熱力學(xué)第一定律習(xí)題1

1、第一章 熱力學(xué)第一定律選擇題：1. 恒容下，一定量的理想氣體，當(dāng)溫度升高時(shí)內(nèi)能將 ( )(A) 降低 (B) 增加 (C) 不變 (D) 增加、減少不能確定2. 在一剛性的絕熱箱中，隔板兩邊均充滿空氣， ( 視為理想氣體 ) ，只是兩邊壓力不等， 已知P右< P左，則將隔板抽去后應(yīng)有()(A) Q = 0 W = 0(C) Q > 0 W < 0U = 0(B) Q = 0 W < 0 U > 0 U > 0(D) U = 0 , Q =WM 03. 有一容器四壁導(dǎo)熱，上部有一可移動(dòng)的活塞，在該容器中同時(shí)放入鋅塊和鹽酸， 發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后活塞將上移一定距離，若

2、以鋅和鹽酸為體系則()(A ) Q < 0 , W = 0 ,rU < 0(B) Q = 0 , W > 0 ,rU < 0(C) Q < 0 , W > 0 ,rU = 0(D) Q < 0 , W > 0 ,rU < 04. 苯在一個(gè)剛性的絕熱容器中燃燒， 則 C6H6(l) + (15/2)O2(g) = 6CO 2+3H2O(g)( )(A ) U = 0 ,H < 0 , Q = 0(B)U = 0 ,H > 0 , W = 0(C) Q = 0 ,U = 0 ,H =0(D) Q = 0, U 工 0 , H 工 0

3、5. 1mol , 373K,標(biāo)準(zhǔn)壓力下的水經(jīng)下列二個(gè)不同過程達(dá)到373K，標(biāo)準(zhǔn)壓力下的水氣,(1) 等溫等壓可逆蒸發(fā) (2) 真空蒸發(fā)，這二個(gè)過程中功和熱的關(guān)系為 ( )(A) W1> W2 Q 1> Q2(B) W1< W2 Q 1< Q2(C) W1= W2 Q 1= Q2(D) W1> W2 Q 1< Q26. 有一高壓鋼筒，打開活塞后氣體噴出筒外，當(dāng)筒內(nèi)壓力與筒外相等時(shí)關(guān)閉活塞，此時(shí)筒內(nèi)溫度將(A ) 不變(B)( )升高 (C)降低 (D)無法判定7. 封閉體系從1 態(tài)變B 態(tài)，可以沿兩條等溫途徑 : (甲)可逆途徑(乙)不可逆途徑則下列關(guān)系式

4、1可逆> 1不可逆 W 可逆 > W 不可逆Q 可逆 > Q 不可逆 ( Q 可逆 - W 可逆) > ( Q 不可逆 - W 不可逆)正確的是( )(A ) (1),(2) (B) (2),(3) (C) (3),(4) (D) (1),(4)8 .化學(xué)反應(yīng)在只做體積功的等溫等壓條件下，若從反應(yīng)物開始進(jìn)行反應(yīng)，則此反應(yīng)(A ) 是熱力學(xué)可逆過程(B)是熱力學(xué)不可逆過程(C)是否可逆不能確定(D)是不能進(jìn)行的過程9. 1mol 單原子理想氣體從 298K， 202.65kPa 經(jīng)歷 等溫 絕熱 等壓三條途徑可逆膨脹使體積增加到原來的2倍，所作的功分別為 W1WW3，三者

5、的關(guān)系是2#( )(A ) W 1> W2> W3(B) W2> W1> W310. 凡是在孤立體系中進(jìn)行的變化，其(A ) U > 0 , H > 0 (B)(C) U < 0 , H < 0 (D)(C) W3> W2> W1(D) W3> W1> W2U 和 H 的值一定是()U = 0 , H = 0U = 0 ,H 大于、小于或等于零不確定11. 對(duì)于下列的四種表述(1) 因?yàn)?H = Qp，所以只有等壓過程才有 H(2) 因?yàn)?H = Qp，所以Qp也具有狀態(tài)焓數(shù)的性質(zhì)(3) 公式 H = Qp只適用于封閉體系

