物理化學(xué)-第一章-熱力學(xué)第一定律-習(xí)題

第一章熱力學(xué)第一定律能量及能量轉(zhuǎn)化問題解決的問題根本要求及主要公式一、根本概念1．系統(tǒng)與環(huán)境2．狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù)3．過程與途徑4.可逆過程二、熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式

△U=Q+W三、熱力學(xué)第一定律在理想氣體中的應(yīng)用1．理想氣體的內(nèi)能和焓只是溫度的函數(shù)2．Cp-Cv=nRCpm-Cvm=R3．絕熱過程4．卡諾循環(huán)δU=δQ+δW四、不同過程中Q、W、△U、△H的計(jì)算1．理想氣體簡單狀態(tài)變化⑴自由膨脹∵dT=0，∴△U=0，△H=0，∴W=-QW=-∑p外dV=0，Q=0⑵恒溫過程∵dT=0，∴△U=0，△H=0∴W=-Q=-nRT㏑V2/V1=nRT㏑p1/p2⑶恒容過程△U=Qv=nCvm〔T2-T1〕∵dV=0，∴W=0△H=nCpm〔T2-T1〕⑷恒壓過程△H=Qp=nCpm〔T2-T1〕W=-∑p外dV=-p外〔V2-V1〕△U=Qp+W或△U=nCvm〔T2-T1〕⑸絕熱過程Q=0，△U=W=nCvm〔T2-T1〕△H=nCpm〔T2-T1〕在絕熱可逆過程中pVγ=C，TVγ-1=C，p1-γTγ=C2．相變過程⑴可逆相變△H=Qp，W=-p外〔V2-V1〕，△U=Q+W⑵不可逆相變，不能直接計(jì)算，需要根據(jù)狀態(tài)函數(shù)的性質(zhì)設(shè)計(jì)過程求算3．化學(xué)反響熱的計(jì)算⑴恒壓熱效應(yīng)與恒容熱效應(yīng)的關(guān)系Qp-Qv=△nRT，或△H-△U=△nRT△n：為氣態(tài)產(chǎn)物的摩爾數(shù)之和減去氣態(tài)反響物的摩爾數(shù)之和。⑵蓋斯定律：根據(jù)狀態(tài)函數(shù)的性質(zhì)設(shè)計(jì)過程，通過反響的熱效應(yīng)，求實(shí)驗(yàn)上不易測的一些反響的熱效應(yīng).⑶利用標(biāo)準(zhǔn)生成焓計(jì)算反響熱△rHm=∑〔PB△fHm〕產(chǎn)物-∑〔RB△fHm〕反響物⑷利用標(biāo)準(zhǔn)燃燒焓計(jì)算反響熱△rHm=∑〔RB△cHm反響物-∑〔PB△cHm〕產(chǎn)物⑸標(biāo)準(zhǔn)離子生成焓：熱力學(xué)規(guī)定△fHm，H+〔∞〕=0，由此可求一些其他離子標(biāo)準(zhǔn)生成焓?！鱮Hm=∑〔PB△fHm〕產(chǎn)物-∑〔RB△fHm〕反響物(7)反響熱與溫度的關(guān)系—基爾霍夫定律一個(gè)溫度的反響熱，求另一個(gè)溫度下的反響熱△rHm〔T2〕=△rHm〔T1〕+∫△rCpdT△rCp=∑〔PBCpB〕產(chǎn)物-∑〔RBCpB〕反響物⑹利用鍵焓計(jì)算反響熱

練習(xí)題

1.當(dāng)體系的狀態(tài)一定時(shí)，所有的狀態(tài)函數(shù)都有一定的數(shù)值，當(dāng)體系的狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)，所有的狀態(tài)函數(shù)值也都隨之變化。

(×)一、判斷題：以下說法對(duì)嗎?2.一定量的某種理想氣體，當(dāng)熱力學(xué)能與溫度確定后，那么所有的狀態(tài)函數(shù)也完全確定了。

