现代化学基础第五章_热力学第一定律_习题课

第一章热力学第一定律一、单选题1、下列叙述中不具状态函数特征的是（）A.系统状态确定后，状态函数的值也确定B.系统变化时，状态函数的改变值只由系统的初终态决定C.经循环过程，状态函数的值不变D.状态函数均有加和性2、下列叙述中，不具可逆过程特征的是（）A.过程的每一步都接近平衡态，故进行得无限缓慢B.沿原途径反向进行时，每一小步系统与环境均能复原C.过程的初态与终态必定相同D.过程中，若做功则做最大功，若耗功则耗最小功３、在下列关于焓的描述中，正确的是（）A.因为ΔＨ＝ＱP，所以焓是恒压热B.气体的焓只是温度的函数C.气体在节流膨胀中，它的焓不改变D.因为ΔＨ＝ΔＵ＋Δ（ＰＶ），所以任何过程都有ΔＨ>０的结论４、下列四种理想气体的量相等，若都以温度为Ｔ１恒容加热到Ｔ２，则吸热量最少的气体是（）A.氦气B.氢气C.二氧化碳D.三氧化硫５、下面关于标准摩尔生成焓的描述中，不正确的是（）A.生成反应中的单质必须是稳定的相态单质B.稳态单质的标准摩尔生成焓被定为零C.生成反应的温度必须是298.15KD.生成反应中各物质所达到的压力必须是100KPa6、将H2（g）与O2以2：1的比例在绝热刚性密闭容器中完全反应，则该过程中应有（）A.ΔT=0B.Δp=0C.ΔU=0D.ΔH=07、选出下列参数中属于强度性质的量( )A.摩尔体积V mB.热容量C pC.体积VD.质量m8、1mol 的液态水在373K和1.013×105Pa 的条件下蒸发，其内能的变化为38281J，则焓变为( )A.41382JB.41840JC.35180JD.38740J9、有3mol H2(可视为理气)，由298K加热到423K，则此过程的△U为( )A.1.09×104JB.7.79×103JC.4.67×103JD.0.88×104J10、在293K时，1mol 理气等温膨胀至体积增加一倍，则所做的最大功为( )A.733JB.1690J C -733J D.-1690J11、某理想气体发生一绝热不可逆过程则下列关系式不成立的是( )A.dU=WB.C v，m lnT2/T1= -RlnV2/V1C.pV m=RTD.dU=nC V·dT12、下列物理量中属于过程量的是( )A.QB.UC.GD.T13、下列关系式成立的是( )A.理想气体(∂U/∂V)T=0B.理想气体(∂U/∂p)v=0C.实际气体(∂U/∂V)T=0D.实际气体(∂U/∂p)v=014、关于等压摩尔热容和等容摩尔热容，下面的说法中不正确的是( )A.C p,m与C v,m不相等，因等压过程比等容过程系统多作体积功B.C p,m–C v,m=R既适用于理想气体体系，也适用于实际气体体系C.C v,m=3/2R适用于单原子理想气体混合物D.在可逆相变中C p,m和C v,m都为无限大15、对于理想气体，用等压热容C p计算ΔH的适用范围为( )A.只适用于无相变，无化学变化的等压变温过程B.只适用于无相变，无化学变化的等容变温过程C.适用于无相变，无化学变化的任意过程D.以上答案均不正确16、反应3A+B=2C，当反应物A从6mol变到3mol时，则反应进度的改变值Δξ为( )A.1molB.3molC.2molD.1/2 mol17、反应S(斜方，晶)+3/2 O2(g)=SO3(g)，产生的热效应为△r H m，其△r H m值是( )A.SO3的生成焓B.S(斜方，晶)的燃烧焓C.既是SO3的生成焓，也是S(斜方，晶)的燃烧焓D.既不是SO3的生成焓，也不是S(斜方，晶)的燃烧焓18、关于化学反应进度ξ，下列说法正确的是( )A.ξ是状态函数B.ξ与过程有关C.ξ与平衡常数有关D.ξ与平衡转化率有关19、当理想气体其温度由298K升高到348K，经(1)绝热过程和(2)等压过程，则两过程的（）A.△H1>△H21<W2B.△H1<△H21>W2C.△H1=△H21<W2D.△H1=△H21>W220、当理想气体从298K，2×105Pa 经历(1)绝热可逆膨胀和(2)等温可逆膨胀到1×105Pa时，则( )A.△H1<△H21>W2B.△H1>△H21<W2C.△H1<△H21<W2D.△H1>△H21>W2二、计算题1、0.01m3氧气由273K，1MPa经过(1)绝热可逆膨胀(2)对抗外压p=0.1MPa做绝热不可逆膨胀，气体最后压力均为0.1MPa，求两种情况所做的功。

