热力学第一定律习题集文档格式.docx
- 文档编号:21684814
- 上传时间:2023-01-31
- 格式:DOCX
- 页数:14
- 大小:342.75KB
热力学第一定律习题集文档格式.docx
《热力学第一定律习题集文档格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《热力学第一定律习题集文档格式.docx(14页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
(1)W=160kJ,ΔU=200kJ,根据热力学第一定律:
ΔU=Q+W得:
Q=200-160=40kJ
(2)W=-100kJ,Q=260kJ
ΔU=Q+W=260-100=160kJ
2.试证明1mol理想气体在等压下升温1K时,气体与环境交换的功等于摩尔气体常数R.
3.已知冰和水的密度分别为×
103kg/m3和×
103kg/m3,现有1mol的水发生如下变化:
(1)在100℃、下蒸发为水蒸气,且水蒸气可视为理想气体;
(2)在0℃、下变为冰。
试求上述过程系统所作的体积功。
(1)
(2)
4.设某60m3房间内装有一空调,室温为288K。
今在100kPa下要将温度升高到298K,试求需要提供多少热量?
假设其平均热容Cp,m=·
mol-1·
K-1,空气为理想气体,墙壁为绝热壁。
5.1mol理想气体从100℃、0.025m3经下述四个过程变为100℃、0.1m3:
(1)等温可逆膨胀;
(2)向真空膨胀;
(3)恒外压为终态压力下膨胀;
(4)等温下先以恒外压等于0.05m3的压力膨胀至0.05m3,再以恒外压等于终态压力下膨胀至0.1m3。
求诸过程体系所作的体积功。
(2)
(3)
(4)
6.在一个带有无重量无摩擦活塞的绝热圆筒内充入理想气体,圆筒内壁上绕有电炉丝。
通电时气体缓慢膨胀,设为等压过程。
若
(1)选理想气体为体系;
(2)选电阻丝和理想气体为体系,两过程的Q、ΔH分别是等于、小于还是大于零?
(1)因等压过程且非体积功为零,所以Qp=ΔH>
0(吸热)
(2)因绝热,Q=0,非体积功不为零,则
ΔH=ΔU+Δ(pV)=Q+(W体积+W电功)+pΔV=W电功>
0
7.在373K和的条件下,1mol体积为18.80cm3的液态水变为30200cm3的水蒸气,已知水的蒸发热为×
10-4J/mol。
求此过程体系的ΔH和ΔU。
8.分别判断下列个过程中的Q、W、ΔU和ΔH为正、负还是为零?
(1)理想气体自由膨胀。
均为零。
(pe=0,W=0,Q=0,ΔU=ΔH=0)
(2)理想气体恒温可逆膨胀。
理想气体恒温可逆膨胀,ΔU=ΔH=0,Q>
0,W<
(3)理想气体节流膨胀。
理想气体节流膨胀,ΔT=0,ΔU=ΔH=0,又因为绝热,Q=W=0
(4)理想气体绝热、反抗恒外压膨胀。
绝热Q=0,恒外压膨胀W<
0,ΔU=Q+W<
(5)水蒸气通过蒸汽机对外做出一定量的功之后恢复原态,以水蒸气为体系。
体系对外做功,W<
0,体系恢复原态,ΔU=ΔH=0,Q=ΔU-W>
(6)水(101325Pa,)→冰(101325kPa,)
放热Q<
0,W=-peΔV<
0(V冰>
V水),ΔU=Q+W<
0,ΔH=Q<
(7)在充满氧的定容绝热反应器中,石墨剧烈燃烧,以反应器及其中所有物质为体系。
绝热定容,Q=0,W=0,ΔU=0
体系内发生反应C(s)+O2(g)→CO2(g),由反应式体系体积反应前后不变,但随着反应的进行,体系温度升高,压力增大,则:
ΔH=ΔU+Δ(pV)=VΔp>
9.已知H2的Cp,m=+×
10-3T2)J/K·
mol,现将1mol的H2(g)从300K升至1000K,试求:
(1)恒压升温吸收的热及H2(g)的ΔH;
(2)恒容升温吸收的热及H2(g)的ΔU。
10.在0℃和kPa条件下,2dm3的双原子理想气体体系以下述二个过程恒温膨胀至压力为kPa,求Q、W、ΔU和ΔH。
(1)可逆膨胀;
(2)对抗恒外压kPa膨胀。
恒温膨胀,所以ΔU=ΔH=0
11.
