2011热力学考试题

1一.单选题(30题、每题2分、共60分)1．对于理想气体的热力学能，有下述四种理解：(1)状态一定，热力学能也一定(2)对应于某一状态的热力学能是可以直接测定的(3)对应于某一状态，热力学能只有一个数值，不可能有两个或两个以上的数值(4)状态改变时，热力学能一定跟着改变其中都正确的是：()(A)(1)，(2)(B)(3)，(4)(C)(2)，(4)(D)(1)，(3)2．有一高压钢筒，打开活塞后气体喷出筒外，当筒内压力与筒外压力相等时关闭活塞，此时筒内温度将()(A)不变(B)升高(C)降低(D)无法判定3．有一真空钢筒，将阀门打开时，大气（视为理想气体）冲入瓶内，此时瓶内气体的温度将（）(A)不变(B)升高(C)降低(D)无法判定4．将1mol373K，标准压力下的水，分别经历：(1)等温、等压可逆蒸发，(2)真空蒸发，变成373K，标准压力下的水气。这两种过程的功和热的关系为()(A)W1W2Q1Q2(B)W1W2Q1Q2(C)W1=W2Q1=Q2(D)W1W2Q1Q25．凡是在孤立系统中进行的过程，其ΔU和ΔH的值一定是()(A)ΔU0，ΔH0(B)ΔU=0，ΔH=0(C)ΔU0，ΔH0(D)ΔU=0，ΔH不确定6．理想气体向真空作绝热膨胀后，它的温度将（）(A)升高(B)降低(C)不变(D)不一定7．某气体的状态方程为mpVRTbp（b是大于零的常数），此气体向真空作绝热膨胀，它的温度将（）(A)升高(B)降低(C)不变(D)不一定8．公式pHQ适用于下列哪个过程（）(A)理想气体作绝热等外压膨胀。(B)22273K,101.3kPaHO(s)HO(l)(C)2Cu(aq)2eCu(s)(D)理想气体作等温可逆膨胀9．有一个理想气体的γ=Cp/CV=1.40，则该气体为几原子分子?()(A)单原子分子(B)双原子分子(C)三原子分子(D)四原子分子10．反应的计量方程为22H(g)Cl(g)2HCl(g)，当以5mol2H(g)与4mol2Cl(g)2混合发生反应，最后生成2molHCl(g)。则该反应进度等于()(A)1mol(B)2mol(C)4mol(D)5mol11．欲测定某有机物的燃烧热Qp，一般使反应在氧弹中进行，实验测得的热效应为QV。已知两种热效应之间的关系为pVQQnRT，式中的Δn是指()(A)生成物与反应物总物质的量之差(B)生成物与反应物中，气相物质的物质的量之差(C)生成物与反应物中，凝聚相物质的物质的量之差(D)生成物与反应物的总的热容差12．在下述等式中，正确的是()(A)fm2cm2(HO,l)(O,g)HH$$(B)fm2cm2(HO,g)(O,g)HH$$(C)fm2cm2(HO,l)(H,g)HH$$(D)fm2cm2(HO,g)(H,g)HH$$13．在298K时，石墨的标准摩尔生成焓fm(C,)H石墨$的值()(A)大于零(B)小于零(C)等于零(D)不能确定14．在298K和标准压力下，已知1cm(C,)393.5kJmolH石墨$，1cm(C,)395.3kJmolH金刚石$，则金刚石的标准摩尔生成焓fm(C,)H金刚石$的值等于()(A)1393.5kJmol(B)1395.3kJmol(C)11.8kJmol(D)11.8kJmol15．某气体的状态方程为mpVRTbp，b为大于零的常数，则下列结论正确的是()(A)其焓H只是温度T的函数(B)其热力学能U只是温度T的函数(C)其热力学能和焓都只是温度T的函数(D)其热力学能和焓不仅与温度T有关，还与气体的体积Vm或压力p有关16．理想气体在等温条件下反抗恒定外压膨胀，该变化过程中系统的熵变Ssys及环境的熵变Ssur应为：（）(A)Ssys0，Ssur=0（B）Ssys0，Ssur=0(C)Ssys0，Ssur0（D）Ssys0，Ssur0317．在绝热条件下，用大于气缸内的压力迅速推动活塞压缩气体，气体的熵变：()(A)大于零(B)小于零(C)等于零(D)不能确定18．2H(g)和2O(g)在绝热钢瓶中反应生成水的过程()(A)ΔH=0(B)ΔU=0(C)ΔS=0(D)ΔG=019．在273.15K和101325Pa条件下，水凝结为冰，系统的下列热力学量中，何者一定为零？()(A)ΔU(B)ΔH(C)ΔS(D)ΔG20．一定量的理想气体向真空作绝热膨胀，体积从1V变到2V，则熵变的计算公式为（）（A）0S（B）21lnVSnRV（C）21lnpSnRp（D）无法计算21．在对2N(g)和2O(g)的混合气体进行绝热可逆压缩，系统的热力学函数变化值在下列结论正确的是：()(A)ΔU=0(B)ΔA=0(C)ΔS=0(D)ΔG=022．1g纯的2HO(l)在373K，101.3kPa的条件下，可逆汽化为同温同压的2HO(g)，热力学函数的变量为ΔU1，ΔH1和ΔG1；现把1g纯的2HO(l)（温度、压力同上），放在373K的恒温真空箱中，控制体积，使系统终态的蒸气压也为101.3kPa，这时热力学函数变量为ΔU2，ΔH2和ΔG2。