)9．反响CO〔g〕+1/2O2〔g〕→CO2〔g〕的△rHmθ，以下说法何者是不正确的？〔1〕△rHmθ是CO2〔g〕的标准摩尔生成焓〔2〕△rHmθ是CO〔g〕的标准摩尔燃烧焓〔3〕△rHmθ是负值〔4〕△rHmθ与△rUmθ值不等(1)1．在一绝热箱中置一绝热隔板，将箱分成两局部。分别装有温度压力都不同的两种气体。将隔板抽走使气体混合，假设以气体为系统，那么Q=〔〕；W=〔〕；△U=〔〕。0三.填空002．1mol理想气体从始态p1V1T1分别经过(1)绝热可逆膨胀到p2，(2)经过对抗恒外压〔p环=p2〕绝热膨胀至平衡，那么两个过程间有WⅠ〔〕WⅡ，△UⅠ〔〕△UⅡ，△HⅠ〔〕△HⅡ。<＜＜∵△U=nCvm(T2-T1),∵△H=nCpm(T2-T1),绝热可逆过程温度降的更低3．在一具有导热壁的汽缸上，装有一可移动的活塞，缸内同时放入锌粒和盐酸，令其发生化学反响，当以锌、盐酸及产物为系统时，△U〔〕0，Q〔〕0，W〔〕0。4．系统从A点出发，经过一循环过程回到始态A，假设体系对环境作功，试在图中标出循环过程的方向。〔〕<<<

顺时针

pVA·5．理想气体经历如图A→B→C→A的循环过程，试在图上表示：〔1〕B→C过程的△U2；〔2〕B→C过程的Q2。∵△U=0,Q=-W(ABC围起的面积)∵Q=Q1+Q2+Q3,Q3=0∴Q2=Q-Q1Q1(AB线下面的面积)用阴影面积和的负值表示(2)B→C过程的Q2

6．在温度T时，反响C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)的△rHmθ〔〕△rUmθ.△n=-1<7．1mol液体苯在弹式量热计中完全燃烧，放热3264kJ，那么反响的△rUm〔298K〕=()kJ，△rHm〔298K〕=〔〕kJ。-3264-3268∵△rHmθ=△rUmθ+△nRT,△n=-3/28．H2O〔l〕的△fHmθ〔298K〕=-285.84kJ·mol-1，那么H2〔g〕的△cHmθ〔298K〕=〔〕kJ·mol-1。-285.849．反响C〔s〕+O2〔g〕=CO2〔g〕的△rHmθ〔298K〕=-393.51kJ·mol-1，假设此反响在一绝热钢瓶中进行，那么此过程的△T〔〕0；△U〔〕0；△H〔〕∵△T＞0,△U〔=〕0,△H=△U+V△p∵T2＞T1∴p2＞p1>=>10．298K时，某化学反响的△rHmθ=-16.74kJ·mol-1,△rCp=16.74J·K-1·mol-1，那么化学反响在〔〕K温度下反响时的反响热为零.12981．1mol单原子理想气体，始态2×101.325kPa，11.2dm3，经pT=常数的可逆过程，压缩到终态为4×101.325kPa，Cvm=3/2R，求：〔1〕终态的体积和温度；〔2〕△U和△H；〔3〕所作的功。四计算

1.

3.2.2．1mol理想气体于27℃，101.325kPa时，受某恒定外压恒温压缩至平衡态，再于该状态下恒容升温到97℃，压力达1013.25kPa，求整个过程的Q、W、△U、△H。Cvm=20.92J·mol-1·K-11mol101.325kPa27℃24．6dm31mol822kPa27℃3.034dm31mol1013.25kPa97℃3.034dm3pe，TⅠVⅡⅠ.简单状态变化,恒温过程Ⅱ.恒容过程W2=01mol101.325kPa27℃24．6dm31mol822kPa27℃3.034dm31mol1013.25kPa97℃3.034dm3pe，TⅠVⅡ3〔1〕1g水在100℃，101.325kPa下蒸发为蒸汽〔理气〕，吸收热量为2259J·g-1，问此过程的Q、W、△U、△H值为多少？〔2〕始态同上，外界压强恒为50.66kPa下，将水等温蒸发后，再将50.66kPa下的气慢慢加压为终态100℃，101.325kPa的水气，求Q、W、△U、△H值为多少？〔3〕如果1g,100℃，101.325kPa下的水，突然放到恒温100℃的真空箱中，水气即充满真空箱，测其压力为101.325kPa，求Q、W、△U、△H值为多少？1g101.325kPa100℃V(水)1g101.325kPa100℃V(气)1g101.325kPa100℃V(水)1g50.66kPa100℃V’(气)1g101.325kPa100℃V(气)ⅠpTⅡ因为内能和焓为状态函数,所以改变量同上(2)3.始终态同上5．298K时，B2H6在等压pθ燃烧，反响按下式进行，放热2021kJB2H6〔g〕3O2〔g〕=B2O3〔s〕+3H2O〔g〕在相同条件下，1mol元素硼氧化成三氧化二硼放热632kJ，H2〔g〕的△cHmθ〔298.15K〕=-285.84kJ·mol-1，水在298K时的汽化焓为44kJ·mol-1，求B2H6〔g〕的△fHmθ。解:(1)(2)(3)(4)

根据盖斯定律(6)(5)(2)+(3):(1)×2-(4):(5)×3+(