大学物理化学1-热力学第一定律课后习题及答案

----- 时磊1VCT 彳 -热力学第一定律课后习题、是非题下列各题中的叙述是否正确？正确的在题后括号内画“ 1. 在定温定压下，C02由饱和液体转变为饱和蒸气， 也不变。

( )2. dU = nC v,m dT 这个公式对一定量的理想气体的任何3. 一个系统从始态到终态，只有进行可逆过程才有熵变。

4. 25 C 时H 2(g)的标准摩尔燃烧焓等于 25C 时H 20(g)的标准摩尔生成焓。

( )5. 稳定态单质的 H 1(800 K) = 0。

()、选择题选择正确答案的编号，填在各题后的括号内： 1. 理想气体定温自由膨胀过程为：()。

(A ) Q > 0;(B ) U < 0;(C ) W < 0;(D ) H = 0。

2. 对封闭系统来说，当过程的始态和终态确定后，下列各项中没有确定的值的是:(A ) Q ;( B ) Q + W ;3. pV =常数(=C p,m /C V,m )适用的条件是：((A) 绝热过程；(C )理想气体绝热可逆过程；4. 在隔离系统内：( )。

(A )热力学能守恒，焓守恒；焓守恒；(C )热力学能守恒，焓不一定守恒；5. 从同一始态出发，理想气体经可逆与不可逆两种绝热过程: (A )可以到达同一终态；态；(C )可以到达同一终态，但给环境留下不同影响。

6.当理想气体反抗一定的压力作绝热膨胀时，则：( )。

(A )焓总是不变； (B )热力学能总是增加；(C )焓总是增加；(D )热力学能总是减少。

17. 已知反应H 2(g) + 02(g) ==== H 2 0(g)的标准摩尔反应焓为 2正确的是：()。

(A ) r H' (T)是H 2O(g)的标准摩尔生成焓； (B) 旧• ’ (T)是H 20(g)的标准摩尔燃烧焓； (C) r H 「(T)是负值；(D ) r H ij (T)与反应的r U 数值不等。

三、计算题习题1”错误的画“ ”。

因温度不变，C02的热力学能和焓 pVT 过程均适用。

()( )(C ) W( Q = 0 ) ；( D ) Q( W =0 )。

)(B)理想气体绝热过程；(D)绝热可逆过程。

(B )热力学能不一定守恒，( )。

(B )不可能到达同一终r H 「(T)，下列说法中不10 mol理想气体由25C, 1.0 MPa膨胀到25C, 0.1 MPa，设过程为:时磊5说-(1 )自由膨胀；(2 )对抗恒外压力0.1 MPa 膨胀；(3 )定温可逆膨胀。

试计算三种膨胀过程中系统对环境作的功。

习题2298 K 时，将0.05 kg 的2由0.1 MPa 定温可逆压缩到2 MPa ，试计算此过程的功。

如果被 压缩了的气体在反抗外压力为 0.1 MPa 下做定温膨胀再回到原来状态，问此过程的功又是多少？ 习题3某理想气体，其C vm = 20 J K • mol 1,现有该气体10 mol 处于283 K ,采取下列不同途径 升温至566 K 。

试计算各个过程的 Q , W , U , H ，并比较之。

(1 )体积保持不变； (2 )系统与环境无热交换； (3 )压力保持不变。

习题4试求下列过程的 U 和H :尔热容C p,m = 30 J K-1 mol 1。

(蒸气视为理想气体) 习题5根据下列数据，求乙烯 C 2H 4(g)的标准摩尔生成焓与标准摩尔燃烧焓： (1) C 2H 4(g) + H 2(g) == C 2H 6(g), r H m , l = — 137 kJ mol 1；(2) C 2H 6(g) + (7/2)0 2(g) == 2CO 2(g) + 3H 2O(l) , r H m , 2 = — 1560 kJ mol 1 (3) C(石墨)+ O 2(g) == CO 2(g) ,r H m , 3 = — 393.5 kJ mol1； (4) H 2(g) + (1/2) O 2(g) == H 2O(l) , r H m , 4 = — 285.8 kJ mol 1。

习题6求下列反应在393 K 的反应的r H m (393 K)25252A(g) n = 2mol p 1= 0.663kPa T 1 = 400KU=?H=?已知液体A 的正常沸点为350 K ，此时的汽化焓: A(l) n = 2mol p 2= 101.325kPa T 2 = 350KVap H m = 38 kJ mol1° A 蒸气的平均定压摩习题7 已知反应 CH 3COOH(I)+C 2H 5OH(I)= CH 3COOC 2H 5(I)+H 2O(I)r H m (298.15K)=-9.20kJ.mol-1CH 3COOH(I)的 c H m (298.15K)= -874.54kJ.mol -1 C 2H 5OHQ)的 c H m (298.15K)= - 1366kJ.moI -1 CO 2(g)的 f H m (298.15K)= -393.51kJ.mol -1 H 2O(I)的 f H m (298.15K)= -285.83kJ.moI -1 求算△ f H m (CH 3COOC 2H 5,I,298.15K)= ?热力学第一定律课后习题答案一、是非题1.23.45二、选择题1.（D ）2.（A ）3.(C)4.(C)5.(B)6.(D)7(B)三、计算题习题1［题解］体积功的计算公式 W = -p su dV(1 ) W = 0( p su =0)(2 ) W = — p su V = — p su nRT (1/p 1 — 1/p 2)=—0.1 MPa x 10 mol x 8.314 J mol 1 K 1x 298.15 K x (1/0.1MPa — 1/1.0MPa) =—22.30 kJ(3 ) W = — nRTIn( V 2 / V ) = nRT In(p 2 / p 1) = — 57.05 kJ［导引］由计算结果可知，虽然三个过程的初终态相同， 但不同过程中的功不相等。

