第一章-热力学第一、二定律试题及答案

第一章第一章 热力学第一定律热力学第一定律 一 选择题一 选择题 1 下述说法中 哪一种正确 A 热容 C 不是状态函数 B 热容 C 与途径无关 C 恒压热容 Cp不是状态函数 D 恒容热容 CV不是状态函数 2 对于内能是体系状态的单值函数概念 错误理解是 A 体系处于一定的状态 具有一定的内能 B 对应于某一状态 内能只能有一数值不能有两个以上的数值 C 状态发生变化 内能也一定跟着变化 D 对应于一个内能值 可以有多个状态 3 某高压容器中盛有可能的气体是 O2 Ar CO2 NH3中的一种 在 298K 时由 5dm3 绝热可逆膨胀到 6dm3 温度降低 21K 则容器中的气体 A O2 B Ar C CO2 D NH3 4 戊烷的标准摩尔燃烧焓为 3520kJ mol 1 CO2 g 和 H2O l 标准摩尔生成焓分别为 395 kJ mol 1和 286 kJ mol 1 则戊烷的标准摩尔生成焓为 A 2839 kJ mol 1 B 2839 kJ mol 1 C 171 kJ mol 1 D 171 kJ mol 1 5 已知反应的标准摩尔反应焓为 下列说法中不正确的 2 1 222 gOHgOgH THm r 是 A 是 H2O g 的标准摩尔生成焓 B 是 H2O g 的标准摩尔燃烧焓 THm r THm r C 是负值 D 与反应的数值相等 THm r THm r mrU 6 在指定的条件下与物质数量无关的一组物理量是 A T P n B Um Cp CV C H U D Vm Hf m B Hc m B 7 实际气体的节流膨胀过程中 下列那一组的描述是正确的 A Q 0 H 0 P 0 T 0 B Q 0 H 0 T 0 C Q 0 H 0 P 0 T 0 D Q 0 H 0 P 0 B J T 0 1mol 该气体经等温等压压缩后其内能变化为 A U 0 B U CP的情况是 A P T V 0 B V T P 0 C P V TCP 12 理想气体从相同始态分别经绝热可逆膨胀和绝热不可逆膨胀到达相同的压力 则其终态的温度 体积 和体系的焓变必定是 A T可逆 T不可逆 V可逆 V不可逆 H可逆 H不可逆 B T可逆 T不可逆 V可逆 V不可逆 H可逆 H不可逆 C T可逆 V不可逆 H可逆 H不可逆 D T可逆 T不可逆 V可逆 H不可逆 13 1mol 373K 1atm 下的水经下列两个不同过程达到 373K 1atm 下的水汽 1 等温可逆蒸发 2 真 空蒸发 这两个过程中功和热的关系为 A W1 W2 Q1 Q2 B W1 W2 Q1 W2 Q1 0 W 0 U 0 B Q 0 W 0 U 0 C Q 0 W 0 U 0 D Q 0 U 0 表示节流膨胀后温度将 def TJ 2 在 373K p 下 1 mol 液态水向真空蒸发为 373K p 下的水蒸气 已知此过程的 H 40 6kJ 则此过 程的 U kJ Q kJ 3 已知反应 C s O2 g CO2 g 的 rHm 298K 393 51kJ mol 1 若此反应在一绝热钢瓶中进行 则此 过程的 U 0 H 0 4 对于组成不变的均相密闭体系 当有 个独立的强度因素确定后 体系中所有的强度性质也就确 定 若再知道 则所有的广度性质也就确定 5 1mol298K 的液体苯在弹式量热计中完全燃烧 放热 3264kJ 则反应 2C6H6 l 15O2 g 12CO2 g 6H2O l 的 rUm 298K kJ mol 1 rHm 298K kJ mol 1 6 某理想气体经绝热恒外压压缩 U 0 H 0 7 卡诺热机的效率只与 有关 而与 无关 三 证明题三 证明题 1 证明 若一气体状态方程满足 pVm RT bp 时 则该气体的内能仅是温度的函数 2 某气体的状态方程为 pVm RT ap a 为大于零的常数 证明该气体经节流膨胀后 气体的温度上升 3 若物质的膨胀系数 则 Cp与压力无关 TT V V p 11 4 已知纯物质的平衡稳定条件是 