物理化学第一、二章习题

一、选择题

1、纯物质单相系统的下列各量中不可能大于零的是 [ B ] A (?H/?S)P B (?G/?T)P C (?U/?S)V D(?H/?P)S

2、1mol单原子理想气体，从初态273K、202.65kPa,经pT=常数的可逆途径压缩到405.3 kPa的终态，该过程的?U是[ D ]

A 1702J B -406.8J C 406.8J D -1702J 3、下面的那些叙述是正确的？ [ D ]

A 发生热传导的两个物体温度差值越大，就对传热越有利； B 任何系统的熵一定增加；

C 有规则运动的能量能够变为无规则运动的能量，但无规则运动的能量不能够变 为有规则运动的能量； D 以上三种说法均不正确。

4、有10A电流通过一个质量为5g，Cp=0.8368 J·g-1K-1·，R=20?的电阻1s，同时使水流经电阻，以维持原来温度10°C，则电阻的熵变是[ ]，若改用绝热线将电阻包住，电阻的熵变又是[ A ]。

A 0，4.1374 B 7.0634， 0 C 7.0634，4.1374 D 0，7.0634

5、甲说：由热力学第一定律可证明，任何热机的效率不能等于 1。乙说：热力学第二定律可以表述为效率等于 100%的热机不可能制成。丙说：由热力学第一定律可以证明任何可逆热机的效率都等于1- T2/ T1 。丁说：由热力学第一定律可以证明理想气体可逆卡诺热机效率等于1- T2/ T1 。对于以上叙述，哪种评述是对的？[ D ]

A 甲、乙、丙、丁全对； B 甲、乙、丙、丁全错； C 甲、乙、丁对，丙错； D 乙、丁对，甲、丙错。

6、在一个体积恒定的绝热箱中有一绝热隔板，其两侧放有n、T、p皆不同的N2(g)，N2(g)视为理想气体。今抽去隔板达到平衡，以N2(g)作为系统，此过程的[ A ]。 A.W=0，△U=0，△H=0 B. W>0，△U>0，△H>0 C.W<0，△U<0，△H<0 D. W=0，△U=0，△H>0

7、温度400K的巨大物体，从温度500K的另一巨大物体吸热1000J，若以两物体为系统，则熵变的值为多少，该过程是否为自发过程 [ C ]

A.0.5 否 B.-0.5，否 C.0.5，是 D.-0.5，是

8、一定量理想气体，从同一初态出发，体积V1膨胀到V2，分别经

历三种过程，（1）等压；（2）等温；（3）绝热。其中吸收热量最多的是 [ A ]

（A）等压；（B）等温；（C）绝热；（D）无法判断

9、汽缸内有单原子理想气体，若绝热压缩使体积减半，问气体分子的平均速率变为原来速率 [ B ]

A 1.14 B 1.26 C 2.52 D 2.28

10、某理想气体分别经历如图所示的两个卡诺循环，即?(abcd)和

??(a?b?c?d?)，且两条循环曲线所围面积相等。设循环?的效率为?，每次循

Paa?db?b环在高温热源处吸收的热量为Q，循环??的效率为?′，每次循环在高温热源处吸收的热量为Q′，则 [ B ]

A ?Q′； C ?>?′ Q?′ Q>Q′。

Ocd?c?V二、填空题

1、NH4Cl（s）放入真空容器中，并与其分解产物NH3（g）和HCl（g）达到平衡，相数为 2 。

2、若某气体的（?U/?T）T>0,则该气体向真空绝热膨胀时，气体温度必然 下降

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

4．一卡诺机从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 732J 。

；放出热量Q2?

-1760J/K （填“上升”或“下降”）

5、一绝热密闭的容器，用隔板分成相等的两部分，左边盛有一定量的理想气体，

压强为P0，右边为真空，今突然抽去隔板，当气体达到平衡时，气体的压强是 0.5P0 ；系统对外做功A =__________0____。 6、两块质量相同，温度不同的同种铁片相接触，则该过程中?S__>___0 7、容积为27 m3的绝热容器中有一小加热器，器壁上有一小孔与大气相通。在 p的外压下缓慢地将容器内空气从273.14K加热至 293.15 K，问需供给容器内空气___666.7 kJ __热量。 设空气为理想气体，CV, m=20.40 J·K-1·mol-1。 8、在任一纯物质的T-S图上，恒压线和恒温线在同一温度时的斜率之比为 __ Cp：Cv

θ

9、已知下列反应在标准大气压和298 K时的反应热为： (1) CH3COOH(l)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) ΔrHm(1)=-870.3 kJ·mol-1 (2) C(s)+O2(l)=CO2(g) ΔrHm(2)=-393.5 kJ·mol-1

(3)

H2(g)+

1O2(g)=H2O(l) ΔrHm(3)=-285.8 kJ·mol-1 2θ

试计算反应：(4) 2C(s)+2H2(g)+O2(g)=CH3COOH(l) △rHm(298 K) =_ -488.3

kJ·mol-1____

pcpc10、有?摩尔理想气体，作如图所示的循环过程acba， 其中acb为半圆弧，ba为等压过程，Pc=2Pa，

paaVabV在此循环过程中气体净吸收热量Q 小于 ?Cp,m (Tb-Ta)。O（填“小于”、“大于”或“等于”）。

Vb三、计算题

1、氢气与过量50%的空气混合物置于密闭恒容的容器中，始态温度为25°C，压力为100kPa。将氢气点燃，反应瞬间完成后，求系统所能达到的最高温度和最大压力。

空气的组成按y（O2）=0.21，y（N2）=0.79计算。水蒸气的标准摩尔生成焓见教材附录，各气体的平均摩尔定容热容CV, m /J·K-1·mol-1分别为：O2（g），25.1；N2（g），25.1；H2O（g），37.66。假设气体适用理想气体状态方程。

解：由反应式H2+0.5 O2= H2O（g）可知，每燃烧1mol的H2（g），在理论上需要0.5mol的O2（g）。现以1molH2（g）为计算标准，O2（g）过量50%，所需O2（g）的物质的量

n（O2）=0.5(1+50%)mol=0.75mol

同时必然引入N2（g），n（N2）=0.75 mol×79/21=2.8214 mol H2+0.75 O2+2.8214 N2---------------→H2O（g）+0.25 O2+2.8214 N2 t1=25°C，p1=100kPa t ，p ↓ ↑ H2O（g）+0.25 O2+2.8214 N2 t1=25°C

过程中Q=0，dV=0,W’=0,可由?U=?U1+?U2=0计算末态温度。 △fHmθ（H2O，g，298.15K）=-241.818 KJ·mol-1 过程（1）为恒容恒温反应过程

△H=n （H2O，g）△fHmθ（H2O，g，298.15K）

=-241.818 KJ·mol-1×1 mol=-241.818 KJ △r n（g）=-0.5 mol

?U1=△H1-△r n（g）RT1

=-241.818 KJ+0.5×8.314×298.15×10-3 KJ =-240.579 KJ

过程（2）为反应产物的恒容升温反应过程

?U2={ n （H2O，g）CV, m（H2O，g）+n(O2) CV, m (O2)+ n(N2) CV, m (N2)}（t-t1）

=(37.66+0.25×25.1+2.8214×25.1)（t-25）J =114.752×（t-25）×10-3 KJ

?U=?U1+?U2

=-240.579 KJ+114.752×（t-25）×10-3 KJ =0 故t=2121.5°C

n(反应物，g)= n2(O2) + n(N2)+ n （H2O，g） =（0.75+2.8214+1）mol =4.571mol