第一章 热力学第一二定律试题及答案.docx
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第一章热力学第一二定律试题及答案
第一章热力学第一定律
一、选择题
1.下述说法中,哪一种正确()
(A)热容C不就是状态函数;(B)热容C与途径无关;
(C)恒压热容Cp不就是状态函数;(D)恒容热容CV不就是状态函数。
2.对于内能就是体系状态得单值函数概念,错误理解就是()
(A)体系处于一定得状态,具有一定得内能;
(B)对应于某一状态,内能只能有一数值不能有两个以上得数值;
(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。
3.某高压容器中盛有可能得气体就是O2,Ar,CO2,NH3中得一种,在298K时由5dm3绝热可逆膨胀到6dm3,温度降低21K,则容器中得气体()
(A)O2(B)Ar(C)CO2(D)NH3
4.戊烷得标准摩尔燃烧焓为-3520kJ·mol-1,CO2(g)与H2O(l)标准摩尔生成焓分别为-395kJ·mol-1与-286kJ·mol-1,则戊烷得标准摩尔生成焓为()
(A)2839kJ·mol-1(B)-2839kJ·mol-1(C)171kJ·mol-1(D)-171kJ·mol-1
5.已知反应得标准摩尔反应焓为,下列说法中不正确得就是()。
(A)、就是H2O(g)得标准摩尔生成焓(B)、就是H2O(g)得标准摩尔燃烧焓
(C)、就是负值(D)、与反应得数值相等
6.在指定得条件下与物质数量无关得一组物理量就是()
(A)T,P,n(B)Um,Cp,CV
(C)ΔH,ΔU,Δξ(D)Vm,ΔHf,m(B),ΔHc,m(B)
7.实际气体得节流膨胀过程中,下列那一组得描述就是正确得()
(A)Q=0ΔH=0ΔP<0ΔT≠0(B)Q=0ΔH<0ΔP>0ΔT>0
(C)Q>0ΔH=0ΔP<0ΔT<0(D)Q<0ΔH=0ΔP<0ΔT≠0
8.已知反应H2(g)+1/2O2(g)→H2O(l)得热效应为ΔH,下面说法中不正确得就是()
(A)ΔH就是H2O(l)得生成热(B)ΔH就是H2(g)得燃烧热
(C)ΔH与反应得ΔU得数量不等(D)ΔH与ΔHθ数值相等
9.为判断某气体能否液化,需考察在该条件下得()
(A)μJ-T>0(B)μJ-T<0(C)μJ-T=0(D)不必考虑μJ-T得数值
10.某气体得状态方程为PV=RT+bP(b>0),1mol该气体经等温等压压缩后其内能变化为()
(A)ΔU>0(B)ΔU<0(C)ΔU=0(D)该过程本身不能实现
11.均相纯物质在相同温度下CV>CP得情况就是()
(A)(∂P/∂T)V<0(B)(∂V/∂T)P<0
(C)(∂P/∂V)T<0(D)不可能出现CV>CP
12.理想气体从相同始态分别经绝热可逆膨胀与绝热不可逆膨胀到达相同得压力,则其终态得温度,体积与体系得焓变必定就是()
(A)T可逆>T不可逆,V可逆>V不可逆,ΔH可逆>ΔH不可逆
(B)T可逆 (C)T可逆 (D)T可逆 13.1mol、373K、1atm下得水经下列两个不同过程达到373K、1atm下得水汽: (1)等温可逆蒸发, (2)真空蒸发。 这两个过程中功与热得关系为() (A)W1>W2,Q1>Q2(B)W1 (C)W1=W2,Q1=Q2(D)W1>W2,Q1 14.对于内能就是体系状态得单值函数概念,错误理解就是() (A)体系处于一定得状态,具有一定得内能; (B)对应于某一状态,内能只能有一数值不能有两个以上得数值; (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,发生一个放热得分子数增加得化学反应,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。 16.一定量得单原子理想气体,从A态变化到B态,变化过程不知道,但若A态与B态两点得压强、体积与温度都已确定,那就可以求出() (A)气体膨胀所做得功;(B)气体内能得变化; (C)气体分子得质量;(D)热容得大小。 17.如图,可表示理想气体卡诺循环得示意图就是() (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下得水蒸气,已知此过程得△H=40、6kJ,则此过程得△U=kJ,Q=kJ。 3.已知反应C(s)+O2(g)=CO2(g)得△rHmθ(298K)=-393、51kJ·mol-1。 若此反应在一绝热钢瓶中进行,则此过程得△U0,△H0。 4.对于组成不变得均相密闭体系,当有个独立得强度因素确定后,体系中所有得强度性质也就确定,若再知道,则所有得广度性质也就确定。 5.1mol298K得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)得△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.卡诺热机得效率只与有关,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,则该气体得内能仅就是温度得函数。 2.某气体得状态方程为pVm=RT+ap,a为大于零得常数,证明该气体经节流膨胀后,气体得温度上升。 3.若物质得膨胀系数,则Cp与压力无关。 4.已知纯物质得平衡稳定条件就是,请证明任一物质绝热可逆膨胀过程后压力必降低。 5.某气体得状态方程为pVm=RT+ap,a为大于零得常数,证明: 该气体得焦耳—汤姆孙系数μJ-T<0。 四、计算题 1.