请证明任一物质绝热可逆膨胀过程后压力必降低 0 T Vp 5 某气体的状态方程为 pVm RT ap a 为大于零的常数 证明 该气体的焦耳 汤姆孙系数 J T 0 四 计算题四 计算题 1 某气体的状态方程为 pVm RT ap a 为大于零的常数 证明 该气体的焦耳 汤姆孙系数 J T 0 G 0 B S 0 G 0 C S 0 G 0 D S 0 G rHm T C rSm rHm T D rSm rHm T 4 已知水的六种状态 100 p H2O l 99 2p H2O g 100 2p H2O l 100 2p H2O g 101 p H2O l 101 p H2O g 它们化学势高低顺序是 A 2 4 3 1 5 6 B 6 5 4 3 2 1 C 4 5 3 1 2 6 D 1 2 4 3 6 5 5 下列过程中 S 为负值的是哪一个 A 液态溴蒸发成气态溴 B SnO2 s 2H2 g Sn s 2H2O l C 电解水生成 H2和 O2 D 公路上撤盐使冰融化 6 从 A 态到 B 态可沿两条等温膨胀途径进行 一条可逆 一条不可逆 试判断哪个关系式成立 A S可逆 S不可逆 B W可逆 W不可逆 C Q可逆 Q W 不可逆 7 在隔离体系中发生一个自发过程 则 G 应为 A G 0 C G 0 D 不能确定 8 某气体进行不可逆循环过程的熵变为 A S系 0 S环 0 B S系 0 S环 0 C S系 0 S环 0 D S系 0 S环 0 9 某物质的蒸气压可由下式表示 ln P kpa 13 14 2437 T 该物质的摩尔气化热为 A 20 26 kJ mol 1 B 293 1 J mol 1 C 5612 J mol 1 D 2437 J mol 1 10 1mol 理想气体经绝热自由膨胀体积增大 10 倍 则物系的熵变为 A S 0 B S 19 1 J K C S 19 1 J K D S H2O g C H2O l F B G F C G F D G 与 F 无法进行比较 14 在 200C 和 1atm 下 1mol 的过冷水结成冰 则物系 环境及总熵变是 A S系 0 S环 0 S总 0 S环 0 S总 0 C S系 0 S总 0 D S系 0 S总 0 15 等温等压下发生不可逆电池反应 其 S 的计算公式为 A S H T B S H G T C S Q实 T D 以上三式都不适用 16 绝热封闭体系中若 S 0 表明该过程是 A 可逆 B 自发 C 非自发 D 自发或非自发 17 对于封闭体系 当 Wf 0 时 可作为过程的可逆性与变化方向性的判据有 A dU T V 0 B dH S P 0 C dS U V 0 D dG T P 0 18 250C 1atm 下 NaCl 在水中溶解度为 6mol L 1 如将 1molNaCl 溶解于 1L 水中 此溶解过程中体系的 S 和 G 变化为 A G 0 S 0 S 0 C G 0 D G 0 S 0 19 在一个绝热的刚性密闭容器中 装有 H2和 Cl2的混合气体 T 为 298K 用光引发使之反应生成 HCl g 设光照能量可不计 气体为理想气体 测得 fHm HCl 92 30kJ mol 1 此过程 A H 0 S 0 B H 0 S 0 C H0 D H 0 S 0 20 纯物质在恒压下无相变时的 G T 曲线形状是 G G G G T T T T A B C D 21 实际气体 CO2经节流膨胀后 温度下降 那么 A S 体 0 S 环 0 B S 体 0 C S 体 0 S 环 0 D S 体 p2 C p1 0 F 0 那么该气体节流膨胀后温度 体系的熵 13 对于理想气体 其 0 0 T p S T V U 14 由 Clapeyron 方程导出 Clausius Clapeyron 方程积分式时所作出的三个近似处理分别是 气体为理 想气体 15 从熵的统计意义来判断下列过程体系的熵值是增大还是减少 苯乙烯聚合成聚苯乙烯 气 体在催化剂表面的吸附 16 偏摩尔熵的定义式为 