大學(xué)物理化學(xué)1-熱力學(xué)第一定律課后習(xí)題及答案

熱力學(xué)第一定律課后習(xí)題一、是非題2的熱力學(xué)能和焓22也不變。 ( )dU=nC dT這個(gè)公式對(duì)一定量的理想氣體的任何pVT過程均適用( )V,m一個(gè)系統(tǒng)從始態(tài)到終態(tài)，只有進(jìn)行可逆過程才有熵變。( )4.25℃時(shí)

25℃時(shí)2

O(g)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓( )25.穩(wěn)定態(tài)單質(zhì)H (800K)=。 ( )f二、選擇題選擇正確答案的編號(hào)，填在各題后的括號(hào)內(nèi)：理想氣體定溫自由膨脹過程為（ 。（A）Q>（B）U<0； （C）W<0；（D）H=。對(duì)封閉系統(tǒng)來說，當(dāng)過程的始態(tài)和終態(tài)確定后，下列各項(xiàng)中沒有確定的值的是：( )。(AQ； (B)Q＋W； (C)Q=0)； (DQ(W=0。pV=常數(shù)(=

/Cp,m

)適用的條件是)V,m絕熱過程； (理想氣體絕熱過程；(C理想氣體絕熱可逆過程； 絕熱可逆過程。在隔離系統(tǒng)內(nèi)。(A)熱力學(xué)能守恒，焓守恒； (B) 熱力學(xué)能不一定守恒，焓守恒；

(C)熱力學(xué)能守恒，焓不一定守恒； (D)熱力學(xué)能、焓均不一定守恒。從同一始態(tài)出發(fā)，理想氣體經(jīng)可逆與不可逆兩種絕熱過程)。(A)可以到達(dá)同一終態(tài)； (B不可能到達(dá)同一終態(tài)；(C)可以到達(dá)同一終態(tài)，但給環(huán)境留下不同影響。當(dāng)理想氣體反抗一定的壓力作絕熱膨脹時(shí)，則(A焓總是不變； (B熱力學(xué)能總是增加；(C焓總是增加； (D熱力學(xué)能總是減少。已知反應(yīng)H(g)+1O(g)====HO(g)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓H (T)，下列說法中不2 2 2 2 r正確的是（ 。（A）(T)是r

O(g)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓；2（B）H (T)是r

O(g)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓；2（C）H (T)是負(fù)值；r（D）H (T)與反應(yīng)U 數(shù)值不等。r r三、計(jì)算題習(xí)題110mol理想氣體由25℃，1.0MPa膨脹到25℃，0.1MPa，設(shè)過程為：(1)自由膨脹；(2)對(duì)抗恒外壓力0.1MPa膨脹；(3)定溫可逆膨脹。試計(jì)算三種膨脹過程中系統(tǒng)對(duì)環(huán)境作的功。習(xí)題2298時(shí)，將0.05的0.1MPa2MPa，試計(jì)算此過程的功。如果被0.1少？習(xí)題3某理想氣體，其C

=20J·K1·mol1，現(xiàn)有該氣體10mol處于283K，采取下列不同途徑升溫至566K。試計(jì)算各個(gè)過程的Q，W，U，H，并比較之。(1)體積保持不變；(2)系統(tǒng)與環(huán)境無熱交換；(3)壓力保持不變。習(xí)題4試求下列過程的U和H：A(g)n=

U=?

A(l)n=2molp=0.663kPa p=101.325kPa1 2T1=400K H=?

