物理化学第一章 习题及答案(3)

四、 简答题

1、为什么无非体积功的等压过程的热，只决定与体系的初终态？

2、“因△H = Qp所以只有等压过程才有△H，”这句话是否正确？为什么？3、“因为△H = Qp ，所以Qp也具有状态函数的性质”对吗？为什么？ 4、为什么对于理想气体，公式?U?件的限制？

5、为什么理想气体常数R在数值上等于1mol 理想气体升高1K所作的等压体积功？ 6、“稳定单质的焓值等于零”；“化合物的摩尔生成热就是1mol该物质所具有的焓值”对吗？为什么？

7、反应A(g)+2B(g)→C(g)的△Hm(298.2K)>0，则此反应进行时必定吸热，对吗？为什么？ 8、从气体的同一初态出发分别经等温可逆压缩至终态体积是，那一个过程所作压缩功大些？为什么？从同一初态出发，分别经可逆的绝热膨胀与不可逆的绝热膨胀至终态体积相同时，气体的压力相同吗？为什么？

10、测定CH3OH(l)+3/2 O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)反应的热效应。

11、设有一电炉丝浸入水中，接上电源，通以电流一段时间。分别按下列几种情况作为体系，

试问△Ｕ、Ｑ、Ｗ为正、负，还是为零？ （1） 以水和电阻丝为体系； （2） 以水为体系； （3） 以电阻丝为体系； （4） 以电池为体系； （5） 以电池、电阻丝为体系； （6） 以电池、电阻丝、水为体系。

12、设有一装置如下图所示，一边是水，另一边是浓硫酸，中间以薄膜分开，两边的温度均为

T1，当将薄膜弄破以后温度由T1升到T2，如果以水和浓硫酸为体系，问此体系的△U是正、负，还是零。如果以水和浓硫酸为体系，问此体系的△U是正、负，还是零。如果在薄膜破了以后，设法通入冷却水使浓硫酸和水的温度仍为T1，仍以原来的水和浓硫酸为体系，问△U是正、负，还是零。

?T2T1Cv,mdT 可用来计算任意变温过程的dU并不受定容条

11

12题图

13、一个绝热圆筒上有一个无摩擦无重量的绝热活塞，其内有理想气体，圆筒内壁绕有电炉丝。

当通电时气体慢慢膨胀，这是等压过程。请分别讨论（1）选理想气体为体系；（2）选理想气体和电阻丝为体系；两个过程的Q和体系的△H是大于、等于还是小于零？ 14、判断下列过程中Q、W、△U、△H各量是正、零还是负值；

（1） 理想气体自由膨胀；

（2） 理想气体节流膨胀；理想气体绝热、反抗恒外压膨胀；理想气体恒温可逆膨胀；1 mol

实际气体恒容升温；H2O（1，P，273K）→H2O（S，P，273K）在绝热恒容器中，H2（g）与Cl2(g)生成HCl(g)(理想气体反应)。15、如下图所示，设有一电炉丝浸于

水中，接上电源，通以电流一段时间。如果按下列几种情况作为系统，试问△U、Q、W为正、为负还是为零？（1）以电炉丝为系统；（2）以电炉丝和水为系统；（3）以电炉丝、水、电源、及其他一切有影响的部分为系统。

0

0

15题图 16题图

16、设有一装置如上图所示，（1）将隔板抽去以后，以空气为系统时，△U、Q、W为正、为负

还是为零？（2）如右方小室亦有空气，不过压力较左方小，将隔板抽去以后，以所有空气为系统时，△U、Q、W为正、为负还是为零？

17、在标准压力下和100C，1mol水等温蒸发为蒸汽。假设蒸汽为理想气体。因为这一过程中

系统的温度不变，所以，△U=0，Qp??CpdT?0,这一结论对否？为什么？

O

12

18、一气体从某一状态出发，经绝招可逆压缩或等温可逆压缩到一固定的体积哪一种压缩过程

所需的功大？为什么？如果是膨胀，情况又将如何？

五、 判断题

1、恒温过程的Q一定是零。（ ）

2、在绝热、密闭、坚固的容器中发生化学反应，△U一定为零，△H不一定为零。（ ） 3、不可逆过程就是过程发生后，系统不能再复原的过程。（ ） 4、当热由系统传给环境时，系统的焾必减少。（ ）

5、一氧化碳的标准摩尔生成焓也是同温下石墨标准摩尔燃烧焓。（ ）

6、对于理想气体，不管是恒压过程，还是恒容过程，公式?H??CpdT都适用。（ ） 7、尽管Q和W都是途径函数，但（Q+W）的数值与途径无关。（ ） 8、所有绝热过程的Q为零，△S也必为零。（ ）

六、 证明题

1、试证明:对于任何物系

Cp-CV=[(?U／?V)T＋p](?V／?T)p? 2、证明理想气体绝热可逆膨胀所做的功为： W?p1V1?p2V2 (γ=Cp,m／CV,m)

