01-热力学第一定律(6)

一、热力学第一定律

(1) 将0℃ 0.1 kg水冷冻（环境温度 25℃）所需取出的热量与 (2) 将某物体从1 K（环境温度）冷却到10-5 K 时取出的热量相同，假定过程是可逆的,求环境至少作多少功。（冰的熔化焓为ΔfusHm= 6.01 kJ·mol-1） 41. 5 分 (0294)

一座办公楼用热泵维持其温度为293.15 K，而室外的温度为283.15 K，热泵的功由热机提供，该热机在1273.15 K燃烧原料，在293.15 K环境下工作，计算此系统的效率因子(也

就是提供给办公楼的热量与热机燃烧放出热量之比)。假定热泵和热机具有理想的效率。 42. 5 分 (0296)

某工程用黄色火药TNT(三硝基甲苯)爆破,所用药柱直径为3 cm,高为20 cm,质量为200 g, 药柱紧塞石眼底部,试估算此药柱在爆破瞬间所产生的最高压力。(TNT的爆炸热为69.87 kJ·mol-1,爆炸所达最高温度为3000℃) 43. 15 分 (0306)

1 mol单原子分子理想气体,始态p1=2p?,T1=273 K。沿可逆途径p/V=常数至终态p2=4p?。计算此途径的Q,W及气体沿此途径的摩尔热容Cm。假定Cm与T无关,CV, m=(3/2)R。 44. 15 分 (0295)

在293 K的房间里有一只电冰箱,试问：(1)若使250 g,273 K的水在冰箱里结冰所需的功为多少?若电冰箱的功率为100W,那么250 g水全部结冰需要多少时间?(2)若放入250g,20℃的水,那么在冰箱里结成273 K的冰需要多少功?(3)若放入的是298 K的水,那么冷却到293 K需要多少功?已知水的凝固热为-6010 J·mol-1,水的平均热容为4.184 J·K-1·g-1。 45. 10 分 (0312)

某单原子分子理想气体从T1=298 K，p1?5p$的初态。(a)经绝热可逆膨胀；(b)经绝热恒外压膨胀到达终态压力p2?p$。计算各途径的终态温度T2，及Q,W, ΔU ，ΔH 。 46. 5 分 (0313)

1 mol某单原子分子理想气体，始态：T1=298 K，p1?5p$，膨胀至终态压力p2?5p$。(a)恒温可逆膨胀；(b)恒外压p外?p$膨胀（等温）。试计算上述二变化途径到终态时，各自的终态温度T2,Q,W,?U,?H。

47. 5 分 (0314)

计算理想气体绝热可逆变化的?H的表达式。 48. 5 分 (0315)

根据能量均分原理计算下列理想气体的CV，m： (1)O3(g) (2)Xe(g) (3)HCl(g) (4) C2H2(g) 49. 5 分 (0322)

一气体的状态方程式是 pV=nRT +?p，?只是T的函数。

(1)设在恒压下将气体自T1加热到T2，求W可逆.； (2)设膨胀时温度不变，求W。 50. 10 分 (0324)

试计算一氧化碳25℃和40 530 kPa时焦耳-汤姆孙系数的值，已知(T/V)(?V/?T)p= 0.984， Vm= 76.25×10-3 dm3·mol-1，Cp, m = 37.28 J·K-1·mol-1。 51. 10 分 (0326)

已知某气体的状态方程及摩尔恒压热容为：pVm=RT+?p，Cp, m =a+bT+CT2，其中?,a,b,c 均为常数。若该气体在绝热节流膨胀中状态由T1, p1变化到T2, p2,求终态的压力p2，其中T1,

- 26 -

一、热力学第一定律

p1,T2为已知。

52. 10 分 (0334)

(1) 已知? = (1/Cp)[T(?Vm/?T)p-Vm]，若氧气(O2)服从范德华方程式：(p+a/Vm2)(Vm-b)=RT ,

试导出?的表达式。

(2) 导出反转温度T(反)的表达式。若O2的摩尔体积为 0.2 dm3·mol-1，设 a = 136 kPa·dm6·mol-2，b= 0.03183 dm3·mol-1，试计算反转温度T(反)。 53. 5 分 (0335)

某一固体遵守状态方程V=V0-Ap+BT，并且它的内能是U=CT-BpT ，式中A,B,C是常数，求它的热容量CV和Cp。 54. 5 分 (0340)

某实际气体状态方程pVm=RT-aVm，a为大于零的常数，此气体经绝热向真空膨胀后，气体温度如何变化？为什么？ 55. 5 分 (0350)

已知CO2的焦耳-汤姆孙系数?J-T =1.07×10-2 K·kPa-1,CO2的Cp, m =36.61 J·K-1·mol-1。求在298 K时将50g CO2由101.325 kPa等温压缩到1013.25 kPa时的ΔH。 56. 10 分 (0356)

CO2气通过一节流孔由50 p?向p?膨胀,其温度由原来的25℃下降到-39℃。已知CO2的范德华系数a=0.3637 Pa·m6·mol-2,b=4.3×10-5 m3·mol-1。

