热力学作业

化学反应的热力学与热效应练习题热力学是研究能量转化规律以及能量转化过程中所伴随的其他物理和化学性质变化的学科。

在化学反应中，热力学起着非常重要的作用，它可以帮助我们理解反应的方向、速率以及能量转化的方式。

本文为大家提供几道关于化学反应热力学与热效应的练习题，帮助大家巩固所学知识。

1. 根据下面的反应方程式写出反应的反热。

2. 计算下面反应的焓变值：2H2(g) + O2(g) → 2H2O(l)3. 结合下面的数据计算反应的焓变值：反应1: C(graphite) + 2H2(g) → CH4(g) ΔH1 = ?反应2: C(graphite) + 2H2(g) + O2(g) → CH3OH(l) ΔH2 = -726 kJ反应3: CO(g) + 2H2(g) → CH3OH(l) ΔH3 = -91 kJ反应4: CO2(g) + 2H2(g) → CH3OH(l) ΔH4 = -195 kJ反应5: CO2(g) + 4H2(g) → CH4(g) + 2H2O(l) ΔH5 = ?反应6: CH3OH(l) → CH4(g) + 1/2O2(g) ΔH6 = ?4. 结合下面的反应焓变值计算反应的焓变值：反应1: 2H2(g) + O2(g) → 2H2O(g) ΔH1 = -572 kJ反应2: H2(g) → H2(g) + 1/2O2(g) ΔH2 = -286 kJ反应3: 2H2(g) → 2H2(g) + O2(g) ΔH3 = ?5. 如下为反应方程式和各反应物和产物的焓变值，请根据热力学定律判断该反应是放热还是吸热反应。

反应：2H2(g) + O2(g) → 2H2O(g) ΔH = -484 kJ答案与解析：1. 例如：2H2(g) + O2(g) → 2H2O(l) 反热为 -483.6 kJ2. 反应的焓变值为ΔH = -484 kJ解析：根据化学方程式，反应物的摩尔数系数为2，产物的摩尔数系数为2，所以焓变值也是反应方程式右边各物质的摩尔数系数与它们的焓变之和。

第二章 化学热力学习题1．阿波罗登月火箭用N 2H 4（l ）作燃料，用N 2O 4作氧化剂，燃烧后产生N 2（g ）和H 2O(l)。

写出配平的化学方程式，并计算1kg N 2H 4（l ）燃烧后的Δr H°。

2．已知：（1）4NH 3(g)+5O 2(g)=4NO(g)+6H 2O(l) Δr H 1θ= -1168.8 kJ ⋅mol -1(2) 4NH 3(g)+3O 2(g)=2N 2(g)+6H 2O(l) Δr H 2θ= -1530.4kJ ⋅mol -1 试求NO 的标准生成焓。

3．CO 是汽车尾气的主要污染源，有人设想以加热分解的方法来消除之：)(21)()(2g O s C g CO += 试从热力学角度判断该想法能否实现？4．蔗糖在新陈代谢过程中所发生的总反应可写成)(11)(12)(12)(222112212l O H g CO g O s O H C +=+假定有25%的反应热转化为有用功，试计算体重为65kg 的人登上3000m 高的山，需消耗多少蔗糖{已知?}2222)(1112212-⋅-=∆mol kJ O H C H m f5．利用附录数据，判断下列反应：)()()(24252g O H g H C g OH H C += （1） 在25°C 能否自发进行？（2） 在360°C 能否自发进行？（3） 求该反应能自发进行的最低温度。

6. 已知 2CuO (S) == Cu 2O (S) + 1/2O 2(g) △f H m θ（298.15K ）/（KJ •mol -1） -157.3 -168.6 0 S m θ（298.15K ）/（J •mol -1•K -1） 42.63 93.14 205.03 计算：该反应在P （O2）=200Kpa 时能自发进行的温度7. 反应2CuO (S)==Cu 2O (S)+1/2O 2(g) ,已知ΔG θ（400K ）=95.4 kJ •mol -1, ΔG θ（300K ）=107.9 kJ •mol -1,求1）应的ΔH θ和ΔS θ。

