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1、1第一章 热力学第一定律一 . 选择题：1. 恒容下，一定量的理想气体，当温度升高时内能将 ( )(A) 降低 (B) 增加 (C) 不变 (D) 增加、减少不能确定2. 在一刚性的绝热箱中，隔板两边均充满空气，(视为理想气体)，只是两边压力不等，已知 P右 0(C) Q 0 W 0 (D) U = 0 , Q W 03. 有一容器四壁导热，上部有一可移动的活塞，在该容器中同时放入锌块和盐酸，发生化学反应后活塞将上移一定距离，若以锌和盐酸为体系则 ( )(A ) Q 0 , rU 0 , rU = 0 (D) Q 0 , rU 0 , W = 0(C) Q = 0 , U = 0 , H =
2、0 (D) Q = 0 , U 0 , H 05. 1mol，373K，标准压力下的水经下列二个不同过程达到 373K，标准压力下的水气，(1) 等温等压可逆蒸发 (2) 真空蒸发，这二个过程中功和热的关系为( )(A ) W1 W2 Q1 Q2 (B) W1 W2 Q1 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不可逆 - W不可逆)2正确的是 ( )(A ) (1),(2) (B) (2),(3) (C) (3),(4) (D) (1),(4). 化学反应在只做体积功的等温等压条件下，若从反应物开始进行反应，则此反应(A ) 是热力学可逆过程 (B) 是
3、热力学不可逆过程(C) 是否可逆不能确定 (D) 是不能进行的过程9. 1mol 单原子理想气体从 298K，202.65kPa 经历 等温 绝热 等压三条途径可逆膨胀使体积增加到原来的 2 倍，所作的功分别为 W1,W2,W3，三者的关系是 ( )(A ) W1 W2 W3 (B) W2 W1 W3(C) W3 W2 W1 (D) W3 W1 W210. 凡是在孤立体系中进行的变化，其 U 和 H 的值一定是 ( )(A ) U 0 , H 0 (B) U = 0 , H = 0(C) U Qv 的反应是 ( )(A ) (1),(4) (B) (1),(2) (C) (1),(3) (D)
4、 (4),(3) 21. 当以 5mol H2气与 4mol Cl2气混合，最后生成 2mol HCl 气。若以下式为基本单元，则反应进度应是：H2(g) + Cl2(g) 2HCl(g)(A) 1 mol (B) 2 mol (C) 4 mol (D) 5 mol4二 . 填空题：1. 对于任何宏观物质，其焓 H 一定 _ 内能 U，(填上 、) 因为_；对于等温理想气体反应，分子数增多的H 一定 _ U，因为_ 。2. 选择“”，“”，“”中的一个填入下列空格：理想气体恒温可逆压缩 U _ 0， H _ 03. 实际气体符合理想气体行为的条件是在 _ 温度时，该气体的(PV)/PT , P
5、0 的值应等于 _ 。4. 在横线上填上 、或？（？代表不能确定）氢气和氯气在绝热刚性容器中反应，则(A) W _ 0 (B) U _ 0 (C) H _ 0 (D) H _ Q5. 在一绝热刚性容器中进行某一化学反应，该体系的内能变化为 _ ，焓变化为 _ 。6. 300K 时将 2mol Zn 片溶于过量的稀硫酸中，若反应在敞口容器中进行时放热Qp，在封闭刚性容器中进行时放热 Qv，则 Qv- Qp= _ J。7. 已知反应 2H2(g) + O2 (g) 2H2O(l) 在 298K 时恒容反应热Qv= -564 kJ.mol-1，则 H2 (g) 在 298K 时标准摩尔燃烧焓:cHm
6、= _ kJ.mol-1。8. 300K 时 0.125 mol 正庚烷（液体）在弹式量热计中完全燃烧，放热 602kJ，反应 C7H16 (l) + 11O2 (g) = 7CO2 (g) + 8H2 O(l) 的 rUm= _，rHm = _ 。 (RT 2.5 kJ)9. 当一个化学反应的 _ 等于零时，该反应的热效应就不受温度影响。10. 从统计热力学观点看，功的微观本质是 _ 。热的微观本质是 _ 。三. 问答题：1. 一个爆炸反应体系应看作是绝热体系还是孤立体系？52. 凡是体系的温度有变化，则体系一定有吸热或放热现象。凡是温度不变，则体系就没有吸热放热现象。两结论对吗 ?3. 有
7、人说，因为 U = Qv，而内能是个状态函数，所以虽然 Q 不是状态函数，但 Qv是个状态函数，此话对吗？请阐明理由。4. 在盛水槽中放入一个盛水的封闭试管，加热盛水槽中的水（做为环境），使其达到沸点，试问试管中的水（体系）会不会沸腾，为什么？5. 有人认为封闭体系“不作功也不吸热的过程 U = 0，因而体系的状态未发生变化”，请对此加以评论并举例说明。6. 热力学的不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程。此话对吗？7. 理想气体向真空绝热膨胀 dU = 0， dT = 0，而实际气体的节流膨胀过程 dH = 0， dT 0。上述二结论对吗?8. 有人认为孤立体系状态改变时，内能是守恒量，而焓
