2022年第二章热力学第一定律练习题及解答.docx

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1、精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -第 二 章热力学第肯定律一、摸索题1. 判定以下说法是否正确,并简述判定的依据（1）状态给定后,状态函数就有定值,状态函数固定后,状态也就固定了.答：是对的.由于状态函数是状态的单值函数.（2）状态转变后,状态函数肯定都转变.答：是错的.由于只要有一个状态函数变了,状态也就变了,但并不是全部的状态函数都得变.（3）由于 U=QV , H=Qp,所以 QV ,Qp 是特定条件下的状态函数. 这种说法对吗？答：是错的.U, H本身不是状态函数,仅是状态函数的变量,只有在特定条件下与QV,Qp 的数值相等,所以

2、QV , Qp 不是状态函数.（4）依据热力学第肯定律,由于能量不会无中生有,所以一个系统如要对外做功,必需从外界吸取热量.答：是错的.依据热力学第肯定律UQW ,它不仅说明热力学能（U）、热（ Q）和功（ W ）之间可以转化,有表述了它们转化是的定量关系,即能量守恒定律.所以功的转化形式不仅有热,也可转化为热力学能系.（5）在等压下,用机械搅拌某绝热容器中的液体,是液体的温度上升,这时H=Qp=0 答：是错的.这虽然是一个等压过程,而此过程存在机械功,即W f0,所以 HQp.（6）某一化学反应在烧杯中进行,热效应为Q1,焓变为 H1 .如将化学反应支配成反应相同的可逆电池,使化学反应和电池

3、反应的始态和终态形同,这时热效应为Q2,焓变为 H2,就 H1=H2.答：是对的. Q 是非状态函数,由于经过的途径不同,就Q 值不同,焓（H）是状态函数,只要始终态相同,不考虑所经过的过程,就两焓变值H1 和H2 相等.2 . 回答以下问题,并说明缘由（1）可逆热机的效率最高,在其它条件相同的前提下,用可逆热机去牵引货车,能否使火可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_车的速度加快？答？不能.热机效率W是指从高温热源所吸取的热最大的转换成对环境所做的功.Qh可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - -

4、- - - - - - -第 1 页,共 7 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_但可逆热机循环一周是一个缓慢的过程,所需时间是无限长.又由PWFtv 可推出v可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_无限小.因此用可逆热机牵引火车的做法是不实际的,不能增加火车的速度,只会降低.（2） Zn 与盐酸发生反应,分别在敞口和密闭容器中进行,哪一种情形放热更多？答：在密闭容器中进行的反应放热多.在热化学中有Qp = Q

5、V+ gn（ RT）,而 Zn（ s）+ H2SO4（aq）= Zn SO 4 （ aq）+ H 2（ g）的 ng =1 ,又因该反应为放热反应Qp 、 QV 的值均为负值,所以 QV Qp.（3）在一个导热材料制成的圆筒中装有压缩气体,圆筒中的温度与环境达成平稳.假如突然打开圆筒,是气体冲出去,当压力与外界相等时,立刻盖上筒盖.过一段时间,筒中气体的压力有何变化？可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_答：筒内压力变化过程：当压缩气体冲出,在绝热可逆过程有p1T常数 ,当气体的压可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_力与外界相等时,筒中温度降低.立刻盖上筒盖,过一会儿,系

6、统与环境的温度完全相等,筒内温度上升,就压力也上升,即大于环境的标准大气压.（4）在装有催化剂的合成氨反应室中,N 2（ g）与 H 2（ g）的物质的量的比为1:3,反应方程式为, N2（ g） + H 2（g）N H 3（ g）.在温度为T1 和 T 2 的条件下,试验测定放出的热量分别为Qp（ T1）和 Qp（T 2） .但是用 Kirchhoff定律运算时可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_r H mT2r H mT 2T1r Cp dTT1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_运算结果与试验值不符,试说明缘由.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_答：

7、 r H mr H ,rHm 实际是指按所给反应式,进行=1mol 反应时的焓变,试验测得可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_的数值是反应达到平稳时发出的热量,此时1mol ,因此经过运算使用Kirchhoff定律运算的结果与试验不符.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_3. 抱负气体绝热可逆和绝热不行逆过程的功,都可用公式WCVT 运算,那两可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_种过程的功是否一样 .答：不一样.过程不同,终态不相同,即T不一样,因此绝热可逆和绝热不行逆两过程所 做功不一样.4. 请指出所列公式的适用条件：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品

8、_精品资料_（ 1）HQp（ 2）UQV（ 3） WnRT ln V1V2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_答：（ 1）式适用于不作非膨胀功的等压过程.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 2 页,共 7 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -（2）式适用于不作非膨胀功的等容过程.（3）式适用于抱负气体不作非膨胀功的等温可逆过程.5. 用热力学概念判定以下各过程中功、热、热力学能和焓的

