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第一章热力学第一定律1、热力学第一定律的数学表示式只能适用于（2）（1）理想气体（2）封闭体系（3）孤立体系（4）敞开体系2、一封闭体系，当状态从A到B发生变化时经历二条任意的不同途径，则（3）（1）Q1=Q2（2）W1=W21（3）Q1-W1=Q2-W2(4) ∆U=0 A 2 B3、25 C时有反应C6H6(l)+7.5O2=3H2O(l)+6CO2(g)，若反应中各物质均可视为理想气体，则其 ∆H与 ∆U之差约为（ 1 ）（1）-3.7kJ (2)1.2 (3)-1.2 (4)3.74、若已知H2O(l)及CO(g)在298K时的标准生成焓 ∆fH o m分别为-242及111kJ.mol-1，则反应H2O(l)+C(s)=H2(g)+CO(g)的反应热为（ 4 ）kJ(1)-353 (2)-131 (3)131 (4)3535、已知25︒C时反应的½H2 (g)+½Cl2(g)=HCl(g) ∆H为-92.5kJ，则此时反应的∆U（ 4 ）（1）无法知道（2）一定大于∆ H （3）一定小于 ∆H （4）等于 ∆H6、1mol液体苯在298K时置于弹式量热计中完全燃烧，生成水和二氧化碳气体，同时放出热量3264kJ，则其等压燃烧热Qp约为（ 4 ）kJ(1)3268 (2)-3265(3)3265(4)-32687、已知反应H2(g)+½O2=H2O(g)+的∆ H，下列说法中，何者不正确？( 2 )(1) ∆H是H2O(g)的生成热(2) ∆ H是H2(g)的燃烧热(3)∆ H与反应的 ∆U数值不等（4） ∆H是负值8、已知反应CO(g)+ )+½O2=CO2(g)的 ∆H，下列说法中何者是不正确的？( 1 )(1) ∆H是CO2(g)的生成热(2) ∆H是CO(g)的燃烧热(3) ∆H与反应的 ∆U数值不等（4）∆ H是负值9、 H=Qp 的适用条件是（ 4 ）(1)可逆过程 (2) 理想气体(3) 等压的化学反应 (4)等压只作膨胀功10、反应在298K时CH3CHO(g)=CH4(g)+CO(g)的 ∆H为-16.74kJ.K-1，并从各物质的Cp值可知反应 ∆ Cp的值为16.74J.K-1，则该反应的反应热为零时，反应温度约为（ 1 ）(1)1298K (2)1000K (3)702K (4)299K11、3mol单原子理想气体，从初态T 1 =300K，P1=1atm反抗恒定的外压0.5atm作不可逆膨胀，至终态T2=300K，P2=0.5atm 。
每次物理化学作业及答案§1.1 热力学基本概念第一周(1) 练习1“任何系统无体积变化的过程就一定不对环境作功。
”这话对吗?为什么?答：不对，应该是无体积变化的过程,系统就一定不对环境作体积功。
系统和环境之间交换能量的方式,除体积功外,还有非体积功,如电功,表面功等.2“凡是系统的温度下降就一定放热给环境，而温度不变时则系统既不吸热也不放热。
”这结论正确吗?举例说明之。
答:不正确。
系统的温度下降，内能降低,可以不放热给环境.例如: (13页例1-4) 绝热容器中的理想气体的膨胀过程,温度下降释放的能量,没有传给环境,而转换为对外做的体积功.而温度不变时则系统既不吸热也不放热。
不对, 等温等压相变过程，温度不变,但需要吸热(或放热), 如一个大气压下，373.15K 下，水变成同温同压的水蒸汽的汽化过程，温度不变，但需要吸热。
3在一绝热容器中盛有水，其中浸有电热丝，通电加热。
将不同对象看作系统，则上述加热过程的Q或W大于、小于还是等于零?⑴以电热丝为系统Q<0; W>0；⑵以水为系统; Q>0;W=0；⑶以容器内所有物质为系统Q=0; W>0；⑷将容器内物质以及电源和其它一切有影响的物质看作整个系统。
Q=0;W=0.4在等压的条件下，将1mol理想气体加热使其温度升高1K，试证明所作功的数值为R。
证明：∵等压过程则P1=P2=P e∴W=-p(V2-V1)=-p[ nR(T+1)/p- nRT/p]= -p×(nR/p)= -R51mol理想气体，初态体积为25dm3，温度为373.2K，试计算分别通过下列四个不同过程，等温膨胀到终态体积100dm3时，系统对环境作的体积功。
(1)向真空膨胀。
(2)可逆膨胀。
(3)先在外压等于体积50dm3时气体的平衡压力下，使气体膨胀到50dm3，然后再在外压等于体积为100dm3时气体的平衡压力下使气体膨胀到终态。
