第一章 热力学第一、二定律试题及答案

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&不是状态函数；(D)恒容热容C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；

(0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02,Ar,C02,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)(B)Ar(C)CO?(D)Nlh

4.戊烷的标准摩尔燃烧烯为-3520kJ-mol\COKg)和HQ(1)标准摩尔生

成焰分别为-395kJ・moL和-286kJ・mol-1,则戊烷的标准摩尔生成焙为

()

(A)2839kJ・mol1(B)-2839kJ・moM(c)171kJ•mol-1(D)

-171kJ・mol',

5.己知反应的标准摩尔反应焰为，下列

说法中不正确的是()。

(A).是七0(由的标准摩尔生成焰(B).△，此(7)是乩0(g)的

标准摩尔燃烧焰

(c).〃[(了)是负值(D).△，耳：(了)与反应的

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)U,CP.Cv

(0AH,AU,A€(D)匕，AH,-.n(B),AHL..IB(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=0AH=0Ap<0△TWO(B)Q=0AH<0AP>0

AT>0

(C)Q>0A11=0AP<0AKO(D)Q<0△H=0AP<0

△TWO

8.已知反应H2(g)+1/20,(g)一乩0(1)的热效应为AH,下面说法中不

正确的是()

(A)AH是HQ(1)的生成热(B)AH是HKg)的燃烧热

(0AH与反应的AU的数量不等(D)AH与AH"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)Pj-T>0(B)ujr<0(C)PJ-T=0(D)不必考虑

UM的数值

10.某气体的状态方程为PV=RT+bP(b〉O),Imol该气体经等温等压压缩后

其内能变化为()

(A)AU>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G，的情况是()

(A)@/ar)v<o(B)@/a)p<o

(C)©/济)WO(D)不可能出现C,)G,

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，体积和体系的焰变必定是()

V可逆

(A)T可逆>T不可逆,>V不可逆,△H可逆>AH不可逆

V可逆

(B)可逆<T不可逆,<V不可逆，△H可逆<AH不可逆

(0T可逆<T不可逆，V可逆>V不可出△H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.lmol5373K、latm下的水经下列两个不同过程达到373K、latm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)W.>W2,Q.>Q2(B)W,<W2,Q.<Q2

(0W；=W2,Q,=CL(D)%>W2,Q,<Q2

14.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应，那么()

(A)Q>0,W>0,Z1.I>0；(B)Q=0,W=0,Z1<0；

(C)Q=0,W=0,Z1I=0；(D)Q<0,W>0,Zli<0o

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，

但若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；

(O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()

0

(A)

图⑴；(B)

图⑵；(C)图⑶；(D)图⑷

二、填空题

1.焦耳-汤姆孙系数/但也，UjQO表示H流J舷胀后温度

将。

2.在373K,p°下，1皿1液态水向真空蒸发为373K,p"下的水蒸气，已

知此过程的=40.6kJ,则此过程的=kJ,Q=kjo

3.已知反应C(s)+02(g)=C()2(g)的△H/(298K)=-393.51kJ-mofo若此

反应在一绝热钢瓶中进行，则此过程的0,AH0o

4.对于组成不变的均相密闭体系凸缶一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.lmol298K的液体苯在弹式量热计中完全燃烧，放热3264kJ,则反应:

2CA(l)+1502(g)=12C0,(g)+6HQ(l)的△U(298K)=kF-mor',

△凡(298K)=kj-mo"。

6.某理想气体经绝热恒外压压缩TrU—0,AH0o

7.卡诺热机的效率只与有关，而与无关。

三、证明题

1.证明：若一气体状态方程满足P%=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pK=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a==工，则以与压力无关。

V\^dTJpT

4.已知纯物质的平衡稳定条件是(Q/3V)T<0,请证明任一物质绝热可逆

膨胀过程后压力必降低。

5.某气体的状态方程为p%=RT+ap,a为大于零的常数，证明：该气体

的焦耳一汤姆孙系数Uj-XOo

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

的焦耳一汤姆孙系数Pj.T<0o6.Imol单原子理想气体从始态273K、

202.65kPa沿着p/V二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、Qo

2.一摩尔单原子理想气体从0℃、2p始态，经由方程0户=const规

定的途径到达终态

压力为15夕，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%今在箱上刺一个小孔，空气流

入箱内，设空气

为理想气体(&.m=3.5而。

⑴巳知空气温度是298K,箱内气体温度是多少？

(2)若K,=10dm3,求该过程的。、牝&『、2/各为多少？

4.298.15K,Imol的CO"实际气体)由始态门二3〃，匕=7.9dm，等温

变化到终态

:i

P"p,v2=24dm,求此过程的&.与A7。巳知品m(COJ=36.6

J•K1•mol1,

焦耳一汤姆逊系数〃J-T=1.14+8.65X10"(p/p)o

5.ln】ol单原子分子理想气体由始态A(20,298K),沿着2/夕=0.1(VJ

dm!•mol')

