物理化学第一章 习题及答案(4)

15、测得298K SO2(g)氧化成SO3(g)时的Qv,m=-141.75kJ·mol,计算该反应的Qp,m。16、由下列化合物的?cHm计算其?fHm (1)(COOH)2

(2)C6H5NH2(3)CS2(l)

17、一个20dm3的高压釜内盛有290K,100kPa的氢气，加热后使H2压力上升至500kPa。设H2

为理想气体，计算：（1）过程的Q；（2）H2终态的温度。

18、1mol单原子分子理想气体B，由300K , 100.0kPa经一可逆过程到达终态，压力为200.0kPa，

过程的Q =1000.0J, ΔH=2078.5J（1）计算终态的温度、体积及过程的W, ΔU。（2）假设气体先经等压可逆过程，然后经等温可逆过程到达终态，此过程的Q,W,ΔU,ΔH是多少？ 19、1mol单原子分子理想气体的CV,m=3/2R，初态为202.6kPa，11.2dm3经p/T=C（常数）的

可逆过程，压缩到终态，压力为405.2kPa。计算：（1）终态体积与温度；（2）ΔU与ΔH；（3）所作的功。

八、 综合题

1、在工业上用乙炔火焰切割金属，请计算乙炔与压缩空气混合燃烧时的火焰最高温度。设环境温度为25C，压力为100kPa。空气中的氮氧比为4：1。已知25C时的数据如下： 物质 △fHm(kJ·mol) Cp,m(J·mol·K) CO2(g) -393.51 37.1 H2O(g) -241.82 33.58 C2H2(g) 226.7 43.93 N2(g) 0 29.12

2、乙烯制冷压缩机的进口条件为-101C、1.196×10Pa,出口压力为19.25×10Pa.(1)等温可逆压缩；（2）绝热可逆压缩（γ取1.3）。计算以上两过程每压缩1㎏乙烯所消耗的功。 3、298K时，1molCO与0.5mol的O2按下式反应CO+1/2O2==CO2，生成1mol的CO2，已知：CO2的Cp.m=38.49J·K·mol；

ΔfHm(CO2，298K)=-393.5kJ·mol； ΔfHm(CO，298K)=-110.45kJ·mol。 求 (1)298K时，ΔrUm，ΔrHm，Q，W；

(2)若在绝热恒容反应器中进行，求终态最高温度T2。

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?

?

?

-1

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-1

-1

O

5

5

-1

-1

-1

O

O

-1

??4、一个坚固的容器，其容积为0.001m，内储炸药在298K，1.013×10Pa时爆炸，容器未炸破，压力升至5.065×10Pa，温度升至1773K，求 (1)爆炸瞬间Q，W，△U和△H的值；

(2)数日后温度降至298K，压力降至1.013×10Pa，求整个过程的Q，W，△U和△H。已知产物与容器的总热容为83.68J·K。

5、设一礼堂的体积是1000m，室温是283K，气压是1.013×10Pa，欲将温度升至293K，需热 多少kJ？(设空气的Cp,m=29.29J·K

-1

3

5

-1

5

5

35

·mol

-1

)

6、有一个绝热恒容箱，中间有一隔热板用销钉固定，隔板两边皆盛1molN2，其状态分别为298K，1013.25kPa与298K，101.325kPa，然后拔掉销钉，若隔板两边的N2选定为体系，求达到平衡时的压力及过程的W，Q，ΔU，ΔH。

7、将一电加热器浸没在373K，101.325kPa的水中通电，电压10.0V，电流2.00A，试通电1.5小时后：

(1) 有多少水变成水蒸汽；

(2) 若以水为体系，对外做了多少功； (3) 其ΔU为多少。

已知水的汽化热为2259J·g，水蒸汽的密度为0.5977g·cm，水的密度为0.9584g·cm。 8、将100℃，101325Pa下的水1g突然移放到恒温100℃真空箱内，水气充满真空箱，测其压力为101325Pa，若水的气化热为2259J·g，则Q，W，ΔH，ΔU的值各为多少?

第一章 热力学第一定律

一、填空题 1、封闭；敞开

2、综合表现；不随时间而改变；热；机械；相；化学

3、理想气体的单纯状态改变；不做非体积功的恒容过程；不做非体积功的恒压过程；理想单纯状态改变，对其它系统则需过程恒容；理想气体的单纯状态改变，对其它系统则需过程恒压；过程恒温且不做非体积功；理想气体的绝热可逆过程

4、O2（g）；C(石墨)；C(石墨)；碳元素各晶型中最稳定的相态；CO2（g）；碳元素完全氧化的最终产物

5、焓；温度；零；只是温度的函数

-1

-1

-1

-3

17

6、各产物的热容之和与各反应物的热容之和不相等；在所涉及的温度范围内各物质均无相变 7、封闭系统恒压；等于 8、最稳定物质；标准摩尔生成焓 9、等于；不等于（小于） 10、上升

