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,∆U>0;(B)Q=0,W=0,∆U<0;
(C)Q=0,W=0,∆U=0;(D)Q<0,W>0,∆U<0。
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;
(C)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()
(A)图⑴;(B)图⑵;(C)图⑶;(D)图⑷
二、填空题
1.焦耳-汤姆孙系数
,μJ-T>0表示节流膨胀后温度将。
2.在373K,pθ下,1mol液态水向真空蒸发为373K,pθ下的水蒸气,已知此过程的△H=40.6kJ,则此过程的△U=kJ,Q=kJ。
3.已知反应C(s)+O2(g)=CO2(g)的△rHmθ(298K)=-393.51kJ·mol-1。
若此反应在一绝热钢瓶中进行,则此过程的△U0,△H0。
4.对于组成不变的均相密闭体系,当有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。
5.1mol298K的液体苯在弹式量热计中完全燃烧,放热3264kJ,则反应:
2C6H6(l)+15O2(g)=12CO2(g)+6H2O(l)的△rUm(298K)=kJ·mol-1,△rHm(298K)=kJ·mol-1。
6.某理想气体经绝热恒外压压缩,△U0,△H0。
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pVm=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。
3.若物质的膨胀系数
,则Cp与压力无关。
4.已知纯物质的平衡稳定条件是
,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pVm=RT+ap,a为大于零的常数,证明:
该气体的焦耳—汤姆孙系数μJ-T<0。
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—汤姆孙系数μJ-T<0。
6.1mol单原子理想气体从始态273K、202.65kPa沿着p/V=常数的可逆途径变化到压力加倍的终态,试求:
该过程的W、ΔU、ΔH、Q。
2.一摩尔单原子理想气体从0℃、2p始态,经由方程pV2=const规定的途径到达终态
压力为15p,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V0,今在箱上刺一个小孔,空气流入箱内,设空气
为理想气体(Cp,m=3.5R)。
⑴巳知空气温度是298K,箱内气体温度是多少?
⑵若V0=10dm3,求该过程的Q、W、∆U、∆H各为多少?
4.298.15K,1mol的CO2(实际气体)由始态p1=3p,V1=7.9dm3等温变化到终态
p2=p,V2=24dm3,求此过程的∆U与∆H。
巳知Cp,m(CO2)=36.6J·K-1·mol-1,
焦耳-汤姆逊系数μJ-T=1.14+8.65×10-3(p/p)。
5.1mol单原子分子理想气体由始态A(2p,298K),沿着p/p=0.1(Vm/dm3·mol-1)
+b的可逆途经膨胀到原体积2倍,计算终态的压力以及此过程的Q、W、
第二章热力学第二定律
一、选择题
1.25℃时,将11.2升O2与11.2升N2混合成11.2升的混合气体,该过程()
(A)∆S>0,∆G<0;(B)∆S<0,∆G<0;
(C)∆S=0,∆G=0;(D)∆S=0,∆G<0。
2.∆G=∆F的过程是()
(A)H2O(l,373K,p)H2O(g,373K,p);
(B)N2(g,400K,1000kPa)N2(g,400K,100kPa);
(C)等温等压下,N2(g)+3H2(g)NH3(g);
(D)Ar(g,T,p)Ar(g,T+100,p)。
3.等温等压下进行的化学反应,其方向由∆rHm和∆rSm共同决定,自发进行的反应应满足下列哪个关系式()
(A)∆rSm=∆rHm/T;(B)∆rSm>∆rHm/T;
(C)∆rSm≥∆rHm/T;(D)∆rSm≤∆rHm/T。
4.已知水的六种状态:
①100℃,pH2O(l);②99℃,2pH2O(g);③100℃,2pH2O(l);④100℃、2pH2O(g);⑤101℃、pH2O(l);⑥101℃、pH2O(g)。
它们化学势高低顺序是()
(A)μ2>μ4>μ3>μ1>μ5>μ6;(B)μ6>μ5>μ4>μ3>μ2>μ1;
(C)μ4>μ5>μ3>μ1>μ2>μ6;(D)μ1>μ2>μ4>μ3>μ6>μ5。
5.下列过程中∆S为负值的是哪一个()
(A)液态溴蒸发成气态溴;(B)SnO2(s)+2H2(g)=Sn(s)+2H2O(l);
(C)电解水生成H2和O2;(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).ΔS可逆>ΔS不可逆(B).W可逆>W不可逆
(C).Q可逆(Q-W)不可逆
7.在隔离体系中发生一个自发过程,则ΔG应为()
(A).ΔG<0(B).ΔG>0(C).ΔG=0(D).不能确定
8.某气体进行不可逆循环过程的熵变为()
(A).ΔS系=0,ΔS环=0(B).ΔS系=0,ΔS环>0
