1、习题一一、思考题1-1 在一绝热容器中盛有水，其中浸有电热丝，通电加热（如图 1-14 所示） 。将不同对象看做系统，则上述加热过程的 或 大于、小于还是等于QW零？（i）以电热丝为系统；（ii）以水为系统；（iii）以容器内所有物质为系统；（iv）将容器内物质以及电源和其他一切有影响的物质以及电源和其他一切有影响的物质看做整个系统。1-2（i）使某一封闭系统由某一指定的始态变到某一指定的终态。、 、 、 中哪些量确定，哪些量不能确定？为什么？（ii）若在绝热条件QWU下，使系统由某一指定的始态变到某一指定的终态，那么上述各量是否完全确定？为什么？1-3 一定量 101 325Pa 、100的
2、水变成同温、同压下的水气，若视水气为理想气体，因过程的温度不变，则该过程的 ，此结论对不对？为什么？0,HU1-4 定压或定容摩尔热容 、 是不是状态函数？mpC,v,1-5“ ( T )是在温度 、压力 下进行反应的标准摩尔焓变”这种说法对mrH吗？为什么？1-6 标准摩尔燃烧焓定义为“在标准状态及温度 下，1mol B 完全氧化生成指定产物T的焓变”这个定义对吗？有哪些不妥之处？1-7 试用热力学第二定律证明：在 图上， （i）两定温可逆线不会相交；（ii）Vp两绝热可逆线不会相交；（iii）一条绝热可逆线与一条定温可逆线只交一次。1-8 一理想气体系统自某一始态出发，分别进行定温的可逆膨
3、胀和不可逆膨胀，能否达到同一终态？若自某一始态出发，分别进行可逆的绝热膨胀和不可逆的绝热膨胀，能否达到同一终态？为什么？1-9 试分别指出系统发生下列状态变化的 、 、 、 和 中何者必定为UHSAG零：（）任何封闭系统经历了一个循环过程：（）在绝热密闭的刚性容器内进行的化学反应；（）一定量理想气体的组成及温度都保持不变，但体积的和压力发变化；（）某液体由始态（ ）变成同温、同压的饱和蒸气。 其中 为该液体在温度 时*,Tp *pT饱和蒸气压；（）任何封闭系统经任何可逆过程到某一终态；（）气体节流膨胀过程。1-10 100、101 325 下的水向真空汽化为同温同压下的水蒸气，是自发过程，所P
4、a以其 ，对不对，为什么？0G1-11 热力学基本方程 应用的条件是什么？d+dGSTVp二、计算题及证明（推导）题1-1 10 理想气体由 25，1.00 膨胀到 25， .设过程为：mol MPa0.1MPa（）向真空膨胀；（）对抗恒外压 膨胀。分别计算以上各过程的功。0.11-2 求下列定压过程的体积功 ：（） 理想气体由 25定压膨胀到 125；Wmol（）在 100、 下 水变成 水蒸气（设水蒸气可视为理想气体，水0.1Pa5ol的体积与水蒸气的体积比较可以忽略） 。 （）在 25、0.100 MPa 下 燃烧生成41molCH二氧化碳和水。1-3 、0.2 MPa, 1dm3的双原
5、子分子理想气体连续经过下列变化：（）定温膨473K胀到 3 dm3；（）定容升温使压力升到 0.2 MPa；（ ）保持 0.2 MPa 降温到初始温度。 （） 图上表示出该循环全过程；（）计算各步及整个循环过程的 、pV W、 及 。已知双原子分子理想气体 。QUH,72pmCR1-4 理想气体从 定容降温使压力降到 ，再定压膨胀10mol6-3210Pa,5210Pa到 。求整个过程的 、 、 和 。23WQUH1-5 理想气体由 25、 膨胀到 25、 ，设过程为（）自由膨l6a5a胀；（）对抗恒外压 膨胀；（）定温可逆膨胀。分别计算以上各过程的 、510Pa W、 和 。QUH1-6 氢
6、气从 和 ，可逆绝热膨胀到 。氢气的35.4dm,.a298.1K32.86dmJK-1mol-1，按理想气体处理。 （）求终态的温度和压力；（）求该过82,mpC程的 、 、 和 。WQUH1-7 单原子理想气体，由 对抗恒外压 绝热膨胀到2mol60K,1.MPa10KPa。计算该过程的 、 、 和 。10KPaWQUH1-8 在 、 压力下， 单原子理想气体进行绝热膨胀，最终98.156.3kPamol压力为 101.3kPa，若为（）可逆膨胀；（）对抗恒外压 101.3kPa 膨胀，求上述二绝膨胀过程的气体的最终温度；气体对外界是所作的功；气体的热力学能变化及焓变。 （已知）RCmp2