纯物质两相平衡的条件为 17 从微观角度而言 熵具有统计意义 它是体系 的一种量度 熵值小的状态相对于 的状态 三 证明题三 证明题 1 证明 V T V T p T V C 2 2 2 证明 pT p T V T p C 2 2 3 4 证明气体的焦耳系数有下列关系式 VVU T p Tp CV T1 5 pV Vp T V T p TCC 证明 四 计算题四 计算题 1 1molCH3C6H5在其沸点 383 15K 时蒸发为气 求该过程的 Q W vpaUm vapHm vapGm vapFm 和 vapSm 已知该温度下 CH3C6H5的气化热为 362kJ kg 1 2 某一化学反应若在等温等压下 298 15K p 进行 放热 40 0 kJ 若使该反应通过可逆电池来完成 则 吸热 4 0kJ pp S T V T Cp T1 计算该反应的熵变 当该反应自发进行时 即不做电功时 求环境的熵变和总熵变 计算体系可能做的最大功为多少 3 将 298 15K 的 1molO2从 p 绝热可逆压缩到 6 p 试求 Q W Um Hm Gm Fm Sm 和 Siso 已知 Sm O2 205 03 J K 1 mol 1 Cp m 3 5R 4 1mol 单原子理想气体始态为 273K P 经绝热不可逆反抗恒外压 0 5 P 膨胀至平衡 试计算该过程 的 W U H S G F 已知 273K P 下该气体的摩尔熵为 100J K 1 mol 1 5 C2H4蒸气压与温度的关系式为 计算其在 323 5 008375 0lg750 1 ln75 1 1 834 lg TTT T mmHgp 正常沸点 103 9 时的蒸气压 7 在 10g 沸水中加入 1g 273 2K 的冰 求该过程的 S 的值为多少 已知冰的熔化热为 6025 J mol 1 水 的热容 Cp m 75 31 J K 1 mol 1 8 1mol 单原子理想气体始态为 273K P 经绝热可逆膨胀至压力减少一半 试计算该过程的 W U H S G F 已知 273K P 下该气体的摩尔熵为 100J K 1 mol 1 9 1mol 过冷水在 268K P 下凝固 计算该过程的 H S G F 和最大非膨胀功 最大功 已知 水在熔点时的热容差为 37 3 J mol 1 fusHm 273K 6 01k J mol 1 水 990kg m 3 冰 917 kg m 3 10 苯在正常沸点 353K 下的 vapHm 30 77 kJ mol 1 今将 353K 及 p 下的 1mol 苯向真空等温蒸发为同温 同压的苯蒸气 设为理想气体 求此过程中 Q W vapG vapS 和 S环 并根据有关原理判断上述 过程是否为不可逆过程 11 在 298 15K p 下进行的相变 H2O l 298 15K p H2O g 298 15K p 计算相变的 G 并判 断该过程能否自发进行 已知 298 15 K 时水的蒸气压为 3167Pa 忽略液态水的体积 12 在 373K p 下 1 mol 液态水在真空瓶中挥发完 最终压力为 30 398kPa 此过程吸热 46 024kJ 试 计算 U H S 和 G 计算时忽略液态水的体积 13 1mol 氦气从 473K 加热到 673K 并保持恒定 101 325kPa 已知氦在 298K Sm 126 06 J K 1 mol 1 并 假定氦为理想气体 计算 H S 和 G 如果 G H p T 4 答案 2 物质的量 5 答案 6528 6535 6 答案 7 答案 两个热源的温度 工作物质 三 证明题答案三 证明题答案 1 证明 若一气体状态方程满足 pVm RT bp 时 则该气体的内能仅是温度的函数 2 某气体的状态方程为 pVm RT ap a 为大于零的常数 证明该气体经节流膨胀后 气体的温度上升 3 若物质的膨胀系数 则 TT V V p 11 Cp与压力无关 关及内能的变化与体积无 也得分 证明 其它合理证明 0 p bV R T p bV RT