物理化学 热力学习题 焓变

一、选择题1.关于焓的性质,下列说法中正确的是（D）。(A)焓是系统内含的热能,所以常称它为热焓(B)焓是能量,它遵守热力学第一定律(C)系统的焓值等于内能加体积功(D)焓的增量只与系统的始末态有关2．氢气和氧气在绝热钢瓶中生成水（D）。（A）ΔＳ＝０(B)ΔＧ＝０(C)ΔH＝０(D)ΔＵ＝０3.1mol某理想气体在恒温下温度升高1K时，则此过程的体积功W为（B）。（A）8.314J(B)-8.314J(C)0J(D)压力不知，无法计算4.下列过程中,系统内能变化不为零的是（D）。(A)不可逆循环过程(B)可逆循环过程(C)两种理想气体的混合过程(D)纯液体的真空蒸发过程5.某气体的状态方程为p[(V/n)-b]=RT,式中b为常数，n为物质的量。若该气体经一等温过程，压力自p1变至p2，下列状态函数的变化，何者为零？(A)(A)ΔU(B)ΔH(C)ΔS(D)ΔG6.在一定温度下，发生变化的孤立体系，其总熵（D）。（A）不变(B)可能增大或减小(C)总是减小(D)总是增大7.涉及焓的下列说法中正确的是（D）。(A)单质的焓值均等于零(B)在等温过程中焓变为零(C)在绝热可逆过程中焓变为零(D)化学反应中系统的焓变不一定大于内能变化8、理想气体向真空膨胀，其体积从V1增大到V2，则体系作功为（A）A.W=0B.W0C.W0D.W=nRT㏑(V2/V1)9.在下列过程中,ΔG＝ΔA的是（C）。(A)液体等温蒸发(B)气体绝热可逆膨胀(C)理想气体在等温下混合(D)等温等压下的化学反应10.下面的说法符合热力学第一定律的是（C）。(A)在一完全绝热且边界为刚性的密闭容器中发生化学反应时,其内能一定变化(B)在无功过程中,内能变化等于过程热,这表明内能增量不一定与热力学过程无关(C)封闭系统在指定的两个平衡态之间经历绝热变化时,系统所做的功与途径无关(D)气体在绝热膨胀或绝热压缩过程中,其内能的变化值与过程完成的方式无关二、填空题1、1mol理想气体在298K和101.325Kpa下恒温可逆压缩，若过程的△G为5966J，则其末态压力为1.126×103Kpa。2、4mol的某理想气体，温度升高20℃，求ΔH-ΔU=665.12J。3．把质量为5kg、比热容（单位质量物质的热容）为544J/kg的铁棒加热到300°C，然后浸入一大桶27°C的水中。在这冷却过程中铁的熵变为-1760J/K4、在一绝热的，体积为10dm3的刚性密封容器中发生了某一反应，反应的结果压力增加了1013.25KPa,则此系统在反应前后的ΔH=10.13J。5.一卡诺机从373K的高温热源吸热，向273K的低温热源放热，若该热机从高温热源吸收1000J热量，则该热机所做的功A268J；放出热量2Q732J。6、对于nmol理想气体，Cp与CV的关系为Cp-CV=nR。7、在T1=750K的高温热源与T2=300K的低温热源之间工作一卡诺可逆热机，当其从高温热源吸热Q1=250KJ时，该热机对环境所作的功W=-150KJ,放至低温热源的热Q2=-100KJ。8、1molH2O(l)在标准压力py下，使其与373.2K的大热源而蒸发为水蒸气，吸热40620J，求此过程中的熵变___________。9、(1)若以封闭系统经历了一不可逆过程，则该系统的ΔS无法确定。(2)若隔离系统内发生了一不可逆过程，则该隔离系统的ΔS0。10、理想气体从状态p1,V1,T等温膨胀到p2,V2,T，此过程的ΔA与ΔG的关系为_____ΔA=ΔG____。三、计算题1、1molN2(g)可看作理想气体，从始态298K,100KPa，经如下两个等温过程，分别到达终态压力600KPa,分别求过程的Q、W、ΔＵ、ΔH、ΔA、ΔG和ΔS。（1）等温可逆压缩（2）等外压力600KPa时压缩解：（1）等温可逆压缩，ΔＵ=0，ΔH=0，Q=-WW=-nRTln(p1/p2)=-1mol×8.314J·mol-1·K-1×298K×ln(100KPa/600KPa)=4439.21JQ=-W=-4439.21JΔS=Q/T=-4439.21/289K=-14.90J·K-1ΔA=W=4439.21JΔG=4439.21J(2)等外压力为600KPa时压缩，因为在相同始态下，各状态函数的值不变，故：ΔＵ=0，ΔH=0，ΔS=-14.90J·K-1，ΔA=4439.21J，Q=-WW=-P(V2-V1)=-P(nRT/P2-nRT/P1)=-600KPa((1mol×8.314J·mol-1·K-1×298K/600KPa)-(1mol×8.314J·mol-1·K-1×298K/100KPa))=-12.39×103JQ=-12.39×103J2、101325Pa下将一盛有100℃、1mol的密闭玻璃球放在100dm3的容器中，整个容器放在100℃的恒温槽内。