7、5,1-9 水在 100、 下变成同温同压下的水蒸气（视水蒸气为理想气体）1ol10 325Pa，然后定温可逆膨胀到 ，计算全过程的 、 。已知水的摩尔汽化焓. UHkJmol-1。674K)5.37(mvapH1-10 已知反应(i) CO(g) + H2O(g) CO 2(g) + H2(g), r (298.15K) = -41.2 kJmol-1m(ii) CH4（g）+ 2H 2O(g) CO 2(g) + 4H2(g), r (298K) = 165.0 kJmol-1计算下列反应的 r （298.15K）m(iii) CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 2H 2(g)
8、1-11 利用附录 VI 表中 r （B， ，298.15K）数据，计算下列反应的mr （298.15K）及 r （298.15K） 。假定反应中各气体物质可视为理想气体。mU(i) H2S(g) + O2(g) H 2O(1) + SO2(g)(ii) CO(g) + 2H2(g) CH 3OH(1)(iii) Fe2O3(s) + 2A1(s) A1 2O3( ) + 2Fe(s)1-12 25时，H 2O(l)及 H2O(g)的标准摩尔生成焓变分别为-285.838 kJmol -1及-241.825 kJmol-1。计算水在 25时的汽化焓。1-13 已知反应 C（石墨）+ H 2O(
9、g) CO(g)+ H 2(g)的 r （298.15K）=133 mkJmol-1，计算该反应在 125时的 r 。假定各物质在 25125的平均摩尔压热m容：物质 -1-, olKJ/ mpC物质 -1-, olKJ/ mpCC(石墨) 8.64 H2（g） 28.0CO(g) 29.11H2O(g) 33.511-14 计算下述反应的 r （298.15K）及 r (298.15K):mmUCH4(g) + 2H2(g) CO 2(g) + 4H2(g)已知数据：物质 f （298.15K）mH/(kJmol-1) c (298.15K)/(kJmol-mH1)H20(1) -285.8
10、1H2O(g) -24.181CH4(g) -890.311-15 从附录 VI 查必要的热数据，求反应 CaCO3(s)CaO(s)+CO 2(g)的 r =mH方程式及 1000、100kPa 下进行的 、 、 r 和 r 。Tf QWmU1-16 试从 出发，证明：若一定量某种气体从 298.15K，100kPa 定温压缩pTfH,时系统的焓增加，则气体在 298.15K、100kPa 下的节流膨胀系数（即 J-T 系数） 。0TJ1-17 由 出发，证明 。pTfV, 1vTpV1-18 证明：（i） ；（ii） 。ppCU VvpTCH1-19 1mol 理想气体由 25、1MPa
11、膨胀到 0.1MPa，假定过程分别为（i）定温可逆膨胀；（ii）向真空膨胀。计算各过程的熵变。1-20 2mol、27、20dm 3理想气体，在定温条件下膨胀到期 50dm3，假定过程为（i）可逆膨胀；（ii）自由膨胀；（iii）对抗恒外压 1.013105 Pa 膨胀。计算各过程的 、Q、 、 。WUSH及1-21 5mol 某理想气体( 29.10 JK-1mol-1)，由始态（400K，200kPa）分别mpC,经下列不同过程变到所指定的终态。 试分别计算各过程的 、Q、 、 。 （i） 定容加热到 600 K; (ii) 定压冷却到 300 K, (iii) 对抗恒WUSH及外 100
12、 kPa，绝热膨胀到 100 kPa; (iv) 绝热可逆膨胀到 100 kPa。1-22 将 1mol 苯蒸气由 79.9、40kPa 冷凝为 60、100kPa 的液态苯，求此过程的。 （已知苯的标准沸点却 100kPa 下的沸点为 79.9；在此条件下，苯的汽化焓为S30878J mol-1；液态苯的质量热容为 1.799 JK-1g-1）1-23 1mol 水由始态（100 kPa 标准沸点 372.8K）向真空蒸发变成 372.8K、100 kPa水蒸气。计算该过程的 （已知水在 372.8K 时的汽化焓为 40.60 kJmol-1）S1-24 已知 1mol、-5、100kPa
