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热力学第一定律习题一、选择题1. 理想气体卡诺循环的图为下列四种情况中的哪些? ( ) 2. 一定量的理想气体从同一始态出发，分别经 (1) 等温压缩，(2) 绝热压缩到具有相同 压力的终态，以H1，H2分别表示两个终态的焓值，则有： ( ) (A) H1 H2 (B) H1= H2 (C) H1TC (B) TCTD (C) TBTD (D) TD TC 5. 非理想气体进行绝热自由膨胀时,下述答案中哪一个错误? ( ) (A) Q=0 (B) W=0 (C) U=0 (D) H=0 6. 已知：Zn(s)+(1/2)O2ZnO cHm=351.5 kJmol-1 Hg(l)+(1/2)O2HgO cHm= 90.8 kJmol-1 因此 Zn+HgOZnO+Hg 的rHm是： ( ) (A) 442.2 kJmol-1 (B) 260.7 kJmol-1 (C) -62.3 kJmol-1 (D) -442.2 kJmol-1 7.下述哪一种说法正确? ( ) 因为Hp = Qp,所以： (A) 恒压过程中,焓不再是状态函数 (B) 恒压过程中,体系与环境无功的交换 (C) 恒压过程中,焓变不能量度体系对外所做的功 (D) 恒压过程中, U不一定为零 8. 在一个密闭绝热的房间里放置一台电冰箱,将冰箱门打开,并接通电源使其工作,过一段时间之后,室内的平均气温将如何变化? ( ) (A) 升高 (B) 降低 (C) 不变 (D) 不一定9. 计算化学反应的热效应,下述说法哪些正确? ( ) (1) 在同一算式中必须用同一参比态的热效应数据 (2) 在同一算式中可用不同参比态的热效应数据 (3) 在不同算式中可用不同参比态的热效应数据 (4) 在不同算式中必须用同一参比态的热效应数据 (A) 1,3 (B) 2,4 (C) 1,4 (D) 2,3 10.下述说法中,哪一个错误? ( ) (A) 体系放出的热量一定等于环境吸收的热量 (B) 体系温度的降低值一定等于环境温度的升高值 (C) 热力学平衡时体系的温度与环境的温度相等 (D) 若体系1与体系2分别与环境达成热平衡,则此两体系的温度相同 二、填空题11. 对于任何宏观物质，其焓H一定 _ 内能U (填上 、) ，因为 _；对于等温理想气体反应，分子数增多的H一定 _U，因为 _ 。 12. 在横线上填上 、或？（？代表不能确定）。 氢气和氯气在绝热刚性容器中反应(氢气和氯气可视为理想气体)，则： (A) W_ 0 (B) U_ 0 (C) H_ 0 (D) Q_ 0 13. 已知反应2 H2(g) + O2(g)2 H2O(l)在298 K时恒容反应热QV =-564 kJmol-1，则 H2(g)在298 K时标准摩尔燃烧焓cHm= _kJmol-1。 14. 10 mol单原子理想气体,在恒外压0.987p下由400 K,2p等温膨胀至0.987p,物体对环境作功 kJ。15. 某理想气体，等温(25)可逆地从1.5 dm3膨胀到10 dm3时，吸热9414.5 J，则此气体的物质的量为 摩尔。 16.热力学封闭体系与环境之间的界面所起的作用为：(1) ；(2) 。 17. 如图。两条等温线的温度分别为Ta，Tb。1mol理想气体经过路径1231的W I与经过路径4564的WII大小关系是 。 18. 某化学反应在恒压、绝热和只做膨胀功的条件下进行,系统的温度由T1升高至T2, 则此过程的焓变 零;如果这一反应在恒温T1、恒压和只做膨胀功的条件下进行,则其焓变 零。 19. 在一绝热刚性容器中进行某一化学反应，该体系的内能变化为 _ ，焓变化为 _ 。 20. 敞开体系的热力学第一定律表达式为 ;其适用条件是 。 三、计算题 ( 共 4题 30分 )21. 在p及25时，将(a)1 mol CaO,(b) 1 mol CaCO3溶于1moldm-3的HCl溶液中,放热分别为：(a)193.3 kJ, (b) 15.02 kJ。现若将1 kg 25的CaCO3变为885的CaO和CO2,需多少热量(885是p下CaCO3的分解温度) ? 