这是因为W 不是状态函数，其值与过程有关。

习题2［题解］n = 50 g / 28 g mol j = 1.79 mol 定温可逆压缩4.21kJ［导引］封闭系统由一个过程从始态（A ）到达终态（一个始态（A ）,整个循环过程状态函数的改变量应为零；本题中，系统经历两个不同途径 组成的循环过程由始态经过终态又回到同一个始态，功的加和不为零，说明功是过程量， 其W|K 1x 298 KlnSanRTIn 氐=1.79 moIX8.314 • mol • P 113.29kJ若反抗外压力 0.1 Mpa ,W2p su(V2V 2)nRT nRT P su( )P 2P20.1 106Pa1.79mol 8.314J-moI1 1K 298K (0.1MPa 2MPa )B ）,再由另一个过程从终态（B ）回到同时需Sr 彳 啪V& 5『彳—— . .. ... ..值与过程有关。

习题3［题解］(1 )dV = 0, W = 0。

Q V = U = n C v,m ( T 2 — T i )=10mol X 20 J K 1 mol 1x ( 566 — 283 ) K = 56.6 kJ H = n C p,m ( T 2 — T 1 )=10mol X (20 + 8.314) J K 1 mol 1 X( 566 — 283) K = 80.129 kJ (2 )Q = 0, U 2 = U 1 = 56.6 kJ , H 2 = H 1 = 80.129 kJ W = U 2 = 56.6 kJ(3 )dp = 0, U 3 = U 1 = 56.6 kJQ P = H = 80.1V 9 kJWV 2 P dV — p(V 2 — V 1)=— nRT 2 nRT | nR" T 2)= 23.529 kJ［导引］热力学能U 和焓H 是状态函数，只要系统变化前后的始、终态一定，则不论经历何种 过程，其 U 和H —定。

本题中虽然始终态不明确，但理想气体的 U 和H 都只是温度的函数,即对理想气体只要始终态温度一定，则不同过程的 U 和H 相同。

而W 和Q 不是状态函数，其值与过程有关，所以上述三个不同过程的 W 和 Q 分别不同。

习题4［题解］设计变化途径如下:H 1 = n C p,m ( T 2一 T 1 ) =2 mol 30 J K - 1 mol 1( — 50 ) K=—3.00 kJH 2 = n vap H m = — 2 mol 38 kJ mol 1 = — 76 kJ H = H 1 + H 2 = ( — 76 — 3.0 ) kJ = — 79 kJ U = U 1+ U 2= nC v,m ( T 2— T 1 )+ H 2 — ( pV ) =nC v,m ( T 2— T 1 )+ H 2+ nRT 22 mol (30 — 8.314)J K • 1 mol 1 ( 350 — 400 ) K — 76 103J +2 mol 8.314J K 1 mol 1350K= — 72.35 kJ或 U = H — ( pV ) H — (— pV g,1 ) =H + n RT 1 =—79 kJ + 2 8.314 40010 3 kJ=—72.35 kJ［导引］本题的变化过程既包括 pVT 变化又包括相变化，两种变化过程交织在一起，难以求出A(g)n = 2mol p 1=5 0.663kPa T 1 = 400KU 2=？H 2= ？A(l)n = 2mol P 2= 101.325kPaT 2 = 350KA(g) n = 2mol P 2= 101.325kPa T 2= 350K变化过程的U和H。

为此将该变化过程分解为两步，一步为单纯的pVT变化，一步为单纯的定温定压下的可逆相变化，从而利用状态函数的改变量与过程无关的特性，求得U= U1 (pg化)+ U2 (相变化)；H = H 1 (pVT变化)+ H 2 (相变化)。

习题5［题解］(3)式X 2+⑷式X 3 - (1)式—⑵式得2H2(g) + 2C(石墨)C2H4(g)f H m = 2 r H m ,3 + 3 r H m ,4 —r H m ,1 —r H m ,2 = 52.6 kJ m o l 1；(1)式+⑵式—⑷式得C2H4(g) + 3O2 (g) 2CO2 + 2H2O(l)r H m = r H m ,1 + r H m ,2 —r H m ,4 = —1 411.2 kJ mo} 1；［导引］本题为利用盖斯定律，即方程式的线性组合，求得化学反应的标准摩尔反应焓。