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物理化学分章练习题上册
第一章热力学第一定律练习题
一、判断题(说法对否):
1.道尔顿分压定律,对理想气体和实际混合气体来说关系式PB=Nb(RT/V)都成立。
2.在两个封闭的容器中,装有同一种理想气体,压力、体积相同,那么温度也相同。
3.物质的温度越高,则热量越多;天气预报:
今天很热。
其热的概念与热力学相同。
4.恒压过程也就是恒外压过程,恒外压过程也就是恒过程。
5.实际气体在恒温膨胀时所做的功等于所吸收的热。
6.凡是温度升高的过程体系一定吸热;而恒温过程体系不吸热也不放热。
7.当系统的状态一定时,所有的状态函数都有一定的数值。
当系统的状态发生变化时,
所有的状态函数的数值也随之发生变化。
8.体积是广度性质的状态函数;在有过剩NaCl(s)存在的饱和水溶液中,当温度、压力
一定时;系统的体积与系统中水和NaCl的总量成正比。
9.在101.325kPa、100℃下有lmol的水和水蒸气共存的系统,该系统的状态完全确定。
10.一定量的理想气体,当热力学能与温度确定之后,则所有的状态函数也完全确定。
11.系统温度升高则一定从环境吸热,系统温度不变就不与环境换热。
12.从同一始态经不同的过程到达同一终态,则Q和W的值一般不同,Q+W的值一般也
不相同。
13.因QP=ΔH,QV=ΔU,所以QP与QV都是状态函数。
14.封闭系统在压力恒定的过程中吸收的热等于该系统的焓。
15.对于一定量的理想气体,当温度一定时热力学能与焓的值一定,其差值也一定。
16.在101.325kPa下,1moll00℃的水恒温蒸发为100℃的水蒸气。
若水蒸气可视为理想
气体,那么由于过程等温,所以该过程ΔU=0。
17.1mol,80.1℃、101.325kPa的液态苯向真空蒸发为80.1℃、101.325kPa的气态苯。
已
知该过程的焓变为30.87kJ,所以此过程的Q=30.87kJ。
18.1mol水在l01.325kPa下由25℃升温至120℃,其ΔH=∑CP,mdT。
19.因焓是温度、压力的函数,即H=f(T,p),所以在恒温、恒压下发生相变时,由于
dT=0,dp=0,故可得ΔH=0。
20.因Qp=ΔH,QV=ΔU,所以Qp-QV=ΔH-ΔU=Δ(pV)=-W。
21.卡诺循环是可逆循环,当系统经一个卡诺循环后,不仅系统复原了,环境也会复原。
22.一个系统经历了一个无限小的过程,则此过程是可逆过程。
23.若一个过程中每一步都无限接近平衡态,则此过程一定是可逆过程。
24.若一个过程是可逆过程,则该过程中的每一步都是可逆的。
25.1mol理想气体经绝热不可逆过程由p1、V1变到p2、V2,
则系统所做的功为
。
26.气体经绝热自由膨胀后,因Q=0,W=0,所以ΔU=0,气体温度不变。
27.(∂U/∂V)T=0的气体一定是理想气体。
28.因理想气体的热力学能与体积压力无关,所以(∂U/∂p)V=0,(∂U/∂V)p=0。
29.若规定温度T时,处于标准态的稳定态单质的标准摩尔生成焓为零,那么该温度下
稳定态单质的热力学能的规定值也为零。
30.已知CO2在298.15K时的
和0℃到1000℃的热容Cp,m,则CO2在1000K时
的标准摩尔生成焓为
(1000K)=
(298.15K)+∫Cp,mdT。
31.一定量的理想气体由0℃、200kPa的始态反抗恒定外压(p环=100kPa)绝热膨胀达平衡,
则末态温度不变。
32.当系统向环境传热(Q<0)时,系统的热力学能一定减少。
33.在等压下,机械搅拌绝热容器中的液体,使其温度上升,则ΔH=Qp=0。
34.对于同一始态出发的理想气体的绝热变化过程,WR=ΔU=nCV,mΔT,
WIr=ΔU=nCV,mΔT,所以WR=WIr。
二、单选题:
1.如图,将CuSO4水溶液置于绝热箱中,插入两个铜电极,以
蓄电池为电源进行电解,可以看作封闭体系的是:
(A)绝热箱中所有物质;(B)两个铜电极;
(C)蓄电池和铜电极;(D)CuSO4水溶液。
2.体系的下列各组物理量中都是状态函数的是:
(A)T,p,V,Q;(B)m,Vm,Cp,∆V;
(C)T,p,V,n;(D)T,p,U,W。
3.x为状态函数,下列表述中不正确的是:
(A)dx为全微分;(B)当状态确定,x的值确定;
(C)∆x=∫dx的积分与路经无关,只与始终态有关;
(D)当体系状态变化,x值一定变化。
4.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。
5.理想气体向真空膨胀,当一部分气体进入真空容器后,余下的气体继续膨胀所做的体
积功:
(A)W>0;(B)W=0;(C)W<0;(D)无法计算。
6.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。
7.对于封闭体系来说,当过程的始态与终态确定后,下列各项中哪一个无确定值:
(A)Q;(B)Q+W;(C)W(当Q=0时);(D)Q(当W=0时)。
8.下述说法中,哪一种不正确:
(A)焓是体系能与环境进行交换的能量;
(B)焓是人为定义的一种具有能量量纲的热力学量;
(C)焓是体系状态函数;
(D)焓只有在某些特定条件下,才与体系吸热相等。
9.在等压下,进行一个反应A+BC,若∆rHm>0,则该反应一定是:
(A)吸热反应;(B)放热反应;(C)温度升高;(D)无法确定。
10.一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。
11.某高压容器中盛有的气体可能是O2、Ar、CO2、NH3中一种,在298K时由5dm3绝
热可逆膨胀到6dm3,温度降低21K,则容器中的气体是:
(A)O2;(B)CO2;(C)NH3;(D)Ar。
12.下述说法中,哪一种正确:
(A)热容C不是状态函数;(B)热容C与途径无关;
(C)恒压热容Cp不是状态函数;(D)恒容热容CV不是状态函数。
13.热力学第一定律仅适用于什么途径:
(A)同一过程的任何途径;(B)同一过程的可逆途径;
(C)同一过程的不可逆途径;(D)不同过程的任何途径。
14.如图所示,QA→B→C=a(J)、WA→B→C=b(J)、
QC→A=c(J),那么WA→C等于多少:
(A)a-b+c;(B)-(a+b+c);
(C)a+b-c;(D)a+b+c。
15.如图所示,理想气体由状态1变化到状态2,则该过程的:
(A)T2
(C)T2
16.非理想气体的节流膨胀过程中,下列哪一种描述是正确的:
(A)Q=0,∆H=0,∆p<0;(B)Q=0,∆H<0,∆p<0;
(C)Q>0,∆H=0,∆p<0;(D)Q<0,∆H=0,∆p<0。
17.一种实际气体,其状态为pVm=RT+αp(α<0),该气体经节流膨胀后:
(A)温度升高;(B)温度下降;
(C)温度不变;(D)不能确定温度如何变化。
18.1molH2(为理想气体)由始态298K、p被绝热可逆地压缩到5dm3,那么终态温度T2与
内能变化∆U分别是:
(A)562K,0kJ;(B)275K,-5.49kJ;
(C)275K,5.49kJ;(D)562K,5.49kJ。
19.nmol理想气体由同一始态出发,分别经
(1)等温可逆;
(2)绝热可逆两个过程压缩到
达相同压力的终态,以H1和H2分别表示
(1)和
(2)过程终态的焓值,则:
(A)H1>H2;(B)H1
(C)H1=H2;(D)上述三者都对。
20.如图,A→B和A→C均为理想气体变化过程,若B、C在同一条绝热线上,那么
∆UAB与∆UAC的关系是:
(A)∆UAB>∆UAC;(B)∆UAB<∆UAC;
(C)∆UAB=∆UAC;(D)无法比较两者大小。