这两组热力学函数的关系为：()(A)ΔU1ΔU2，ΔH1ΔH2，ΔG1ΔG2(B)ΔU1ΔU2，ΔH1ΔH2，ΔG1ΔG2(C)ΔU1=ΔU2，ΔH1=ΔH2，ΔG1=ΔG2(D)ΔU1=ΔU2，ΔH1ΔH2，ΔG1=ΔG223．298K时，1mol理想气体等温可逆膨胀，压力从1000kPa变到100kPa，系统的Gibbs自由能的变化值为()(A)0.04kJ(B)12.4kJ(C)5.70kJ(D)5.70kJ24．对于不做非膨胀功的隔离系统，熵判据为：()（A）,(d)0TUS（B）,(d)0pUS（C）,(d)0TpS（D）,(d)0UVS425．甲苯在101.3kPa时的正常沸点为110℃，现在将1mol甲苯放入与110℃的热源接触的真空容器中，控制容器的容积，使甲苯迅速气化为同温、同压的蒸气。如下描述该过程的热力学变量正确的是（）（A）vap0U（B）vap0H（C）vap0S（D）vap0G26．某实际气体的状态方程为mpVRTp，其中为大于零的常数，该气体经等温可逆膨胀后，其热力学能将()(A)不变(B)增大(C)减少(D)不能确定27．在封闭系统中，若某过程的maxAW，应满足的条件是（）（A）等温、可逆过程（B）等容、可逆过程（C）等温、等压、可逆过程（D）等温、等容、可逆过程答：（A）。在等温、可逆过程中，Helmholtz自由能的变化值就等于对环境做的最大功，包括膨胀功和非膨胀功，这就是将Helmholtz自由能称为功函的原因。在定义Helmholtz自由能时，只引入了等温的条件。28．热力学第三定律也可以表示为()(A)在0K时，任何晶体的熵等于零(B)在0K时，任何完整晶体的熵等于零(C)在0℃时，任何晶体的熵等于零（D）在0℃时，任何完整晶体的熵等于零29．纯2HO(l)在标准压力和正常沸点时，等温、等压可逆汽化，则()(A)ΔvapU=ΔvapH，ΔvapA=ΔvapG，ΔvapS0(B)ΔvapUΔvapH，ΔvapAΔvapG，ΔvapS0(C)ΔvapUΔvapH，ΔvapAΔvapG，ΔvapS0(D)ΔvapUΔvapH，ΔvapAΔvapG，ΔvapS030．在-10℃、101.325kPa下，1mol水凝结成冰的过程中，下列哪个公式仍适用（）(A)∆U=T∆S(B)TGHS(C)∆H=T∆S+V∆p(D)∆GT,p=0二、过程设计题与计算题（共40分）1．请将下面不可逆过程设计为可逆过程，并写出过程△S、△H、△G的计算公式(每题5分;共20分)(1)理想气体从压力P1向真空膨胀至P2；（2）理想气体从P1V1T1经绝热不可逆变化到P2V2T2；（3）101.325Kpa，298K1molHg（l）汽化为蒸气Hg（g）。已知Hg（l）在101.325Kpa时沸点为630K;（4）373K，101.325Kpa下,1molH2O变为同温度下0.4×101.325Kpa的水蒸气.5（设水蒸气为理想气体）2．苯的正常沸点为353K，摩尔气化焓ΔvapHm=30.77kJmol-1。今在353K和标准压力下，将1mol液态苯向真空等温汽化为同温同压的苯蒸气（设为理想气体）。试计算：(1)该过程中苯吸收的热量Q和做的功W。(2)苯的摩尔气化Gibbs自由能ΔvapGm和摩尔气化熵ΔvapSm。(3)环境的熵变。(4)使用哪种判据，可以判别上述过程可逆与否？并用计算结果进行判别。（10分）解：(1)真空汽化W=0()QUHpVHnRT1130.77kJ1mol8.314JmolK353K27.84kJ(2)设液态苯在同温、同压下可逆蒸发为气，这是可逆相变，vapm0G1vapm11vapm30.77kJmol87.2JKmol353KRHQSTT(3)系统的不可逆热效应，对环境来说可以看作是可逆的111vapsur27.84kJmol78.9JK353KQST(4)用熵判据来判断过程的可逆性1isovapmvapsur8.3JK0SSS所以，过程为不可逆的自发过程。3.煤、燃料油里总有一些含硫杂质，当它们燃烧时有SO2和SO3生成。请通过热力学计算，说明(1)PӨ，298.15K时,能否用生石灰CaO吸收SO3气体?(2)PӨ，燃烧炉温约为1200℃，在此条件下,能否用生石灰CaO吸收烟道废气中的SO3,以减少烟道废气对空气的污染?(假设此化学反应的熵变和焓变不随温度变化)。(10分)已知：CaO吸收SO3气体的化学反应方程式为：CaO（S）+SO3（g）→CaSO4（S）一些标准热力学函数(PӨ;298.15K)如下：热力学函数SO3（g）CaO（S）CaSO4（S）△fHm/KJmol-1-396-635-1434Sm/JK-1mol-125740107