物化半期考卷

1、物化半期考卷子一、选择题 1、下面的说法符合热力学第一定律的是 （ C ）(A) 在一完全绝热且边界为刚性的密闭容器中发生化学反应时,其内能一定变化(B) 在无功过程中, 内能变化等于过程热, 这表明内能增量不一定与热力学过程无关(C) 封闭系统在指定的两个平衡态之间经历绝热变化时, 系统所做的功与途径无关(D) 气体在绝热膨胀或绝热压缩过程中, 其内能的变化值与过程完成的方式无关2、理想气体与温度为T的大热源接触作等温膨胀吸热Q，所作的功是相同温度下变到相同终态的最大功的20，则系统的熵变为 （ C ）A. QT B.-QT C.5Q/T D.Q/5T3、反应C(石墨)+1/2O2(g) =

2、CO , (g), (298K)<0,若将此反应放入一个恒容绝热容器中进行，则体系 （ B ）A T<0, U<0, H<0 B T>0, U=0, H>0C T>0, U>0, H>0 D T>0, U=0, H=04、当理想气体冲入一真空绝热容器后，其温度将 （ C ） A、升高 B、降低 C、不变 D、难以确定 5、如下图，AB和AC均为理想气体变化过程，若B、C在同一条绝热线上，那么UAB与UAC的关系是： （ A ）POBA、UAB>UAC B、UAB<UAC C、UAB=UAC D、无法比较CAOV6、如下图所

3、示的某循环过程：A B是绝热不可逆过程；BC为绝热可逆过程，CA是恒温可逆过程，问在CA过程中系统与环境交换的热QCA （ B ）PVOCAB A、QCA>0 B、QCA <0 C、QCA =0 D、不能确定7、在100，101325Pa下，1mol睡全部向真空容器企划为100，101325Pa的蒸汽，则该过程 （ B ）A、G<0,不可逆 B、G=0，不可逆C、G=0，可逆 D、G>0，不可逆8、某气体服从状态方程式pVm=RT+bp(b为大于零的常数)，若该气体经等温可逆膨胀，其热力学能变化（U）为 （ C ）A、U >0 B、U<0 C、U=0 D、不

4、确定值9、在一绝热恒容箱中，将NO(g)和O2（g）混合，假定气体都是理想的，达到平衡后肯定都不为零的量是 （ C ）A、Q、W、U B、Q、U、HC、H、S、G D、S、W、U10、热力学基本方程dG=-SdT+Vdp可运用于下述何种过程？ （ B ）A、298K，P 的H2O（l）蒸发过程 B、理想气体想真空膨胀过程C、电解水制取H2 D、N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)未达平衡二、填空。1、如图所示。两条恒温线的温度分别为Ta、Tb。1mol理想气体经过路径1231的W与经过路径4564的W大小关系是_ W= W_。2、在一个体积恒定为0.50m3的绝热容器中发生某化学反应，

5、使容器内气体温度升高750，压力增加60kPa,此反应过程的Q_=_0,W_=_0, U_=_0, H_>_0。3、在一绝热密闭的房间里置有一电冰箱，若将电冰箱接通电源使其运转，则房间里得温度_上升_。（上升、下降、不变）4、在两个不同温度的热源T1和T2间，有一以理想气体为工作介质的可逆热机，其热机效率为30%。若将工作介质换成实际气体，则此可逆热机的效率_等于_30%(大于、等于、小于)5、1mol单原子理想气体从300K、1000kPa对抗200kPa的恒外压，绝热膨胀达到平衡。计算终态温度T2=_K,此过程H=_，S=_。（已知该气体Cv,m=3R/2）6、定压升高温度时，（1）

6、沸点下液体汽化为蒸汽，G_减小_（增大、减小、不变）；（2）凝固点下液体凝为固体假设Vm(l)>Vm(s), G_增大_（增大、减小、不变）；7、定温下增大压力时，（1）沸点下液体汽化为蒸汽，G_增大_（增大、减小、不变）；（2）凝固点下液体凝为固体假设Vm(l)>Vm(s), G_减小_（增大、减小、不变）；8、温度升高对下列各量有何影响（增大、减小、不变）:(1)恒压下物质的焓变_增大_,（2）恒容下物质的内能_增大_,(3)恒压下物质的熵_增大_，（4）恒压下物质的赫姆霍茨函数_减小_,(5)恒压下的吉布斯函数_减小_。9、纯物质在恒压下G-T曲线是下图中的哪一副？_B_10