T=350K2已知液體A的正常沸點(diǎn)為350K，此時(shí)的汽化焓：

HVap

=38kJ·mol1。A蒸氣的平均定壓摩爾熱容C

=30J·K1·mol1（蒸氣視為理想氣體）p,m習(xí)題5根據(jù)下列數(shù)據(jù)，求乙烯CH2

(g)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓與標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓：4（1）CH(g)+H(g)==CH(g) ，H =－137kJ·mol1；2 4 2 2 6 r m ,l（2）CH(g)+(7/2)O(g)== 2CO(g)+3HO(l)，H

=－1560kJ·mol1；2 6 2

2 2

m ,2（3）C(石)+O(g)==CO(g)，H

=－393.5kJ·mol1；2 2 r m ,3（4）H

(g)+（1/2）O(g)==HO(l)，H

=－285.8kJ·mol1。2 2 2 r m ,4習(xí)題6求下列反應(yīng)在393K的反應(yīng)的Hr m

(393K)：CHOH(g)+HCl(g)==CHCl(g)+HO(g)2 5 2 5 2已知：物質(zhì)物質(zhì)H (298K)/kJ·mol1CHCl(g)2 5HO(g)2CHOH(g)2 5HCl(g)f m－105.0－241.84－235.3－92.31C /J·K1·mol1p,m13.07+188.5×10-3(T/K)30.00+10.71×10-3(T/K)19.07+212.7×10-3(T/K)26.53+4.62×10-3(T/K)習(xí)題7已知反應(yīng)CH

COOH(l)+CHOH(l)=CHCOOCH(l)+HO(l)3 2 5 3 2 5 2H (298.15K)=-9.20kJ.mol-1r mCHCOOH(l)H (298.15K)=-874.54kJ.mol-13 CHOH(l)的H

m(298.15K)=-1366kJ.mol-12 5 c mCO(g)的H (298.15K)=-393.51kJ.mol-12 f mHO(l)的H(298.15K)=-285.83kJ.mol-12 f m求算ΔH (CHCOOCH,l,298.15K)=？f m 3 2 5熱力學(xué)第一定律課后習(xí)題答案一、是非題1. 2 3. 4 5二、選擇題1.(D) 2.(A) 3.(C) 4.(C) 5.(B) 6.(D) 7(B)三、計(jì)算題習(xí)題1[題解]體積功的計(jì)算公式W=－ pdVsu(1)W=0 （p=0）(2)W=－p

suV=－p

nRT(1/p

－1/p)su su 1 2=－0.1MPa×10mol×8.314J·mol1·K1×298.15K×(1/0.1MPa－1/1.0MPa)=－22.30kJ(3)W=－nRTln(V/V)=nRTln(p/p)=－57.05kJ2 1 2 1[導(dǎo)引]由計(jì)算結(jié)果可知，雖然三個(gè)過程的初終態(tài)相同，但不同過程中的功不相等。這是因?yàn)椋撞皇菭顟B(tài)函數(shù)，其值與過程有關(guān)。習(xí)題2[題解]n=50g/28g·mol1=1.79mol定溫可逆壓縮

1 1

2MPa13.29kJ

=1.791

×298Kln0.1MPa若反抗外壓力0.1Mpa，WpV)

(nRTnRT)2 su 2 2

su p p2 2104.21kJ

Pa1.79mol8.314mol1K

298K( 1 1 )2MPa封閉系統(tǒng)由一個(gè)過程從始態(tài)A）到達(dá)終態(tài)B，再由另一個(gè)過程從終態(tài)B）一個(gè)始態(tài)A，整個(gè)循環(huán)過程狀態(tài)函數(shù)的改變量應(yīng)為零；本題中，系統(tǒng)經(jīng)歷兩個(gè)不同途徑值與過程有關(guān)。習(xí)題3[題解](1)dV=0，W=0。Q =U=nC (T－T)V 2 1=10mol×20J·K1·mol1×（566－283）K=56.6kJH=nC (T－T)p,m 2 1=10mol×(20＋8.314)J·K1·mol1×（566－283）K=80.129kJ(2)Q=0，U=U2 H=H2