已知各物质的平均比热为(单位：Jg-1K-1)： CaO：0.895 ；CaCO3：1.123；CO2: 1.013 22. 10 分 1mol单原子分子理想气体，始态为202 650 Pa，11.2 dm3，经 pT=常数的可逆过程压缩到终态为 405 300 Pa，求： (1) 终态的体积和温度； (2) U和H； (3) 所作的功。 23. 制备水煤气的反应为：C(s) + H2O(g) = CO(g) + H2(g) (主反应) (1) CO(g) + H2O(g) = CO2(g) + H2(g) (少量) (2) 将此混合气体冷却至室温(假定为298 K)即得水煤气，其中含CO(g)，H2(g)及少量的CO2(g)，水蒸气可忽略不计。问：如只发生第一个反应，那么将 1dm3的水煤气燃烧放出的热量为多少?已知p，298K 下各物质的标准生成焓数据为： fHm(H2O,g)=-241.8 kJmol-1, fHm(CO,g)=-110.5 kJmol-1， fHm(CO2,g)=-393.5 kJmol-1。假定燃烧反应的产物均为气体。 24. 5 分 计算下列反应在1000的恒压反应热。 C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g) 252mol理想气体由298K、1.0MPa分别经(1)恒温可逆膨胀，(2)反抗0.1MPa外压快速膨胀，(3)自由膨胀三个过程到终压0.1MPa，分别计算各过程的W、Q、U和H。已知Cp, m=29.10JK-1mol-1。261mol水在373.3K及101325Pa的始态下反抗恒外压50662.5Pa等温蒸发至50662.5Pa的蒸汽，然后缓慢地逐渐加压变为373.3K。101325Pa的水蒸汽，求此过程的W、Q、U和H。已知水在正常沸点下的气化焓为2255 Jg-1，设水蒸汽为理想气体。27300K、14g的氮经绝热可逆过程从10dm3压缩到6dm3，然后再经等温可逆膨胀使体积复原，求W、Q、U和H。已知Cp, m=3.5R，N2为理想气体。四、问答题28. 某实际气体的状态方程为pVm=RT+p(b-a/RT)，b0，在 Boyle 温度(TB)下,pVm=RTB，现设该气体在始态TB， p1下进行节流膨胀,试确定终态时温度是否发生变化？ 29. 请说明下列公式适用条件： H = Qp H = U + pV W体= Up= nCV, m(T2- T1) H =U + Vp 热力学第二定律习题一、 填空题1. H2O（l）在80，101.325 kPa下蒸发，状态函数（U、S、H、A、G）改变值不为零的有 。2.常压下，过冷水凝结成同温度的冰，则DS体 0，DS总 0。3.i.g.任一不可逆过程回到始态，其体系DS体 0，DS环 0。4.热温商dQ/T经证明为状态函数，其积分值必与 熵变相等。5. 100，1.5p的水蒸气变成 100，p的液体水，S _ 0, G _ 0。 6. 2mol理想气体经历变化T22T1,p2=2p1，已知Cp, m=29.10JK-1mol-1，则DS 。7. 有一个绝热不良的温度为370K的大恒温槽，经相当长时间后有1000J的热传给室内空气，室温为300K，则恒温槽的熵变S1 ，空气的熵变S2 ，此过程 可逆的。8. 2mol水在298K下，压力从101325Pa变为202650Pa，已知Cp, m(l)=75.3 JK-1mol-1，则DS 。9. 纯物质pVT变化，在恒压下升温时，吉布斯函数G 0，在恒温下升压时G 0，在恒温下膨胀时亥姆霍兹函数A 0，在恒容下升温时A 0。10一半来说，实际蒸发焓随温度上升而下降，那么按克克方程在假定蒸发焓为常数时计算出的高温下液体的饱和蒸气压会 实际饱和蒸气压。二、选择题1. 在等温等压下进行下列相变： H2O (s,-10, p) = H2O (l,-10, p) 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? ( ) (1) Q/T = fus S (2) Q = fus H (3) fus H/T = fus S (4) fus G = 最大净功 (A) (1)，(2) (B) (2)，(3) (C) (4) (D) (2)2. 