(C).ΔS系>0,ΔS环=0(D).ΔS系>0,ΔS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·mol-1
(C).5612J·mol-1(D).2437J·mol-1
10.1mol理想气体经绝热自由膨胀体积增大10倍,则物系的熵变为()
(A).ΔS=0(B).ΔS=19.1J/K(C).ΔS>19.1J/K(D).ΔS<19.1J/K
11.在273K和1atm下,水的化学位μH2O(l)和水汽的化学位μH2O(g)的关系是()
(A).μH2O(l)=μH2O(g)(B).μH2O(l)>μH2O(g)(C).μH2O(l)<μH2O(g)(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).熵(B).自由能(C).凝固热(D).蒸汽压
13.1mol理想气体经一等温可逆压缩过程,则()
(A).ΔG>ΔF(B).ΔG<ΔF
(C).ΔG=ΔF(D).ΔG与ΔF无法进行比较
14.在-200C和1atm下,1mol的过冷水结成冰,则物系、环境及总熵变是()
(A).ΔS系<0,ΔS环<0,ΔS总<0(B).ΔS系>0,ΔS环>0,ΔS总>0
(C).ΔS系<0,ΔS环>0,ΔS总<0(D).ΔS系<0,ΔS环>0,ΔS总>0
15.等温等压下发生不可逆电池反应,其ΔS的计算公式为()
(A).ΔS=ΔH/T(B).ΔS=(ΔH-ΔG)/T
(C).ΔS=Q实/T(D).以上三式都不适用
16.绝热封闭体系中若ΔS>0,表明该过程是()
(A).可逆(B).自发(C).非自发(D)自发或非自发
17.对于封闭体系,当Wf=0时,可作为过程的可逆性与变化方向性的判据有()
(A).(dU)T.V≤0(B).(dH)S.P≥0(C).(dS)U.V≥0(D).(dG)T.P≥0
18.250C,1atm下,NaCl在水中溶解度为6mol˙L-1,如将1molNaCl溶解于1L水中,此溶解过程中体系的ΔS和ΔG变化为()
(A).ΔG>0,ΔS<0(B).ΔG>0,ΔS>0
(C).ΔG<0,ΔS>0(D).ΔG=0,ΔS>0
19.在一个绝热的刚性密闭容器中,装有H2和Cl2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ΔfHm(HCl)=—92.30kJ·mol-1,此过程()
(A).ΔH>0ΔS<0(B).ΔH<0ΔS<0
(C).ΔH<0ΔS>0(D).ΔH>0ΔS>0
20.纯物质在恒压下无相变时的G∽T曲线形状是()
GGGG
TTTT
(A)(B)(C)(D)
21.实际气体CO2经节流膨胀后,温度下降,那么( )
(A)∆S(体)>0,∆S(环)>0;(B)∆S(体)<0,∆S(环)>0
(C)∆S(体)>0,∆S(环)=0;(D)∆S(体)<0,∆S(环)=0
22.2mol理想气体B,在300K时等温膨胀,W=0时体积增加一倍,则其∆S(J·K-1)为()
(A)-5.76;(B)331;(C)5.76;(D)11.52
23.某体系等压过程A→B的焓变∆H与温度T无关,则该过程的()
(A)∆U与温度无关;(B)∆S与温度无关;
(C)∆F与温度无关;(D)∆G与温度无关
24.等温下,一个反应aA+bB=dD+eE的∆rCp=0,那么()
(A)∆H与T无关,∆S与T无关,∆G与T无关;
(B)∆H与T无关,∆S与T无关,∆G与T有关;
(C)∆H与T无关,∆S与T有关,∆G与T有关;
(D)∆H与T无关,∆S与T有关,∆G与T无关。
25.等温等压下进行的化学反应,其方向由ΔrHm和ΔrSm共同决定,自发进行的反应满足下列关系中的()
(A),(B),(C)(D)
26.在等温等压下,将1molN2与1molO2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,
的是()
(A)理想气体恒外压等温压缩(B)263K、101.3kPa,冰熔化为水
(C)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p1;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)p1=p2,(B)p1>p2,(C)p129.298.2K、pθ下,反应
的ΔrGm和ΔrFm的差值为()
(A)1239J·mol-1(B)-3719J·mol-1(C)2477J·mol-1(D)-2477J·mol-1
30.某化学反应在等温等压(298.2K,pθ)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Smθ(298K),分别为0.244J•K-1•mol-1和5.696J•K-1•mol-1,Vm分别为3.414cm3•mol-1和5.310cm3•mol-1,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,△H0,△S0。
(填>,=,<)
2.在隔离体系中发生某剧烈的化学反应,使体系的温度及压力皆明显上升,则该体系的
△H>0,△F<0。
(填>,=,<)
3.1mol理想气体绝热向真空膨胀,体积扩大一倍,则此过程△S(系统)+△S(环境)0△S(环境)0。
4.一气相反应A+2B=2C,该反应的△rGm△rFm;若将该反应布置成一可逆电池,使之作电功W1,那么该反应所能做的功WW1。
