热力学第二定律.docx

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热力学第二定律

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

2O（g,373K,p）；

（B）N2

2（g,400K,100kPa）

；

（C）

等温等压下，N2（g）+3H2

3（g）

；

（D）Ar（g,T,p

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℃，p

2O（l）；②99℃，2p

2O（g）；③100℃，2p

2O（l）；

④100℃、2p

2O（g）；⑤101℃、p

2O（l）；⑥101℃、p

2O（g）。

它们化学势高低顺

序是（

）

（A）

μ2>μ4>μ3>μ1>

μ5>μ6

；

（B）

6μ>μ5>

μ4>μ3>μ2>μ1；

（C）

4μ

5

3

1

2

6

（D）

1

2

4

3

6

5

>

μ>

μ>

μ>

μ>μ；

μ>

μ>

μ>μ>

μ>μ。

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）.

S可逆>

S不可逆

（B）.

W可逆>W不可逆

（C）.

Q可逆

（D）.

（Q－W）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）.G<0（B）.G>0（C）.G=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=0,

ΔS=0

（B）.

ΔS=0,

ΔS>0

系

环

系

环

（C）.

ΔS>0,

ΔS=0

（D）.

ΔS>0,

ΔS>0

系

环

系

环

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

1

（C）.5612J·mol-1

（D）.

2437

J·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）.

S=0

（B）.

S=19.1J/K

（C）.

S>19.1J/K

（D）.

S<19.1J/K

11．在273K和1atm下，水的化学位

μH2O（l）

和水汽的化学位

μ的关系是（

）

H2O（g）

（A）.

H2O（l）μ

=μ

（B）.H2O（l）μ

>

μ

（C）.

H2O（l）μ<

μ

（D）.无法知道

H2O（g）

H2O（g）

H2O（g）

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）.

G>

F

（B）.

G<ΔF

（C）.

G=

F

（D）.ΔG与ΔF无法进行比较

0

和1atm

下，1mol的过冷水结成冰，则物系

、环境及总熵变是（

）

14．在－20C

（A）.

ΔS<0,

ΔS<0,

ΔS<0

（B）.

ΔS>0,

ΔS>0,

ΔS>0

系

环

总

系

环

总

（C）.

ΔS<0,

ΔS>0,

ΔS<0

（D）.

ΔS<0,

ΔS>0,

ΔS>0

系

环

总

系

环

总

15．等温等压下发生不可逆电池反应，其

ΔS的计算公式为（

）

（A）.

S=

H/T

（B）.

S=（ΔH－

G）/T

（C）.S=Q实/T

（D）.

以上三式都不适用

16．绝热封闭体系中若

S>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

S和

G变化为（

）

（A）.

G>0，

S<0

（B）.

G>0，

S>0

（C）.

G<0，

S>0

（D）.

G=0，

S>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

fHm（HCl）=—92.30kJmol·-1，

此过程（

）

（A）.

H>0

S<0

（B）.

H<0

S<0

（C）.

H<0

S>0

（D）.

H>0

S>0

20．纯物质在恒压下无相变时的

G∽T曲线形状是

（

）

2

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

rHm和

rSm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，SH/T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（）

3

（A）

p1=p2，

（B）

p1>p2

，（C）

p1

，（D）

液体蒸气压与外压无关

29．298.2K、pθ下，反应H2（g）

1O2（g）

H2O（l）的

rGm和

rFm的差值为（

）

2

（A）1239Jmol·-1

（B）－3719Jmol·-1

（C）2477Jmol·-1

（D）

－2477Jmol·-1

30．某化学反应在等温等压（

θ

40000J；若使反应通过可逆电池

298.2K，p）下进行时，放热

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

θ

0.244J?

K-1?

mol-1和5.696J?

K-1?

mol-1，Vm分别

31．已知金刚石和石墨的Sm（298K），分别为

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，△

H

0，△S

0。

（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

W

W1。

5．在理想气体的

T—S

图上，等容线的斜率

T

，等压线的斜率

SV

T

。

Sp

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△

S

0，

△F

0。

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

4

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，△

S

0，Q

0。

12．若气体的μJ-T>0，那么该气体节流膨胀后温度，体系的熵。

S

U

0。

13．对于理想气体，其

0，

pT

V

T

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：

CV

2

p

V

T

2

T

T

V

2．证明：

Cp

T

2V

p

T

T2

p

3.

T

1

V

Cp

T

p

S

Tp

4．证明气体的焦耳系数有下列关系式：

T

1

p

。

VU

p

T

CV

T

V

5．证明：

CpCV

p

V

T

T

TV

p

四、计算题

1．1molCH3C6H5在其沸点383.15K时蒸发为气，求该过程的

θ

θ

θ

Q、W、vpaUm

、vapHm、vapGm、

θ

θ

CH3C6H5的气化热为

-1

vapFm和

vapSm。

已知该温度下

362kJ·kg。

θ

2．某一化学反应若在等温等压下（298.15K,p）进行，放热40.0kJ，若使该反应通过可逆电

5

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、

Um、

Hm、

Gm、

Fm、Sm和

Siso。

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

θ

θ

273K、P,经绝热不可逆反抗恒外压

0.5×P

膨胀至平衡。

、

试计算该过程的

W、ΔU、ΔH、ΔS、ΔG、ΔF（已知

θ

下该气体的摩尔熵为

273K、、P

100J·K-1·mol-1）。

5．C2H4蒸气压与温度的关系式为：

lgp（mmHg）

834.11.75lnT

1.750lgT0.008375T

5.323,计

T

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

6025

J·mol-1，水的热容Cp,m=75.31JK-1·mol-1。

8．1mol单原子理想气体始态为

θ

273K、P

，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、

F（已知

273K、、

θ

P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、

F和最大非膨胀功、

最大功。

已知水在熔点时的热容差为

37.3Jmol·

-1

，fusHm（273K）=6.01kJ

-1

mol·，ρ（水）=

-3

-3

990kg·m

，ρ（冰）=917kgm·。

-1

10．苯在正常沸点

353K下的

θ

，今将353K

θ

vapHm=30.77kJmol·

及p

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、

θ

θ

环

vapG、

vapS和ΔS，

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、p

θ

θ

θ

下进行的相变：

H2O（l,298.15K,p

）

H2O（g,298.15K,p），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。

θ

30.398kPa，此过程吸热

12．在373K，p下，1mol液态水在真空瓶中挥发完，最终压力为

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

θ

673K，并保持恒定101.325kPa。

已知氦在298KSm=126.06

J·K-1·mol-1，并假定氦为理想气体，计算

ΔH、ΔS和ΔG。

如果

G<0，可否判断为不可逆

过程。

14．298.15K,P下，单斜硫与正交硫的摩尔熵分别为

32.55和

-1

-1

；其燃烧

31.88JK··mol

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,

P下，S（正交）→S（单斜）的

rGm，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。

6

第二章热力学第二定律参考答案

一、选择题答案

1-C；2-B；3-B；4-A；5-B；6-B；7-D；8-B；9-A；10-B；11-C；12-A；

13-C；14-D；15-B；16-D；17-C；18-C；19-D；20-C；21-C；22-D；23-B；

24-B；25-B；26-A；27-C；28-C；29-B；30-C；31-D；

二、填空题答案

1.