(4)在外压等于气体终态压力下进行膨胀。
第一章 热力学第一定律一、 填空题1、一定温度、压力下，在容器中进行如下反应：Zn(s)+2HCl(aq)= ZnCl 2(aq)+H 2(g)若按质量守恒定律，则反应系统为 系统；若将系统与环境的分界面设在容器中液体的表面上，则反应系统为 系统。
2、所谓状态是指系统所有性质的 。
而平衡态则是指系统的状态 的情况。
系统处于平衡态的四个条件分别是系统内必须达到 平衡、 平衡、 平衡和 平衡。
3、下列各公式的适用条件分别为：U=f(T)和H=f(T)适用于 ；Q v =△U 适用于 ；Q p =△H 适用于 ； △U=dT nC 12T T m ,v ⎰适用于 ； △H=dT nC 21T T m ,P ⎰适用于 ； Q p =Q V +△n g RT 适用于 ；PV r=常数适用于 。
4、按标准摩尔生成焓与标准摩尔燃烧焓的定义，在C （石墨）、CO （g ）和CO 2(g)之间， 的标准摩尔生成焓正好等于 的标准摩尔燃烧焓。
标准摩尔生成焓为零的是 ，因为它是 。
标准摩尔燃烧焓为零的是 ，因为它是 。
5、在节流膨胀过程中，系统的各状态函数中，只有 的值不改变。
理想气体经节流膨胀后，它的 不改变，即它的节流膨胀系数μ= 。
这是因为它的焓 。
6、化学反应热会随反应温度改变而改变的原因是 ；基尔霍夫公式可直接使用的条件是 。
7、在 、不做非体积功的条件下，系统焓的增加值 系统吸收的热量。
8、由标准状态下元素的 完全反应生成1mol 纯物质的焓变叫做物质的 。
9、某化学反应在恒压、绝热和只做膨胀功的条件下进行, 系统温度由T 1升高到T 2，则此过程的焓变 零；若此反应在恒温（T 1）、恒压和只做膨胀功的条件下进行，则其焓变 零。
10、实际气体的μ=0P T H〈⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂,经节流膨胀后该气体的温度将 。
11、公式Q P =ΔH 的适用条件是 。
12、若某化学反应，只做体积功且满足等容或等压条件，则反应的热效应只由 决定，而与 无关。
第一章 化学热力学基础1-1 气体体积功的计算式 dV P W e ⎰-= 中，为什么要用环境的压力e P ？在什么情况下可用体系的压力体P ？答： 功 = 强度性质×广度性质的改变值，气体体积功是体系对抗外压使体系的体积发生改变时体系与环境交换的能量，因此，公式中的“强度性质” 就是外压e P 。
在体系发生可逆变化过程时，气体体积功的计算式 dV P W e ⎰-= 中，可用体系的压力体P 代替e P 。
1-2 298K 时，5mol 的理想气体，在（1）定温可逆膨胀为原体积的 2 倍； ( 2 )定压下加热到373K ；（3）定容下加热到373K 。
已知 C v,m = 28.28J·mol -1·K -1。
计算三过程的Q 、W 、△U 、△H 和△S 。
解 （1） △U = △H = 0 kJ V V nRT W Q 587.82ln 298314.85ln12=⨯⨯==-= 11282.282ln 314.85ln-⋅=⨯==∆K J V V nR S （2） kJ nC Q H m P P 72.13)298373(,=-==∆ kJ nC U m V 61.10)298373(,=-=∆ W = △U – Q P = － 3.12 kJ112,07.41298373ln )314.828.28(5ln-⋅=+⨯==∆K J T T nC S m P （3） kJ nC Q U m V V 61.10)298373(,=-==∆ kJ nC H m P 72.13)298373(,=-=∆ W = 0112,74.31298373ln 28.285ln-⋅=⨯==∆K J T T nC S m V1-3 容器内有理想气体，n=2mol , P=10P θ，T=300K 。
求 (1) 在空气中膨胀了1dm 3，做功多少？ (2) 膨胀到容器内压力为 lP θ，做了多少功？(3）膨胀时外压总比气体的压力小 dP , 问容器内气体压力降到 lP θ时，气体做多少功？解：（1）此变化过程为恒外压的膨胀过程，且Pa P e510= J V P W e 1001011035-=⨯⨯-=∆-=- （2）此变化过程为恒外压的膨胀过程，且Pa P e 510=n R T P n R T P n R T P V V P V P W e 109)10()(12-=--=--=∆-=θθθθ J 6.4489300314.82109-=⨯⨯⨯-= （3） Vn R TP dP P P e =≈-=1221ln ln 12121P P nRT V V nRT dV V nRT dV P W V V V V e ==-=-=⎰⎰ kJ PP 486.11101ln 300314.82-=⨯⨯⨯=θθ1-4 1mol 理想气体在300K 下，1dm 3定温可逆地膨胀至10dm 3，求此过程的 Q 、W 、△U 及△H 。