将玻璃小球击破，水即发生气化（设蒸气为理想气体），计算该过程的Q，W，U，H，S，A，和G。已知100℃水的气化热为40.59kJ·mol–1。解：首先判断水是否全部气化，在101325Pa下，1mol水全部气化应占体积：或在恒容下，1mol水全部气化后的压力：体积和压力均小于始态，表明能全部气化，末态压力应为31025.7Pa选择整个容器为系统，设计下过程理想气体恒温过程H2=0，U2=0H=H1+H2=H1=40.59kJU=U1+U2=U1=H1–(pV)=H1–RT=37.47kJ因对整个容器系统V=0，故W=0，Q=U=37.47kJS=S1+S2=H1/T–nRln(p2/p1)=118.60J·K–1A=U–TS=37.49kJ–118.60373.15J=–6.771kJG=H–TS=40.59kJ–118.60373.15J=–3.672kJ解析一、选择题1、D。因焓是状态函数2、D。绝热钢瓶中进行的反应无热交换、无体积功，即Q＝W＝0，故ΔU＝0。此过程为绝热不可逆过程故ΔS＞0。此过程恒容ΔH＝ΔU＋Δ（pV）＝VΔp，因Δp不等于零故ΔH亦不为零。恒温、恒压不做其它的可逆过程ΔG＝0，上述过程并非此过程。3、B。n=1mol理想气体，dp=0,ΔT=1KW=-pΔV=-Δ(pv)=-nRΔT=-1mol×8.314J·mol-1·K-1×1K=-8.314J4、D。因液体分子与气体分子之间的相互作用力是不同的故内能不同。另外，向真空蒸发是不做功的，W＝0，故由热力学第一定律ΔU＝Q＋W得ΔU＝Q，蒸发过程需吸热Q＞0，故ΔU＞0。5、A。证明如下：由基本方程dU=TdS-pdV得出（aU/aP)T=T(aS/aP)T-P(aV/aP)T=-T(aV/aT)P-P(aV/aP)T=-T(nR/P)+P(nRT/P2)=0可以证明，其他热力学函数的变化不为0338.315373.15m30.62dm101325V38.315373.15Pa31025.7Pa10010p6、D。因孤立系发生的变化必为自发过程，根据熵增原理其熵必增加。7、D。因为焓变ΔH=ΔU+Δ(pV)，可以看出若Δ(pV)＜0则ΔH＜ΔU。8、A理想气体向真空膨胀，所以P=0,W=Pdv=09、C。由ΔG＝ΔA＋Δ（pV）可知若Δ（pV）＝0则ΔG＝ΔA。10、C。因绝热时ΔU＝Q＋W＝W。（A）中无热交换、无体积功故ΔU＝Q＋W＝0。（B）在无功过程中ΔU＝Q，说明始末态相同热有定值，并不说明内能的变化与过程有关（D）中若气体绝热可逆膨胀与绝热不可逆膨胀所做的功显然是不同的，故ΔU亦是不同的。这与内能为状态函数的性质并不矛盾，因从同一始态出发，经绝热可逆膨胀与绝热不可逆膨胀不可能到达同一终态。二、填空题1、在恒温条件下，根据公式△G=RT㏑P2/P1得P2=1.126×103Kpa2、根据焓的定义H=U+PV所以ΔH-ΔU=Δ（PV）而对于理想气体PV=nRT所以ΔH-ΔU=Δ（nRT）=nRT=4×8.314×20=665.12J3、解：设想为一可逆冷却过程，则熵变为4、Q=0,dV=0,V=10dm3,ΔP=1013.25KPa,因ΔU=0,故ΔH=Δ（pV）=10×1013.25×1O-3KJ=10.13J5、解：由2111TAQT，得211273(1)1000(1)268J373TAQT21732JQQA6、Cp-CV=nR7、由热机的效率η=-Wr/Q1=（Q1+Q2）/Q1=（T1-T2）/T1可知：W=-Q1（T1-T2）/T1=-250KJ（750-300）K/750K=-150KJQ2=-（Q1+W）=-（250-150）KJ=-100KJ8、：当体系得(失)热量时，可以认为环境是以可逆的方式失(得)热量，由于环境比体系大得多，所以当体系发生变化时，环境的温度不变。上述过程是可逆过程，所以，9、(1)封闭系统，不可逆过程，由于不知过程的始末状态或过程如何进行，故ΔS(系)无法确定。(2)隔离系统内发生不可逆过程是ΔS(隔)0。10.ΔA=ΔG。因G＝H－TS，A＝U－TS，G－A＝pV，ΔG－ΔA＝nRΔT＝0。18.1082.37340620KJKJTQSrsy三、计算题1、本题主要考察热力学第一、二定律中各函数的性质，是否为状态函数或者途径函数，同时也是对一些基本公式在一些基本状态下的运用。2、本题是一道综合型题目，涵盖了热力学第一、第二定律的大部分知识点，要求两章基础不错.考察了基础和应变能力.