-热力学第二定律试题及答案

1、第一章热力学第一定律一、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, CO 2, NH3中的一种,在298K时由5dm3绝热可逆膨胀到6dm3,温度降低21K,那么容器中的气体()(A) 02(B) Ar

2、(C) CO2(D) NH 34 戊烷的标准摩尔燃烧焓为-3520Jmol-1,CO)和 出0(1)标准摩尔生成焓分别为-395 kJ mol-1和-286kJ mol-1,那么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-115.反响H2(g)02(g) H2O(g)的标准摩尔反响焓为rHm(T),以下说法中不正确的选项是2().(A). r H m (T )是H2O(g)的标准摩尔生成焓(B). r H m (T )是H2O(g)的标准摩尔燃烧焓(C). r H m(T)是负值(D

3、). rH m(T)与反响的rU m数值相等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) 出,AU,沁(D)Vm,AHf,m(B), Hc,m(B)7 实际气体的节流膨胀过程中,以下那一组的描述是正确的()(A)Q=0 H=0 P< 0 T 0(B)Q=0 H<0 P> 0 T>0(C)Q>0 H=0 P<0 T<0(D)Q<0 H=0 P< 0 T0&反响H2(g) + 1/2O2(g)THO(I)的热效应为 H,下面说法中不正确的选项是()(A) H是H2O(|)的

4、生成热(B) H是H2(g)的燃烧热(C) AH与反响 的AU的数量不等(D) AH与厶日数值相等9 为判断某气体能否液化,需考察在该条件下的()(A) 0-丁> 0(B) 詔-tv 0(C) 0-t = 0(D)不必考虑 0-T 的数值10. 某气体的状态方程为 PV=RT+bP(b>0),1mol该气体经等温等压压缩后其内能变化为(A) AJ>0(B)AU <0(C)AU =0(D) 该过程本身不能实现11 均相纯物质在相同温度下Cv > CP的情况是()(A)(?P/?T)v<0(B) (?V/?T)p<0(C)(?P/?V)t<0(D)不

5、可能出现 Cv>Cp12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,那么其终态的温度,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,AH可逆>AH不可逆(B)t可逆< t不可逆,V可逆< V不可逆,AH可逆<AH不可逆(C)t可逆< t不可逆,V可逆> V不可逆,AH可逆<AH不可逆(D)t可逆< t不可逆,V可逆< V不可逆,AH可逆>AH不可逆13. 1mol、373K、 1atm下的水经以下两个不同过程到达373K、1atm下的水汽：(1)等温可逆蒸发,(2)真

6、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 <Q2(C)W1 = W2, Q1 = Q2(D)W1 > W2 ,Q1 <Q214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.15在一个绝热刚瓶中,发生一个放热的分子数增加的化学反响,那么()(A) Q > 0,W > 0,?U > 0 ;(B)

7、 Q = 0,W = 0,?U < 0 ;(C) Q = 0,W = 0,?U = 0 ;(D) Q < 0,W > 0,?U < 0.16. 一定量的单原子理想气体,从A态变化到B态,变化过程不知道,但假设A态与B态两点的压强、体积和温度都已确定,那就可以求出()(A)气体膨胀所做的功；(B)气体内能的变化；(C)气体分子的质量；(D)热容的大小.17如图,可表示理想气体卡诺循环的示意图是()TJ,n 1|r 1Ln 1n3丨 3 丨4/ 4 /* P(2)S(3)U(4)'(A)图；(B)图；(C)图；(D)图二、填空题1 焦耳-汤姆孙系数j T def,円

8、>0表示节流膨胀后温度将.2.在373K,p吓,1 mol液态水向真空蒸发为 373K, p.下的水蒸气,此过程的 H =40.6kJ,那么此过 程的 U=kJ, Q=kJ.3 .反响 C(s)+O2(g)=CO2(g)的厶rHme ( 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 U0, H0.4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,假设再知道,那么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,那么反响：2C6H6(l)+15O 2(g) =1