(1) 计算?J-T ； (2) 估算CO2气的反转温度； (3) 已知CO2的沸点为-78.5℃,当25℃的CO2经过一步节流膨胀欲使其温度下降至其正常沸点,试问起始压力为若干p? (终态压力为p?)。(设?J-T为常数) 57. 10 分 (0357)

某气体的状态方程为(p+a/Vm2)Vm=RT,式中a为常数。试求出1 mol该气体从(p1,V1,T)状态可逆变至(p2,V2,T)状态时的W,Q,ΔU, ΔH。 58. 10 分 (0358)

若某物质的焦耳-汤姆孙系数?和Cp均为常数,证明该体系H=CpT-?Cpp+常数。 59. 15 分 (0359)

某物质的焦耳-汤姆孙系数?和Cp均仅为温度的函数而与压力无关,证明?Cp之积必为常数,且有焓H=?(T)-?Cpp,式中?(T)为温度的函数。 60. 10 分 (0360)

0.5 mol氮气(理想气体)经下列三步可逆变化回复到原态： A) 从2 p?,5 dm3在恒温T1下压缩至1dm3 B) 恒压可逆膨胀至5 dm3,同时温度T1变至T2 C) 恒容下冷却至始态T1,2 p?,5 dm3 试计算: (1) T1,T2； (2) 途径2变化中各步的ΔU,Q,W, ΔH； (3) 经此循环的?U总, ΔH总,Q总,W总。 61. 15 分 (0361)

?U?p?Ua)T?T()V?p，导出范德华气体有()T?2。若1 mol CO2服从?V?T?VV33

范德华气体方程，从5 dm膨胀到25 dm，计算在焦耳膨胀实验中温度的变化?T。已知

(1)已知(CV=28.1 J·K-1·mol-1，α=0.364 Pa·m6·mol-2

- 27 -

一、热力学第一定律

(2)由于焦–汤系数是T,p的函数，证明如果Cp被证明为常数（即与T,p无关），则焦耳–汤姆孙膨胀的温度变化为?T??p2p1?(T,p)dp。

62. 2 分 (0389)

一个理想气体混合物在 300 K下发生化学反应，气体的总量增加 0.27 mol，如果 ΔrU=9.4 kJ，ΔrH=？ 63. 5 分 (0390)

在298 K和101 325 Pa下，0.1 kg锌在敞开的烧杯中与稀硫酸反应，如果把放出的氢气视为理想气体，计算这一过程中所做的功。如果该反应在一个封闭刚性容器中进行，做功为若干？ Zn 的摩尔质量为65.37×10-3 kg·mol-1。 64. 5 分 (0398)

1000℃时，一氧化碳和水蒸气的生成热为-111和244 kJ·mol-1,求算： (1) 反应：H2O(g)+C(石墨)═CO(g)+H2(g)的ΔrHm (2) 在1000℃下使空气和水蒸气通过大量焦炭,若使温度保持不变,空气和水蒸气的体积比应多少?假设在与氧的反应中所产生的热量容许有20%的损耗(辐射等) 65. 5 分 (0399)

在某炼钢炉中放入含C为3％的生铁104 kg, 通入空气并加热使其中的C燃烧除去。 (1) 设有 1/5 的C燃烧成CO2, 4/5 的C燃烧成为CO,问理论上需通入27℃,101.3 kPa的空气多少升(设空气组成为(体积分数)：O2 21％, N2 79％)； (2) 试求炉气中各气体的分压力。 66. 5 分 (0403)

棕榈酸氧化反应： CH3(CH2)14COOH(s)+24O2(g)=17CO2(g)+16H2O(l)

ΔrH$mol-1, 计算 m(298 K)为-9958 kJ·

(1) ΔrU $m (298 K)； (2) 计算上述条件下1 mol棕榈酸氧化时所做的功。 67. 5 分 (0423)

从下列数据计算无水氯化铝的生成焓： (1) 2Al(s)+6HCl(aq)=Al2Cl6(aq)+3H2(g) ΔrHm(1)=-1007 kJ·mol-1 (2) H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) ΔrHm(2)=-184.8 kJ·mol-1 (3) HCl(g)+aq=HCl(aq) ΔrHm(3)=-72.73 kJ·mol-1 (4) Al2Cl6(s)+aq=Al2Cl6(aq) ΔrHm(4)=-645.5 kJ·mol-1 68. 5 分 (0428) 求甲苯分解为CH3-和

$基时,C─C键的断裂能。已知:

(1) ΔfH m(CH3Br,g)=-33.89 kJ·mol-1 (2) ΔfH m(C6H5CH3,g)=50.21 kJ·mol-1

$- 28 -

一、热力学第一定律

(3) ΔfH $mol-1 m(Br2,g)= 31.80 kJ· (4) ΔfH $mol-1 m(C6H5Br,g)=97.07 kJ· (5) C6H5Br(g)=C6H5-+Br ΔrH $mol-1 m(5)= 297.1 kJ·