纯液体苯在其正常沸点等温汽化，则： ( ) (A) vapU=vapH，vapF=vapG，vapS 0 (B) vapUvapH，vapF 0 (C) vapUvapH，vapFvapG，vapS 0 (D) vapUvapH，vapFvapG，vapS 0 3. 1 mol液苯，在其标准沸点下蒸发，则（ ）保持不变：(A) 内能 (B) 蒸汽压 (C) 焓 (D) 熵 (E) 体积 (F) 汽化热 (G) A (H) G4H2(g)和O2(g)在绝热密闭钢瓶中反应生成水为零者是( )(A) U (B) H (C) S (D) G5. 克劳修斯克拉贝龙方程只适用于( )(A) 水在25，1atm空气中蒸发 (B) 水在其标准沸点下蒸发达平衡 (C) 水在其冰点时的固液相平衡 (D) 水在三相点时平衡6. 公式GW适用于( )(A) 孤立体系中的可逆过程 (B) 封闭体系等温等压下可逆过程 (C) 封闭体系恒温恒容过程 (D) 以上过程都不对7一般情况下，水的体积比同温度下的冰要小。当冰水平衡时，若温度下降，其平衡压力( )。(A) 上升 (B) 下降 (C) 不变 (D) 无法确定8用力迅速推动气筒活塞而压缩气体，若看作绝热过程，则过程熵变为( )。(A) 大于零 (B) 等于零 (C) 小于零 (D) 不能确定9. 1molN2(g) (可视为理想气体)，在始态p1=101325Pa、T1298K，熵S1191.5 JK1，经绝热可逆膨胀，温度降到40，过程的G为( )。(A) 10556J (B) 11097J (C) 14340J (D) 13799J10. 在临界温度以上，温度越接近临界温度，则应用克克方程的结果( )。(A) 越准确 (B) 越不准确 (C) 不能下结论 (D) 只要H为常数，气体符合理想气体性质，就准确。三、计算题 1. 某物质的固体及液体的蒸气压可分别用下式表示： lg(p/Pa) = 11.454 - 1864.8/(T/K) （固体） (1) lg(p/Pa) = 9.870 - 1453/(T/K) （液体） (2) 试求其： (1) 摩尔升华焓 (2) 正常沸点 (3) 三相点的温度和压力 (4) 三相点的摩尔熔化熵2. 将495.5 K,600 kPa的1 mol N2绝热可逆膨胀到100 kPa，试求该过程的Q,W,U,H,A,G,S,S隔离。已知Sm(N2,495.5 K) =191.5 JK-1mol-1。设N2为理想气体。3. 将 1mol，298K 的 O2(g) 放在一敞口容器中，由容器外13.96 K 的液态 H2作冷却剂，使体系冷却为 90.19 K 的 O2(l)。已知 O2在 90.19 K 时的摩尔汽化热为6.820 kJmol-1，试计算该冷却过程中的体系熵变、环境熵变和总熵变。4.已知冰在0、100kPa下的摩尔熔化焓为5858 Jmol-1，冰和水的平均摩尔热容分别为37.6和75.3 Jk-1mol-1，计算1mol、-10、100kPa的过冷水在等温等压下凝结为-10、100kPa的冰时系统熵变S系和环境熵变S环，并判断过程能否进行。5. 1mol、100、101325Pa的液态水向真空蒸发，全部变成100、101325Pa的水蒸气，求过程的熵变，并判断过程是否自发。已知100、101325Pa时水的摩尔蒸发焓为40.68 kJmol-1，水蒸气可视为理想气体。6.1mol理想气体从始态298.15K、101325Pa，分别进行下列可逆过程，求G。(1) 恒温下压力加倍；(2) 恒压下体积加倍；(3) 恒容下压力加倍。假设在始态气体的摩尔熵为195 Jk-1mol-1，CV，m20.92 Jk-1mol-1。(4) 若G (B) 时，则A物质可以自发地从 相转移到 相中，直至两相化学势相等时，即处于平衡状态。6. 恒温恒压下，理想溶液混合过程 ，说明该混合过程是 过程。7. 100g纯水中溶解某物质B的物质的量为0.01mol，凝固时析出纯冰，此稀溶液凝固点为 。(已知水的Kf=1.86Kmol-1kg-1，B在水中不电离。)