9、2CO2(g)+6H2O(l)的厶 rUm(298K) =kJ mol-1, rHm(298K) =kJ mol-1.6. 某理想气体经绝热恒外压压缩, U0, H0.7卡诺热机的效率只与 有关,而与无关.三、证实题1. 证实：假设一气体状态方程满足pVm = RT+bp时,那么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,证实该气体经节流膨胀后,气体的温度上升.1V13假设物质的膨胀系数,那么Cp与压力无关.VTp T4纯物质的平衡稳定条件是p/ V T 0 ,请证实任一物质绝热可逆膨胀过程后压力必降低.5.某气体的状态方程为pVm = RT+

10、ap,a为大于零的常数,证实：该气体的焦耳一汤姆孙系数 円<0.四、计算题1. 某气体的状态方程为 pVm = RT+ap,a为大于零的常数,证实：该气体的焦耳一汤姆孙系数 w-t<0.6. 1mol 单原子理想气体从始态 273K、202.65kPa沿着p/V=常数的可逆途径变化到压力加倍的终态,试求：该过程的 W、AU> AH> Q.2. 一摩尔单原子理想气体从 0°C、2p 始态,经由方程pV2 = const规定的途径到达终态压力为15p ,计算沿此途经的平均热容.3 在空气中有一真空绝热箱,体积为Vo,今在箱上刺一个小孔,空气流入箱内,设空气为理想气

11、体(Cp,m = 3.5R). 巳知空气温度是298K,箱内气体温度是多少？ 假设V0 = 10dm3,求该过程的 Q、W、？U、?H各为多少?4. 298.15K , 1mol的C02(实际气体)由始态pi = 3p , Vi = 7.9dm3等温变化到终态p2 = p , V2 = 24dm3,求此过程的？U 与？H.巳知 Cp,m(CO2)= 36.6 J K-1 mol-1,焦耳汤姆逊系数= 1.14 + 8.65 1(X3(p/p ).5. 1mol单原子分子理想气体由始态A(2p , 298K),沿着p/p = 0.1(Vm/ dm3 mol-1)+ b的可逆途经膨胀到原体积 2倍

12、,计算终态的压力以及此过程的Q、W、第二章热力学第二定律一、选择题1. 25C时,将11.2升O2与11.2升N2混合成11.2升的混合气体,该过程()(A) ? S> 0,?G < 0 ; (B) ?S < 0,?G < 0 ;(C) ?S = 0,?G = 0 ; (D) ?S = 0,?G < 0.2. ?G = ?F的过程是()(A) H 2O(l,373K, p)-HO(g,373K,p);(B) N 2(g,400K,1000kPa)Nfg7*00K,100kPa);(C) 等温等压下,N2(g) + 3H 2(g)NH(g);(D) Ar(g, T,

13、p)-Af(g,T+100,p).3等温等压下进行的化学反响,其方向由？rHm和?rSm共同决定,自发进行的反响应满足以下哪个关系式()(A) ? rSm= ?rHm/T ；(B) ? rSm > ?rHm/T ；(C) ?rSm > ?Hm/T ；(D) ? rSm < ?Hm/T.4. 水的六种状态： 100C,p H2O(I);99C,2p H20(g); 100C,2p 出0(1); 100G 2p H2O(g);101C、p H2O(I) ; 101C、p H20(g).它们化学势上下顺序是()(A)色 出 (3止 住 9 ;(C)妝 3 1 2 6 ;5. 以下过

14、程中？S为负值的是哪一个()(A)液态溴蒸发成气态溴 ；(C)电解水生成 H2和02 ;(B) 6炉(5> ；4 > 3> 用1 ;(D) 1> 国> 4> 3> 6> 5 .(B) SnO 2(s) + 2H 2(g) = Sn(s) + 2H2O(I)(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).AS可逆 AS不可逆(B).可逆不可逆(C).Q可逆 Q不可逆(D).(Q V)可逆> (Q W)不可逆7在隔离体系中发生一个自发过程,那么 G应为()(A). A G &l

15、t; 0(B). A G > 0(C). A G =0(D).不能确定&某气体进行不可逆循环过程的熵变为()(A).AS系=0 ,朋=0(B).AS系=0 ,AS > 0(C). AS系 > 0 ,环S = 0(D).AS系> 0 ,AS > 0(A). 20.26 kJ mol-1(B). 293.1 J mol-1(C) . 5612 J mol-1(D). 2437J mol-110. 1mol理想气体经绝热自由膨胀体积增大10倍,那么物系的熵变为()(A). S = 0(B). S = 19.1 J/K (C). S >19.1 J/K (D