-1 (6) CH3Br(g)=CH3-+Br ΔrH $(6)= 276.1 kJ·mol m (7) 2Br=Br2(l) ΔrH $mol-1 m(7)=-188.3 kJ·69. 5 分 (0429)

已知： (1) Na(s)???mol-1 ?Na(g) ΔrHm(1)= 105.0 kJ· (2) Cl2(g)???mol-1 ?2Cl(g) ΔrHm(2)= 241.0 kJ· (3)

291K291K1291KCl2(g)+Na(s)???mol-1 ?NaCl ΔrHm(3)=-411.8 kJ·20K (4) Na(g)??mol-1 ?Na+(g)+eˉ ΔrHm(4)= 493.3 kJ· (5) Na+(g)+Cl-(g)??mol-1 ?NaCl(s) ΔrHm(5)= 766.1 kJ· (6) NaCl(s)(0 K)??NaCl(s)(291 K) ΔrHm(6)= 100.4 kJ·mol-1 (7) Na(g)(0 K)+Cl(g)(0 K)??Na(g)(291 K)+Cl(g)(291 K) ΔrHm(7)= 12.13 kJ·mol-1 求氯的电子亲合势,即：Cl+ eˉ???Cl-的-?U (0 K)之值 70. 5 分 (0430)

298 K时, ΔfH $mol-1, ΔfH $mol-1 m(Na2S,s)= -375.7 kJ·m(NaCl,s)=-411.0 kJ· ΔfH $mol-1, ΔfH $mol-1 m(HCl,g)=-92.3 kJ·m(H2S,s)= -20.2 kJ·

0K?HCl(aq) ΔrHm(1)=-73.8 kJ· HCl(g)+H2O??mol-1 ?H2S(aq) ΔrHm(2)=-19.2 kJ· H2S(g)+H2O??mol-1 ?NaCl(aq) ΔrHm(3)= 4.8 kJ· NaCl(s)+H2O??mol-1

试求下列反应的ΔrHm： Na2S(s)+2HCl(aq)= H2S(aq)+2NaCl(aq) 71. 2 分 (0431)

在p?,298 K下：

?CuSO4· (1) CuSO4(s)+800H2O(l)??800H2O ΔrHm(1)=-68.74 kJ·mol-1

- 29 -

一、热力学第一定律

(2) CuSO4·5H2O(s)+795H2O(l)??800H2O ?CuSO4· ΔrHm(2)= 10.13 kJ·mol-1 求CuSO4(s)的水合热ΔH3,即反应

(3) CuSO4(s)+5H2O(l)??5H2O的热效应。 ?CuSO4·72. 5 分 (0432)

18℃乙醇和乙酸的燃烧热分别为-1367.6 kJ·mol-1和-871.5 kJ·mol-1。它们溶在大量的水中分别放热11.21 kJ·mol-1和1.464 kJ·mol-1。试计算18℃时反应：

C2H5OH(aq)+O2(g)???CH3COOH(aq)+H2O(l) 的ΔrHm。 73. 2 分 (0434)

求下列酯化反应的ΔrH $m(298 K)： (COOH)2(s)+2CH3OH(l)=(COOH3)2(s)+2H2O(l) 已知：ΔcH $mol-1 m((COOH)2,s)= -120.2 kJ· ΔcH $mol-1 m(CH3OH,l)=-726.5 kJ·

-1 ΔcH $(CHOOCH,s)= -1678 kJ·mol 33m74. 2 分 (0435)

已知下列反应在p?和298 K时的反应热为： (1) CH3COOH(l)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) ΔrHm(1)=-870.3 kJ·mol-1 (2) C(s)+O2(l)=CO2(g) ΔrHm(2)=-393.5 kJ·mol-1 (3) H2(g)+

1O2(g)=H2O(l) ΔrHm(3)=-285.8 kJ·mol-1 2试计算反应： (4) 2C(s)+2H2(g)+O2(g)=CH3COOH(l) 的ΔrH $m(298 K)。 75. 5 分 (0436)

已知p?,298 K时

εC—H= 413 kJ·mol-1, εC—C= 607 kJ·mol-1, εC —O= 463 kJ·mol-1

vapH m$ εC—C=348 kJ·mol-1, ε C—O= 351 kJ·mol-1，乙醇汽化焓汽化焓Δ

$(乙醇)= 42 kJ·mol-1

估算反应：C2H4(g)+H2O(g)=C2H5OH(l) 的ΔrH m(298 K)。 76. 2 分 (0437)

已知p?,298 K时： (1) (COOH)2(s)+ (2) CH3OH(l)+

1$O2(g)=2CO2(g)+H2O(l) ΔrH m(1)=-251.5 kJ·mol-1 23$O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔrH m(2)=-726.6 kJ·mol-1 27$ (3) (COOCH3)2(l)+O2(g)= 4CO2(g)+3H2O(l) ΔrH m(3)=-1677.8 kJ·mol-1

2- 30 -

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说教育文库01-热力学第一定律(6)在线全文阅读。