(×)3．101.325kPa，100℃水，恒溫蒸發(fā)為100℃水蒸氣〔水蒸氣視理想氣體〕，由于該過程是等溫過程，所以△U=0。

(×)4.對(duì)同一始態(tài)出發(fā)的理想氣體的絕熱過程W可逆=△U=nCvm△T，

W不可逆=△U=nCvm△T，∴W可逆=W不可逆(×)2．以下各式哪個(gè)不受理想氣體條件限制〔1〕△H=△U+p△V〔2〕Cpm-Cvm=R〔3〕pVr=常數(shù)〔4〕W=-nRT㏑V2/V1(1)1．熱力學(xué)第一定律以△U=Q+W的形式表示時(shí)，其使用條件是〔1〕任意系統(tǒng)〔2〕隔離系統(tǒng)〔3〕封閉系統(tǒng)〔4〕敞開系統(tǒng)(3)二選擇題3．一定量的理想氣體從p1V1T1分別經(jīng)①絕熱可逆膨脹到p2V2T2；②經(jīng)絕熱恒外壓膨脹到p2′V2′T2′，假設(shè)p2′=p2，那么〔1〕T2′=T2，V2′=V2〔2〕T’2＞T2，V2’＜V2〔3〕T’2＞T2,V2’＞V2〔4〕T2’＜T2，V2’＞V2(3)∵W(可逆)

＞W(wǎng)(不可逆)p2=p2’∴T’2＞T2根據(jù)pV=nRTV與T成正比∴V’2＞V24.某體系經(jīng)歷一個(gè)不可逆循環(huán)后，以下關(guān)系式中不能成立的是〔1〕△U=0〔2〕Q=0〔3〕△T=0〔4〕△H=0(2)5．在一個(gè)絕熱的鋼壁容器中，發(fā)生一個(gè)化學(xué)反響，使體系溫度從T1升高到T2，壓力從p1升高到p2，那么〔1〕Q＞0，W＞0，△U＞0〔2〕Q=0，W=0，△U=0〔3〕Q=0，W＞0，△U＜0〔4〕Q＞0，W=0，△U＞0(2)6．對(duì)于理想氣體，以下關(guān)系中哪個(gè)不正確!(2)(4)(3)(1)7．在恒定的溫度和壓力下，A→2B的反響△rHmθ〔a〕及反響2A→C的△rHmθ〔b〕，那么反響C→4B△rHmθ〔c〕〔1〕2△rHmθ〔a〕+△rHmθ〔b〕，〔2〕△rHmθ〔b〕－2△rHmθ(a〕〔3〕△rHmθ〔b〕+△rHmθ〔a〕，〔4〕2△rHmθ〔a〕－△rHmθ〔b〕2×(a)-(b)=(C)(4)8．反響H2〔g〕+1/2O2〔g〕→H2O〔g〕的△rHmθ，以下說法何者是不正確的？〔1〕△rHmθ是H2O〔g〕的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓〔2〕△rHmθ是H2〔g〕的標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓〔3〕△rHmθ是負(fù)值〔4〕△rHmθ與△rUmθ值不等(2)9．反響CO〔g〕+1/2O2〔g〕→CO2〔g〕的△rHmθ，以下說法何者是不正確的？〔1〕△rHmθ是CO2〔g〕的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓〔2〕△rHmθ是CO〔g〕的標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓〔3〕△rHmθ是負(fù)值〔4〕△rHmθ與△rUmθ值不等(1)1．在一絕熱箱中置一絕熱隔板，將箱分成兩局部。分別裝有溫度壓力都不同的兩種氣體。將隔板抽走使氣體混合，假設(shè)以氣體為系統(tǒng)，那么Q=〔〕；W=〔〕；△U=〔〕。0三.填空002．1mol理想氣體從始態(tài)p1V1T1分別經(jīng)過(1)絕熱可逆膨脹到p2，(2)經(jīng)過對(duì)抗恒外壓〔p環(huán)=p2〕絕熱膨脹至平衡，那么兩個(gè)過程間有WⅠ〔〕WⅡ，△UⅠ〔〕△UⅡ，△HⅠ〔〕△HⅡ。<＜＜∵△U=nCvm(T2-T1),∵△H=nCpm(T2-T1),絕熱可逆過程溫度降的更低3．在一具有導(dǎo)熱壁的汽缸上，裝有一可移動(dòng)的活塞，缸內(nèi)同時(shí)放入鋅粒和鹽酸，令其發(fā)生化學(xué)反響，當(dāng)以鋅、鹽酸及產(chǎn)物為系統(tǒng)時(shí)，△U〔〕0，Q〔〕0，W〔〕0。4．系統(tǒng)從A點(diǎn)出發(fā)，經(jīng)過一循環(huán)過程回到始態(tài)A，假設(shè)體系對(duì)環(huán)境作功，試在圖中標(biāo)出循環(huán)過程的方向?！病?lt;<<

