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1、0热力学第一定律练习题热力学第一定律练习题一、判断题（说法对否）： 1、当系统的状态一定时，所有的状态函数都有一定的数值。当系统的状态发生变化时， 所有的状态函数的数值也随之发生变化。 2 体积是广度性质的状态函数；在有过剩 NaCl(s) 存在的饱和水溶液中，当温度、压 力一定时；系统的体积与系统中水和 NaCl 的总量成正比。 3 在 101.325kPa、100下有 lmol 的水和水蒸气共存的系统，该系统的状态完全确定。4一定量的理想气体，当热力学能与温度确定之后，则所有的状态函数也完全确定。 5系统温度升高则一定从环境吸热，系统温度不变就不与环境换热。 6从同一始态经不同的过程到达同
2、一终态，则 Q 和 W 的值一般不同，Q + W 的值一般 也不相同。 7因 QP = H，QV = U，所以 QP与 QV都是状态函数。 8封闭系统在压力恒定的过程中吸收的热等于该系统的焓。 9对于一定量的理想气体，当温度一定时热力学能与焓的值一定，其差值也一定。 10在 101.325kPa 下，1mol l00的水恒温蒸发为 100的水蒸气。若水蒸气可视为理 想气体，那么由于过程等温，所以该过程 U = 0。 111mol，80.1、101.325kPa 的液态苯向真空蒸发为 80.1、101.325kPa 的气态苯。 已知该过程的焓变为 30.87kJ，所以此过程的 Q = 30.87
3、kJ。 121mol 水在 l01.325kPa 下由 25升温至 120，其 H = CP,mdT。 13因焓是温度、压力的函数，即 H = f(T,p)，所以在恒温、恒压下发生相变时，由于 dT = 0，dp = 0，故可得 H = 0。 14因 Qp = H，QV = U，所以 Qp - QV = H - U = (pV) = -W。 15卡诺循环是可逆循环，当系统经一个卡诺循环后，不仅系统复原了，环境也会复原。16一个系统经历了一个无限小的过程，则此过程是可逆过程。 17若一个过程中每一步都无限接近平衡态，则此过程一定是可逆过程。 18若一个过程是可逆过程，则该过程中的每一步都是可逆的
4、。 191mol 理想气体经绝热不可逆过程由 p1、V1变到 p2、V2，则系统所做的功为。 20气体经绝热自由膨胀后，因 Q = 0，W = 0，所以 U = 0，气体温度不变。 21(U/V)T = 0 的气体一定是理想气体。 22因理想气体的热力学能与体积压力无关，所以(U/p)V = 0，(U/V)p = 0。 23若规定温度 T 时，处于标准态的稳定态单质的标准摩尔生成焓为零，那么该温度下 稳定态单质的热力学能的规定值也为零。24已知 CO2在 298.15K 时的和 0到 1000的热容 Cp,m则 CO2在 1000K 时的mfH标准摩尔生成焓为 (1000K) 。 dTCKHK
5、HKKmpmfmf100015.298,15.298100025一定量的理想气体由 0、200kPa 的始态反抗恒定外压(p环 = 100kPa) 绝热膨胀达平衡，则末态温度不变。 26当系统向环境传热(Q 0(C) Q 0 W 0 (D) U = 0 , Q W 0 3. 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 , W = 0(C) Q = 0 , U = 0 , H = 0 (D) Q = 0 , U 0 , H 0 5. 1mol
6、，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 Q2 (B) W1 W2 Q1 U不可逆 W可逆 Q不可逆 ( Q可逆 + W可逆) ( Q不可逆 + W不可逆) 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
7、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 W2 10. 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),(3) 21. 当以 5mol H2气与 4mol Cl2气混合，最后生
8、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 mol三 . 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 _ 033. 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 , P0 的值应等于 _ 。4. 在横线上填上 、或？（？代表不能确定） 氢气和氯
9、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= _ kJ.mol-1。8. 300K 时 0.125 mol
10、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 _ 。 四. 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？2. 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. 有人说，因为 U = Qv，而内能是个状态函数，所以虽然
11、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，而焓不是守恒量，请对此加以评论 并举例说明。9. 关系式
12、 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）五. 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 ，从输气管向它充空气（空气可视为理想气体），输
13、 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，4体积为初始状态的 2 倍。请计算 Q,W 和 H 4. 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，已知气体常数 a0 = 135.
14、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-1 6. 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，