8、不是守恒量，请对此加以评论并举例说明。9. 关系式 PV= 常数，适用于理想气体的绝热过程。此话对吗？10. 一个外有绝热层的橡皮球内充 101325Pa 的理想气体，突然投入真空中球体积增加一倍。指出该过程中 Q、W、U 和 H 的值（用正、负号表示）四. 计算题:1. 已知氢的Cp,m= 29.07 - 0.836 10-3(T/K) + 20.110-7(T/K)2 J.K-1.mol-1(1) 求恒压下 1mol 氢的温度从 300K 上升到 1000K 时需要多少热量？(2) 若在恒容下需要多少热量？(3) 求在这个温度范围内氢的平均恒压摩尔热容。2. 有一绝热真空钢瓶体积为 V0
9、，从输气管向它充空气（空气可视为理想气体），输气管中气体的压力为 P0 ，温度为 T0 ，由于气体量很大，且不断提供气体，所以在充气6时输入气管中的气体的压力、温度保持不变，当钢瓶中气体压力为 P0 时，问钢瓶中气体温度为多少？3. 1mol 单原子理想气体，初始状态为 25，101325 Pa 经历 U = 0 的可逆变化后，体积为初始状态的 2 倍。请计算 Q,W 和 H4. 298K 时，510-3m3 的理想气体绝热可逆膨胀到 610-3m3，这时温度为 278K。试求该气体的 Cv,m和 Cp,m 。5. 1mol N2气在 300K，及标准压力下被等温压缩到 500P计算 H 值，
10、已知气体常数 a0 = 135.8 kPa.dm6.mol-2， b0 = 0.039 dm3.mol-1，焦尔汤姆逊系数 J-T = (2a0 /RT) - b0 /Cp,m , Cp,m = 20.92 J.K -1.mol-16. 称取 0.727克的 D-核糖 C4H9O4CHO 放在一量热计中，用过量的 O2燃烧，量热计的温度由 298K 升高 0.910K，用同一仪器再做一次实验，使 0.858克苯甲酸燃烧，升温1.940K，计算该 D-核糖的摩尔燃烧内能、摩尔燃烧焓，及 D-核糖的摩尔生成焓。已知:苯甲酸的摩尔燃烧内能 cUm为3251 kJ.mol-1，液态水和 CO2(g)的
11、摩尔生成焓分别为 -285.8 kJ.mol-1和 -393.5 kJ.mol-1。7. 某炸弹内盛有 1mol CO 和 0.5mol O2，估计完全燃烧后的最高温度和压力各为多少。设起始温度 T1= 300K，压力 P1= 101.325 kPa。300K 时反应：CO(g) + (1/2)O2(g) = CO2(g) 的 Qv= -281.58kJ，CO2的 Cv,m /(J.K-1.mol-1) = 20.96 + 0.0293(T/K)，并假定高温气体服从理想气体行为。五.证明题：1. 单原子理想气体的内能为 (3/2)nRT + C (C 为常数)，请由此导出理想气体的 ( U/V
12、)T和 (H/V)T 。2.证明对理想气体有： (Cv /V)T = 0 ； (Cp /P)T= 03.证明范德华气体 (P + a/Vm2)(Vm-b) = RT 的焦耳系数 (T/V)U = - a/V m2 Cv,m4. 1mol 双原子理想气体，沿热容 C = R (气体常数)途径可逆加热，请推导此过程的过程方程式。75.某气体状态方程式为 PVm= RT +P （为正数）证明该气体经节流膨胀后温度必然上升。第一章 热力学第一定律习题参考答案一 . 选择题1.答 (B) 2.答(A) 因为整个刚性绝热容器为体系, 与环境无功和热的传递。3. 答(D) 4. 答(B) 5.答(A ) 6
13、.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/P2)-T1 18.答(B)19.答(D) 20.答(C) 21.答(A )二 . 填空题1. 答 一定大于 (因为 H = U + PV)；一定大于；因为 H = U + (n)RT，而 n为正。2. 答 U = 0 H = 03. 答 波义耳 (Boyles) 零4. 答 (A ) = (b) = (c) (d) 5. 答 0； P2V2- P1V16. 答 Qv- Qp = nRT = -4988 J7. 答 rHm = Qp= Qv + nRTcHm = (1/2)rHm= -285.7 kJ.mol-1 8. 答 rUm = -4816 kJ.mol-1 rHm = -4826 kJ.mol-189. 答 Cp= (CP,B)(生成物) - (CP,B)(反应物)10. 答 改变分子的能级；改变在分子能级上
