习题
一、选择题
1.在同一温度下,同一气体物质的摩尔定压热容Cp,m与摩尔定容热容CV,m之间的关系为( )。
A.Cp,m<CV,m
B.Cp,m>CV,m
C.Cp,m=CV,m
D.难以比较
2.当理想气体反抗一定的压力做绝热膨胀时,则( )。
A.焓总是不变
B.热力学能总是增加
C.焓总是增加
D.热力学能总是减少
3.25℃,下面的物质中标准摩尔生成焓不为零的是( )。
A.N2(g)
B.S(s,单斜)
C.Br2(l)
D.I2(s)
4.某坚固容器容积100dm3,于25℃、101.3kPa下发生剧烈化学反应,容器内压力、温度分别升至5066kPa和1000℃。数日后,温度、压力降至初态(25℃和101.3kPa),则下列说法中正确的为( )。
A.该过程△U=0,△H=0
B.该过程△H=0,W≠0
C.该过程△U=0,Q≠0
D.该过程W=0,Q≠0
5.H2和O2以2:1的摩尔比在绝热的钢瓶中反应生成H2O,在该过程中( )是正确的。
A.△H=0
B.△T=0
C.pVγ=常数
D.△U=0
6.已知反应 的标准摩尔反应焓为,下列说法中不正确的是( )。
A.是H2O(g)的标准摩尔生成焓
B.是H2(g)的标准摩尔燃烧焓
C.是负值
D.与反应的数值不等
7.已知在T1到T2的温度范围内某化学反应所对应的,则在该温度范围内反应的( )。
A.不随温度变化
B.随温度升高而减小
C.随温度升高而增大
D.与温度的关系无法简单描述
8.△U可能不为零的过程为( )。
A.隔离体系中的各类变化
B.等温过程
C.理想气体等温过程
D.理想气体自由膨胀过程
9.如右图,在一具有导热器的容器上部装有一可移动的活塞;当在容器中同时放入锌块及盐酸令其发生化学反应,则以锌块与盐酸为体系时,正确答案为( )。
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压力下完全燃烧,放出的热为1366.8kJ,该反应的标准摩尔热力学能变接近于( )。
A.1369.3kJ·mol-1
B.-1364.3kJ·mol-1
C.1364.3kJ·mol-1
D.-1369.3kJ·mol-1
11.物质的量为n的单原子理想气体等压升高温度,从T1至T2,△U等于( )。
A.nCp,m△T
B.nCV,m△T
C.nR△T
D.nRln(T2/T1)
二、判断题
1.100℃时,1molH2O(l)向真空蒸发变成1molH2O(g),这个过程的热量即为H2O(l)在100℃的摩尔汽化焓。( )
2.热力学标准状态的温度指定为25℃。( )
3.体系从同一始态出发,经绝热不可逆到达终态,若经绝热可逆过程,则一定达不到此状态。( )
4.500K时H2(g)的。( )
5.(C,石墨,298K)=0。( )
6.因为Qp=△H,QV=△U,而焓与热力学能是状态函数,所以Qp与QV也是状态函数。( )
7.物质的量为n的理想气体,由T1,p1绝热膨胀到T2、p2,该过程的焓变化为。( )
8.CO2(g)的。( )
9.仅在25℃时,(S,正交)=0。( )
10.dU=nCV,mdT这个公式对一定量的理想气体的任何p,V,T过程均适用。( )
11.理想气体在恒定的外压力下绝热膨胀到终态。因为是恒压,所以△H=Q;又因为是绝热,Q=0,故△H=0。( )
三、计算题
1.1molH2由p1=101.325kPa,t1=0℃,分别经(a)向真空膨胀;(b)反抗恒定外压p环=50.663kPa,恒温膨胀至p2=50.663kPa,试求两种不同途径中体系与环境交换的体积功W(a)及W(b)。
2.3mol理想气体于恒温298.15K条件下由始态V1=20.0dm3可逆膨胀到末态V2=50.0dm3。求始态、终态气体的压力p1、p2以及膨胀过程的可逆功Wr。
3.298K时,将0.05kg的N2由0.1MPa恒温可逆压缩到2MPa,试计算此过程的功。若压缩后的气体再反抗0.1MPa的外压力 进行恒温膨胀回到始态,问此过程的功又是多少?