(1)在373K、下,1mol水全部蒸发为水蒸气,求此过程中的Q、W、ΔU和ΔH。
已知水的汽化热为mol.
(2)若在373K、下的1mol水向真空蒸发,变成同温同压的水蒸气,上述各量又如何?
(假设水蒸气可视为理想气体)。
(2)ΔU和ΔH为状态函数,始态和终态不变,则其值也不变,所以:
ΔU=kJ,ΔH=kJ
真空蒸发,pe=0,W=0
Q=ΔU-W=kJ
12.1mol单原子理想气体,始态压力为kPa,体积为dm3,经过pT为常数的可逆压缩过程至终态压力为kPa,求:
(1)终态的体积与温度;
(2)体系的ΔU和ΔH;
(3)该过程体系所作的功。
(2)单原子理想气体CV,m=,Cp,m=
(3)
13.某理想气体的Cv,m=J/K,现将1mol的该理想气体于27℃,时受某恒外压恒温压缩至平衡态,再将此平衡态恒容升温至97℃,此时压力为.求整个过程的Q、W、ΔU和ΔH。
14.1摩尔单原子分子理想气体,在,×
105Pa时发生一变化过程,体积增大一倍,Q=1674J,ΔH=2092J。
(1)计算终态的温度、压力和此过程的W、ΔU;
(2)若该气体经恒温和恒容两步可逆过程到达上述终态,试计算Q、W、ΔU和ΔH。
ΔU=1255J,ΔH=2092J
15.1mol双原子理想气体在0℃和kPa时经绝热可逆膨胀至,求该过程的W和ΔU。
双原子理想气体,CV,m=,Cp,m=
16.在温度为下,1mol氩气从体积为22.41L膨胀至50.00L,试求下列两种过程的Q、W、ΔU、ΔH。
已知氩气的定压摩尔热容Cp,m=J·
K-1,(氩气视为理想气体)。
(1)等温可逆过程;
(2)绝热可逆过程。
17.某理想气体的Cp,m=K·
mol,其起始状态为p1=kPa,V1=dm3,T1=298K。
经一可逆绝热膨胀至dm3。
求:
(1)终态的温度与压力;
(2)该过程的ΔU和ΔH。
18.今有10dm3O2从×
105Pa经绝热可逆膨胀到30dm3,试计算此过程的Q、W、ΔU和ΔH。
(假设O2可视为理想气体)
19.证明:
证明:
20.证明:
21.葡萄糖发酵反应如下:
C6H12O6(s)→2C2H5OH(l)+2CO2(g)
已知葡萄糖在100kPa、298K下产生的等压反应热,试求该反应的热力学能变化ΔU为多少?
22.25℃的0.5g正庚烷在恒容条件下完全燃烧使热容为J/K的量热计温度上升了2.94℃,求正庚烷在25℃完全燃烧的ΔH。
正庚烷完全燃烧反应式:
C7H16(l)+11O2(g)→7CO2(g)+8H2O(l),Δn=-4
23.试求下列反应在298K,时的恒压热效应。
(1)2H2S(g)+SO2(g)=2H2O(l)+3s(斜方)QV=kJ
Δn=-3,Qp=QV+ΔnRT=-223800-3×
×
298=kJ
(2)2C(石墨)+O2(g)=2CO(g)QV=kJ
Δn=1,Qp=QV+ΔnRT=-231300+1×
(3)H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)QV=-184kJ
Δn=0,Qp=QV=-184kJ
24.某反应体系,起始时含10molH2和20molO2,在反应进行的t时刻,生成了4molH2O。
请计算下述反应方程式的反应进度:
(1)H2+O2=H2O
(2)2H2+O2=2H2O
(3)+O2=
25.已知下列反应在298K时的热效应:
(1)Na(s)+Cl2(g)=NaCl(s)ΔrHm,1=-411kJ
(2)H2(g)+S(s)+2O2(g)=H2SO4(l)ΔrHm,2=kJ
(3)2Na(s)+S(s)+2O2(g)=Na2SO4(s)ΔrHm,3=-1383kJ
(4)H2(g)+Cl2(g)=HCl(g)ΔrHm,4=kJ
求反应2NaCl(s)+H2SO4(l)=Na2SO4(s)+2HCl(g)在298K时的ΔrHm和ΔrUm。
该反应
ΔrHm=2ΔrHm,4+ΔrHm,3-2ΔrHm,1-ΔrHm,2
=2×
()+(-1383)-2×
