级热力学第二定律习题

1、一、选择题 ( 共11题 20分 )1. 2 分 (1035)1035 对于不做非体积功的封闭体系，下面关系式中不正确的是： (A) (¶H/¶S)p= T (B) (¶F/¶T)V = -S (C) (¶H/¶p)S = V (D) (¶U/¶V)S = p 2. 2 分 (9166)9166 对于平衡态的凝聚体系而言，压力p表示 。3. 2 分 (1223)1223 恒温下，单一组分的过冷液体的化学势比其固体的化学势： ( ) (A) 高 (B) 低 (C) 相等 (D) 不可比较 4. 2 分 (0843)0

2、843 可以用U -S坐标对气体循环过程作出图解，指出下面哪一个图代表理想气体经历 卡诺循环的U -S图。 ( ) (A) 等温膨胀 (B) 绝热膨胀 (C) 等温压缩 (D) 绝热压缩 5. 2 分 (1247)1247 某物质溶解在互不相溶的两液相 a 和 b 中，该物质在 a 相中以 A 形式存在，在 b 相中以 A2形式存在，则 a 和 b 两相平衡时： ( ) (A) dn=dn (B) c= c (C) a= a (D) 2= 6. 2 分 (1147)1147 在等温和存在非体积功的情况下，某气体由始态经一微小变化到达终态，其吉布斯自由能的变化公式是： ( ) （A）dG=pdV

3、+Vdp+Wf （B）dG=Vdp-Wf （C）dG=-pdV+Vdp+Wf （D）dG=-pdV+Vdp-Wf7. 2 分 (0872)0872 某化学反应在300 K, p$下于烧杯中进行，放热 60 kJ·mol-1，若在相同条件下安排成可逆电池进行，吸热 6 kJ·mol-1，则 (1) 该体系的熵变为： ( ) (A) 200 J·K-1·mol-1 (B) 200 J·K-1·mol-1 (C) 20 J·K-1·mol-1 (D) 20 J·K-1·mol-1 (2) 当反应进度x

4、 = 1mol 时，可能做的最大非膨胀功为： ( ) (A) -54 kJ (B) 54 kJ (C) -66 kJ (D) 66 kJ 8. 2 分 (1258)1258 已知水的下列 5 种状态： (1) 373.15 K, p$,液态 (2) 373.15 K,2p$,液态 (3) 373.15 K,2p$,气态 (4) 374.15 K, p$,液态 (5) 374.15 K, p$,气态 下列 4 组化学势的比较,哪个不正确? ( ) (A) m2> m1 (B) m5> m4 (C) m3> m5 (D) m3> m1 9. 2 分 (0894)08941

5、mol Ag(s)在等容下由273.15 K加热到303.15 K,已知在该温度区间内Ag(s)的CV, m/J·K-1·mol-1=24.48,则其熵变为： ( ) (A) 2.531 J·K-1 (B) 5.622 J·K-1 (C) 25.31 J·K-1 (D) 56.22 J·K-1 *. 1 分 (0854)0854 用 1 mol 理想气体进行焦耳实验（自由膨胀），求得 S = 19.16 J· K-1，则体系的吉布斯自由能变化为： ( ) (A) G = 19.16 J (B) G < 19.16 J

6、(C) G > 19.16 J (D) G = 0 11. 1 分 (0478)0478 在p$下，C(石墨) + O2CO2(g) 的反应热为rH ，下列哪种说法是错误的? ( ) (A) rH 是CO2(g)的标准生成热 (B) rH =rU (C) rH 是石墨的燃烧热 (D) rU <rH 二、填空题 ( 共10题 20分 )12. 2 分 (9039)9039 对非缔合液体物质，在正常沸点时的蒸发熵约为 J·K-1·mol-1。13. 2 分 (0886)0886 某蛋白质在323.2 K时变性并达到平衡状态,即 天然蛋白质 变性蛋白质 已知该变性过程