16、). S < 19.1J/K11. 在273K和1atm下,水的化学位pH2O(l)和水汽的化学位pH2O(g啲关系是()(A). 仰="20(g)(B). 仰 > pH2O(g)(C). 42O(l) < pH2O(g)(D).无法知道12纯液体在常压下凝固,以下各量中哪个减少()(A).熵 (B).自由能 (C).凝固热 (D).蒸汽压13. 1mol理想气体经一等温可逆压缩过程,那么()(A). G > F(B). G < F(C). G = F(D).AG与AF无法进行比拟14. 在20°C和1atm下,1mol的过冷水结成冰,那么物系

17、、环境及总熵变是()(A).S 系 < 0 ,§< 0 ,总< 0(B).S 系 > 0 ,环S>0 ,总S>0(C).S 系 < 0 ,环S> 0 ,厶艮 0(D).S 系 < 0 ,环S>0 ,&>015等温等压下发生不可逆电池反响,其4S的计算公式为()(A). S = H/T(B). S =( G )/T(C). S=Q实/T(D).以上三式都不适用16绝热封闭体系中假设 S > 0说明该过程是()(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

18、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>018. 25°C,1atm下,NaCl在水中溶解度为 6mol 'L-1,如将1molNaCI溶解于1L水中,此溶解过程中体系的和G变化为()(A) . H>0 S<0(C). H<0 S>0(B) . H<0 S<0(D) . H>0 S>0(A). G > 0, S < 0(B). G > 0, S > 0(C). G

19、 < 0, S > 0(D). G = 0, S > 019.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,用光引发使之反响生成 HCI(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()20.纯物质在恒压下无相变时的GsT曲线形状是()(C)(D)(A)(B)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, ?S(环)> 0(C) ?S(体)> 0, ?S(环)=0 ；(D) ?S(体)<

20、; 0 , ?S(环)=022 2mol理想气体B,在300K时等温膨胀,W = 0时体积增加一倍,那么其?S (J K-1)为( )(A) -5.76 ； (B) 331;(C) 5.76 ；(D) 11.5223 某体系等压过程 AB的焓变？H与温度T无关,那么该过程的(A) ?U与温度无关；(B) ?S与温度无关；(C) ?F与温度无关(D) ?G与温度无关24 等温下,一个反响aA + bB = dD +eE 的?rCp = 0,那么(A) ?H与T无关,?S与T无关,?G与T无关；(B) ?H与T无关,?S与T无关,?G与T有关；(C) ?H与T无关,?S与T有关,?G与T有关；(D

21、) ?H与T无关,?S与T有关,?G与T无关.25.等温等压下进行的化学反响,其方向由rHm和ASm共同决定,自发进行的反响满足以下关系中的()(A),(C)(D)26 27.在等温等压下,将态函数为()(A) U H V ,以下过程中,S1molN2与1mol O2混合,假定两者均为理想气体,混合过程中不发生变化的一组状(B) S H G ,(C) V G H ,(D) F H SH /T的是(A)理想气体恒外压等温压缩(B) 263K、101.3kPa,冰熔化为水(C)等温等压下,原电池中发生的反响(D)等温等压下电解水P1;假设外压增大时液体与其蒸气重建28 在一定温度和一定压力下,某液

22、体与其蒸气呈平衡,其蒸气压为平衡后其蒸气压为p2,那么( )(A)P1 = P2,(B) P1>P2 ,(C) P1 < P2 ,(D)液体蒸气压与外压无关129. 298.2K、p 吓,反响 H2(g) O2(g) H 2O(l)的 ArG m 和 AFm 的差值为()2(A) 1239 J mol-1(B) - 3719 J mol-1(C) 2477 J mol-1(D) - 2477 J mol-130. 某化学反响在等温等压(298.2K , p0)下进行时,放热40000J;假设使反响通过可逆电池完成,吸热4000J,那么体系可能作的最大电功为()(A)40000J(B