11、闭系、Wˊ=0、等压 12、始终态；途径 13、>；<；=；>；= 14、=；=；=；>

二、单选题 1 D 13 A 25 C 37 A 2 C 14 C 26 D 38 C 3 C 15 B 27 B 39 B 4 A 16 A 28 A 40 B 5 C 17 D 29 A 41 A 6 B 18 B 30 D 42 C 7 C 19 A 31 A 43 C 8 C 20 B 32 A 44 B 9 C 21 D 33 B 45 C 10 C 22 A 34 C 46 D 11 A 23 B 35 B 47 D 12 C 24 B 36 A 48 D

三、多选题 1 CE 11 BD 21 CD 四、简答题

1、因为无其他功的等压过程中Qp = △H，而△H 是体系状态函数的改变值，所以在无其它功的等压过程中Qp 只决定于初终态。

2、不正确，H是状态函数，H=U+PV 凡是体系状态发生变化，不论什么过程，体系的焓值都可能变化，即△H 都可能不等于零。

2 CE 12 AD 3 CE 13 BD 4 AD 14 CE 5 BD 15 BD 6 BE 16 AD 7 CE 17 BD 8 BC 18 BD 9 AC 19 BD 10 BE 20 BD 18

3、不对，△H = Qp，只说明Qp 等于状态函数的改变值。并不意味着Qp 具有状态函数的性质，Q p 是一过程量，不是体系的状态性质，只能说在恒压而不做非体积功的特定条件下Qp 的值等于体系状态函数H的改变。

4、因为对理想气体U=f(T)内能仅是温度的函数，只要始终态温度分别相同，△U就一定相同。所以公式?U??T2T1Cv,mdT并不受定容条件的限制。

终态1 U1,T2,p2,V1 U2,T2,p1,V3 终态2 恒容△U 1 △U2恒压 初态 U1,T1,p1,V1 恒容过程?U??T2T1Cv,mdT

两者终态的温度相同

即 1mol 理想气体不论经过什么过程，只要变到相同温度的终态其?U总是等于

?T2T1nCv,mdT。

5、W=p外△V=p(V2-V1)=nR(T2-T1) 当n=1mol T2-T1=1K 时 W=R

6、不对，稳定单质的焓的绝对值并不等于0，但可以说稳定单质的规定焓值等于0，人为规定标准状态下，稳定单质的生成焓，即规定焓为0。

化合物的摩尔生成热不是1mol物质所具有的焓的绝对值，而是相对于生成它的稳定单质的焓的相对值。

7、不对。只有在等压下，无其它功时，Qp=△Hm, △Hm>0故Qp>0，体系必定吸热。在其他条件下，△Hm>0，Qp可以小于0，等于0，不一定吸热。

8、绝热可逆压缩功大于等温可逆压缩功。这是因为绝热压缩时，环境所作功都变成气体的内能，因而气体的温度升高，故当终态体积相同时气体的压力大于经等温可逆到达时气体的压力，即绝热可逆压缩时，环境反抗的压力大些，因而所做压缩功大些。

9、不相同。可逆绝热膨胀时体系付出的功大于不可逆绝热膨胀时所付出的功。而两过程的 热都等于0，因而前一过程中体系内能降低得更多，相应终态气体的温度也低一些，所

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以可逆绝热膨胀比不可逆绝热膨胀到终态时气体的压力低些。

10、此反应为燃烧反应，故可用氧弹式量热计来测定该反应在反应前后的温度差△T，利用水和

量热计附件的热容，可计算出等容反应热QV，m（△rUm）；而通常指的化学反应的反应热是等压反应热，故?rHm??rUm?11、

W Q △U （1） - 0 + （2） 0 + + （3） - - + （4） + 0 - （5） 0 - - （6） 0 0 0 ??BB(g)RT

12、当将薄膜弄破以后温度由T1升到T2，因水和浓硫酸为体系，虽然体系的温度升高了，但无

热量传给环境，所以Q=0，又W=0，根据第一定律△U=Q-W，则△U=0。 13、(1)Q=△H>0

(2)Q=0, △H=-W电功>0 14、(1)理想气体自由膨胀

P外=0，W=0，Q=0，△U=△H=0 (2)理想气体节流膨胀

因为△T=0，所以△U=△H=0，因绝热，所以Q=0，W=0 (3)理想气体绝热，反抗恒外压膨胀

因为绝热Q=0，W=P外△V，△V>0，W>0，△U=Q-W=0-W<0。因为△T<0，△H=nCp,m△T<0 (4)理想气体恒温可逆膨胀 △U=0，△H=0，W>0，Q>0 (5)1mol实际气体恒容升温

W=P△V=0，△U=nCv,m△T>0,Q=△U+W>0, △H=nCp,m△T<0 (6)H2O(1,P,273K) W=P外△V=P外（VS-V1）

因为冰的体积比水的体积大，所以W>0，水凝固放出热量Q<0，△U=Q-W<0，△H=Q<0 (7)在绝热恒容器中，H2（g）与Cl2(g)生成HCl(g)(理想气体反应) 因与外界隔绝是孤立体系，Q=0，W=0，△U=0，则U1=U2，V1=V2，而

△H=H2-H1=U2+P2V2-U1-P1V1=V（P2-P1）>0

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