7、的 rHm(323.2 K)=29.288 kJ·mol-1 , 则该反应的熵变 rSm(323.2 K)= J·K-1·mol-1。 14. 2 分 (1288)1288 公式dS=diS+deS适用于 体系。 15. 2 分 (0838)0838 选择“”、“”、“”中的一个填入下列空格： 100，1.5p$的水蒸气变成 100，p$的液体水，S _ 0, G _ 0。 16. 2 分 (1145)1145 在理想气体的ST图上，任一条等容线与任一条等压线的斜率之比在等温情况下应等于 。17. 2 分 (0775)0775 在横线上填上 、 或 ？（？代表不能

8、确定）。 水在 373.15 K 和 101.325 kPa 下通过强烈搅拌而蒸发，则 (A) S _ Q/T Q为该过程体系吸收的热量 (B) F _ -W (C) F _ -Wf (忽略体积变化) (D) G _ -Wf 18. 2 分 (9102)9102 在_、_、_的条件下,自发变化总是朝着吉布斯自由能_的方向进行的,直到体系达到平衡。 19. 2 分 (0911)0911 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。在隔离体系中,自_的状态向_的状态变化,是自发变化的方向,这就是热力学第二定律的本质。 20. 2 分 (0745)0745 选择

9、“”、“”、“”中的一个填入下列空格。 理想气体恒温可逆压缩，DS _ 0，DG _ 0。 21. 2 分 (1150)1150 四个麦克斯韦关系式分别是： 、 、 和 。三、计算题 ( 共 6题 60分 )22. 15 分 (0956)0956 在573.15 K时，将1 mol Ne（可视为理想气体）从1000 KPa经绝热可逆膨胀到100 kPa。求Q,W,U,H,S,Siso和G。已知在573.15 K,1000 kPa下Ne的摩尔熵Sm=144.2 J·K-1·mol-1。23. 10 分 (0752)0752 373K，2p$的水蒸气可以维持一段时间，但这是一种

10、亚稳平衡态，称作过饱和态，它可自发地凝聚，过程是： H2O (g,100,202.650 kPa)H2O (l,100,202.650 kPa) 求水的Hm,Sm,Gm。已知水的摩尔汽化焓 Hm为 40.60 kJ·mol-1，假设水蒸气为理想气体，液态水是不可压缩的。 24. 10 分 (9218)9218 已知H2O(s)的熔化热fusHm=6.025 kJ·mol-1，水的汽化焓vapHm=40.680 kJ·mol-1。试计算： （1）在273.15 K时，水结成冰过程的值； （2）在373.15 K时，水蒸气凝结成水过程的值。25. 10 分 (0709

11、)0709H2O2燃料电池是用的气体进行补充的。在298 K时，该电池释放的功率为1 kW。已知燃料消耗的速度相同，估算363 K时电池输出的功率。（忽略体积功，在温度变化不大时，fHH2O(l)和fGH2O(l)可视作常数） fH298 K,H2O(l)=-285 kJ·mol-1 fG298 K,H2O(l)=-237 kJ·mol-126. 10 分 (0964)0964 已知 -5固态苯的饱和蒸气压为 0.0225p$，在 -5，p$下，1 mol 过冷液态苯凝固时 S = -35.46 J·K-1，放热 9860 J。求：-5 时液态苯的饱和蒸气压，设苯

12、蒸气为理想气体。 27. 5 分 (0781)0781 2 mol 苯和 3 mol 甲苯在 25 和 101.325 kPa 下混合，设体系为理想液体混合物，求该过程的Q，W及mixU，mixH，mixH，mixF，mixG。 一、选择题 ( 共11题 20分 )1. 2 分 (1035)1035答 (D) 2. 2 分 (9166)9166答 外压 （2分）3. 2 分 (1223)1223答 (A) 4. 2 分 (0843)0843答 (C) 由于工作物质为理想气体，所以在等温膨胀和等温压缩步骤中 T = 0且U = 0 在绝热膨胀和绝热压缩步骤中 QR= 0，所以S = 0 故理想气