(-411)-()=kJ
ΔrUm=ΔrHm-ΔnRT=65700-2×
298=kJ
26.已知下述反应298K时的热效应:
(1)C6H5COOH(l)+(g)=7CO2(g)+3H2O(l)ΔrHm,1=-3230kJ
(2)C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔrHm,2=-394kJ
(3)H2(g)+(g)=H2O(l)ΔrHm,3=-286kJ
求C6H5COOH(l)的标准生成热ΔfHmθ。
7C(s)+3H2(g)+O2(g)=C6H5COOH(l)
ΔfHmθ[C6H5COOH(l)]=7×
ΔrHm,2+3×
ΔrHm,3-ΔrHm,1
=7×
(-394)+3×
(-286)-(-3230)=-386kJ/mol
27.已知下列反应298K时的热效应:
(1)C(金刚石)+O2(g)=CO2(g)ΔrHm,1=kJ
(2)C(石墨)+O2(g)=CO2(g)ΔrHm,2=kJ
求C(石墨)=C(金刚石)在298K时的ΔrHmθ。
ΔrHm,3=ΔrHm,2-ΔrHm,1=-()=kJ/mol
28.试分别由生成焓和燃烧焓计算下列反应:
3C2H2(g)=C6H6(l)在和时的ΔrHm和ΔrUm。
由生成焓查表:
ΔfHm[C2H2(g)]=kJ/mol,ΔfHm[C6H6(l)]=kJ/mol
ΔrHm=ΔfHm[C6H6(l)]-3ΔfHm[C2H2(g)]=49-3×
=-632kJ/mol
由燃烧焓查表:
ΔCHm[C2H2(g)]=-1300kJ/mol,ΔCHm[C6H6(l)]=-3268kJ/mol
ΔrHm=3ΔCHm[C2H2(g)]–ΔCHm[C6H6(l)]=3×
(-1300)–(-3268)=-632kJ/mol
ΔrUm=ΔrHm-ΔnRT=-632000–(-3)×
=kJ/mol
29.KCl(s)在时的溶解过程:
KCl(s)=K+(aq,∞)+Cl-(aq,∞)ΔrHm=kJ/mol
已知Cl-(aq,∞)和KCl(s)的摩尔生成焓分别为kJ/mol和kJ/mol,求K+(aq,∞)的摩尔生成焓。
ΔrHm=ΔfHm[K+(aq,∞)]+ΔfHm[Cl-(aq,∞)]-ΔfHm[KCl(s)]
ΔfHm[K+(aq,∞)]=+(-–=kJ/mol
30.在298K时H2O(l)的标准摩尔生成焓为kJ/mol,已知在25℃至100℃的温度范围内H2(g)、O2(g)及H2O(l)的Cp,m分别为J/K·
mol,J/K·
mol及J/K·
mol。
求100℃时H2O(l)的标准生成焓。
31.反应N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)在298K时的ΔrHmθ=mol,求此反应在398K时的ΔrHmθ。
已知:
Cp,m(N2,g)=+×
10-3T-×
10-7T2)J/K·
mol
Cp,m(H2,g)=+×
10-3T+×
Cp,m(NH3,g)=+×
32.已知下述反应的热效应:
H2(g)+I2(s)=2HI(g)ΔrHmθ(291K)=kJ/mol
且I2(s)的熔点为,熔化热为mol.I2(l)的沸点为K,蒸发热为kJ/mol.I2(s)及I2(l)的Cp,m分别为J/K·
mol,H2(g)、I2(g)及HI(g)的Cp,m均为。
求该反应在473K时的ΔrHmθ。
ΔrHmθ(473K)=ΔrHmθ(291K)+nCp,m[HI(g)](473-291)-nCp,m[H2(g)](473-291)–{Cp,m[I2(s)]+ΔrHm(I2,s)+Cp,m[I2(l)]–+ΔrHm(I2,l)+Cp,m[I2(g)](473-)}
=49455+2×
182-×
182–×
+16736+×
+42677+×
=kJ/mol
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 热力学 第一 定律 习题集