某气体得状态方程为pVm=RT+ap,a为大于零得常数,证明: 该气体得焦耳—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=常数得可逆途径变化到压力加倍得终态,试求: 该过程得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规定得途径到达终态 压力为15p,计算沿此途经得平均热容。 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巳知空气温度就是298K,箱内气体温度就是多少? ⑵若V0=10dm3,求该过程得Q、W、∆U、∆H各为多少? 4.298、15K,1mol得CO2(实际气体)由始态p1=3p,V1=7、9dm3等温变化到终态 p2=p,V2=24dm3,求此过程得∆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得可逆途经膨胀到原体积2倍,计算终态得压力以及此过程得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升得混合气体,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得过程就是() (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.等温等压下进行得化学反应,其方向由∆rHm与∆rSm共同决定,自发进行得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.已知水得六种状态: 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就是() (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为负值得就是哪一个() (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与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 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得熵变为() (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.某物质得蒸气压可由下式表示: ln(P/kpa)=13、14-(2437/T),该物质得摩尔气化热为() (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,则物系得熵变为() (A)、ΔS=0(B)、ΔS=19、1J/K(C)、ΔS>19、1J/K(D)、ΔS<19、1J/K 11.在273K与1atm下,水得化学位μH2O(l)与水汽得化学位μH2O(g)得关系就是() (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与1atm下,1mol得过冷水结成冰,则物系、环境及总熵变就是() (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得计算公式为() (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,表明该过程就是() (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,可作为过程得可逆性与变化方向性得判据有() (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,此溶解过程中体系得ΔS与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.在一个绝热得刚性密闭容器中,装有H2与Cl2得混合气体,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得G∽T曲线形状就是() 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得焓变∆H与温度T无关,则该过程得() (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得∆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.等温等压下进行得化学反应,其方向由ΔrHm与ΔrSm共同决定,自发进行得反应满足下列关系中得() (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得一组状态函数为() (A)UHV,(B)SHG,(C)VGH,(D)FHS 27.下列过程中,得就是() (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,原电池中发生得反应(D)等温等压下电解水 28.在一定温度与一定压力下,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)p1 29.298、2K、pθ下,反应得ΔrGm与ΔrFm得差值为() (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,则体系可能作得最大电功为() (A)40000J(B)4000J(C)4400J(D)36000J 31.