順時(shí)針

pVA·5．理想氣體經(jīng)歷如圖A→B→C→A的循環(huán)過程，試在圖上表示：〔1〕B→C過程的△U2；〔2〕B→C過程的Q2?！摺鱑=0,Q=-W(ABC圍起的面積)∵Q=Q1+Q2+Q3,Q3=0∴Q2=Q-Q1Q1(AB線下面的面積)用陰影面積和的負(fù)值表示(2)B→C過程的Q2

6．在溫度T時(shí)，反響C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)的△rHmθ〔〕△rUmθ.△n=-1<7．1mol液體苯在彈式量熱計(jì)中完全燃燒，放熱3264kJ，那么反響的△rUm〔298K〕=()kJ，△rHm〔298K〕=〔〕kJ。-3264-3268∵△rHmθ=△rUmθ+△nRT,△n=-3/28．H2O〔l〕的△fHmθ〔298K〕=-285.84kJ·mol-1，那么H2〔g〕的△cHmθ〔298K〕=〔〕kJ·mol-1。-285.849．反響C〔s〕+O2〔g〕=CO2〔g〕的△rHmθ〔298K〕=-393.51kJ·mol-1，假設(shè)此反響在一絕熱鋼瓶中進(jìn)行，那么此過程的△T〔〕0；△U〔〕0；△H〔〕∵△T＞0,△U〔=〕0,△H=△U+V△p∵T2＞T1∴p2＞p1>=>10．298K時(shí)，某化學(xué)反響的△rHmθ=-16.74kJ·mol-1,△rCp=16.74J·K-1·mol-1，那么化學(xué)反響在〔〕K溫度下反響時(shí)的反響熱為零.12981．1mol單原子理想氣體，始態(tài)2×101.325kPa，11.2dm3，經(jīng)pT=常數(shù)的可逆過程，壓縮到終態(tài)為4×101.325kPa，Cvm=3/2R，求：〔1〕終態(tài)的體積和溫度；〔2〕△U和△H；〔3〕所作的功。四計(jì)算

1.

3.2.2．1mol理想氣體于27℃，101.325kPa時(shí)，受某恒定外壓恒溫壓縮至平衡態(tài)，再于該狀態(tài)下恒容升溫到97℃，壓力達(dá)1013.25kPa，求整個(gè)過程的Q、W、△U、△H。Cvm=20.92J·mol-1·K-11mol101.325kPa27℃24．6dm31mol822kPa27℃3.034dm31mol1013.25kPa97℃3.034dm3pe，TⅠVⅡⅠ.簡單狀態(tài)變化,恒溫過程Ⅱ.恒容過程W2=01mol101.325kPa27℃24．6dm31mol822kPa27℃3.034dm31mol1013.25kPa97℃3.034dm3pe，TⅠVⅡ3〔1〕1g水在100℃，101.325kPa下蒸發(fā)為蒸汽〔理氣〕，吸收熱量為2259J·g-1，問此過程的Q、W、△U、△H值為多少？〔2〕始態(tài)同上，外界壓強(qiáng)恒為50.66kPa下，將水等溫蒸發(fā)后，再將50.66kPa下的氣慢慢加壓為終態(tài)100℃，101.325kPa的水氣，求Q、W、△U、△H值為多少？〔3〕如果1g,100℃，101.325kPa下的水，突然放到恒溫100℃的真空箱中，水氣即充滿真空箱，測其壓力為101.325kPa，求Q、W、△U、△H值為多少？1g101.325kPa100℃V(水)1g101.325kPa100℃V(氣)1g101.325kPa100℃V(水)1g50.66kPa100℃V’(氣)1g101.325kPa100℃V(氣)ⅠpTⅡ因?yàn)閮?nèi)能和焓為狀態(tài)函數(shù),所以改變量同上(2)3.始終態(tài)同上5．298K時(shí)，B2H6在等壓pθ燃燒，反響按下式進(jìn)行，放熱2021kJB2H6〔g〕3O2〔g〕=B2O3〔s〕+3H2O〔g〕在相同條件下，1mol元素硼氧化成三氧化二硼放熱632kJ，H2〔g〕的△cHmθ〔298.15K〕=-285.84kJ·mol-1，水在298K時(shí)的汽化焓為44kJ·mol-1，求B2H6〔g〕的△fHmθ。解:(1)(2)(3)(4)

根據(jù)蓋斯定律(6)(5)(2)+(3):(1)×2-(4):(5)×3+(