21.理想气体从同一始态(p1,V1,T1)出发,分别经恒温可逆压缩(T)、
绝热可逆压缩(i)到终态体积为V2时,环境对体系所做功的绝对值比较:
(A)WT>Wi;(B)WT (C)WT=Wi;(D)无确定关系。 22.一定量的理想气体,经如图所示的循环过程,A→B为等温过程,B→C等压过程, C→A为绝热过程,那么曲边梯形ACca的面积表示的功等于: (A)B→C的内能变化;(B)A→B的内能变化; (C)C→A的内能变化;(D)C→B的内能变化。 23.范德华气体绝热向真空膨胀后,气体的温度将: (A)不变;(B)升高; (C)降低;(D)不能确定。 24.某气体的状态方程服从p(Vm-b)=RT,其中b为常数,则 为: (A)大于零;(B)小于零;(C)等于零;(D)不能确定。 25.反应C(石墨)+½O2(g)CO(g),∆H(298K)<0,若将此反应放于一个恒容绝 热容器中进行,则体系: (A)∆T<0,∆U<0,∆H<0;(B)∆T>0,∆U=0,∆H>0; (C)∆T>0,∆U>0,∆H>0;(D)∆T>0,∆U=0,∆H=0。 26.已知反应BA,BC的等压反应热分别为∆H1与∆H2,那么AC的∆H3 与它们的关系是: (A)∆H3=∆H1+∆H2;(B)∆H3=∆H1-∆H2; (C)∆H3=∆H2-∆H1;(D)∆H3=2∆H1-∆H2。 27.反应C(金钢石)+½O2(g)=CO(g)的热效应为 ,问此 值为: (A)CO(g)的生成热;(B)C(金钢石)的燃烧热; (C)碳的燃烧热;(D)全不是。 28.下列各式中,不能称为基尔霍夫定律公式的是: (A) ;(B) ; (C) (D) DT。 29.计算“反应热效应”时,为了简化运算,常假定反应热效应与温度无关,其实质是: (A)状态函数之值与历史无关;(B)物质的热容与状态无关; (C)物质的热容与温度无关;(D)反应前后体系的热容不变。 30.如图某循环过程: A→B是绝热不可逆过程;B→C是绝热可逆过程;C→A是恒 温可逆过程,问在C→A过程中体系与环境交换的热QC-A: (A)QC-A>0;(B)QC-A<0; (C)QC-A=0;(D)不能确定。 三、多选题: 1. 公式适用条件是: (A)所有等压过程;(B)组成不变的等压过程; (C)无非体积功的封闭体系等压简单状态变化过程; (D)理想气体简单状态变化过程;(E)组成变化等压过程。 2.对于一定量的理想气体,下列过程中哪些不可能发生: (A)恒压下,绝热膨胀;(B)恒温下,绝热膨胀;(C)对外做功,同时放热; (D)恒容下,绝热升高温度;(E)吸热,温度不变化。 3.下列哪些物质的键焓与键离解能的数值是一样的: (A)C2H6中的C-H键;(B)C2H5OH中的O-H键; (C)N2中的N≡N键;(D)重氢D2中的D-D键; (E)PCl3中的P-Cl键。 4.100℃、p下一定量的水,经三种途径: ⑴外压为p,⑵外压为0.5p,⑶外压 为零。 终态都是100℃、p下的水蒸气,这三种途经的: (A)功相同;(B)热相同;(C)内能变化相同; (D)热与功都相同;(E)焓改变相同。 5.对于在p、298.15K下的化学反应: N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)的热效应 的说 法,下列哪些是错误的: (A)1molN2与3molH2完全反应生成2molNH3的等压反应热; (B)是NH3(g)的标准生成热; (C)以1molN2与3molH2为始态,以2molNH3为终态的状态变化过程的Q; (D)是反应进度∆ξ=1mol时的反应热效应; (E)是该反应在上述条件下达到化学平衡时放出的热。 6.计算功的公式 适用于下列哪些过程: (A)各种气体的绝热过程;(B)理想气体的可逆绝热过程; (C)理想气体不可逆绝热过程;(D)理想气体膨胀过程; (E)真实气体的节流膨胀过程。 