8. 没有半透膜将溶液和溶剂隔开，渗透压将无法体现，半透膜的作用是 。9. 根据依数性以渗透压法来测定化合物的摩尔质量时，最广泛被用来测定的化合物是 。三、计算题1. 两种挥发性液体A和B混合形成理想液态混合物，在298K时，测得溶液上面的蒸气总压为5.41104Pa，气相中A物质的摩尔分数为0.450，且已知p*A3.745104Pa。试求在该温度下(1) 液相组成；(2) 纯B的蒸气压。2. A和B两液体可以形成理想液态混合物，在298K下，p*A5104Pa，p*B2.5104Pa，这两种液体的蒸气服从理想气体行为。由这两种蒸气组成的气体混合物，当组成为yA0.4时，试问在298K下，(1) 恒温压缩至多大压力才开始有液相出现？液相组成如何？(2) 要使混合气体全部凝聚成液体，要加多大压力？3. A和B为部分互溶的二液体，且相互溶解度都很小，形成的溶液均为稀溶液，在温度TK下，互为共轭的二溶液与其蒸气平衡共存时，蒸气总压为182.1kPa。已知该温度下，纯A、纯B的饱和蒸气压分别为p*A106.7kPa，p*B80.00kPa，B溶于A的亨利常数5133 kPa。试求：(1) B溶于A中构成稀溶液的组成。(2) A溶于B中构成稀溶液的亨利常数。4. 苯和甲苯组成的液态混合物可视为理想液态混合物，在85、101325kPa下，混合物达到沸腾，试求刚沸腾时液相及气相组成。(已知85时，p*甲苯46.00kPa，苯正常沸点80.10，苯的摩尔汽化焓vapHm=34.27 kJmol-1。)5. 在298K、101325Pa下，甲醇的摩尔分数为0.3的水溶液中，水和甲醇的偏摩尔体积分别为V( H2O )=17.765 cm3mol-1，V( CH3OH )=38.6325cm3mol-1。已知298K时甲醇的摩尔体积Vm40.722 cm3mol-1，水的摩尔体积Vm18.068 cm3mol-1，试问配制上述水溶液1000cm3，(1) 需要纯水和纯甲醇的体积各为多少？(2) 混合过程体积改变了多少？6. 在101325Pa下，某水溶液含有非挥发性溶质，在271.7K时凝固，凝固时析出纯溶剂。已知水的Kf=1.86Kmol-1kg-1，Kb=0.52Kmol-1kg-1。试求：(1) 该稀溶液的正常沸点Tb。(2) 在298K时溶液的蒸气压 ( 已知该温度下纯水p* (H2O)3.167103Pa)。(3) 在298K时溶液的渗透压。化学平衡思考题一、选择题 1. 在刚性密闭容器中，有下列理想气体的反应达到平衡 A(g) + B(g) C(g) 若在恒温下加入一定量的惰性气体，则平衡将 ( ) (A) 向右移动 (B) 向左移动 (C) 不移动 (D) 无法确定 2. 在 298 K 时,气相反应H2I22HI的rG m-16 778 Jmol-1，则反应的平衡常数K p为： ( ) (A) 2.01012 (B) 5.91106 (C) 873 (D) 18.9 4. 已知反应 2NH3= N2+ 3H2在等温条件下，标准平衡常数为 0.25，那么，在此条件下，氨的合成反应 (1/2) N2+(3/2) H2= NH3 的标准平衡常数为： ( ) (A) 4 (B) 0.5 (C) 2 (D) 1 5. Ag2O分解可用下面两个计量方程之一表示，其相应的平衡常数也一并列出： 设气相为理想气体，且已知反应是吸热的，试判断下列结论哪个是正确的： ( )（A） （B）（C）随温度的升高而增大 （D）O2气的平衡压力与计量方程的写法无关6. Ag2O 分解可用下列两个反应方程之一表示，其相应的平衡常数也一并列出 I. Ag2O (s) 2Ag (s) + (1/2) O2 (g) Kp() II. 2Ag2O (s) 4Ag (s) + O2 (g) Kp() 设气相为理想气体，而且已知反应是吸热的，试问下列哪个结论是正确的： (A) Kp() = Kp() (B) Kp() = Kp2() (C) O2 气的平衡压力与计量方程的写法无关 (D) Kp() 随温度降低而减小 7. 某低压下的气相反应,在 T200 K 时Kp8.314102 Pa，则Kc/molcm-3是：( ) (A) 5102 (B) 14106 (C) 14103 (D) 0.5 8.