5.在理想气体的T—S图上,等容线的斜率
,等压线的斜率
。
6.1mol理想气体体积由V变到2V,若经等温自由膨胀,△S1=J·K-1,若经绝热可逆膨胀△S2=J·K-1。
7.在298K时气相反应A+B=2C的△rGm△rFm,△rHm△rUm。
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,△F0。
9.一定T,p下,将体积为V的1molN2理想气体与体积为V的1molO2理想气体混合,总体积为2V,则过程的△S=J·K-1;若一定T,V下,将压强为p的1molN2理想气体与压强为p的1molO2理想气体混合,总压强为2p,则过程的△S=
J·K-1。
10.一定T,p下,将体积为V的1molN2与体积为V的另1molN2混合,总体积为2V,则过程的△S=J·K-1;若一定T,V下,将压强为p的1molN2与压强为p的另1molN2理想气体混合,总压强为2p,则过程的△S=J·K-1。
11.实际气体节流膨胀后,△S0,Q0。
12.若气体的μJ-T>0,那么该气体节流膨胀后温度,体系的熵。
13.对于理想气体,其
0,
0。
14.由Clapeyron方程导出Clausius-Clapeyron方程积分式时所作出的三个近似处理分别是:
⑴气体为理想气体,⑵,⑶。
15.从熵的统计意义来判断下列过程体系的熵值是增大还是减少:
苯乙烯聚合成聚苯乙烯;气体在催化剂表面的吸附。
16.偏摩尔熵的定义式为;纯物质两相平衡的条件为。
17.从微观角度而言,熵具有统计意义,它是体系____________的一种量度。
熵值小的状态相对于____________的状态。
三、证明题
1.证明:
2.证明:
3.
4.证明气体的焦耳系数有下列关系式:
。
5.
四、计算题
1.1molCH3C6H5在其沸点383.15K时蒸发为气,求该过程的Q、W、ΔvpaUmθ、ΔvapHmθ、ΔvapGmθ、ΔvapFmθ和ΔvapSmθ。
已知该温度下CH3C6H5的气化热为362kJ·kg-1。
2.某一化学反应若在等温等压下(298.15K,pθ)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计算该反应的熵变;
⑵当该反应自发进行时(即不做电功时),求环境的熵变和总熵变;
⑶计算体系可能做的最大功为多少?
3.将298.15K的1molO2从pθ绝热可逆压缩到6×pθ,试求Q、W、ΔUm、ΔHm、ΔGm、ΔFm、ΔSm和ΔSiso。
已知Smθ(O2)=205.03J·K-1·mol-1,Cp,m=3.5R。
4.1mol单原子理想气体始态为273K、、Pθ,经绝热不可逆反抗恒外压0.5×Pθ膨胀至平衡。
试计算该过程的W、ΔU、ΔH、ΔS、ΔG、ΔF(已知273K、、Pθ下该气体的摩尔熵为100J·K-1·mol-1)。
5.C2H4蒸气压与温度的关系式为:
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ΔS的值为多少?
已知冰的熔化热为6025J·mol-1,水的热容Cp,m=75.31J·K-1·mol-1。
8.1mol单原子理想气体始态为273K、、Pθ,经绝热可逆膨胀至压力减少一半,试计算该过程的W、ΔU、ΔH、ΔS、ΔG、ΔF(已知273K、、Pθ下该气体的摩尔熵为100J·K-1·mol-1)。
9.1mol过冷水在268K、Pθ下凝固,计算该过程的ΔH、ΔS、ΔG、ΔF和最大非膨胀功、最大功。
已知水在熔点时的热容差为37.3J·mol-1,ΔfusHm(273K)=6.01kJ·mol-1,ρ(水)=990kg·m-3,ρ(冰)=917kg·m-3。
10.苯在正常沸点353K下的ΔvapHmθ=30.77kJ·mol-1,今将353K及pθ下的1mol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、ΔvapGθ、ΔvapSθ和ΔS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、pθ下进行的相变:
H2O(l,298.15K,pθ)H2O(g,298.15K,pθ),计算相变的ΔG,并判断该过程能否自发进行。
已知298.15K时水的蒸气压为3167Pa,忽略液态水的体积。
12.在373K,pθ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ΔU、ΔH、ΔS和ΔG。
计算时忽略液态水的体积。
13.1mol氦气从473K加热到673K,并保持恒定101.325kPa。
已知氦在298KSmθ=126.06J·K-1·mol-1,并假定氦为理想气体,计算ΔH、ΔS和ΔG。
如果ΔG<0,可否判断为不可逆过程。
14.298.15K,
下,单斜硫与正交硫的摩尔熵分别为32.55和31.88J·K-1·mol-1;其燃烧焓分别为-297.19和-296.90kJ·mol-1,两者密度分别为1940和2070kg·m-3。
求:
①在298.15K,
下,S(正交)→S(单斜)的
,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/pθ)=-5267/T+11.866,单斜硫:
lg(p/pθ)=-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;1