补充：绝热方程的推导
根据热力学第一定律及绝热过程的特征（dQ=0），可得
M pdV M mol CV ,m dT
对于理想气体有
pV M RT M mol
由于在绝热过程中，p、V、T三个量都在变化，所以
M
pdV Vdp
RdT
M mol
消去上面两式中的dT，有
CV ,m pdV Vdp RpdV
i3
i5 i6
2．等压过程： U W Q
U
m
i 2
R(T2
T1)
P
W
P(V2
V1 )
m
R(T2
T1)
V
Q
m
CP
(T2
T1)
O
CP CV R
CP 叫做理想气体定压摩尔热容；上式表明1摩尔理想气 体等压升温1开比等容升温1开要多吸收8.31焦耳的热量， 这是因为1摩尔理想气体等压膨胀温度升高1开时要对外做 功8.31焦耳的缘故。
V O
5．循环过程:
系统经过一系列的变化又回到原来状态
P
的整个变化过程
Q Q1 Q2 W总
循环过程是顺时针方向进行的，称为正循环，
V
反之称为逆循环。正循环时，外界对系统做
的总功小于零；逆循环时，外界对系统做的 O
总功大于零。
6．自由膨胀过程：
气体向真空的膨胀过程叫做气体的自由膨胀过程，由于没有外界阻力， 所以外界不对气体做功，即W=0，又由于过程进行的极快，气体来不及 与外界交换热量，可看成绝热过程，即Q=0，这样，根据热力学第一定律 可知，气体绝热自由膨胀后其内能不变。
3．等温过程：
理想气体在等温变化过程中内能不变 ，因
P

第五章热力学第一定律5－1、0、020Kg的氦气温度由升为,若在升温过程中:(1)体积保持不变;(2)压强保持不变;(3)不与外界交换热量,试分别求出气体内能的改变,吸收的热量,外界对气体所作的功,设氦气可瞧作理想气体,且,解:理想气体内能就是温度的单值函数,一过程中气体温度的改变相同,所以内能的改变也相同,为:热量与功因过程而异,分别求之如下:(1)等容过程:V=常量A＝0由热力学第一定律,(2)等压过程:由热力学第一定律,负号表示气体对外作功,(3)绝热过程Q＝0由热力学第一定律5－2、分别通过下列过程把标准状态下的0、014Kg氮气压缩为原体积的一半;(1)等温过程;(2)绝热过程;(3)等压过程,试分别求出在这些过程中气体内能的改变,传递的热量与外界对气体所作的功,设氮气可瞧作理想气体,且,解:把上述三过程分别表示在P-V图上,(1)等温过程理想气体内能就是温度的单值函数,过程中温度不变,故由热一、负号表示系统向外界放热(2)绝热过程由或得由热力学第一定律另外,也可以由及先求得A(3)等压过程,有或而所以＝＝＝由热力学第一定律,也可以由求之另外,由计算结果可见,等压压缩过程,外界作功,系统放热,内能减少,数量关系为,系统放的热等于其内能的减少与外界作的功。

5－3 在标准状态下的0、016Kg的氧气,分别经过下列过程从外界吸收了80cal的热量。

(1)若为等温过程,求终态体积。

(2)若为等容过程,求终态压强。

(3)若为等压过程,求气体内能的变化。

设氧气可瞧作理想气体,且解:(1)等温过程则故(2)等容过程(3)等压过程5－4 为确定多方过程方程中的指数n,通常取为纵坐标,为横坐标作图。

试讨论在这种图中多方过程曲线的形状,并说明如何确定n。

解:将两边取对数或比较知在本题图中多方过程曲线的形状为一直线,如图所示。

直线的斜率为可由直线的斜率求n。

或即n可由两截距之比求出。

5－5 室温下一定量理想气体氧的体积为,压强为。

W = −∆U = 3420.0 J
'
[P26 例1-4]
1-29 求25℃、Pθ下反应 ℃
4 NH 3 ( g ) + 5O2 ( g ) = 4 NO ( g ) + 6 H 2O ( g )
的△rHmθ（298.15k）。已知下列数据 △ 298.15k）。 ）。已知下列数据
(1)2 NH 3 ( g ) = N 2 ( g ) + 3H 2 ( g ) (2)2 H 2 ( g ) + O2 ( g ) = 2 H 2O ( l ) (3) H 2O ( l ) = H 2O ( g ) (4) N 2 ( g ) + O2 ( g ) = 2 NO ( g )
∆ H ( 298.15k ) = −5154.19 KJ ⋅ mol c m
θ
−1
, CO ( g ) 、H O ( l ) 的标准摩尔 2 2
分别为-393.51KJ﹒mol-1、 生成焓 ∆ f H m ( 298.15k ) 分别为 试求C (s)的标准摩尔生成焓 -285.84KJ﹒mol-1,试求C10H8(s)的标准摩尔生成焓 θ ∆ H ( 298.15k ) 。 f m
解：原式可由(1)×2+ (2)× 3+ (3)× 6+ (4)× 2所得 原式可由 × × × × 所得
θ θ θ θ θ ∴∆ r H m = 2∆ r H m (1) + 3∆ r H m ( 2 ) + 6∆ r H m ( 3) + 2∆ r H m ( 4 )
= 2 × 92.38 + 3 × ( −571.69 ) + 6 × 44.02 + 2 ×180.72 = −904.69kJ ⋅ mol