習題

一、選擇題

1.在同一溫度下，同一氣體物質的摩爾定壓熱容Cp,m與摩爾定容熱容CV,m之間的關系為（　）。

A.Cp,m<CV,m

B.Cp,m>CV,m

C.Cp,m=CV,m

D.難以比較

2.當理想氣體反抗一定的壓力做絕熱膨脹時，則（　）。

A.焓總是不變

B.熱力學能總是增加

C.焓總是增加

D.熱力學能總是減少

3.25℃，下面的物質中標準摩爾生成焓不為零的是（　）。

A.N2（g）

B.S（s，單斜）

C.Br2（l）

D.I2（s）

4.某堅固容器容積100dm3，于25℃、101.3kPa下發生劇烈化學反應，容器內壓力、溫度分別升至5066kPa和1000℃。數日后，溫度、壓力降至初態（25℃和101.3kPa），則下列說法中正確的為（　）。

A.該過程△U=0，△H=0

B.該過程△H=0，W≠0

C.該過程△U=0，Q≠0

D.該過程W=0，Q≠0

5.H2和O2以2:1的摩爾比在絕熱的鋼瓶中反應生成H2O，在該過程中（　）是正確的。

A.△H=0

B.△T=0

C.pVγ=常數

D.△U=0

6.已知反應　　的標準摩爾反應焓為，下列說法中不正確的是（　）。

A.是H2O（g）的標準摩爾生成焓

B.是H2（g）的標準摩爾燃燒焓

C.是負值

D.與反應的數值不等

7.已知在T1到T2的溫度范圍內某化學反應所對應的，則在該溫度范圍內反應的（　）。

A.不隨溫度變化

B.隨溫度升高而減小

C.隨溫度升高而增大

D.與溫度的關系無法簡單描述

8.△U可能不為零的過程為（　）。

A.隔離體系中的各類變化

B.等溫過程

C.理想氣體等溫過程

D.理想氣體自由膨脹過程

9.如右圖，在一具有導熱器的容器上部裝有一可移動的活塞；當在容器中同時放入鋅塊及鹽酸令其發生化學反應，則以鋅塊與鹽酸為體系時，正確答案為（　）。

A.Q<0，W=0，△U<0

B.Q=0，W<0，△U>0

C.Q=0，W=0，△U=0

D.Q<0，W<0，△U<0

10.1molC2H5OH（l）在298K和100kPa壓力下完全燃燒，放出的熱為1366.8kJ，該反應的標準摩爾熱力學能變接近于（　）。

A.1369.3kJ·mol-1

B.-1364.3kJ·mol-1

C.1364.3kJ·mol-1

D.-1369.3kJ·mol-1

11.物質的量為n的單原子理想氣體等壓升高溫度，從T1至T2，△U等于（　）。

A.nCp,m△T

B.nCV,m△T

C.nR△T

D.nRln（T2/T1）

二、判斷題

1.100℃時，1molH2O（l）向真空蒸發變成1molH2O（g），這個過程的熱量即為H2O（l）在100℃的摩爾汽化焓。（　）

2.熱力學標準狀態的溫度指定為25℃。（　）

3.體系從同一始態出發，經絕熱不可逆到達終態，若經絕熱可逆過程，則一定達不到此狀態。（　）

4.500K時H2（g）的。（　）

5.（C，石墨，298K）=0。（　）

6.因為Qp=△H，QV=△U，而焓與熱力學能是狀態函數，所以Qp與QV也是狀態函數。（　）

7.物質的量為n的理想氣體，由T1，p1絕熱膨脹到T2、p2，該過程的焓變化為。（　）

8.CO2（g）的。（　）

9.僅在25℃時，（S，正交）=0。（　）

10.dU=nCV,mdT這個公式對一定量的理想氣體的任何p，V，T過程均適用。（　）

11.理想氣體在恒定的外壓力下絕熱膨脹到終態。因為是恒壓，所以△H=Q；又因為是絕熱，Q=0，故△H=0。（　）

三、計算題

1.1molH2由p1=101.325kPa，t1=0℃，分別經（a）向真空膨脹；（b）反抗恒定外壓p環=50.663kPa，恒溫膨脹至p2=50.663kPa，試求兩種不同途徑中體系與環境交換的體積功W（a）及W（b）。

2.3mol理想氣體于恒溫298.15K條件下由始態V1=20.0dm3可逆膨脹到末態V2=50.0dm3。求始態、終態氣體的壓力p1、p2以及膨脹過程的可逆功Wr。