=56.6=80.129kJW=U2

=56.6kJ(3)dp=0，U3

=U1

=56.6kJQ=H=80.129kJp W

pdV－p(V2－V1)=－nRT2

)=23.529kJ[導(dǎo)引]熱力學(xué)能U和焓H是狀態(tài)函數(shù)，只要系統(tǒng)變化前后的始、終態(tài)一定，則不論經(jīng)歷何種UHUHUH和Q不是狀態(tài)函數(shù)，和Q分別不同。習(xí)題4[題解]設(shè)計(jì)變化途徑如下：A(g)n=2molUA(g)n=2molU=?1A(g)n=2molp=50.663kPa1p=101.325kPa2T=400K1H=?1T=350K22

A(l)n=2molp=101.325kPa2T=350KH=？ 22H=nC (T－T)1 p,m 2 1=2mol30J·K1·mol1(－50)K=－3.00kJH =n H =－2mol38kJ·mol1=－76kJ2H=H1

Vap+H2

m=(－76－3.0)kJ=－79kJU=U

+U=nC (T－T

－(pV)1 2 V,m 2 1 2=nCV,m

(T－T2

)+H

+nRT2 22mol(30－8.314)J·K1·mol1(350－400)K－76103J+2mol8.314J·K1·mol1350K=－72.35kJ或U=H－(pV)H－(－pV )g,1=H+nRT1=－79kJ+28.314400103kJ=－72.35kJpVT變化又包括相變化，兩種變化過程交織在一起，難以求出UH變化，一步為單純U=pV變化U（相變化H=H（pV變化H（相變化。1 2 1 2習(xí)題5[題解] (3)式×2＋(4)式×3－(1)式－(2)式得222H(g)＋2C(石墨)C22

(g)4H =2Hf m r

＋3H,3 r

m

－Hr

m,1

－H r m

=52.6kJ·mol1；(1)式＋(2)式－(4)式得CH(g)＋3O

(g)2CO

＋2H

O(l)2 4H =r m r

2m,1

＋Hr

m,2

2－Hr

2m

=－1411.2kJ·mol1；[導(dǎo)引]本題為利用蓋斯定律，即方程式的線性組合，求得化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓。習(xí)題6[題解]r

H (298K)m=－H (CHOH,g,298K)+4H (HCl,g,298K)+H (C

Cl,g,298K)+f m 2 5 f m f m 2 5H f m

O,g,298K)2=－19.23kJ·mol1H (393K)=H(298K)+ T C

(B)dTr m r

2T B p,m∑νC

1(B)=－2.53J·K1·mol1－18.09×103J·K1·mol1(T/K)B則Hr

p,m(393K)m=－19.23kJ·mol1 +

[－2.53J·K1·mol1 －18.09×10-3J·K1·mol1(T/K)]dT=－20.06kJ·mol1[導(dǎo)引]本題為已知某一溫度時(shí)參與反應(yīng)各物質(zhì)的Hf m

（或Hc m

，利用基?；舴蚬角笏闳我鉁囟认禄瘜W(xué)反應(yīng)的Hr m

。但需注意變溫區(qū)間內(nèi)參與反應(yīng)各物質(zhì)無相變化，當(dāng)伴隨有相變化時(shí)，還需把相變焓考慮進(jìn)去。習(xí)題7[題解]先由給定的反應(yīng)及CHCOOH(l),CHOH(l)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓求出CHCOOCH(l)3 2 5 3 2 5的標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒ΔH (CHCOOCH,l,298.15K),即r m 3 2 5ΔH (CHCOOC

,l,298.15K)c m 3 2 5=H (CHCOOH,l,298.15K)H (CHOH,l,298.15K)-

(298.15K)c m 3 c m 2 5 r m=－874.54kJ.mol-1－1366.91kJ.mol-1 +9.20kJ.mol-1=－2232.22kJ.mol-1即 CHCOOCH(l)+5O=4CO(g)+4HO(l)

(298.15K)=－2232.22kJ.mol-13 2 5 2 2 2 r m再由該反應(yīng)求得 H (CHCOOCH,l,298.15K)：f m 3 2 5H (298.15K)r m=4H (CO,g,298.15K)+4H