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 0 W 0U = 0(B) Q = 0 W 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，若以鋅和鹽酸為體系則()(A ) Q 0 , W = 0 ,rU 0 ,rU 0(C) Q 0 ,rU = 0(D) Q 0 ,rU 04

2、. 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 , W = 0(C) Q = 0 ,U = 0 ,H =0(D) Q = 0, U 工 0 , H 工 05. 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 W2 Q 1 U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

3、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 Wi WW，三者的關(guān)系是( )(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

4、)(C) U 0 , H 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(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 10

5、13250 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CuSQ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 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(A ) 實(shí)際氣體等壓可逆冷卻(C) 理想氣體絕熱可逆膨脹p- nR )dT 進(jìn)行計(jì)算的

6、是：()(B) 恒容攪拌某液體以升高溫度(D)量熱彈中的燃燒過程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(A ) C v(T1- T 2)(B) C(C) (P1V1- P 2V2)/(r-1)(D) R(T( )p(T2-T1)1-T2)/(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

7、縮到273K ，202.65 kPa17. 1mol(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)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(C) P2V/(1- Y )(1/V 2Y-1)- (1/ V1 (P 1,V 1,T 1)變化到狀態(tài)( )2(V2-V1)1Y-1) (D) (P2V2-P 1V1)/(1 -

8、Y )20.反應(yīng)(1) C iCG(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) C2H4(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丨的反應(yīng)是(A ) (1),(4)(B) (1),(2)(C) (1),(3)(D) (4)

9、,(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 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)?05.3 kPa 的終態(tài)，該氣體的 U 為2. 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)

10、/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) + O2 (g) t 2H2O(I) 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 -

11、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) + 11O2 (g) = 7CO 2 (g) + 8H 2 O(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 。三. 問答題 ：1. 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？2. 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 ?3. 有人說，因?yàn)?U = Qv，而內(nèi)能是

12、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。4. 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？5. 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)論并舉例說明。6. 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？7. 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？8. 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

13、舉例說明。9. 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?10. 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 -7 2 -1 -1C p,m= 29.07 - 0.83610 (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 V 0 ，從輸氣管向

14、它充空氣(空氣可視為理想氣體)，輸氣 管中氣體的壓力為 P0 ，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) 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P0 時(shí)，問鋼瓶中氣體溫度為多少?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 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朋，這時(shí)溫度為278K。試求該氣體的Cv,m和Cp,m。5. 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。6-23

15、-1=135.8 kPa.dm .mol - , bo = 0.039 dm .mol -，焦?fàn)枩愤d系數(shù)卩 j-t = (2a o /RT)-1 -1b0 /C p,m , C p,m = 20.92 J.K .mol6. 稱取0.727克的D-核糖C4HQCHO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0.910K，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

16、 -1kJ.mol -1和 -393.5 kJ.mol -1。7. 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)-1 -1的 Qv= -281.58kJ , CO的 Cv,m /(J.K - .mol-) = 20.96 + 0.0293(T/K)，并假定高溫氣體服從理想氣體行為。五. 證明題：1.單原子理想氣體的內(nèi)能為(3/2)nRT + C (C為常數(shù) ) ，請(qǐng)由此導(dǎo)出理想氣體的(U/ V)T和( H

17、/ V)T。2.證明對(duì)理想氣體有：(Cv /V)T= 0； (Cp /P)T= 03.證明范德華氣體 (P + a/Vm2)(V m-b)= RT 的焦耳系數(shù) ( T/ V)U= - a/V m2 C4. 1mol 雙原子理想氣體，沿?zé)崛?C = R ( 氣體常數(shù) )途徑可逆加熱，請(qǐng)推導(dǎo)此過程 的過程方程式。5. 某氣體狀態(tài)方程式為 PVf 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.

18、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) ；一定大于；因?yàn)?H = U + ( n)RT，而 n為正。2. 答U = 0H= 03. 答波義耳 (Boyles)零4. 答(A ) =(b) =(c) (d) 5. 答0 ； P2V2- P1V16. 答Q v- Q p = nRT =-4988 J7. 答 rHm = Qp= Q

19、v + nRT cHm = (1/2) rHm= -285.7 kJ.mol8. 答rUm = -4816 kJ.mol -1rHm = -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?1) 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

20、 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，在絕熱鋼瓶內(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：在絕熱鋼瓶內(nèi)由H2 (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 =T2 CP,dT = 20620 J.mol11(2) Qv= U = H -

21、R T = 14800 J.mol-1(3) CP,m= H/(T 2- T 1) = 29.45 J.K .mol2. 答設(shè)進(jìn)入鋼瓶中n mol空氣為體系始態(tài)P 0 To V終態(tài)Po T V均視為理想氣W = -P0 V)= -nRT 0NC v,m(T - T ) = nRT T = (CP,m / C V,m ) X T體 U = -WC P,m = C V,m+ R C P,m /C V,m= 丫=Y T3. 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(

22、T 2/T1) = ( y -1)ln(V 1/V2)丫 = 1.381-1-1-1Cp,m = R 丫 /( 丫 -1) = 30.1 J.K .mol C v,m = C P,m- R = 21.8 J.K .molH =T2 ( H/ p)Tdp= -n(2a 0 /RT-b0 )(p 2- p1) = -3534 J5. 答 J-T = ( T/ P)h= -(1/C p)( H/ P)T= n(2a 0 /RT -bo )/C p6. 答 cd (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 20(1)-1 rU(D) = C、 T/nD = -2212 kJ.molrHm(D) =rUm(D) + RT = -2212 kJ.mol -1fHm(D) = 5 f Hm(CO2) + 5 fHm(H2O) - rHm(D)= -1184 kJ.