7、、1molH2O(l)在标准压力Py下，使其与373.2K的大热源接触而蒸发为水蒸气，吸热40620J，求此过程中的熵变 _。三、计算题。1、25时，甲烷的燃烧焓为-890.4 kJ/mol，液态水的汽化焓为44.02 kJ/mol。设空气中氧气与氮气的物质的量之比为1:4。试计算甲烷与理论量空气混合燃烧时所能达到的最高温度。所需热容数据见书本。计算时，假设燃烧所放出的热全部用于提高产物的温度，不考虑产物的解离。【解析】CH4(g) + 2 O2(g) =CO2(g) +2H2O(l) (298K)=-890.4 kJ/molH2O(l)= H2O(g) (H2O)=44.02 kJ/mol所

8、以CH4(g) + 2 O2(g) =CO2(g) +2H2O(g) (298K)=-802.4 kJ/mol热全部用来提高产物的温度，- (298K)= DH（升温） 依照题意，选取1mol CH4(g)、2 mol O2(g)和8 molN2为原料气，反应后系统应含有1mol CO2(g)、2 mol H2O(g) 和8 molN2查表得Cp,m(CO2, g)=28.66+35.702×10-3(T/K) J·K-1·mol-1Cp,m(H2O，g) =30.0+10.71×10-3(T/K) J·K-1·mol-1Cp,m(N

9、2，g) =27.87+4.27×10-3(T/K) J·K-1·mol-1- (298K)= DH（升温）=CpdT= Cp,m(CO2)+2 Cp,m(H2O，g)+8 Cp,m(N2，g) dT整理得 45.64×10-3(T/K)2 +311.62（T/K)-8.993×10-5=0 T=2186K2、101325Pa下将一盛有100、1mol的密闭玻璃球放在100dm3的容器中，整个容器放在100的恒温槽内。将玻璃小球击破，水即发生气化（设蒸气为理想气体），计算该过程的Q，W，DU，DH，DS，DA，和DG。已知100水的气化热为40

10、.59 kJ·mol1。【解析】首先判断水是否全部气化，在101325Pa下，1mol水全部气化应占体积：或在恒容下，1mol水全部气化后的压力：体积和压力均小于始态，表明能全部气化，末态压力应为31025.7Pa选择整个容器为系统，设计下过程理想气体恒温过程 DH2=0， DU2=0 DH= DH1+ DH2= DH1=40.59 kJ DU= DU1+ DU2= DU1= DH1D(pV)= DH1RT=37.47 kJ 因对整个容器系统 DV=0，故W=0，Q= DU = 37.47 kJ DS= DS1+ DS2= DH1/T nRln(p2/p1) =118.60 J

11、83;K1 DA= DU TDS=37.49kJ 118.60´373.15 J = 6.771 kJ DG= DH TDS=40.59kJ 118.60´373.15 J = 3.672 kJ 答案一、 选择题：1、解析：【C】.因绝热时UQWW。（A）中无热交换、无体积功故UQW0。（B）在无功过程中UQ，说明始末态相同热有定值，并不说明内能的变化与过程有关（D）中若气体绝热可逆膨胀与绝热不可逆膨胀所做的功显然是不同的，故U亦是不同的。这与内能为状态函数的性质并不矛盾，因从同一始态出发，经绝热可逆膨胀与绝热不可逆膨胀不可能到达同一终态。2、解析：【C】.当气体是定温可逆

12、膨胀时，所做的功为最大功，此时，设所作的功为Wmax,则W=20Wmax，因为是定温过程，所以Q=W, Q= WmaxS= Q/T = Wmax/T=5W/T=5Q/T 选C。3、解析：【B】.已知Q=0，V=0，所以W=0,U=0。反应放热，则温度升高，压力也会升高，而H=U+(PV)=VP>0。4、解析：【C】. 因为是真空，所以不做功；又因为是绝热故无热交换；故U=Q-W=0，所以温度不变。5、解析：【A】. UAB+UBC=UAC 。过程BC为绝热膨胀过程，QBC=0且系统对环境做功WBC >0，又UBC = QBC -WBC 所以UBC<0，即热力学能减少。因此UA