13、体的卡诺循环 US 图应为一矩形如 (C)。 5. 2 分 (1247)1247答 (D) 6. 2 分 (1147)1147答 （B） （2分）7. 2 分 (0872)0872 答(1) D;(2) D 对于 (1) rSm= QR/T = 20 J·K-1·mol-1 对于 (2) Wf = -rGm= -(rHm- TrSm) = Qp- QR= 66 kJ 8. 2 分 (1258)1258答 ( B ) (2分) 9. 2 分 (0894)0894答 (A) (2分) *. 1 分 (0854)0854答 (B) 11. 1 分 (0478)0478答 (D)

14、(2分)二、填空题 ( 共10题 20分 )12. 2 分 (9039)9039答 88 (2分)13. 2 分 (0886)0886答 rSm(323.2 K)=rHm(323.2 K)/T = 29.288×103 J·mol-1/323.2 K = 90.62 J·K-1·mol-1 (2分) 14. 2 分 (1288)1288答 一切 (2分) 15. 2 分 (0838)0838答 < < 16. 2 分 (1145)1145答 CV/Cp (2分）17. 2 分 (0775)0775答 (A) > (B) < (C)

15、 < (D) < 18. 2 分 (9102)9102答 等温; 等压; 封闭体系不做其它功; 减少 (2分) 19. 2 分 (0911)0911答 微观状态数 比较有秩序 比较有秩序 比较无秩序 (2分) 20. 2 分 (0745)0745答 < , > 因为S = nRln(V2/V1) < 0 G = nRTln(p2/p1) > 0 21. 2 分 (1150)1150答 T/V)S= -p/S)V （0.5分） T/p)S=V/S)p （0.5分） S/V)T=p/T)V （0.5分） S/p)T= -V/T)p （0.5分）三、计算题 ( 共

16、 6题 60分 )22. 15 分 (0956)0956答 因该过程为绝热可逆过程，故Q=0, S=0 (2分) T2=T1exp(R/Cp,m)ln(p2/p1)=228.2 K (2分) W=-U=nCV,m(T1-T2)=4.302 kJ (2分) U= -4.302 kJ (1分) H=nCp,m(T2-T1)= -7.171 kJ (2分) S环境=0 (1分) Siso=S+S环境=0 (1分) F=U-nSm(T2-T1)=45.45 kJ (2分) G=H-nSm(T2-T1)=42.58 kJ (2分)23. 10 分 (0752)0752答 由下列可逆过程 (1) H2O

17、(g,100 ,202.650 kPa ) H2O (g,100 ,101.325 kPa) Hm,1= 0， Sm,1= Rln(V2/V1) = 5.76 J·K-1·mol-1 Gm,1= -TSm,1= -2.150 kJ·mol-1 (3分) (2) H2O (g,100,101.325 kPa) H20 (l,100,101.325 kPa) Hm,2= - 40.600 kJ·mol-1 Sm,2= (-40.660 kJ·mol-1)/(373.15 K ) = - 108.8 J·K-1·mol-1 Gm,

18、2= 0 (2分) (3) H2O (l,100 ,101.325 kPa) H2O (l,100 ,202.650 kPa ) Hm,3；Sm,3；Gm,3变化很小,略去。 (2分) 由于Hm=Hm,1+Hm,2= -40.6 kJ·mol-1； 故 Sm=Sm,1+Sm,2= -103 J·K-1·mol-1； Gm=Gm,1+Gm,2= -2.15 kJ·mol-1 (3分) 24. 10 分 (9218)9218答 因为 (2分）(1) =-Sm(H2O,s)+Sm(H2O,l) = = (4分）(2) =-Sm(H2O,l)+Sm(H2O,g) = = =109.02 (4分）25.