23、)4000J(C)4400J(D)36000J31. 金刚石和石墨的 Sme(298K),分别为 0.244 J?K'1?mol-1 和 5.696 J?K'1?mor1, Vm 分别为 3.414 cm3?mor1和5.310 cm3?mo-1,欲增加石墨转化为金刚石的趋势,那么应()(A)升高温度,降低压力(B)升高温度,增大压力(C) 降低温度,降低压力(D)降低温度,增大压力二、填空题1.理想气体在定温条件下向真空膨胀,H0, S0.填 >,=,<2.3.1mol理想气体绝热向真空膨胀, 体积扩大一倍,那么此过程厶S (系统)+ S (环境)0A S 环境0

24、.4.一气相反响A+2B=2C,该反响的 rGm rFm;假设将该反响布置成一可逆电池,使之作电功W1,那么该反响所能做的功 WW1.5.在理想气体的TS图上,等容线的斜率T,等压线的斜率-在隔离体系中发生某剧烈的化学反响,使体系的温度及压力皆明显上升,那么该体系的 H >0, F <0.填 >,=,<_ K-1,假设经绝热可逆膨胀S2=6. 1mol理想气体体积由 V变到2V,假设经等温自由膨胀, S仁J - K-1.7. 在 298K 时气相反响 A + B = 2C 的厶 rGm rFm, rHm rUm.&在一绝热钢瓶中发生一化学反响,使容器内的温度增加

25、,那么此过程有 S0,AF0.9. 一定T, p下,将体积为 V的1mol N 2理想气体与体积为 V的1mol O2理想气体混合,总体积为 2V , 那么过程的厶S=J- K-1;假设一定T, V下,将压强为p的1mol N2理想气体与压强为 p的1molO2理想气体混合,总压强为 2p,那么过程的厶S=J - K-1.10. 一定T, p下,将体积为 V的1mol N2与体积为V的另1mol N2混合,总体积为2V ,那么过程的厶S=J - K-1 ；假设一定T, V下,将压强为p的1mol N 2与压强为p的另1mol N2理想气体混合,总压强为2p,那么过程的厶S= J - K-1.1

26、1 实际气体节流膨胀后, S0, Q012 .假设气体的卩J-t>0,那么该气体节流膨胀后温度,体系的熵SU13对于理想气体,其0,-V T0.p T14. 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以下过程体系的熵值是增大还是减少：苯乙烯聚合成聚苯乙烯；气体在催化剂外表的吸附.16偏摩尔熵的定义式为 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、证实题1 证实:CvV2证实:2pT2 V2V3.4.证明气体的

27、焦耳系数有以下关系式5证实:CpCvpT四、计算题1 1molCH 3C6H5在其沸点 383.15K 时蒸发为气,求该过程的Q、W、AvpaUme、AvapHme、AvapGme、AvapFme和AvapSmeo该温度下CH3C6H5的气化热为362kJkg-1.2.某一化学反响假设在等温等压下 298.15K,p e进行,放热40.0 kJ,假设使该反响通过可逆电池来完成,那么吸热 4.0kJ.计算该反响的熵变；当该反响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pe绝热可逆压缩到6Xpe,试求Q、WUm>A

28、 Hm>A Gm>AFm>ASm和 Siso. Sm9 (02)=205.03 J K-1 mol-1,Cp,m=3.5R.4. 1mol单原子理想气体始态为 273K、P9,经绝热不可逆对抗恒外压 0.5黑9膨胀至平衡.试计算该过程的 W、AH、AS、AG、AF( 273K、P9 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：lg p(mmHg)竽1 1.75lnT 1.750lgT 0.008375T 5.323,计算其在 正常沸点(一1039C)时的蒸气压.7.在10g沸水中参加1g 273.2K的冰,求该过程的 AS的值为多

29、少？冰的熔化热为6025 J mol-1,水的热容 Cp,m = 75.31 J K-1 mol-1.& 1mol单原子理想气体始态为273K、P 9经绝热可逆膨胀至压力减少一半,试计算该过程的W、AU、 H、AS AG、 F273K、P9下该气体的摩尔熵为 100J K-1 mol-1).9. 1mol过冷水在268K、P9下凝固,计算该过程的AH、AS、AG、AF和最大非膨胀功、最大功.水在熔点时的热容差为 37.3 J mol-1,AfusHm(273K) = 6.01k J mol-1,p水)=990kg m-3,p 冰)=917 kg m-3.10. 苯在正常沸点353K下的