3.298K時，將0.05kg的N2由0.1MPa恒溫可逆壓縮到2MPa，試計算此過程的功。若壓縮后的氣體再反抗0.1MPa的外壓力　進行恒溫膨脹回到始態，問此過程的功又是多少？

4.求5molH2（視為理想氣體）在下列各過程中的體積功。

（1）由300K，100kPa恒壓下加熱到800K；

（2）5molH2由300K，100kPa恒容下加熱到800K；

（3）5molH2由300K，1.0MPa恒溫可逆膨脹到1.0kPa；

（4）5molH2由300K，1.0MPa自由膨脹到1.0kPa。

5.計算（1）1mol水在100℃，101.3kPa下汽化時的體積功。已知在100℃，101.3kPa時水的比體積為1.043×10-3dm3·g-1，水蒸氣的比體積為1.677dm3·g-1，H2O的摩爾質量為18.02g·mol-1；（2）忽略液體體積計算體積功；（3）把水蒸氣看做理想氣體，計算體積功。

6.101.3kPa下，冰在0℃的密度為0.9168×106g·m-3，水在100℃時的密度為0.9584×106g·m-3，試求將1mol0℃的冰變成100℃的水的過程的功及變成100℃的水蒸氣過程的功。設水蒸氣服從理想氣體行為。H2O的摩爾質量為18.02g·mol-1。

7.計算25℃時50g鐵溶解在鹽酸中所做的功：（1）在密閉容器中；（2）在敞開的燒杯中。設外壓力恒定，產生的H2視作理想氣體，液體體積可忽略。（已知Fe的摩爾質量為55.8g·mol-1）

8.物質的量為n的理想氣體由始態p1，V1，T恒溫變化到達終態p2，V2，T，求過程的焓變△H。

9.已知在101.3kPa下，18℃時1molZn溶于稀鹽酸時放出151.5kJ的熱，反應析出1molH2。求反應過程的W，△U，△H。

10.2mol H2從400K，100kPa恒壓加熱到1000K，已知Cp,m（H2）=29.2J·mol-1·K-1，求△U，△H，Q，W各為多少？

11.3mol某理想氣體由409K，0.15MPa經恒容變化到p2=0.10MPa，求過程的Q，W，△U及△H。該氣體Cp,m=29.4J·mol-1·K-1。

12.已知液體A的正常沸點為350K，此時A的汽化焓△vapHm=38kJ·mol-1。A蒸氣視為理想氣體，其平均恒壓摩爾熱容為30J·mol-1·K-1。試求2mol A從400K，50.663kPa的氣態變為350K，101.325kPa的液態的△U和△H。

13.在一個帶活塞的容器中（設活塞無摩擦無質量），有氮氣0.5mol，容器底部有一密閉小瓶，瓶中有液體水1.5mol。整個物系溫度由熱源維持為373.2K，壓力為，今使小瓶破碎，在維持壓力為下水蒸發為水蒸氣，終態溫度仍為373.2K。已知水在373.2K，的蒸發熱為40.67kJ·mol-1，氮氣和水蒸氣均按理想氣體處理。求此過程的Q、W和ΔU。

14.氣相反應　　，100kPa進行時，Q，W，，各為多少，并寫出計算過程。

已知數據（Cp,m的適用范圍為25～800℃）:

　　　物質（298K）/kJ·mol-1Cp,m/J·K-1·mol-1

　　　A（g）　　　　　-235　　　　　　　　19.1

　　　B（g）　　　　　52　　　　　　　　　4.2

　　　Y（g）　　　　　-241　　　　　　　　30.0

15.已知下列反應在298K下的標準摩爾反應焓：

（1），　　△Hl=-1426.8kJ·mol-1；

（2），　　　　　　　△H2=-241.84kJ·mol-1；

（3），　　　　　　△H3=-92.3kJ·mol-1；

（4），　　　△H4=-112.0kJ·mol-1；

求反應的，。

16.蔗糖C12H22O11（s）0.1265g在彈式量熱計中燃燒，開始時溫度為25℃，燃燒后溫度升高了。為了升高同樣的溫度要消耗電能2082.3J。

（1）計算蔗糖的標準摩爾燃燒焓；

（2）計算它的標準摩爾生成焓；

（3）若實驗中溫度升高為1.743K，問量熱計和內含物質的熱容是多少？

［已知，，C12H22O11的摩爾質量為342.3g·mol-1。］

四、拓展題

1.化工企業生產中經常要換熱（將化學反應放出的熱傳遞出去），你知道有哪些換熱方式？

2.請查閱第一類永動機的相關資料，進一步加深對熱力學第一定律的認識。