第一章 气 体1 两个容积均为V 的玻璃球泡之间用细管连结，泡内密封着标准状态下的空气。
若将其中的一个球加热到100℃，另一个球则维持0℃，忽略连接细管中气体。
解：由题给条件知，（1）系统物质总量恒定；（2）两球中压力维持相同。
2 一密闭刚性容器中充满了空气，并有少量的水。
但容器于300 K 条件下大平衡时，容器内压力为 kPa 。
若把该容器移至 K 的沸水中，试求容器中到达新的平衡时应有的压力。
设容器中始终有水存在，且可忽略水的任何体积变化。
300 K 时水的饱和蒸气压为 kPa 。
解：将气相看作理想气体，在300 K 时空气的分压为由于体积不变（忽略水的任何体积变化）， K 时空气的分压为由于容器中始终有水存在，在 K 时，水的饱和蒸气压为 kPa ，系统中水蒸气的分压为 kPa ，所以系统的总压()()K 15.373,O H P air P P 2+=＝ + KPa ＝第二章 热力学第一定律1. 1mol 理想气体经如下变化过程到末态，求整个过程的W 、Q 、△U 、△H.解：KnR V P T K nR V P T KnR V P T 7.243314.81101105.20262437314.811010105.20267.243314.8110101065.202333333322233111=⨯⨯⨯⨯===⨯⨯⨯⨯===⨯⨯⨯⨯==---恒容升温过程：W 1= 0 J恒压压缩过程：W 2= -P 外(V 3-V 1) = ×103×(1-10)×10-3= kJ恒容1 mol 理想气体P 2= KPa V 2=10dm 3T 2=1 mol 理想气体P 1= KPa V 1=10 dm 3 T 1=1 mol 理想气体P 3= KPa V 3=1 dm 3 T 3=恒压J W W W k 24.1821=+=T 3=T 1, ()()J 0T T C n H J 0T T C n U 13m .P 13m .v =-⋅⋅=∆=-⋅⋅=∆， 根据热力学第一定律J W U Q 8.24k 1-24.18-0==-∆=2. 在一带活塞的绝热容器中有一固定的绝热隔板。
第二章 热力学第一定律(一) 填空题1. 在一绝热容器中盛有水，将一电阻丝浸入其中，接上电源一段时间（见下左图）当选择不同系统时,讨论Q 和W 的值大于零、小于零还是等于零。
系统 电源 电阻丝 水 电源+电阻丝 水+ 电阻丝 水+电阻丝+电源QW∆U参考答案2. 298K 时，反应CH 3CHO(g) = CH 4(g) + CO(g)的反应热 ∆r H m 0 = -16.74kJ ⋅mol -1，若反应恒压的热容∆r C p,m = 16.74 J ⋅mol -1⋅K -1，则在温度为 时，反应热将为零。
（设：∆r C p,m 与温度无关）。
3. 对理想气体的纯PVT 变化，公式dU=nC V ,m dT 适用于 过程；而真实气体的纯PVT 变化，公式dU=nC V ,m dT 适用于 过程。
4. 物理量Q 、W 、U 、H 、V 、T 、p 属于状态函数的有 ；属于途径函数的有 。
状态函数中属于强度性质的 ；属于容量性质的有 。
5. 已知反应 C(S)+O 2→CO 2 ∆r H m 0＜0 若该反应在恒容、绝热条件下进行，则ΔU于零、ΔT 于零、ΔH 于零；若该反应在恒容、恒温条件下进行,则ΔU 于零、ΔT 于零、ΔH 于零。
（O 2、CO 2可按理想气体处理）6. 理想气体绝热向真空膨胀过程，下列变量ΔT 、ΔV 、ΔP 、W 、Q 、ΔU 、ΔH 中等于零的有： 。
7. 1mol 理想气体从相同的始态(p 1、T 1、V 1)，分别经过绝热可逆膨胀至终态(p 2、T 2、V 2)和经绝热不可逆膨胀至终态('2'22V T p 、、)则’‘，2222V V T T (填大于、小于或等于)。
8. 某化学在恒压、绝热只做膨胀功的条件下进行，系统温度由T 1升高至T 2，则此过程ΔH零，如果这一反应在恒温（T 1）恒压和只做膨胀功的条件下进行，则其ΔH 于零。