7.298K、p下,反应Zn(s)+CuSO4(aq)=ZnSO4(aq)+Cu(s)⑴在烧杯中进行;⑵安排 在电池中进行,对外做电功。 以下关系中正确的是: (A)|W1|>|W2|;(B)|W1|<|W2|;(C)|W1|=|W2|; (D)Q1>Q2;(E)Q1 8.始态完全相同的一个理想气体和另一范德华气体体系,分别进行绝热恒外压膨胀,(设 两者外压不等),当膨胀了相同体积后,下列哪个判断正确: (A)范德华气体比理想气体做功大(绝对值); (B)范德华气体内能的降低值比理想气体多; (C)范德华气体的终态温度比理想气体低; (D)范德华气体与理想气体焓变量相等; (E)范德华气体比理想气体做功小(绝对值)。 9.某理想气体,在只有体积功条件下,分别经等压、等容和绝热三个过程,都使体系的 内能由U1升高到U2,下列结论正确的是: (A)各过程吸收的热量相等;(B)Qp>QV>QA; (C)各个过程温度升高数值相同;(D)(∆T)p>(∆T)V>(∆T)A; (E)各个过程做的功相等。 10.H2O(液,100℃,101.325kPa)H2O(气,100℃,101.325kPa),由上述的始态到终态。 设H2O(气)为理想气体,对于体系吸收的热Q判断,正确的是: (A)不可能大于∆H;(B)一定等于∆H;(C)一定小于∆H; (D)一定等于∆U;(E)不可能小于∆U。 四、主观题: 1.证明: ⑴ ;⑵ 。 2.101.325kPa的1mol单原子理想气体,连续经历以下几步由始态至终态: (a)恒容下从 25℃加热到100℃;(b)向真空绝热膨胀至体积增大一倍;(c)恒压下冷却到25℃。 (1)用p~V图画出始态至终态过程图; (2)求始态至终态的Q、W、∆U和∆H。 3.试由下列一些反应的热效应数据,计算固态Al2Cl6的标准摩尔生成热: ⑴2Al(s)+6HCl(aq)→Al2Cl6(aq)+3H2(g);∆H1=-1003.156kJ·mol-1 ⑵H2(g)+Cl2(g)→2HCl(g);∆H2=-184.096kJ·mol-1 ⑶HCl(g)+水→HCl(aq);∆H3=-72.446kJ·mol-1 ⑷Al2Cl6(s)+水→ACl2Cl6(aq);∆H4=-643.039kJ·mol-1 4.一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。 5.298.15K,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)。 6.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? 7.一摩尔单原子理想气体经过下列过程: ⑴从A(p1,V1,T1)绝热可逆膨胀到B(p2,V2,T2); ⑵经由图中指出的直线途径回到始态。 设p1=2p、T1=273K、V2=2V1,计算每一过程以及循环过程的∆U、∆H、Q、W。 8.1mol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、∆U、∆H。 9.以1mol理想气体(N2)为介质形成以下循环: A→B等温可逆过程;B→C等容过程; C→D绝热可逆过程。 已知TA=1000K,VA=1dm3,VB=20dm3。 (1)画出此循环的p~V图; (2)求A,B,C各状态的T、p、V; (3)求出各个过程的∆U,∆H,Q,W; (4)求此循环的热机效率η,并求出在相同高低温热源条件下此机η与卡诺循环之ηc的 比值η/ηc。 第二章热力学第二定律练习题 一、判断题(说法正确否): 1.自然界发生的过程一定是不可逆过程。 2.不可逆过程一定是自发过程。 3.熵增加的过程一定是自发过程。 4.