热力学第一定律问答题-考研试题文档资料系列.doc

卷号：（A） （ 年 月日）机密济宁学院2006-2007学年第二学期2013级化学工程与工艺专业物理化学期末考试试卷题目部分，（卷面共有22题，77分，各大题标有题量和总分）一、问答（22小题，共77分）1、举出两类DU = 0的过程。答案：解：( 1 )理想气体等温过程；( 2 )隔离系统中各过程；( 3 )可逆循环过程；( 4 )2、在真空绝热箱中，有互相接触的两个导体（如图），有热量自温度为T1的物体传到温度为T2的物体（T1>T2)，若：( 1 )指定温度为T1的物体为系统；( 2 )指定温度为T2的物体为系统；( 3 )指定温度为T1的物体和温度为T2的物体为系统；分别指出系统的类型和过程中热量Q的符号。答案：解：( 1 )为封闭系统，Q < 0； ( 2 )为封闭系统，Q > 0； ( 3 )为隔离系统，Q = 0。 3、一定量100，100 kPa的水，在等温等压条件下变成水蒸气。若水蒸气可视为理想气体，则因理想气体的热力学能只是温度的函数，故上述状态变化的DU = 0；又因是等温等压过程，故。此种说法是否正确？为什么？答案：解：不正确。 对于一定量、一定组成的理想气体，其热力学能只是温度的函数。有相变化就不满足上述条件，也就得不到DU = 0的结论。，一般指狭义的热容。如是指系统无相变化、无化学变化且W = 0的等压过程中吸收的热与温度的改变量之比。因此，只限于上述变化过程才适用。有相变时套用此式得到0是错误的。 4、“因为热和功都由过程的途径来决定，所以QW也由过程的途径来决定。”这种说法是否正确？为什么？答案：解：不正确。因为由热力学第一定律DU = QW，DU只由始态和终态决定，与途径无关。所以，尽管Q和W与途径有关，但其加和( QW )与途径无关。5、试写出四种不同类型的等焓过程。答案：解：( 1 )一定量的理想气体等温过程；( 2 )流体的等温膨胀过程；( 3 )等压绝热不作非体积功的化学反应过程；( 4 )等温下两种不同理想气体混合过程；或( 5 )等温下两种不同液体形成理想液态混合物的混合过程；( 6 )循环过程。 6、写出热力学关系式Qp = QVRT 的适用条件。答案：解：恒温且无非体积功的封闭系统内发生的理想气体间的化学反应。 7、气相反应NO(g)O2(g) = NO2(g)在298 K，101.325 kPa下进行。若有关气体均可视为理想气体，则因理想气体的热力学能只是温度的函数，故上述反应的DU = 0，又因是等温等压过程，。此种说法是否正确？为什么？答案：解：不对。对于一定量一定组成的理想气体，其热力学能只是温度的函数。有相变化和化学变化时都不满足上述条件，也就得不到DU = 0的结论。只适用于一系统在无相变化及无化学变化且W= 0的等压过程下的情况，而有化学变化时套用此式则不对。8、写出下述公式的适用条件：dH = CpdT = nCp,mdT或：答案：解：适用条件：( 1 )封闭系统； ( 2 )只是p，V，T变化； ( 3 )还必须满足以下三个条件中的任一个： p1 = p2或等压过程；理想气体；凝聚系统且压力变化不很大 。9、将各公式的适用条件填入下表(要求正确、全面、简明扼要)：公式适用条件Q = DHW = pDVdH = nCp,mdT答案：解：公式适用条件Q = DH封闭系统，恒压，W = 0。W = pDV封闭系统，恒压，W = 0。dH = nCp,mdT封闭系统， p，V，T变化，三条件之一：ap1 = p2或等压过程，b理想气体，c凝聚系统，压力变化不大。10、写出下述公式的适用条件：dU = CVdT = nCV,mdT 或 答案：解： 适用条件：( 1 )封闭系统； ( 2 )只是p，V，T变化； ( 3 )还必须满足以下三个条件中的任一个：V1 = V2或等容过程；理想气体。凝聚系统，体积变化不大。 11、某系统经一可逆过程A由状态a压缩至状态b，而由状态a至状态b亦可经一绝热可逆过程B达到，请在下图上表示A过程热力学能的变化，功和热的量。答案：解： DUA = DUB = WB = cbBadc面积 WA = cbAadc面积 QA = DUAWA = bBaAb面积 12、状态函数的定义是什么？