已知金刚石与石墨得Smθ(298K),分别为0、244J•K-1•mol-1与5、696J•K-1•mol-1,Vm分别为3、414cm3•mol-1与5、310cm3•mol-1,欲增加石墨转化为金刚石得趋势,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得化学反应,使体系得温度及压力皆明显上升,则该体系得 △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,该反应得△rGm△rFm;若将该反应布置成一可逆电池,使之作电功W1,那么该反应所能做得功WW1。 5.在理想气体得T—S图上,等容线得斜率,等压线得斜率。 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得△rGm△rFm,△rHm△rUm。 8.在一绝热钢瓶中发生一化学反应,使容器内得温度增加,则此过程有△S0,△F0。 9.一定T,p下,将体积为V得1molN2理想气体与体积为V得1molO2理想气体混合,总体积为2V,则过程得△S=J·K-1;若一定T,V下,将压强为p得1molN2理想气体与压强为p得1molO2理想气体混合,总压强为2p,则过程得△S= J·K-1。 10.一定T,p下,将体积为V得1molN2与体积为V得另1molN2混合,总体积为2V,则过程得△S=J·K-1;若一定T,V下,将压强为p得1molN2与压强为p得另1molN2理想气体混合,总压强为2p,则过程得△S=J·K-1。 11.实际气体节流膨胀后,△S0,Q0。 12.若气体得μJ-T>0,那么该气体节流膨胀后温度,体系得熵。 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得三个近似处理分别就是: ⑴气体为理想气体,⑵,⑶。 15.从熵得统计意义来判断下列过程体系得熵值就是增大还就是减少: 苯乙烯聚合成聚苯乙烯;气体在催化剂表面得吸附。 16.偏摩尔熵得定义式为;纯物质两相平衡得条件为。 17.从微观角度而言,熵具有统计意义,它就是体系____________得一种量度。 熵值小得状态相对于____________得状态。 三、证明题 1.证明: 2.证明: 3、 4.证明气体得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,求该过程得Q、W、ΔvpaUmθ、ΔvapHmθ、ΔvapGmθ、ΔvapFmθ与ΔvapSmθ。 已知该温度下CH3C6H5得气化热为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计算该反应得熵变; ⑵当该反应自发进行时(即不做电功时),求环境得熵变与总熵变; ⑶计算体系可能做得最大功为多少? 3.将298、15K得1molO2从pθ绝热可逆压缩到6×pθ,试求Q、W、ΔUm、ΔHm、ΔGm、ΔFm、ΔSm与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。 试计算该过程得W、ΔU、ΔH、ΔS、ΔG、ΔF(已知273K、、Pθ下该气体得摩尔熵为100J·K-1·mol-1)。 5.C2H4蒸气压与温度得关系式为: 计算其在正常沸点(—103、9℃)时得蒸气压。 7.在10g沸水中加入1g273、2K得冰,求该过程得ΔS得值为多少? 已知冰得熔化热为6025J·mol-1,水得热容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,试计算该过程得W、ΔU、ΔH、ΔS、ΔG、ΔF(已知273K、、Pθ下该气体得摩尔熵为100J·K-1·mol-1)。 9.1mol过冷水在268K、Pθ下凝固,计算该过程得ΔH、ΔS、ΔG、ΔF与最大非膨胀功、最大功。 已知水在熔点时得热容差为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下得ΔvapHmθ=30、77kJ·mol-1,今将353K及pθ下得1mol苯向真空等温蒸发为同温同压得苯蒸气(设为理想气体),求此过程中Q、W、ΔvapGθ、ΔvapSθ与ΔS环,并根据有关原理判断上述过程就是否为不可逆过程。 11.在298、15K、pθ下进行得相变: H2O(l,298、15K,pθ)H2O(g,298、15K,pθ),计算相变得ΔG,并判断该过程能否自发进行。 已知298、15K时水得蒸气压为3167Pa,忽略液态水得体积。 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与ΔG。 计算时忽略液态水得体积。 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与ΔG。 如果ΔG<0,可否判断为不可逆过程。 14.298、15K,下,单斜硫与正交硫得摩尔熵分别为32、55与31、88J·K-1·mol-1;其燃烧焓分别为-297、19与-296、90kJ·mol-1,两者密度分别为1940与2070kg·m-3。 求: ①在298、15K,下,S(正交)→S(单斜)得,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.在单斜硫与斜方硫得晶态转变点附近,它们得蒸气压公式分别为: 斜方硫: lg(p/pθ)=-5267/T+11、866,单斜硫: lg(p/pθ)=-5082/T+11、364,试计算: ①硫得晶态转变温度;②转变点时得晶型转变热。 第一章热力学第一定律参考答案 一、选择(Q-W)不可逆
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