绝热可逆过程的∆S=0,绝热不可逆膨胀过程的∆S>0,绝热不可逆压缩过程的∆S<0。 5.为了计算绝热不可逆过程的熵变,可以在始末态之间设计一条绝热可逆途径来计算。 6.由于系统经循环过程后回到始态,∆S=0,所以一定是一个可逆循环过程。 7.平衡态熵最大。 8.在任意一可逆过程中∆S=0,不可逆过程中∆S>0。 9.理想气体经等温膨胀后,由于∆U=0,所以吸的热全部转化为功,这与热力学第二定 律矛盾吗? 10.自发过程的熵变∆S>0。 11.相变过程的熵变可由 计算。 12.当系统向环境传热时(Q<0),系统的熵一定减少。 13.一切物质蒸发时,摩尔熵都增大。 14.冰在0℃,p下转变为液态水,其熵变 >0,所以该过程为自发过程。 15.自发过程的方向就是系统混乱度增加的方向。 16.吉布斯函数减小的过程一定是自发过程。 17.在等温、等压下,吉布斯函数变化大于零的化学变化都不能进行。 18.系统由V1膨胀到V2,其中经过可逆途径时做的功最多。 19.过冷水结冰的过程是在恒温、恒压、不做其他功的条件下进行的,由基本方程可得 ∆G=0。 20.理想气体等温自由膨胀时,对环境没有做功,所以-pdV=0,此过程温度不变, ∆U=0,代入热力学基本方程dU=TdS-pdV,因而可得dS=0,为恒熵过程。 21.是非题: ⑴“某体系处于不同的状态,可以具有相同的熵值”,此话对否? ⑵“体系状态变化了,所有的状态函数都要变化”,此话对否? ⑶绝热可逆线与绝热不可逆线能否有两个交点? ⑷自然界可否存在温度降低,熵值增加的过程? 举一例。 ⑸1mol理想气体进行绝热自由膨胀,体积由V1变到V2,能否用公式: 计算该过程的熵变? 22.在100℃、p时,1mol水与100℃的大热源接触,使其向真空容器中蒸发成 100℃、p的水蒸气,试计算此过程的∆S、∆S(环)。 23. 的适用条件是什么? 24.指出下列各过程中,物系的∆U、∆H、∆S、∆A、∆G中何者为零? ⑴理想气体自由膨胀过程;⑵实际气体节流膨胀过程; ⑶理想气体由(p1,T1)状态绝热可逆变化到(p2,T2)状态; ⑷H2和Cl2在刚性绝热的容器中反应生成HCl; ⑸0℃、p时,水结成冰的相变过程;⑹理想气体卡诺循环。 25.amolA与bmolB的理想气体,分别处于(T,V,pA)与(T,V,pB)的状态,等温等容混合为 (T,V,p)状态,那么∆U、∆H、∆S、∆A、∆G何者大于零,小于零,等于零? 26.一个刚性密闭绝热箱中,装有H2与Cl2混合气体,温度为298K,今用光引发,使其 化合为HCl(g),光能忽略,气体为理想气体,巳知 (HCl)=-94.56kJ·mol-1,试判 断该过程中∆U、∆H、∆S、∆A、∆G是大于零,小于零,还是等于零? 27.在一绝热恒容箱内,有一绝热板将其分成两部分,隔板两边各有1molN2,其状态分 别为298K、p与298K、10p,若以全部气体为体系,抽去隔板后,则Q、W、∆U、 ∆H、∆S中,哪些为零? 二、单选题: 1. 适合于下列过程中的哪一个? (A)恒压过程;(B)绝热过程;(C)恒温过程;(D)可逆相变过程。 2.可逆热机的效率最高,因此由可逆热机带动的火车: (A)跑的最快;(B)跑的最慢;(C)夏天跑的快;(D)冬天跑的快。 3.在一定速度下发生变化的孤立体系,其总熵的变化是什么? (A)不变;(B)可能增大或减小;(C)总是增大;(D)总是减小。 4.对于克劳修斯不等式 ,判断不正确的是: (A) 必为可逆过程或处于平衡状态; (B) 必为不可逆过程; (C) 必为自发过程; (D) 违反卡诺定理和第二定律,过程不可能自发发生。 5.下列计算熵变公式中,哪个是错误的: (A)水在25℃、p下蒸发为水蒸气: ; (B)任意可逆过程: ; (C)环境的熵变:
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