理想气体反应的rGm与温度的关系为：rGm/Jmol-1=21660+52.92(T/K)，若使在标准状态下的反应向右进行，则应控制反应的温度： ( )(A) 必须高于409.3 K (B) 必须低于409.3 K(C) 必须等于409.3 K (D) 必须低于409.3 C9. 某反应的102 kJmol-1，330 Jmol-1，该反应的转折温度为( ) (A) 300K (B) 309K (C) 400K (D) 无法确定10. 理想气体化学反应A(g)=C(g)+D(g)，在恒温下增大总压时，反应物转化率( )(A) 增大 (B) 减少 (C) 不变 (D) 不能确定二、填空题 1.在温度为2000 K时，理想气体反应的，则该反应的平衡常数 。2. 对于非理想气体反应，其平衡常数可用 K f= KrK p 表示，式中 K f决定于_ ；K p决定于 _ ；Kr决定于 _ 。 11 Kp ，Kc 均为理想气体反应的平衡常数，则 (lnKp /T)V =_； (lnKc /T)p=_ 。 3. 在298 K时，磷酸酯结合到醛缩酶的平衡常数 Ka =540，直接测定焓的变化是-87.8 kJmol-1，若假定rHm 与温度无关，则在310 K时平衡常数的值是 _ 。 4. 一个化学反应的rUm的含义是 _ 。 5. 某反应的rGm=0Jmol-1，则该反应标准平衡常数K= 。 6. 已知反应CO2 (g)+2NH3(g)=NH2CO2NH4(S)的标准平衡常数Kp=5.8，若CO 与NH3的摩尔比为1：2，当总压力为100kPa时反应向 进行。7. 反应A=B+C从T1升温至T2时，标准平衡常数保持不变，则该反应的rHm为 。8. 已知反应C (s)+H2O(g)= CO(g)+H2(g)的rHm0，若升高温度则有利于 若维持体系压力不变，加入惰性气体使总压增加，则平衡 。9. 反应2NaHCO3 (s)=Na2CO3 (s)+H2O(g)+CO2(g)的分解压力与温度的关系为：lg(p/Pa)=3345/T+10.95，在101325Pa下，其分解温度为 。10.已知某反应的标准平衡常数K与T的关系为：ln K=4.1842059K/T，则rHm 为 。三、计算题1. 将 1.1 g NOBr 放入 -55抽真空的 1 dm3容器中，加热容器至 25，此时容器内均为气态物质，测得其压力为 3.24104Pa，其中存在着以下的化学平衡： 2NOBr (g) 2NO (g) + Br2 (g) 若将容器内的气体视为理想气体，求上述反应在25时的标准吉布斯自由能变化值rG m。已知原子的摩尔质量数据如下： N 14 gmol-1 ， O 16 gmol-1 ， Br 80 gmol-1 2. 3H2+ N2= 2NH3在 350的Kp= 6.81810-8(kPa)-2，并设与压力无关，从3:1的 H2，N2混合物出发，在 350下要获得物质的量分数为 0.08 的 NH3，压力至少要多大3. 在T = 1000 K 时，理想气体反应 2SO3(g)2SO2(g) + O2(g)的Kc(1)=0.0035 moldm-3，求: (1) 该反应的 Kp(1) (2) SO3(g) SO2(g) +(1/2) O2(g) 的 Kp(2) 和 Kc(2)； (3) 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) 的 Kp(3) 和 Kc(3)。 4. 合成氨循环气压机第二缸内混合气组成如下（体积分数/） N2 H2 NH3 CH4,Ar等 CO2 19.31 58.30 9.87 12.52 10-6 压力是 13.61106Pa，温度是 43，问： (1) 在此条件下能否生成氨基甲酸胺。已知反应 CO2 (g) + 2NH3 (g) = NH2COONH4 (s) 在此温度下的标准平衡常数 K p= 6.82 。 (2) 为避免氨基甲酸胺的生成，混合气中 CO2的物质的量分数不应超过什么值？5. 在250、100kPa下，PCl5(g)离解为PCl