9．范德华气体在压力不太大时，有b RTa V T V T m p m -=-∂∂2)(且定压摩尔热容为C P ,m 、则此气体的焦——汤系数μJ-T = ，此气体节流膨胀后ΔH 0。
第一章 气体pVT 性质1-3 0℃、101.325kPa 的条件常称为气体的标准状况。
试求甲烷在标准状况下的密度。
解：33714.015.273314.81016101325444--⋅=⨯⨯⨯=⋅=⋅=m kg M RT p M V n CH CH CH ρ 1-5 两个体积均为V 的玻璃球泡之间用细管连接，泡内密封着标准状况条件下的空气。
若将其中一个球加热到100℃，另一个球则维持0℃，忽略连接管中气体体积，试求该容器内空气的压力。
解：方法一：在题目所给出的条件下，气体的量不变。
并且设玻璃泡的体积不随温度而变化，则始态为 )/(2,2,1i i i i RT V p n n n =+=终态（f ）时 ⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+=f f ff f f f f f f T T T T R Vp T V T V R p n n n ,2,1,1,2,2,1,2,1 kPaT T T T T p T T T T VR n p f f f f i i ff f f f 00.117)15.27315.373(15.27315.27315.373325.1012 2,2,1,2,1,2,1,2,1=+⨯⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=1-8二者均克视为理想气体。
（1压力。
（2）隔板抽去前后，H 2及N 2的摩尔体积是否相同？（3）隔板抽去后，混合气体中H 2及N 2的分压力之比以及它们的分体积各为若干？ 解：（1）抽隔板前两侧压力均为p ，温度均为T 。
p dmRT n p dm RT n p N N H H ====33132222 （1） 得：223N H n n =而抽去隔板后，体积为4dm 3，温度为，所以压力为3331444)3(2222dmRT n dm RT n dm RT n n V nRT p N N N N ==+==（2） 比较式（1）、（2），可见抽去隔板后两种气体混合后的压力仍为p 。
第一章 练习题1.对于真实气体，当处于（ ）条件时，其行为与理想接近。
A.高温高压B.高温低压C.低温低压D.低温高压2.某真实气体的压缩因子Z < 1，则表示该气体，（ ）A.易被压缩B.难于压缩C.易液化D.难液化3.物质能以液态形式存在的最高温度是（ ）A.沸腾温度B.临界温度C.玻义尔温度D.凝固点温度4.对比温度是其所处的温度与（ ）比值。
A.玻义尔温度B.临界温度C. 沸腾温度D.273 K5.对于临界点的描述，下列说法中（ ）是不正确的。
A.临界点处B.在临界点处，液体和蒸气具有相同的密度C.临界点所对应的温度是气体可以加压液化所允许的最高温度D.在临界参数中，临界体积是最易精确测定的22()0,()0T T p p V V ∂∂==∂∂6.理想气体的微观模型是（）A.各种分子间的作用力相等，各种分子的体积大小相等B.所有分子都看作一个质点，它们具有相同的能量C.分子间无作用力，分子本身不占有体积D.处于临界温度以上的气体7.描述真实气体的状态方程有许多种，但它们都有一个共同的特点是（）A.当压力趋近于零时，都可还原成B.当温度越高时，都可还原成C.当压力趋于无穷大时，都可还原成D.当压力趋近于零时，都可还原成范德华方程8.对应状态原理的正确描述应该是（）A.各种气体处于相同的温度和压力之下B.各种气体处于相同的对比压力和对比温度下具有近似相同的对比体积C.各种气体压缩因子都是1D.各种气体都处于临界温度以上9. 实际气体在分子间引力占主导地位的情况下，压缩因子Z（）1。
A．= B. > C. < D.不能判断10. 如果两类气体的对比温度、对比压力相同，那么以下说法正确的是（）A. 两种气体的温度近似相同B. 两种气体的体积近似相同C. 两种气体的压力近似相同D. 两种气体的压缩因子近似相同计算题：在体积为2.0dm3的真空容器中，装入4.64g的Cl2(g)和4.19g的SO2(g)，在190℃时Cl2(g)与SO2(g)经化学反应部分变为SO2 Cl2 (g)，平衡压力为202.65kp a，求反应达平衡后各气体的分压。