的可逆途经膨胀到原体积2倍，计算终态的压力以与此过程的0、

优

第二章热力学第二定律

一、选择题

1.25C时，将11.2升与1L2升用混合成11.2升的混合气体，该过程

()

(A)△$'>0,M<0；(B)△$,<0,M<0；

(02=0,&,'=0；(D)及=0,<0。

2.M二加、的过程是()

(A)H20(l,373K,7r>H20(g,373K,p)；

(B)N2(g,400K,1000kf^>N2(g,400K,lOOkPa)；

(C)等温等压下，N2(g)+-W^g)NH3(g)；

(D)Ar(g,Ar(g,R100,p)o

3.等温等压下进行的化学反应，其方向由和共同决定，自发进行

的反应应满足下列哪个关系式()

(A)△$、、=△〃〃；(B);

(0、NUT(D)WA〃/r0

4.已知水的六种状态：①100CpH20(l)；②99c2P40(g)；③100C

2PII2O(1)；④100℃、2pH2O(g)；⑤101℃、p13(1);@101℃>

PH20(g)o它们化学势高低顺序是()

(A)U2>□4>U3>U1>口5>U6；(B)>y5>>

U3>H2>nI；

(C)u,j>us>u3>ui>u2>u6；(D)n।>u2>>

口3>U6>Us0

5.下列过程中AS为负值的是哪一个()

(A)液态滨蒸发成气态溟；(B)SnO2(s)+2H2(g)=Sn(s)

+21120(1)；

(0电解水生成H?和Oz；(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〉△S不可逆(B).W可逆>W不可逆

(C).Q可逆<Q不可逆(D).(Q-W)可逆〉(Q-W)不可逆

7.在隔离体系中发生一个自发过程，则AG应为()

(A).AG<0(B).AG>0(C).AG=0(D).不

能确定

8.某气体进行不可逆循环过程的炳变为()

(A).AS系=0,AS环=0(B).AS条=0,△S环)

0

(C).AS系>0,AS环=0(D),AS系>0,AS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).20.26kJ-mol-1(B).293.1J•moK'

(C).5612J•mor'(D).2437J•mol-1

10.Imol理想气体经绝热自由膨胀体积增大10倍，则物系的病变为()

(A).AS=0(B).AS=19.1J/K(C).AS>19.1J/K

(D).AS<19.1J/K

11.在273K和latm下，水的化学位u侬⑴和水汽的化学位u侬出的关系

是()

(A).U1120(1)=M1120(H)(B)•U1120(1)>U1120(K)(0.UU20(l)<U1120(。(D).

无法知道

12.纯液体在常压下凝固，下列各量中哪个减少()

(A).焙(B).自由能(C).凝固热(D).蒸汽压

13.Imol理想气体经一等温可逆压缩过程，则()

(A).AG>AF(B).AG<AF

(C).AG=AF(D).AG与AF无法进行比较

14.在一在℃和latm下，下ol的过冷水结成冰,则物系、环境与总罐变

是()

(A).京<0,AS环<0,AS总<0(B).AS*>0,AS

环>0,AS总)0

(0.AS系<0,AS坏>0,AS总<0(D).AS系<0,AS

环>0,△S总>0

15.等温等压下发生不可逆电池反应，其AS的计算公式为()

(A).AS=AH/I(B).AS=(AH-AG)/T

(0.AS=Q^/T(D).以上三式都不适用

16.绝热封闭体系中若AS>0,表明该过程是()

(A).可逆(B).自发(O.非自发(D)自发或

非自发

17.对于封闭体系，当用=0时，可作为过程的可逆性与变化方向性的判据

有()

(A).(dUWWO(B).(dH)s.PeO(0.(dS)1n20

(D).(dGW'O

18.25℃,latm下，NaCl在水中溶解度为6mol-L1,如将ImolNaCl溶解

于1L水中，此溶解过程中体系的AS和AG变化为()

(A).AG>0,AS<0(B).AG>0,AS>0

(0.AG<0,AS>0(D).AG=0,AS>0

19.在一个绝热的刚性密闭容器中，装有压和CL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(HC1)=—92.30kJ-mol-1,此过程()

(A).AH>0AS<0(B).AH<0AS<0

(C).△H<0△S>0(D).AH>0AS>0

20.纯物质在恒压下无相变时的GsT曲线形状是()

G

T

(A)(B)(0

(D)

21.实际气体CO?经节流膨胀后，温度下降，那么()

(A)&(体)>0,小(环)>0；(B)&(体)<0,&(环)>0

(C)&(体)>0,小(环)=0；(D)&(体)<0,&(环)=0

22.2mol理想气体B,在300K时等温膨胀，//二0时体积增加一倍，则其

△5。・贝)为()