热力学第二定律P1559.始态为T1=300K,P1=200KPa的某双原子理想气体1mol，经过下列不同途径变化到T2=300K，P2=100KPa ,求各途径的Q, ΔS:①等温可逆膨胀；②先恒温冷却至压力降至100KPa ,再恒压加热至300K；③先绝热可逆膨胀降至压力为100KPa，再恒压加热至300K；10.1mol理想气体在T=100K下，从始态100KPa经过下列各过程，求Q, ΔS, ΔSiso①可逆膨胀至末态压力50KPa（等温）；②反抗恒定外压50KPa膨胀至平衡态（等温）；③向真空自由膨胀至原来体积的2倍（等温）；20.将温度为300K，压力均为100KPa的100dm3的H2和50dm3的CH4恒温混合，求该过程的ΔS。

21.绝热恒容容器中有一绝热耐压隔板，隔板一侧为2mol 200K 50dm3的单原子理想气体A，另一侧为3mol 400K 100dm3的双原子理想气体B，将容器中的绝热隔板抽去气体A与B混合达到平衡，求过程的ΔS。

26.常温下冰的熔点为0℃,比熔化焓Δfus H=333.3J.g-1，水和冰的比定压热容分别为C p(H2O,S)=2.000J.g-1.K-1,系统的始态为一绝热容器中的1kg,25℃的水及0.5kg,-10℃的冰，求系统达到平衡态后过程的ΔS。

36.已知在101.325kPa 下，水的沸点为100℃，其比蒸发焓为-1，已知水和水蒸气在100-200℃之间的平均比vap H=2257.4kJ.kg热容分别为C p(H2O l)=4.224kJ.kg-1.K-1及Cp(H2O,g)=2.033kJ.kg-1.K-1，1kg101.325kpa下，120℃的过热水变成同样温度压力的水蒸汽，求该过程的ΔS及ΔG。

38.在-5 ℃,水和冰的密度分别为ρ(H2O,l)=999.2kg.m-3和ρ(H2O,s)=916.7kg.m-3，水和冰的相平衡压力为59.8MPa，1Kg-5℃的水在100KPa下，凝固成同样温度，压力下的冰，求该过程的ΔG。

热力学练习题全解热力学是研究热能转化和热力学性质的科学，它是物理学和化学的重要分支之一。

在热力学中，我们通过解决一系列练习题来巩固和应用所学知识。

本文将为您解答一些热力学练习题，帮助您更好地理解和应用热力学的基本概念和计算方法。

1. 练习题一题目：一个理想气体在等体过程中，吸收了50 J 的热量，对外界做了30 J 的功，求该气体内能的变化量。

解析：根据热力学第一定律，内能变化量等于热量和功之和。

即ΔU = Q - W = 50 J - 30 J = 20 J。

2. 练习题二题目：一摩尔理想气体从A状态经过两个等温过程和一段绝热过程转变为B状态，A状态和B状态的压强和体积分别为P₁、P₂和V₁、V₂，已知 P₂ = 4P₁，V₁ = 2V₂，求这个过程中气体对外界做的总功。

解析：由两个等温过程可知，气体对外界做的总功等于两个等温过程的功之和。

即 W = W₁ + W₂。

根据绝热过程的特性，绝热过程中气体对外做功为零。

因此，只需要计算两个等温过程的功即可。

根据理想气体的状态方程 PV = nRT，结合已知条件可得：P₁V₁ = nRT₁①P₂V₂ = nRT₂②又已知 P₂ = 4P₁，V₁ = 2V₂，代入式①和式②可得：8P₁V₂ = nRT₁③4P₁V₂ = nRT₂④将式③和式④相减，可得：4P₁V₂ = nR(T₁ - T₂) ⑤由于这两个等温过程温度相等，即 T₁ = T₂，代入式⑤可得：4P₁V₂ = 0所以，这个过程中气体对外界做的总功 W = 0 J。

通过以上两个练习题的解答，我们可以看到在热力学中，我们通过应用热力学第一定律和理想气体的状态方程等基本原理，可以解答各种热力学问题。

熟练掌握这些计算方法，有助于我们更深入地理解热力学的基本概念，并应用于实际问题的解决中。

总结：本文对两道热力学练习题进行了详细解答，分别涉及了等体过程和等温过程。

通过这些例题的解析，读者可以理解和掌握热力学的基本计算方法，并将其应用于实际问题的求解中。

热力学1.1mol理想气体(设γ=C p/C V为已知)的循环过程如T – V图所示，其中CA为绝热过程，A点状态参量(T1，V1)和B点状态参量(T2，V2)为已知。

试求C点的状态参量：则V c= ___________________ ，T c= ____________________，p c= ____________________，V2(V1/V2)γ-1T1(RT1/V2)(V1/V2)γ-12.所示的T – S(温熵)图表示热力学系统经历了一个ABCDA循环过程，该循环称为______________循环。