9、变化值.第肯定律数学表示式为U = Q + W.（1） 抱负气体自由膨胀（2） van der Waals 气体等温自由膨胀（3） Zn（ s） + 2HCl （ l ） = ZnCl 2 + H2 （g）进行非绝热等压反应（4） H2（ g） + Cl 2（ g） = 2HCl （ g） 在绝热钢瓶中进行（5） 常温、常压下水结成冰（273.15 K , 101.325kPa）答：（ 1） W = 0由于自由膨胀外压为零.Q = 0抱负气体分子间没有引力.体积增大分子间势能不增加,保持温度不变,不必从环境吸热.U = 0由于温度不变,抱负气体的热力学能仅是温度的函数.H = 0由于温度不变,

10、抱负气体的焓也仅是温度的函数.（2） W = 0由于自由膨胀外压为零.Q0范氐气体分子间有引力.体积增大分子间势能增加,为了保持温度不变,必需从环境吸热.U0由于从环境所吸的热使系统的热力学能增加.H0依据焓的定义式可判定,系统的热力学能增加,焓值也增加.（3） W0放出的氢气推动活塞,系统克服外压对环境作功.Q0反应是放热反应.U0系统既放热又对外作功,热力学能下降.H0由于这是不做非膨胀功的等压反应,H = Q p .（4） W = 0在刚性容器中是恒容反应,不作膨胀功.Q = 0由于用的是绝热钢瓶U = 0依据热力学第肯定律,能量守恒,热力学能不变.H0因 为 是 在 绝 热 刚 瓶 中

11、 发 生 的 放 热 反 应 , 气 体 分 子 数 没 有 减 少 ,钢瓶内温度上升,压力也增高,依据焓的定义式可判定焓值是增加的.（5） W0常温、常压下水结成冰,体积变大,系统克服外压对环境作功.Q0水结成冰是放热过程.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 3 页,共 7 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -U0系统既放热又对外作功,热力学能下降.H0由于这是等压相变,H = Q p .6.

12、 在相同的温度和压力下,肯定量氢气和氧气从四种不同的途径生成水：（ 1）氢气在氧气中燃烧. （ 2）爆鸣反应.（3）氢氧热爆炸.（ 4）氢氧燃料电池.在全部反应中,保持反应始态和终态都相同,请问这四种变化途径的热力学能和焓的变化值是否相同 .答：应当相同.由于热力学能和焓是状态函数,只要始终态相同,无论通过什么途径,其变化值肯定相同.这就是：异途同归,值变相等.7. 肯定量的水,从海洋蒸发变为云,云在高山上变为雨、雪,并凝结成冰.冰、雪熔化变成水流入江河,最终流入大海,肯定量的水又回到始态.问历经整个 循环,水的热力学能和焓的变化是多少.答：水的热力学能和焓的变化值都为零.由于热力学能和焓是状

13、态函数,不论经过怎样的循环,其值都保持不变.这就是：周而复始,数值仍原.8. 298 K,101.3 kPa 压力下,一杯水蒸发为同温、同压的气是不行逆过程,试将它设计成可逆过程.答：可逆过程（1）：绕到沸点或可逆过程（ 2）：绕到饱和蒸气压二、概念题题号12345678选项DCBAADCC题号910111213141516选项BBABCCDB1. 对于抱负气体的热力学能有下述四种懂得：（1）状态肯定,热力学能也肯定可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 4 页,共 7 页 - - - - - - - - - -可编辑资料

14、- - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -（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,不行能有两个或两个以上的数值（4）状态转变时,热力学能肯定跟着转变其中都正确选项（）.（ A ）（ 1）,（2）（B ）（3）,（ 4）（ C）（ 2）,（4）（D ）（ 1）,（ 3）答：（ D） 热力学能是状态的单值函数,其肯定值无法测量.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 ）上升（ C）降低（D ）无法判定答

15、：（ C）气体膨胀对外作功,热力学能下降.3. 有一真空钢筒,将阀门打开时,大气（视为抱负气体）冲入瓶内,此时瓶内气体的温度将（）.（ A ）不变（B ）上升（ C）降低（D ）无法判定答：（ B ）大气对系统作功,热力学能上升.4. 1 mol 373 K 、标准压力下的水分别经受：（1）等温、等压可逆蒸发.（2）真空蒸发,变成 373 K 、标准压力下的水气.这两个过程中功和热的关系为（）.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_（ A ） W 1 Q（ C） W 1= W 2、Q 1= Q2、 Q 1 Q 22（ B）W 1 W2、Q 1 0 , H 0（ B） U = 0, H