(A)-5.76；(B)331；(C)5.76；(D)11.52

23.某体系等压过程A-B的焰变与温度T无关，则该过程的()

(A)僮与温度无关；(B)&与温度无关；

(0位与温度无关；(D)A；与温度无关

24.等温下，一个反应aA+施=㈤+比的△&=0,那么()

(A)加与T无关，小与T无关，6与T无关；

(B)AI与T无关，加与T无关，&与T有关；

(0AI与T无关，小与T有关，&与T有关；

(D)AI与T无关，&与T有关，腐与T无关。

25.等温等压下进行的化学反应，其方向由AH和共同决定，自发

,行的反应产足下的关系中的SH

(A)-no(D)

26.在等温等压下，将ImolM与Imol0Z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态函数为()

(A)UHV,(B)SHG,(C)VGH,(D)FHS

27.下列过程中，AS>AH/7的是()

(A)理想气体恒外压等温压缩(B)263K、101.3kPa,冰

熔化为水

(0等温等压下，原电池中发生的反应(D)等温等压下电解水

28.在一定温度和一定压力下，某液体与其蒸气呈平衡，其蒸气压为团；

若外压增大时液体与其蒸气重建平衡后其蒸气压为p2,则()

(A)Pl=P2,(B)P1〉P2,(C)Pl<p2，(D)液体蒸气

压与外压无关

29.298.2K、p°下，反应%(g)+；a(g)=的和的差值

为()

(A)1239J-mol1(B)-3719J-mol-1(C)2477J-mor1(D)

-2477J・mol-1

30.某化学反应在等温等压(298.2K,p°)下进行时，放热40000J；若使

反应通过可逆电池完成，吸热4000J,则体系可能作的最大电功为

()

(A)40000J(B)4000J(C)4400J(D)

36000J

31.已知金刚石和石墨的Sj(298K),分别为0.244「e・用0广和5.696

J-K'•mol%分别为3.414cn^moL和5.310cm^mor1,欲增加石墨

转化为金刚石的趋势，则应()

(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FH----0,AS0o

（填＞,二,＜）

2.在隔离体系中发生某剧烈的化学反应，使体系的温度与压力皆明显上

升，则该体系的

△H―二0,0o（填＞,二,＜）

3.lmol理想气体绝热向真空膨胀，体积扩大一倍，则此过程（系统）

+AS（环鲂0AS（环境）0o

4.一气相反应A+2B=2C,该反应的q—△,凡;若将该反应布置成

一可逆电池，使之作电功那么该反应所能做的功■‘Wl0

5.在理想气体的T—S图上，等容线的斜率，等压线的斜

率。

6.Imol理想气体体现由V变到2V,若经等温自由膨胀,尸

J-K',若经绝热可逆膨胀J-Ko

7.在298K时气相反应A+B=2C的△岛L公技△

rU|）u

8.在一绝热钢瓶中发生一化学反应，使容器内的温度增加，则此过程有

△S0,AF0o

9.一定T,p下，将体积为V的lmol岫理想气体与体积为V的Imol02

理想气体混合，总体积为KlUJ过程的二J-K-1；若一定T,

V卜，将压强为p的ImolM理想气体与压强为p的ImolO2理想气体混

合，总压强为2p,则过程的二

J-Ko

10.一定T,p下，将体积为V的Imol凡与体积为V的另ImolN,混合,

总体积为2V,则过程的二J-K1；若一定T,V下，将压

强为P的ImolN?与压强为p的另ImolN?理想气体混合，总压强为2p,

则过程的=J-K\

11.实际气体节流膨胀后，0o

12.若气体的口口＞0,那么该气体节流膨胀后温度-----体系的

嫡。

13.对于理想气体，其0,0o

14.由Clapeyron方程导出Clausius-Clapeyron方程积分式时所作出的

三个近似处埋分别是：一⑴—气体为理想气体,

(2),(3)o

15.从端的统计意义来判断下列过程体系的嫡值是增大还是减少：苯乙烯

聚合成聚苯乙烯；气体在催化剂表面的吸附。

16.偏摩尔燃的定义式为——；纯物质两相平衡的条件

为U

17.从微观角度而言，炳具有统计意义，它是体系的一种量

度。燧值小的状态相对于的状态。

三、证明题

1.证明：

2.证明：

工传卜上网豹」

4.证明气体的焦耳系数有下列关系式：(二)｛曳)。

Z

Vdv)vCvLVdT)v_

5.证明—=7(飘图.

