热力学第一定律(7)

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？ 0341

某气体状态方程pVm=RT+Bp，式中B为常数。

(1) 证明该气体的内能只是温度的函数； (2) 证明该气体的焦耳-汤姆孙系数?J-T =-B/Cp。 0342

推导 van der Waals 气体的恒温压缩系数? 和恒压膨胀系数? 的关系式，并从Euler 关系式 (?T/?p)V·(?p/?V)T·(?V/?T)p= -1 , 证明： nR?=? (V-nb)。 0343

1 mol N2气在300 K，p?下被等温压缩到500p?,试计算ΔH值，已知气体常数 a0= 135.8 kPa·dm6·mol-2，b0= 0.039 dm3·mol-1，焦耳-汤姆孙系数?J-T =[(2a0/RT)-b0]/Cp, m ， Cp, m = 20.92 J·K-1·mol-1。 0344

某一定量气体遵循p(Vm-b)=RT 状态方程，式中b为常数，并设CV, m为常数， 证明： (1)U仅是T的函数 (2)? =Cp/CV =常数 0346

实际气体经绝热自由膨胀后，体系的温度将： ( ) (A) 不变 (B) 增大 (C) 减少 (D) 不能确定 0347

证明，对纯实际气体有?J-T =-(V/Cp)[?CV?J-?p+1], 式中? = (-1/V)(?V/?p)T, ?J= (?T/?V)U。 0348

理想气体的焦耳-汤姆孙系数?J-T一定等于零。此话对吗？ 0349

某定量均相纯流体从298 K,10p?恒温压缩时,总物系的焓增加,则该物系从 298 K,10p?节

流膨胀到邻近某一状态时,物系的温度必将： ( )

(A) 升高 (B) 降低 (C) 不变 (D) 不能确定 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。

0351

范德华气体的 (?U/?V)T等于： (A) na/V (B) n2a/V ( ) (C) n2a/V 2 (D) n2a2/V 2 0352

实际气体绝热恒外压膨胀时,其温度将 ( )

(A) 升高 (B) 降低 (C) 不变 (D) 不确定 0353 下述说法哪一种不正确? ( )

(A) 理想气体经绝热自由膨胀后,其内能变化为零 (B) 非理想气体经绝热自由膨胀后,其内能变化不一定为零 (C) 非理想气体经绝热膨胀后,其温度一定降低 (D) 非理想气体经一不可逆循环,其内能变化为零 0354

用理想气体做J-T实验。因为气体通过小孔绝热膨胀,所以Q=0,W>0；故ΔU=Q-W=-W<0,即理想气体经J-T实验后内能减少。此结论对否?说明理由。 0355

证明：对于盖·吕萨克定律(V/T=C)成立的气体，在焦耳-汤姆孙实验中温度不变。 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) 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。 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。

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。 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。 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?VV范德华气体方程，从5 dm3膨胀到25 dm3，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

(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。

0381

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 _______ 。 0382

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ΔH一定 _________ΔU，因为 ______

______ 。 0384

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) ΔU____ 0 (C) ΔH____ 0 (D) Q____ 0 0385

当以5 mol H2气与4 mol Cl2气混合，最后生成2 mol HCl气。若以下式为基本单元，则反应进度ξ应是： ( )

?2HCl(g) H2(g) + Cl2(g)?? (A) 1 mol (B) 2 mol (C) 4 mol (D) 5 mol 0386

0 若以B代表化学反应中任一组分，nB和 nB分别表示任一组分 B 在ξ= 0 及反应进度

为ξ时的物质的量，则定义反应进度为： ( )

0 (A) ξ= nB- nB 0 (B) ξ= nB-nB 0 (C) ξ=(nB-nB)/νB 0 (D) ξ= (nB-nB)/ νB

0387

300 K时，将2 mol 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。 0388

?2 H2O(l)在298 K时恒容反应热QV =-564 kJ· 已知反应2 H2(g) + O2(g)??mol-1，则

H2(g)在298 K时标准摩尔燃烧焓ΔcHm= _______kJ·mol-1。

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=？ 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。 0391

判断以下各过程中Q,W,ΔU,ΔH是否为零？若不为零，能否判断是大于零还是小于零？ (1) 理想气体恒温可逆膨胀 (2) 理想气体节流膨胀 (3) 理想气体绝热、反抗恒外压膨胀 (4) 1mol 实际气体恒容升温

$ (5) 在绝热恒容器中，H2(g) 与 Cl2(g) 生成 HCl(g) (理想气体反应) 0392

某化学反应在恒压、绝热和只作体积功的条件下进行，体系的温度由T1升高到T2, 则此过程的焓变ΔH： ( ) (A) 小于零 (B) 等于零 (C) 大于零 (D) 不能确定 0393

反应 (1) CaCO3(s)??mol-1 ?CaO (s) + CO2(g)； ΔrHm=179.5 kJ·

反应 (2) C2H2(g) + H2O (l)??mol-1 ?CH3CHO (g)； ΔrHm=-107.2 kJ·

?C2H5OH (l)； ΔrHm=-44.08 kJ·反应 (3) C2H4(g) + H2O (l)??mol-1 ?CO2(g) + 2SO2(g)； ΔrHm=-897.6 kJ·反应 (4) CS2(l) + 3O2(g)??mol-1

其中热效应 │Qp│>│QV│ 的反应是： ( ) (A) (1),(4) (B) (1),(2) (C) (1),(3) (D) (4),(3) 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) 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。 0400

欲测定有机物燃烧热Qp,一般使反应在氧弹中进行,实测得热效应为QV。 公式 Qp=QV+ΔnRT 中的T为： ( )

(A) 氧弹中的最高燃烧温度 (B) 氧弹所浸泡的水之温度 (C) 外水套中之水温 (D) 298.15 K 0401

欲测定有机物燃烧热Qp,一般使反应在氧弹中进行,实测得热效应为QV。

公式 Qp=QV+ΔnRT 中的Δn为: ( ) (A) 生成物与反应物总物质的量之差

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