13、C -UAB = UBC<0即UAC <UAB 。 6、解析：【B】.UAB=UBC+UCA,因为BCA为可逆过程，则其逆过程ACB相对于A B对外做功更多，故过程ACB吸热，也即过程BCA放热。又因为BC是绝热，故CA放热。7、解析：【B】.水蒸气向真空膨胀是一个不可逆的过程。该题的过程可以看做有两步完成：（1）100，101325Pa，H2O（l） 100，101325Pa, H2O（g）;（2）1mol水蒸气向真空膨胀，终态为100，101325Pa, H2O（g）。G=G1+G2，G1=0，对于第二步，系统的始终态一样，故G2=0.由此题的结果可知，在G=0与变化过程可逆与

14、否之间没有必然关系。G作为判据必须满足：恒温恒压W=0的条件。8、解析：【C】.p=RT/(Vmb)，、(S/V)T=(p/V)V dU=TdSpdV，两边同除以dV得(U/V)T =T(S/V)T p=T(p/V)Vp =RT/(Vmb)RT/(Vmb)=0,故U=09、解析：【C】.在一绝热恒容箱中Q=0、体积功WV=0由于会发生反应：2 NO(g)+ O2（g）2 NO2(g)，所以体系压力减小，理想气体PV=nRT T增加、U=Q-W=0、H=U+PV<0、S=Cvln(T2/T1)<0、 G=H-TS也发生改变。10、解析：【B】.基本方程的应用条件是W=0，组成恒定的封

15、闭系统的可逆过程。但对简单的PVT变化，不可逆也可以用。二、 填空题:1、解析：【W= W_】PV=nRTV2/V3= Ta/Tb，又P2=P3，V1=V3W12=-RTaln(V2/V1)= -RTaln(V2/V3)= -RTaln(Ta/Tb)W23=-P(V3-V2)=-R(Tb-Ta)W45=-RTaln(V5/V4)= -RTaln(V5/V6)= -RTaln(Ta/Tb)W56=-P(V6-V5)=-R(Tb-Ta)W= W12+ W23= -RTaln(Ta/Tb)- R(Tb-Ta)W= W45+ W56=-RTaln(Ta/Tb)- R(Tb-Ta),故W= W2、解析:

16、 【=,=,=,>】 绝热Q=0, 又体积恒定W=0, U = Q W=0，PV=nRT，V不变T增大P增大即P>0H=U+PV=0+PV>0这题虽然给出了数据，但是只是虚晃一枪，结果可直接判断出。3、解析：将整个房间视为一系统，U = Q W，因为电冰箱通电后电能转化为电冰箱内能，冰箱运转时会散热，又系统绝热，Q=0，所以这部分热量为房间吸收，即房间温度会上升。4、解析：【等于】.可逆的效率与工作物质无关。5、解析：【T2=204K, H=-1995.4J, S=5.36 J·K-1】.因为绝热，Q=0，U=W, U=nCv,m(T2-T1),W=-Psu(V2-

17、V1)=-P2(nRT2 /P2- nRT1 /P1)=nR(T2-T1P2/P1)= nCv,m(T2-T1),将T1=300K, Cv,m=3R/2,P1=1000kPa, P2=200kPa代入得T2=204K H= nCv,m(T2-T1)=1×2.5×8.314×(204-300)J=-1995.4J, S=nCp,mln(T2/T1)+Rln(p1/p2)=(5R/2)ln(204/300)+Rln(1000/200)J·K-1=5.36 J·K-1对于理想气体单纯的PVT变化，关键是求T2。绝热过程也是如此。6、【减小, 增大_】

18、7、【 增大,减小_】6、7解析： 根据组成恒定、封闭系统的热力学基本方程，可分别依据公式(G /T)P =-S和(G /P)T =V,由变化过程的S和V值讨论定压下G对T的变化率以及定温下G对P 的变化率。（1） 在沸点下液体汽化为蒸汽，因S>0，故恒压下升高温度汽化G减小，蒸发更易进行；而V>0，故定温下增加压力，G增大，蒸发不易进行。（2） 液体凝固成固体，由于Vm(l)>Vm(s)，V<0，定温下加压凝固过程G降低，凝固更易进行。而S<0，定压下升温，G增大，凝固不易进行。8、解析：【增大, 增大; 增大,减小; 减小】本题主要考察大家对20个公式的理解，(1) (H /T)P= Cp>0, (2) (U /T)v= Cv>0,(3) (S /T)P= Cp/T>0,(4) (A /T)V= -S<0,(5) (G /T)P= -S<0。9、解析：【 B 】.本体可借助二阶导数来判断由dG=-SdT+Vdp可得(G /T)P= -S(G2 /T2)P= -(S/T)P= -Cp/T因为Cp总是正值，故(G2 /T2