T T p T p T p V S T V U pdVTdSdu m V m V TT 后 温度升高 故节流膨胀 给分 证明 其它合理证明也 0 1 1 1 1 p p C a T C a C RV V C p R C T V C T V TV C p H Cp T mp mp mp m m mp mp m mp pp T p H TJ 与压力无关即 又 由 给分证明 其它合理证明也 p p p T p p TT p T T p T p pp C T V TV Tp C T V TVV p S T p H VdPTdSdH p H TT H pp C T V T V TT V V 0 11 4 5 四 计算题答案四 计算题答案 1 W 3404 6J Q 13619J U 10214J H 17023J 2 C 4 16 JK 1 3 T 417 2K Q 0 W U 723 7J H 1013 2J 4 U 54 3J H 84 73J 0 1 1 pp TJ p p pp p T H TJ C a V p R T C p R p apRT TT V V T V T C TH pH p T 证明 故绝热膨胀后压力降低 得分证明 其它合理证明也 0 1 TV p p p VVS p V S ppppp V V V V V V p C C V T T C T p C T V p S V p S V p T V C T S T T V S V p T T C p T T S p S 5 W 3 236J Q 11 53kJ U 8 29kJ H 13 82kJ 第二章第二章 热力学第二定律参考答案热力学第二定律参考答案 一 选择题答案一 选择题答案 1 C 2 B 3 B 4 A 5 B 6 B 7 D 8 B 9 A 10 B 11 C 12 A 13 C 14 D 15 B 16 D 17 C 18 C 19 D 20 C 21 C 22 D 23 B 24 B 25 B 26 A 27 C 28 C 29 B 30 C 31 D 二 填空题答案二 填空题答案 1 2 4 5 T CV T Cp 6 5 76 0 7 8 12 降低 升高 13 14 凝聚相体积可以忽略 相变焓不随温度变化 15 减小 减小 16 物质在两相中的化学式相等 BC nnPT B n S 17 微观状态数 比较有序 三 证明题答案三 证明题答案 1 2 3 V V V V T T VT V VTT T p T p T p T T V U TT U VV C p T p Tp V S T V U pdVTdSdU 2 2 给分证明 其它合理证明也 p p p V T T p T p p TT T V T T V TV T p H TT H pp C T V TVV p S T p H VdpTdSdH 2 2 给分证明 其它合理证明也 PP PP PP PS T V C T T S T T V T S T T V S V P T 得分证明 其它合理证明也 4 5 四 计算题答案四 计算题答案 1 解 Qp 33 35kJ vapHm 33 35kJ mol 1 W 3 186kJ vpaUm 30 16 kJ mol vapGm 0 vapFm 3 186 kJ mol 1 vapSm 87 03 J K 1 mol 1 2 3 JGWJG molKJSmolKJS molKJS f mr 44000 44000 3 6 147 2 134 2 42 13 1 max 1111 11 隔环 JGJFJH JWUJWKT SSSQ isoR 35063 36720 5799 4142 4142 5 497 00 00 2 环体 VV TVU VTU V TT T p Tp C V U CV T T U U V V T p T p T p V S T V U pdVTdSdU 1 1 1又 给分证明 其它合理证明也 pV pT VP Vp V V P p pTVP T V T p T T V V S T T