16、 = 0（ C） U 0 , H 0（ D） U = 0 , H 不确定答：（ D） 热力学能是能量的一种,符合能量守衡定律,在孤立系统中热力学能保持不变.而焓虽然有能量单位,但它不是能量,不符合能量守衡定律.例如,在绝热钢瓶里发生一个放热的气相反应,H可能回大于零.7. 抱负气体向真空绝热膨胀后,他的温度将（）.（ A ）上升（B ）降低（ C）不变（D ）不肯定可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 5 页,共 7 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精

17、心总结归纳 - - - - - - - - - - - -答：（ C）对于抱负气体而言,内能仅仅是温度的单值函数,经真空绝热膨胀后,内能不变, 因此体系温度不变.8. 某气体的状态方程pV m=RT+bp （ b 是大于零的常数） ,此气体向真空绝热膨胀,温度将（）.（ A ）上升（B ）降低（ C）不变（D ）不肯定答：（ C）由气体状态方程pV m= RT+bp 可知此实际气体的内能只是温度的函数,经真空绝热膨胀后,内能不变,因此体系温度不变（状态方程中无压力校正项,说明该气体膨胀时,不需克服分子间引力,所以恒温膨胀时,热力学能不变）.9. 公式H = Q p 适用于哪个过程（）.可编辑资

18、料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_（ A ）抱负气体绝热等外压膨胀（ B ）H 2O（ s）273K ,100kPaH2 O（ l）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_（ C） Cu2+（ aq） +2e- Cu（ s）（ D）抱负气体等温可逆膨胀答：（ B ）式适用于不作非膨胀功的等压过程.10. 某抱负气体的= C p/CV =1.40 ,就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）四原子分子可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_（B ） 1.40=7 ,CV =55 RCp=27 R ,这是双原子分子的特点.2可编

19、辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_11. 当以 5 mol H 2 气与 4 mol Cl 2 气混合,最终生成2 mol HCl 气.如以下式为基本单元,H 2（ g） + Cl （ g） 2 HC （g）就反应进度应是（）.(A) 1 molB2 molC4 molD5 mol可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_答：（ A ）反应进度= n =v2mol 2=1 mol可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_12. 欲测定有机物燃烧热Qp,般使反应在氧弹中进行,实测得热效应为QV ,公式Qp= Q V+ ngRT 中的 n 为（）.（ A ）生成物与反应物总物

20、质的量之差（ B）生成物与反应物中气相物质的量之差（ C）生成物与反应物中凝结相物质的量之差（ D）生成物与反应物的总热容差答：（B ）ngRT 一项来源于（pV ）一项,如假定气体是抱负气体,在温度不变时（ pV ）就等于 ngRT.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 6 页,共 7 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -13. 以下等式中正确选项（）.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品

21、资料_（ A ）f H mH 2O,l=c H mO 2,g（ B）f H m H 2O, g=c H mO2,g可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_（ C）f H m H 2O,l=c H mH 2,g（ D）f H m H 2O, g=c H mH 2,g可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_答：（ C）在标准态下,有稳固单质生成1mol 物质 B 产生的热效应为该物质B 的摩尔生成焓.在标准态下,1mol物质B完全燃烧产生的热效应为该物质B燃烧焓,故有可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_f H mH 2 O

22、,l=c H mH 2,g .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_14. 298 K 时,石墨的标准摩尔生成焓f H m（） .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_（ A ）大于零（B ）小于零（ C）等于零（ D）不能确定答：（ C）依据标准摩尔生成焓定义,规定稳固单质的标准摩尔生成焓为零.碳的稳固单质可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_制定为石墨.fm15. 石墨（ C）和金刚石 （ C）在 298 K ,标准压力下的标准摩尔燃烧焓分别为-393.4 kJmol -1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精

23、品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_和-395.3 kJmol -1,就金刚石的标准摩尔生成焓H（金刚石 , 298 K ）为（）.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_（A ） -393.4 kJmol -1（ B ） -395.3 kJmol -1（ C） -1.9 kJmol -1（ D） 1.9 kJmol -1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_答：（D ） 石墨（ C）的标准摩尔燃烧焓就是二氧化碳的标准摩尔生成焓,为-393.4 kJmol-1

24、,可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_金刚石的标准摩尔燃烧焓就是金刚石（C）燃烧为二氧化碳的摩尔反应焓变,等于二氧化碳的标准摩尔生成焓减去金刚石的标准摩尔生成焓,所以金刚石的标准摩尔生成焓就等于可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_-393.4 kJmol -1-395.3 kJmol -1= 1.9 kJmol -1 .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_16. 某气体的状态方程pV m= RT+bp （ b 是大于零的常数） ,就以下结论正确选项（）.（ 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,话语气体的体积Vm 或压力 p 有关.答：由气体状态方程pV m= RT+bp 可知此实际气体的内能与压力和体积无关,就此实际气体的内能只是温度的函数.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 7 页,共 7 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载