6、(4) 對(duì)于封閉體系經(jīng)歷一個(gè)不作其它功的等壓過程，其熱量只決定于體系的始態(tài) 和終態(tài) 上述諸結(jié)論中正確的是：(A ) (1) (4)(B) (3) (4)(C) (2) (3)(D) (1) (2)12. H - Q p此式適用于下列那個(gè)過程( )(A) 理想氣體從 1013250 Pa 反抗恒定的101325 Pa 膨脹到 101325Pa(B) 0C ,101325 Pa下冰融化成水(C)電解CuSO水溶液(D)氣體從 (298K,101325 Pa) 可逆變化到(373K,10132.5 Pa)13. 理想氣體從同一始態(tài) (P 1,V 1) 出發(fā)，經(jīng)等溫可逆壓縮或絕熱可逆壓縮，使其終態(tài)均

7、達(dá)到體積為V2,此二過程做的功的絕對(duì)值應(yīng)是：()(A) 恒溫功大于絕熱功(B)恒溫功等于絕熱功(C)恒溫功小于絕熱功(D)無法確定關(guān)系14. 下列諸過程可應(yīng)用公式 dU = ( C p- nR )dT (A) 實(shí)際氣體等壓可逆冷卻(B)進(jìn)行計(jì)算的是： ( ) 恒容攪拌某液體以升高溫度 量熱彈中的燃燒過程(A ) C v(T1- T2)(B) Cp(T 2-T 1)(C) 理想氣體絕熱可逆膨脹(D) 15. 1mol 理想氣體經(jīng)歷可逆絕熱過程，功的計(jì)算式有下列幾種， 其中哪一個(gè)是錯(cuò)誤的3273K ，202.65 kPa17. 1mol(C) (P1V1- P 2V2)/(r-1)(D) R(T1

8、-T 2)/(r-1)16. 對(duì)于理想氣體下述結(jié)論中正確的是( )(A) ( H/ T)v = 0 (H/V)T = 0(B) (H/ T)p = 0 (H/ P)T= 0(C) (H/ T)p = 0 (H/V)T = 0(D) (H/ V)T = 0 (H/ P)T= 0單原子理想氣體，從經(jīng) PT = 常數(shù) 的可逆途徑壓縮到405.3 kPa 的終態(tài)，該氣體的 U 為(A ) 1702 J (B) -406.8 J(C) 406.8 J (D) -1702 J18. 對(duì)于一定量的理想氣體，下列過程不可能發(fā)生的是：( )(A ) 恒溫下絕熱膨脹(B)恒壓下絕熱膨脹(C) 吸熱而溫度不變(D)

9、吸熱，同時(shí)體積又縮小19. 理想氣體經(jīng)歷絕熱不可逆過程從狀態(tài)2 (P 2,V 2,T 2) ，所做的功為(A) P2V2-P1V1(B) P一YY -1(C) P2V2Y /(1- Y )(1/V 2Y )- (1/ V1 (P 1 ,V 1,T 1 )變化到狀態(tài)( )2(V2-V1)Y -11Y-1)(D) (P2V2-P1V1)/(1- Y )20.反應(yīng)(1) C iCQ(s) T CiO (s) + CO 2(g);rHm= 179.5 kJ.mol-1反應(yīng) (2) C2H2(g) + H 2O (l)t CH3CHO (g) ; rH= -107.2 kJ.mol-1反應(yīng) (3) C2

10、H4(g) + H 2O (l)t C2H5OH (l) ; rH= -44.08 kJ.mol-1反應(yīng) (4) CS 2(l) + 3O2(g) T CO2(g) + 2SO 2(g) ； rH= -897.6 kJ.mol-1其中熱效應(yīng)丨Q丨 > 丨Q I的反應(yīng)是(A ) (1),(4)(B) (1),(2)(C) (1),(3)(D) (4),(3)21. 當(dāng)以 5mol H 2氣與 4mol Cl 2氣混合，最后生成 2mol HCl 氣。若以下式為基本單元， 則反應(yīng)進(jìn)度E應(yīng)是：H2(g) + Cl 2(g) T 2HCl(g)(A) 1 mol (B) 2 mol (C) 4