30、AvapHm =30.77 kJ mol-1,今将353K及p吓的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、AvapG 9 AvapS9和 AS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、p9下进行的相变：H2O(I, 298.15K,p )H2O(gr鼻98.15K,p 9,计算相变的 AG,并判断该过程能否自发进行.298.15 K时水的蒸气压为3167Pa,忽略液态水的体积.12. 在373K,p吓,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AU、AH AS和

31、AG.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.氦在 298K S m9= 126.06 J K-1 mol-1,并假定氦为理想气体,计算AH、AS和AG.如果AG<0,可否判断为不可逆过程.14. 298.15K, P下,单斜硫与正交硫的摩尔熵分别为32.55和31.88J K-1 -mol-1 ；其燃烧焓分别为297.19和296.90kJ mol-1,两者密度分别为 1940和2070kg m-3.求：在 298.15K, P 下,S (正交)S(单斜)的rGm,并判断哪种晶形稳定.当增加压力时,反响能否正向进行

32、？ 15在单斜硫与斜方硫的晶态转变点附近,它们的蒸气压公式分别为：斜方硫：lg(p/p 9 )= 5267/T + 11.866,单斜硫:lg(p/p9 )= 5082/T + 11.364,试计算：硫的晶态转变温 度；转变点时的晶型转变热.第一章热力学第一定律参考答案一、选择题答案：1-A;2-C;3-A;4-D;5-B;6-D;7-A;8-D;9-A;10-D;11-B;12-B; 13- A; 14-C;15-C;16-B;17-C;二、填空题答案1. 答案：,降低 2.答案：37.5kJ,37.5kJ 3.答案：=,>p H4.答案：2,物质的量 5.答案：6528, 65356

33、. 答案：> ,>7.答案：两个热源的温度,工作物质 三、证实题答案1.证实：假设一气体状态方程满足pVm = RT+bp时,那么该气体的内能仅是温度的函数证实：其它合理证实也得分duTdSpdVUST -pVTVTTPPTVRTTpTVmbVRT -P0V mb及内能的变化与体积无关2. 某气体的状态方程为 pVm = RT+ap,a为大于零的常数,证实该气体经节流膨胀后,气体的温度上升.证实：其它合理证实也给分.1V C L C P1 VmC P ,m1CP ,mTC p , mVmCP ,macP ,macP ,m故节流膨胀0)后,温度升高.3 假设物质的膨胀系数1VVp1,

34、那么CP与压力无关.TT证实：其它合理证实也给分由1V1VVVT p TT pTCP,HHPTPTP TTPT p又dHTdS VdPHSVT -VV TP TP TTpC pVP(VT)0P TTT pp即C p与压力无关证实：其它合理证实也4.VS pVVSTVTTPVTCvTT p VVSpTpSpCpTpPSV1VSpVSppTpCpTVSCvTVTV pCpp0CvVT得分故绝热膨胀后压力降低5证实：TJ TP HH/pTH/Tp1VTVCpTpVRTapRTpTpp p1RaJ TTV0CppC p四、计算题答案1. W=3404.6J ; Q=13619J ; AU=10214J

35、 ;H=17023J2. C= 4.16 JK-13. T= 417.2K ; Q=0 ; W= U=723.7J ; H=1013.2J4. U=54.3J ; H=84.73J5. W=-3.236J;Q=11.53kJ ;U=8.29kJ ;H=13.82kJ第二章热力学第二定律参考答案一、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;

36、29-B ;30-C;31-D ;、填空题答案=；>2.> ；<3. > ；=4.< ；>T/CV ； T/Cp6.5.76 ；07.=；= 8. > ； <11.53 ；010.0； -11.5311. >；=12.降低；升高< ；=14.凝聚相体积可以忽略；相变焓不随温度变化减小；减小16. S物质在两相中的化学式相等1.5.9.13.15.17.、1.2.3.4.nB T,P,nc nB微观状态数；比拟有序证实题答案证实：其它合理证实也 得分TVP SS PVTT pSP十VST/tT pTPTVCp TP证实：其它合理证实也给分dUTdSpdVUSTPVTVTTPPT vTVU,又 _1V UUTT vT1UV UCvVT1P TPCvT v证实：其