假设图中矩形ABCD的面积是矩形ABEF的面积的1/3，则该循环的效率为__________________。

卡诺1/33.1 mol理想气体在气缸中进行无限缓慢的膨胀，其体积由V1变化到V2。

(1)当气缸处于绝热情况下时，理想气体熵的增量ΔS= _______________。

(2)当气缸处于等温情况下时，理想气体熵的增量ΔS= _______________。

1〕02〕R ln4.常温常压下，一定量的某种理想气体(其分子可视为刚性分子，自由度为i)，在等压过程中吸热为Q，对外做功为W，内能增加为ΔE，则W/Q= ___________。

ΔE/Q= ___________。

5.一卡诺热机(可逆的)，低温热源的温度为27℃，热机效率为40%，起高温热源温度为___________K。

今欲将该热机效率提高到50%，假设低温热源保持不变，则高温热源的温度应增加____________K。

5001006.从统计的意义来解释，不可逆过程实质上是一个_________________的转变过程，一切实际过程都向着__________________的方向进行。

从几率较的状态到几率较大的状态状态的几率增大(或熵值增加)7.一个能透热的容器，盛有各为1mol的A、B两种理想气体，C为具有分子筛作用的活塞，能让A种气体自由通过，不让B种气体通过，如下图。

班级 姓名 学号一、填空题1．一卡诺热机的低温热源温度为280K ，效率为40％，若使效率提高到50％而保持低温热源的温度不变，高温热源温度必须增加 K 。

解：121T T -=ηΘ 4.028*******=-=-=∴T T T η 5.0280111122='-='-=∴T T T η 解得 K T T T 3.9311=-'=∆2．10 mol 的单原子分子理想气体，在压缩过程中外力作功209 J ，气体温度升高1 K ，则气体内能 的增量△E 为 J 。

气体吸收的热量Q 为 J 。

解：3．一台冰箱工作时，其冷冻室中的温度为 －10℃，室温为15℃。

若按理想卡诺致冷循环计算， 则此致冷机每消耗103J 的功。

可以从冷冻室中吸出 ×104J 的热量 。

解：2122T T T W Q e -==Θ 可得 J W T T T Q 4321221005.110)27310()27315(27310⨯=⨯+--++-=⨯-=4．一理想气体经历一次卡诺循环对外作功1000 J ，卡诺循环的高温热源温度T 1 = 500 K ，低温热源的温度T 2 = 300 K ，则在一次循环过程中，在高温热源处吸热Q 1 = 2500 J ；在低温热源处放热Q 2 = 1500 J 。

解：4.050030011112121=-=-=-==T T Q Q Q W ηΘ 可得J W Q 25004.010004.01===； J Q Q 150025006.06.012=⨯== 5．1摩尔的单原子理想气体，在等体过程中温度从27℃加热到77℃，则吸收的热量为 J 。

解：6．一定量的空气吸收了×103J 的热量，并保持在×105Pa 下膨胀，体积从×10-2m 3增加到J T R T T C M m E V 65.124131.823102310)(12m ,=⨯⨯⨯=∆⨯⨯=-=∆JW E Q 35.8420965.124-=-=+∆=J T R T T C M m Q V V 25.623)300350(31.8231231)(12m ,=-⨯⨯⨯=∆⨯⨯=-=×10-2m 3，则空气对外界做的功为 500 J ；空气的内能改变了 ×103J 。

第3章 热力学第一定律3-1 一辆汽车 1 小时消耗汽油 34.1 升, 已知汽油发热量为 44000kJ/kg , 汽油密度 0.75g/cm3 。

测得该车通过车轮出的功率为 64kW, 试求汽车通过排气, 水箱散热等各种途径所放出的热量。

解: 汽油总发热量Q = 34.1×10-3m3 ×750kg/m3 ×44000kJ/kg =1125300kJ汽车散发热量Qout = Q-W ×3600 = (1125300-64×3600)kJ/h = 894900kJ/h3-2 气体某一过程中吸收了 50J 的热量, 同时, 热力学能增加 84J, 问此过程是膨胀过程还是压缩过程？ 对外作功是多少 J ？解 取气体为系统, 据闭口系能量方程式 Q = ΔU +WW = Q -ΔU = 50J -84J = -34J所以过程是压缩过程, 外界对气体作功 34J 。