4.求5molH2(视为理想气体)在下列各过程中的体积功。
(1)由300K,100kPa恒压下加热到800K;
(2)5molH2由300K,100kPa恒容下加热到800K;
(3)5molH2由300K,1.0MPa恒温可逆膨胀到1.0kPa;
(4)5molH2由300K,1.0MPa自由膨胀到1.0kPa。
5.计算(1)1mol水在100℃,101.3kPa下汽化时的体积功。已知在100℃,101.3kPa时水的比体积为1.043×10-3dm3·g-1,水蒸气的比体积为1.677dm3·g-1,H2O的摩尔质量为18.02g·mol-1;(2)忽略液体体积计算体积功;(3)把水蒸气看做理想气体,计算体积功。
6.101.3kPa下,冰在0℃的密度为0.9168×106g·m-3,水在100℃时的密度为0.9584×106g·m-3,试求将1mol0℃的冰变成100℃的水的过程的功及变成100℃的水蒸气过程的功。设水蒸气服从理想气体行为。H2O的摩尔质量为18.02g·mol-1。
7.计算25℃时50g铁溶解在盐酸中所做的功:(1)在密闭容器中;(2)在敞开的烧杯中。设外压力恒定,产生的H2视作理想气体,液体体积可忽略。(已知Fe的摩尔质量为55.8g·mol-1)
8.物质的量为n的理想气体由始态p1,V1,T恒温变化到达终态p2,V2,T,求过程的焓变△H。
9.已知在101.3kPa下,18℃时1molZn溶于稀盐酸时放出151.5kJ的热,反应析出1molH2。求反应过程的W,△U,△H。
10.2mol H2从400K,100kPa恒压加热到1000K,已知Cp,m(H2)=29.2J·mol-1·K-1,求△U,△H,Q,W各为多少?
11.3mol某理想气体由409K,0.15MPa经恒容变化到p2=0.10MPa,求过程的Q,W,△U及△H。该气体Cp,m=29.4J·mol-1·K-1。
12.已知液体A的正常沸点为350K,此时A的汽化焓△vapHm=38kJ·mol-1。A蒸气视为理想气体,其平均恒压摩尔热容为30J·mol-1·K-1。试求2mol A从400K,50.663kPa的气态变为350K,101.325kPa的液态的△U和△H。
13.在一个带活塞的容器中(设活塞无摩擦无质量),有氮气0.5mol,容器底部有一密闭小瓶,瓶中有液体水1.5mol。整个物系温度由热源维持为373.2K,压力为,今使小瓶破碎,在维持压力为下水蒸发为水蒸气,终态温度仍为373.2K。已知水在373.2K,的蒸发热为40.67kJ·mol-1,氮气和水蒸气均按理想气体处理。求此过程的Q、W和ΔU。
14.气相反应 ,100kPa进行时,Q,W,,各为多少,并写出计算过程。
已知数据(Cp,m的适用范围为25~800℃):
物质(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.已知下列反应在298K下的标准摩尔反应焓:
(1), △Hl=-1426.8kJ·mol-1;
(2), △H2=-241.84kJ·mol-1;
(3), △H3=-92.3kJ·mol-1;
(4), △H4=-112.0kJ·mol-1;
求反应的,。
16.蔗糖C12H22O11(s)0.1265g在弹式量热计中燃烧,开始时温度为25℃,燃烧后温度升高了。为了升高同样的温度要消耗电能2082.3J。
(1)计算蔗糖的标准摩尔燃烧焓;
(2)计算它的标准摩尔生成焓;
(3)若实验中温度升高为1.743K,问量热计和内含物质的热容是多少?
[已知,,C12H22O11的摩尔质量为342.3g·mol-1。]
四、拓展题
1.化工企业生产中经常要换热(将化学反应放出的热传递出去),你知道有哪些换热方式?
2.请查阅第一类永动机的相关资料,进一步加深对热力学第一定律的认识。