11、mol (D) 5 mol填空題：1. 對(duì)于任何宏觀物質(zhì)，其焓 H 一定 內(nèi)能U,(填上 、=)因?yàn)?;對(duì)于等溫理想氣體反應(yīng)，分子數(shù)增多的厶H 定 U,因?yàn)?. 選擇“”，“ ”，“ =”中的一個(gè)填入下列空格：理想氣體恒溫可逆壓縮 U 0 ， H 03. 實(shí)際氣體符合理想氣體行為的條件是在 溫度時(shí)，該氣體的(PV)/Pt , p -。的值應(yīng)等于 。4. 在橫線上填上 、=或？(？代表不能確定) 氫氣和氯氣在絕熱剛性容器中反應(yīng)，則(A) W 0(B) U 0(C) H 0 (D) H Q5. 在一絕熱剛性容器中進(jìn)行某一化學(xué)反應(yīng)，該體系的內(nèi)能變化為 ，焓變化為 。6. 300K 時(shí)將2mol Zn

12、片溶于過量的稀硫酸中，若反應(yīng)在敞口容器中進(jìn)行時(shí)放熱Q,在封閉剛性容器中進(jìn)行時(shí)放熱Qv,貝U Qv- Q p=J。7. 已知反應(yīng) 2H 2(g) + Q(g) t 2出0(1)在 298K 時(shí)恒容反應(yīng)熱 Q= -564 kJ.mol-1 ,則H2 (g) 在298K時(shí)標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓： cH=kJ.mol -1。8. 300K 時(shí) 0.125 mol 正庚烷(液體)在彈式量熱計(jì)中完全燃燒，放熱 602kJ，反應(yīng) C7H16 (l) + 11Q2 (g) = 7CQ 2 (g) + 8H 2 Q(l) 的 rUm= ， rHm = 。(RT 2.5 kJ)9. 當(dāng)一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的 等于零時(shí)，該反應(yīng)的熱

13、效應(yīng)就不受溫度影響。10. 從統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)觀點(diǎn)看，功的微觀本質(zhì)是 熱的微觀本質(zhì)是 。問答題 ：45一個(gè)爆炸反應(yīng)體系應(yīng)看作是絕熱體系還是孤立體系？#1. 凡是體系的溫度有變化，則體系一定有吸熱或放熱現(xiàn)象。凡是溫度不變，則體系就沒有吸熱放熱現(xiàn)象。兩結(jié)論對(duì)嗎？2. 有人說，因?yàn)?U = Qv，而內(nèi)能是個(gè)狀態(tài)函數(shù)，所以雖然Q不是狀態(tài)函數(shù)，但 Qv是個(gè)狀態(tài)函數(shù)，此話對(duì)嗎？請(qǐng)闡明理由。3. 在盛水槽中放入一個(gè)盛水的封閉試管，加熱盛水槽中的水(做為環(huán)境)，使其達(dá)到 沸點(diǎn)，試問試管中的水(體系)會(huì)不會(huì)沸騰，為什么？4. 有人認(rèn)為封閉體系“不作功也不吸熱的過程 U= 0，因而體系的狀態(tài)未發(fā)生變化”， 請(qǐng)對(duì)此加以評(píng)

14、論并舉例說明。5. 熱力學(xué)的不可逆過程就是不能向相反方向進(jìn)行的過程。此話對(duì)嗎？6. 理想氣體向真空絕熱膨脹 dU = 0 ，dT = 0，而實(shí)際氣體的節(jié)流膨脹過程dH = 0 ,dT工0。上述二結(jié)論對(duì)嗎？7. 有人認(rèn)為孤立體系狀態(tài)改變時(shí)，內(nèi)能是守恒量，而焓不是守恒量，請(qǐng)對(duì)此加以評(píng)論 并舉例說明。8. 關(guān)系式PVY=常數(shù)，適用于理想氣體的絕熱過程。此話對(duì)嗎?9. 一個(gè)外有絕熱層的橡皮球內(nèi)充101325Pa的理想氣體，突然投入真空中球體積增加一倍。指出該過程中 Q、W U和 H的值(用正、負(fù)號(hào)表示)四.計(jì)算題:1. 已知?dú)涞?3-72 、-1-1C p,m= 29.07 - 0.836 匯10 (