3-3 1kg 氧气置于图 3-1 所示气缸内, 缸壁能充分导热, 且活塞与缸壁无磨擦。

初始时氧气压力为 0.5MPa, 温度为 27℃, 若气缸长度 2l , 活塞质量为 10kg 。

试计算拔除钉后, 活塞可能达到最大速度。

解：由于可逆过程对外界作功最大, 故按可逆定温膨胀计算：w = RgT ln V2/ V1 = 0.26kJ/(kg•K)×(273.15+ 27)K图3-1 图3-2×ln（A×2h）/ （A×h）= 54.09kJ/kgW =W0 + m'/2*Δc2 = p0(V2 -V1)+ m'/2*Δc2 （a）V1 =m1RgT1/ p1=1kg×260J/(kg•K)×300.15K/0.5×106Pa= 0.1561m3V2 = 2V1 = 0.3122m3代入(a)c2 = （2×(54.09J/kg×1kg×103-0.1×106Pa×0.1561m3)/10kg）1/2 = 87.7m/s3-4 有一飞机的弹射装置, 如图 3-2, 在气缸内装有压缩空气, 初始体积为 0.28m3 , 终了体积为0.99m3, 飞机的发射速度为61m/s, 活塞、连杆和飞机的总质量为 2722kg。

3.3 卡诺热机在T 1=900K 的高温热源和T 2=300K 的低温热源间工作。

求： （1）热机效率η；（2）当向低温热源放热－Q 2=100kJ 时，系统从高温热源吸热Q 1及对环境所作的功－W 。

3.7 已知水的比定压热容c p ＝4.184 J·g -1·K -1。

今有1 kg ，10℃的水经下述三种不同过程加热成100℃的水，求各过程的∆S sys ，∆S amb ，及∆S iso 。

（1）系统与100℃热源接触；（2）系统先与55℃热源接触至热平衡，再与100℃热源接触；（3）系统先后与40℃，70℃的热源接触至热平衡，再与100℃热源接触。

解：（1）21312sys 1373.15d ln 110 4.184ln 1154.8J K 283.15T p p T mc T S T mc T T -∆===⨯⨯⨯=⋅⎰ 3amb 11amb ambamb amb ()110 4.184(373.15283.15)1009.1J K 373.15p mc T T Q S T T ----⨯⨯⨯-∆====-⋅1iso sys amb 1154.81009.1145.7J K S S S -∆=∆+∆=-=⋅（2）amb,11,131sys,11328.15d ln110 4.184ln 617.1J K 283.15T pamb p T mc T S T mc TT -∆===⨯⨯⨯=⋅⎰3amb,11amb,11amb,1amb,1amb,1()110 4.184(328.15283.15)573.8J K 328.15p mc T T QS T T ----⨯⨯⨯-∆====-⋅a mb ,2am b ,1,231sys,2,1373.15d ln110 4.184ln 537.7J K 328.15T pamb p T amb mc T S T mc TT -∆===⨯⨯⨯=⋅⎰ 3amb,2,1amb,2amb,2amb,2amb,2()110 4.184(373.15328.15)373.15p amb mc T T Q S T T ---⨯⨯⨯-∆===1504.6J K-=-⋅ 1syssys,1sys,2617.1537.71154.8J K S S S -∆=∆+∆=+=⋅1amb amb,1amb,2(537.8)(504.6)1078.4J K S S S -∆=∆+∆=-+-=-⋅1iso sys amb 1154.81078.476.43J K S S S -∆=∆+∆=-=⋅（3）系统的始终态与（1）、（2）相同，所以熵变与（1）、（2）相同，1sys 1154.8J K S -∆=⋅3amb,11amb,11amb,1amb,1amb,1()110 4.184(313.15283.15)400.8J K 313.15p mc T T Q S T T ----⨯⨯⨯-∆====-⋅3amb,22amb,21amb,2amb,2amb,2()110 4.184(343.15313.15)365.8J K 343.15p mc T T Q S T T ----⨯⨯⨯-∆====-⋅3amb,33amb,31amb,3amb,3amb,3()110 4.184(373.15343.15)336.4J K 373.15p mc T T Q S T T ----⨯⨯⨯-∆====-⋅1amb amb,1amb,2amb,3(400.8)(365.8)(336.4)1103.0J K S S S S -∆=∆+∆+∆=-+-+-=-⋅1iso sys amb 1154.81103.051.8J K S S S -∆=∆+∆=-=⋅3.11 2mol 双原子理想气体从始态300 K ，50 dm 3，先恒容加热至400 K ，再恒压加热使体积增大到 100 dm 3。