试举出两个状态函数（用符号表示）。答案：解：状态函数是系统状态的单值函数，系统的状态确定后，系统状态函数就有确定的值，当系统状态发生变化时，其改变量只与始、终态有关，而与变化的途径无关，如T，p，V，U，等。 13、理想气体从某一始态出发，经绝热可逆压缩或等温可逆压缩到一固定的体积，问哪种压缩过程所需功大？膨胀时情况又将怎样？试说明之。答案：解：作出两可逆过程的p-V图。可以看出，绝热曲线在交点处斜率更陡些。 由图可见，从同一始态O出发，压缩到具有相同终态体积V2，绝热可逆过程中环境对系统做的功大于等温可逆过程中环境对系统做的功(等温可逆压缩过程最省功)。同理，由同一始态O出发，膨胀到具有同一终态体积V2，绝热可逆过程中系统对环境作的功小于等温可逆过程中系统对环境对作的功。即等温可逆膨胀对环境作最大功。 14、由T1下的某一化学反应的标准摩尔反应焓DrH(T1) ，计算该反应在T2下的标准摩尔反应焓DrH(T2)时，可应用基希霍夫公式的积分式：DrH(T2) = DrH(T1) + 其中Cp,m(B) 为物质B的摩尔等压热容，B为物质B在化学反应中的化学计量数。试问应用此式的条件是什么。 答案：解：在T1至T2间，化学反应式中任何一种物质均不发生相变化。 15、同一温度下，一种物质的摩尔蒸发焓DvapHm，摩尔升华焓DsubHm，和摩尔熔化焓DfusHm三者之间有何等式关系。答案：解：DsubHm = DfusHm + DvapHm 16、一定温度下理想气体间的化学反应在（ ）情况下，其反应的标准摩尔焓变DrH等于其反应的标准摩尔热力学能变DrU。答案：B(g)= 0 的化学反应。 17、在白磷（亦称黄磷）和红磷中，25，100 kPa下热力学稳定的状态为红磷，但目前在不同手册中有的定义DfH(白磷) = 0，有的定义DfH(红磷) = 0 。试问：（1）这种不同选择对含磷化合物B的标准摩尔生成焓DfH(B)值有无影响？（2）对含磷化合物间化学反应的标准摩尔反应焓DrH值有无影响？答案：解：（1）对DfH(B)值有影响； （2）对DfH值无影响。 18、 始态和终态间有两条不同的变化途径。一条途径分两步进行。各步均为等压，不做非体积功。则有 + = + 对不对，为什么？ 答案：解：对。 因为 + = D + D = H(终) H(始) 同理 + = D + D = H(终) H(始)故有 + = + 19、同一种可燃有机物质从同样的初态25，经等压绝热燃烧所能达到的最高火焰温度与等容绝热燃烧所能达到的最高温度，两者哪一个更高些。答案：解：等容绝热燃烧所能达到的温度更高些。 20、二乙醚(C2H5)2O以A代表，正丁醇n-C4H9OH以B代表两者均为液态。在同样温度下二乙醚的标准摩尔生成焓为DfH(A , l)，标准摩尔燃烧焓为DcH(A , l)；正丁醇的标准摩尔生成焓为DfH(B , l)，标准摩尔燃烧焓为DcH(B , l)。写出这四个量之间的等式关系。答案：解：DfH(A , l) + DcH(A , l) = DfH(B , l) + DcH(B , l) 21、已知仅含C，H，O三种元素的某有机化合物B在25下的标准摩尔燃烧焓DcH(B)，要求计算该物质在25下的标准摩尔生成焓DfH(B)时，需要知道那些数据？答案：解：需要知道25下H2(g)的标准摩尔燃烧焓DcH(H2 , g)，即H2O(l)的标准摩尔生成焓DfH(H2O , l)以及C(石墨)的标准摩尔燃烧焓DcH(C , 石墨)，即CO2(g)的标准摩尔生成焓DfH(CO2 , g)。 22、热不是状态函数，而与途径有关。但同样始态、同样终态间不同途径的等容热相同；同样始态、同样终态间不同途径的等压热相同，这与热是途径函数是否矛盾。（请稍加解释）答案：解： 不矛盾。热虽与途径有关，但等容热是在等容不做非体积功时的热，这时QV= DU 。等压热是在等压不做非体积功时的热，这时Qp = DH 。在这两种情况下，过程的热与状态函数的变化相联系。既然状态函数的变化只取决于始态与终态，故等容热与等压热也只取决于初始态与最终状态。