15、T/K) + 20.1 X 10 (T/K) J.K .mol(1) 求恒壓下1mol氫的溫度從300K上升到1000K時(shí)需要多少熱量?(2) 若在恒容下需要多少熱量？(3) 求在這個(gè)溫度范圍內(nèi)氫的平均恒壓摩爾熱容。2. 有一絕熱真空鋼瓶體積為 Vo,從輸氣管向它充空氣(空氣可視為理想氣體)，輸氣 管中氣體的壓力為 P。，溫度為T0，由于氣體量很大，且不斷提供氣體，所以在充氣時(shí)P0時(shí)，問鋼瓶中氣體溫輸入氣管中的氣體的壓力、溫度保持不變，當(dāng)鋼瓶中氣體壓力為 度為多少？3. 1mol單原子理想氣體，初始狀態(tài)為25 C, 101325 Pa經(jīng)歷 U = 0的可逆變化后，體積為初始狀態(tài)的 2倍。請(qǐng)計(jì)算

16、Q,W和 H4. 298K時(shí)，5 X 10-3m的理想氣體絕熱可逆膨脹到 6 10-3卅，這時(shí)溫度為278K。試求該 氣體的C v,m和Cp,m o5. 1mol N2氣在300K ,及標(biāo)準(zhǔn)壓力下被等溫壓縮到500 P®計(jì)算 H值，已知?dú)怏w常數(shù) a。6231=135.8 kPa.dm .mol - , bo = 0.039 dm .mol -，焦?fàn)枩愤d系數(shù)卩 j-t = (2a 0 /RT)-1 1bo /C p,m , C p,m = 20.92 J.K .mol6. 稱取0.727克的D-核糖C4H9O4CHO放在一量熱計(jì)中，用過量的。2燃燒，量熱計(jì)的溫度由298K升高0.91

17、0K，用同一儀器再做一次實(shí)驗(yàn)， 使0.858克苯甲酸燃燒，升溫1.940K , 計(jì)算該D-核糖的摩爾燃燒內(nèi)能、摩爾燃燒焓，及 D-核糖的摩爾生成焓。已知：苯甲酸的 摩爾燃燒內(nèi)能 cU為3251 kJ.mol -1，液態(tài)水和 CQ(g)的摩爾生成焓分別為 -285.8-1-1kJ.mol 和-393.5 kJ.mol7. 某炸彈內(nèi)盛有1mol CO和0.5mol O 2,估計(jì)完全燃燒后的最高溫度和壓力各為多少。設(shè)起始溫度 T1= 300K，壓力P1= 101.325 kPa 。 300K時(shí)反應(yīng)：CO(g) + (1/2)O2(g) = CO 2(g)的 Qv= -281.58kJ , CO的 C

18、v,m /(J.K -1.mol-1) = 20.96 + 0.0293(T/K)，并假定高溫氣體服從理想氣體行為。為常數(shù))，請(qǐng)由此導(dǎo)出理想氣體的五.證明題:1. 單原子理想氣體的內(nèi)能為(3/2) nRT + C (C2.證明對(duì)理想氣體有：( U/ V)t和( H/ V)t °Cz / V)t = 0;(Cp / P)T= 023. 證明范德華氣體 (P + a/V m)(V m-b) = RT2的焦耳系數(shù)( T/ V)U = - a/V m Cv,m8#C = R (氣體常數(shù))途徑可逆加熱，請(qǐng)推導(dǎo)此過程4. 1mol 雙原子理想氣體，沿?zé)崛?的過程方程式。5. 某氣體狀態(tài)方程式為

19、PVn= RT + a P ( a為正數(shù))證明該氣體經(jīng)節(jié)流膨脹后溫度必 然上升。第一章 熱力學(xué)第一定律習(xí)題參考答案選擇題1.答(B) 2. 答(A)因?yàn)檎麄€(gè)剛性絕熱容器為體系,與環(huán)境無功和熱的傳遞。3.答(D)4. 答(B)5.答(A )6.答(C)7.答(B)8.答(B)9.答(D)10.答(D)11.答(B) 12.答(B)13. 答 (C)14.答(c)15.答(B)16.答(D)17.答(D) U=Cv T=(3/2)R(P1T1/P 2)-T 118.答(B)19.答(D)20. 答(C)21. 答(A )填空題1. 答一定大于( 因?yàn)镠 = U +PV) ；而 n為正。2. 答U