??13、设(?U／?V)T=0 试证明：(?U／?p)T=0

4、n mol的理想气体，由始态p1、V1、T1经可逆过程膨胀到终态p2、V2、T2，假定气体的摩尔等容热容CV,m是常数，试证明：

T1V1=T2V2 (γ=Cp,m／CV,m)

5、根据热力学基本方程，证明理想气体的焓只是温度的函数。 6、证明：（1）???V???U????C?Pp???T? ?T??P?p?γ

γ

（2）????H???P???Cv?V???T? ?T?V???V13

（3）????U???T???Cp???V??P ?V?P?P????U???T???CV???P? ?P??V??V??H???H???P???CP????P????T? ?T?V?T??V??7、证明：（1）??（2）?????H????P?（3）CP?CV??V??????T? ??P??????VT???8、对理想气体，证明： （1）????CV???0 ?V?T???CP???0 ?P?T?（2）??9、证明： （1）????U???V???CP?P???T? ?T??P??P（2）????U???T???CP???V??P

?P??V?P?10、试证明对任何物质来说： ???U????V?（1）CP?CV????P?????T? ??V??P??T???????H????P?（2）CP?CV??V??????T? ??P???V??T????

七、 计算题

1、已知PbO(s)在291K的生成热为-219.5kJ·mol，在291K到473K之间，Pb(s)，O2(g)及PbO(s) 的平均比热各为0.134，0.900和0.218J·g

-1

-1

·K

-1

，试计算PbO(s)在473K时的生成热。

2、n mol理想气体由p1，V1，T1，恒温膨胀到p2，V2，T2，求过程的焓变ΔH，结果能说明什么？ 3、已知冰在0℃及101.325kPa，熔化热为6008J·mol，水在100℃及101.325kPa下，蒸发热为44011J·mol，在0℃～100℃间水的平均比热为75J·K

14

-1

-1

-1

·mol

-1

，求在101.325kPa下，将

1mol的0℃冰变成100℃的水蒸气，试计算其ΔU，ΔH。

4、0.01m氧气由273K，1MPa经过 (1)绝热可逆膨胀 (2)对抗外压p=0.1MPa做绝热不可逆膨胀，气体最后压力均为0.1MPa，求两种情况所做的功。(氧气的Cp,m=29.36J·K

-1

3

·mol

-1

)

5、10mol的理想气体分别经过下述(a)和(b)两个过程，在673K从1.8×10m等温膨胀到2.4×10m，试计算其膨胀功W及体系所吸收的热Q。(a)可逆恒温膨胀；(b)对抗外压为2.026×10Pa的等温膨胀。

5-33

-33

6、已知 298.15K及101325Pa压力下，反应 A(s)+2BD(aq)==AD2(aq)+B2(g)

在电池中进行，完成一个单位的反应时，系统做电功150kJ，放热80kJ，计算该反应的ΔrHm，ΔrUm，Q，W。

7、在298.2K，101325Pa时有0.5molZn与过量稀硫酸反应，生成氢气和硫酸锌，已知此反应放热为7.155×10J，试计算：

(1)上述过程中Q，W，ΔU，ΔH 的值；

(2)若上述反应在密闭容器中发生，求Q，W，ΔH，ΔU的值。

8、将1kg水过冷到-5℃，在101.325kPa下，加入极少量的冰屑.使过冷水迅速结冰，并使冰与水的混合物的温度迅速升至冰点，冰的熔化热为333.5J·g，0℃至-5℃水的比热为4.238J·K，求结出冰的质量。

9、已知水在100℃时的蒸发热为2259.36J·g，则在100℃时蒸发30g水，系统的Q，W，ΔH，为多少?

10、有13.074gH2，由283.0K升至333.2K(视为理气)，若以下述二种不同的过程进行，求Q，W，

△U，△H。(A)等容过程；(B)与环境无热交换。

11、将1mol单原子理想气体，在1.013×10Pa下从298K加热到373K，再恒温可逆膨胀至体积

增加一倍，最后绝热可逆膨胀至温度为308K，求全过程的W，Q，ΔU，ΔH。 12、已知水蒸汽的平均摩尔等压热容Cp,m=34.10J·K

5

-1

5-1

-1

-1

4

·mol

-1

，现将1kg373K的水蒸汽在1.013×

10Pa的压力下，升温至673K。求过程的Q，W及水蒸汽的ΔU，ΔH。 13、1molO2由0.1MPa，300K 恒压加热到1000K，求过程的Q、W、△U及△H。

已知：Cp,m(O2)=(31.64+3.39×10T-3.77×10T)J·K

θ

-3

-52

-1

·mol

-1

?

14、1mol C6H6(g)在p,353.4K（正常沸点）下冷凝为液体。计算该过程的Q,W, ΔU, ΔH,已

知苯的汽化热为394.4J·g。

-1

15

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