四、计算题

1.ImolCH3c同在其沸点383.15K时蒸发为气,求该过程的Q、W、1温、

△VapH/、AvapG」、AvapF/和AvapS/o已知该温度下CH3cMi的气化热

为362kJ-kg।。

2.某一化学反应若在等温等压下(298.15K,p°)进行,放热40.0kJ,若

使该反应通过可逆电池来完成，则吸热4.0kJ。

⑴计算该反应的燃变；

⑵当该反应自发进行时(即不做电功时)，求环境的婚变和总燃变：

⑶计算体系可能做的最大功为多少？

3.将298.15K的ImolO?从p‘绝热可逆压缩到6Xp\试求Q、W、△&、

-,1

△Hn、-Gm、AFn、ASm和AS&。已知s/(02)=205.03J-K-mol-,

Cp.n—3.5Ro

4.Imol单原子理想气体始态为273K、、P",经绝热不可逆反抗恒外压

0.5XP"膨胀至平衡。试计算该过程的W、AU、AH、AS、AG、AF(已

11

知273K、、P'下该气体的摩尔熠为100J*K-mor)0

5.C2H.t蒸气压与温度的关系式为：

lgp(nunHfi)=+1.75InT-1,7501gT-0.008375T+5.323，计算其在正常沸点

(―103.9℃)时的蒸气压。

7.在10g沸水中加入1g273.2K的冰，求该过程的AS的值为多少？已

知冰的熔化热为6025J-moL,水的热容CP,n=75.31J-K'•mo「L

8.Imol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，试计算该过程的叭△[1、AH、AS、AG、AF（已知273K、、P°

下该气体的摩尔嫡为100J-K1-mol|）。

9.Imol过冷水在268K、P°下凝固,计算该过程的AH、AS、AG、AF和

最大非膨胀功、最大功。已知水在熔点时的热容差为37.3

-3

AfusH„,（273K）=6.01kJ•mol,,P（水）=990kg•m,P（冰）=917

kg•m\

10.苯在正常沸点353K下的AvapHB°=30.77kJ・mcl\今将353K与p°下

的Imol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\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、p‘下进行的相变:H20（l,^8.15K,p）H20（g,

298.15K,pfl）,计算相变的AG,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，1mol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AG。计算时忽略液态

水的体积。

13.Imol氨气从473K加热到673K,并保持恒定101.325kPa。已知氨在

298KS/=126.06J-K1-mor',并假定家为理想气体，计算AH、AS

和AG。如果AGF,可否判断为不可逆过程。

14.298.15K,产下，单斜硫与正交硫的摩尔焙分别为32.55和

31.88J・K-'•mor'；其燃烧）分别为一297.其和一296.90kJ・mol-',

两者密度分别为1940和2070kg-m3。求：①在298.15K,产下，S（正

交）一$（单斜）的加弓,，并判断哪种晶形稳定。②当增加压力时，反应

能否正向进行？

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°）二-5267/T+11.866,单斜硫：lg（p/p°）=-5082/T+

11.364,试计算：①硫的晶态转变温度；②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,37.5kJ3.答案：=,>

4.答案：2,物质的量5.答案：一6528,-6535

6.答案：>>>7.答案：两个热源的温度，工作物质

三、证明题答案

1.证明：若一气体状态方程满足P4=RT+bp时，则该气体的内能仅是温

度的函数

证明：〈箕它合理证旧也彳导分）

du=TdS-pdV

及内能的变彳匕与体:积

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。

证明：其它合理证明也合分。

故节流膨胀（△〃＜（））后，温度升高。

3.若物质的膨胀系数a=卷［等）=提，则a与压力无关。

证明：其它合理证明也合分

即c〃与压力无关

证明：其它合理证明也导分4

故绝热膨胀后压力降低

5

证明：

ZG-r=—<0

C〃

四、计算题答案

1.W=3404.6J;Q=13619J;AU=10214J;A11=17023J

2.C=4.16JK1

3.T=417.2K;Q=0;W=AU=723.7J;AH=1013.2J

4.AU=54.3J;AH=84.73J

5.W=-3.236J;Q=11.53kJ;AU=8.29kJ;AH=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；

29-B；30-C；31-D；

二、填空题答案

1.=;>2.>；<3.>；=4.<；>

5.T/Cv；T/CP6.5.76；07.二；二8.>；

<

9.11.53；010.0；-11.5311.>；12.降

低；升高

13.<；=14.凝聚相体积可以忽略；相变焰不随温度变

化

15.减小；减小16.；物质在两相中的化学式相等

17.微观状态数；比较有序

三、证明题答案

1.

证明：其它合理证明也会分

2.证明：其它合理证明型合分

3.

证明：其它合理证明也导分

4.证叨：其它合理证叨型合分

dU=TdS-pdV

=7（豹二〃

又偿q[把M也）=1

l^V九Im从打）v

=（二）=-，（吆）

Vov）ucvIov）T

=a[〃-d等）J

5.证明：