20、= 0H= 03. 答波義耳 (Boyle's)零4. 答(A ) =(b) =(c) >(d) >5. 答0 ； P2V2-P1V16. 答Q v- Q p = nRT =-4988 J7. 答 rHm = Qp= Qv + nRT cHm = (1/2) rHm= -285.7 kJ.mol8. 答rUm = -4816 kJ.mol定大于；因?yàn)?H = U + ( n)RT，-1 rHm = -4826 kJ.mol9. 答 CP=（刀Cp,b） （生成物） -（刀 Cp,b）（ 反應(yīng)物）10. 答改變分子的能級(jí)；改變?cè)诜肿幽芗?jí)上分布的分子數(shù)三問答題：1. 答只能看作

21、絕熱體系2. 答前句不對(duì)。（例：絕熱膨脹，溫度有變化但不吸熱）后句也不對(duì)。（例：相變過程，溫度可以不變，但有熱量變化）3. 答錯(cuò)。因?yàn)椋海?）Qv為恒容條件下傳遞的能量，總是與過程伴隨著的物理量。（2）當(dāng)存在非體積功時(shí)， U = Qv- Wf, O Q4. 答不會(huì)沸騰。因?yàn)轶w系與環(huán)境間無溫差。5. 答封閉體系不作功也不吸熱的過程 U = 0 ,這是正確的，體系的狀態(tài)未發(fā)生變化是不正確的。例如，在絕熱鋼瓶?jī)?nèi)由H 2（g）和02（g）反應(yīng)生成水便是。6. 答錯(cuò)7. 答對(duì)8. 答Q = W = 0 U = 0內(nèi)能是守恒量 H = U + (PV)= (PV)工 0焓不是守恒量例如：在絕熱鋼瓶?jī)?nèi)由H2

22、 (g)和 02 (g)反應(yīng)生成水。9.答錯(cuò)。應(yīng)是理想氣體的可逆絕熱過程10.答Q = 0 W = 0 U = 0 H = 0四.計(jì)算題1. 答 Q p = H = G,dT = 20620 J.mol(2) Qv= U = H - R T = 14800 J.mol-1體 CP,m= H/(T 2- T 1)= 29.45 J.K .molW =:-P0 V)=:-nRT 0 U =-WNCV,m(T-T)=nRTC P,m '=C V,m+ R CP,m /C V,m= 丫T =(CP,m / CV,m ) X T=丫 Ti.2. 答設(shè)進(jìn)入鋼瓶中n mol空氣為體系始態(tài)P 0 To

23、 V終態(tài)Po T V均視為理想氣3. 答 U = 0 T = 0 W = nRTIn(V2/VJ=1718 J Q = W = 1718 J H = 04. 答(T 2 /T1) = (V 2/V1)1- Y ln(T 2/T1) = ( 丫 -1)ln(V 1/V2)丫 = 1.381Cp,m = R y /( y -1) = 30.1 J.K1 -1-15.答I J-T =(汀/：P)H= -(1/C P)(；:H/；:P)t= n(2a 0 /RT -b。)/C pT2T1(:H/ ：P)idP= -n(2a0 /RT-b 0 )(P 2- P 1) = -3534 J.mol C V,

24、m = C P,m- R = 21.8 J.K .mol6. 答 cU (苯甲酸)=Qv = -3251 kJ.mol - 量熱計(jì)熱容 Cv = Qv / T . n(苯甲酸)=-11.78 kJ.K -1C 4H9OCHO(s) + 5O 2(g)> 5CQ(g) + 5H 2O(l)-1 rUm(D) = C、 T/nD = -2212 kJ.mol-1 rHm(D) = rUm(D) + .RT = -2212 kJ.mol fHm(D) = 5 fHr(COb) + 5 fHXNO) - rH(D)= -1184 kJ.mol7. 答最高溫度為 Tm，貝yT2 (20.96 + 0.0293(T/K)(J/K) dT = 281580 Jy 1(