13、的过冷液态苯完全凝固为-5、100kPa 固态苯的熵变化为-35.5JK -1, 固态苯在-5时的蒸气压为 2280Pa；摩尔熔化焓为 9874Jmol-1。计算过冷液态苯在-5时的蒸气压。1-25 已知水的正常沸点是 100，摩尔定压热容 JK-1mol-1，汽化焓20.75,mpCkJmol-1，水气摩尔压热容 JK-1mol-1，67.40mVapH3,均可视为常数。 （i）求过程：1mol H 2O(1,100,101325Pa)1mol vC和,H2O(g,100,101325Pa)的 ；（ii）求过程：1mol H 2O(1,60,101325Pa)1mol SH2O(g,60,1
14、01325Pa)的 、 、 。U1-26 已知-5时，固态苯的蒸气压为 2279Pa，液态苯的蒸气压为 2639Pa。苯蒸气可视为理想气体。计算下列状态变化的 ；mGG6H6（1，-5，1.01310 5Pa） G6H6（s，-5，1.01310 5Pa）1-27 4mol 理想气体从 300K、 下定压加热到 600K，求此过程 、 、 、pUHS、 。已知此理想气体的 (300K)=150.0 JK-1mol-1， =30.00 JK-AmS mpC,1mol-1。1-28 将装有 0.1mol 乙醚液体的微小玻璃泡放入 35、101325Pa、10dm 3的恒温瓶中，其中已充满 N2（g
15、） ，将小玻璃泡打碎后，乙醚全部汽化，形成的混合气体可视为理想气体。已知乙醚在 101 325Pa 时的正常沸点为 35，其汽化焓为 25.10kJmol-1。计算：（i）混合气体中乙醚的分压；（ii）氮气的 、 、 ；（iii）乙醚的 、 、HSGHS。G1-29 已知 25时下列数据，计算 25时甲醇的饱和蒸气压 。*p物 质 f /（kJmol -1）mH/（JK -1mol-1）mSH2(g)O2(g)C(石墨）CH3OH（l）CH3OH（g）000-238.7-200.7130.57205.035.470127.0239.71-30 已知 298K 时石墨和金刚石的标准摩尔燃烧焓分别
16、为 -395.511kJ -1mol-1和-395.407kJmol-1; 标准摩尔熵分别为 5.694 JK-1mol-1和 2.439 JK-1mol-1，体积质量分别为 2.260 和 3.520gcm-3。(i)计算 C（石墨）C（金刚石）的 （298K） ；mG（ii）25时需多大压力才能使上述转变成为可能（石墨和金刚石的压缩系数均可近似视为零） 。1-31 证明：对于纯理想气体（i） (ii) 。;pSCVTVSCpT1-32 证明（i）气体自由膨胀过程（定热力学能过程）的焦耳-汤姆生系数为 VUTJCTp（ii）节流膨胀过程（定焓过程）的焦耳-汤姆生系数为 pHTJCTp（iii
17、）理想气体自由膨胀及节流膨胀过程 。0TJ1-33 试从热力学基本方程出发，证明理想气体 。TpH1-34 证明： 。TpTVpU三、是非题、选题题、填空题（一）是非题（下述各题中的说法是否正确？正确的在题后括号内画“” ，错误的画“”）1-1 隔离系统的热力学能是守恒的。 （ ）1-2 1mol、100、101325 Pa 下水变成同温同压下的水蒸汽，该过程 。 （ 0U）1-3 f （C，金刚石，298.15K）=0。 （ ）mH1-4 298.15K 时，H 2（g）的标准摩尔燃烧焓变与 H2O(1)的标准摩尔生成焓变量值上相等。 （ ）1-5 反应 CO(g) + O2(g) CO 2
18、(g)的标准摩尔焓变 即是 CO2（g）的标1 Tmr准摩尔生成焓变 f (T)。 （ mH）1-6 绝热过程都是定熵过程。 （ ）1-7 由同一始态出发，系统经历一个绝热不可逆过程所能达到的终态与经历一个绝热可逆过程所能达到的终态是不相同的。 （ ）1-8 系统经历一个可逆循环过程，其熵变 。 （ 0S）1-9 隔离系统的熵是守恒的。 （ ）1-10 298.15 K 时稳定态的单质，其标准摩尔熵 （B，稳定相态，298.15K）=0.( )mS1-11 100 、101325 Pa 时 H2O(g)，该过程的熵变为 0。 （ ）1-12 一定量理想气体的熵只是温度的函数。 （ ）1-13
19、100 、101 325 Pa 的水变为同温同压下水气，该过程 。 （ 0G）1-14 系统由状态 1 经定温、定压过程变化到状态 2，非体积功和 ，则此状态变化一定能发生。GW，且 有00（ ）（二）选择题（选择正确答案的编号，填在各题题后的括号内）1-1 热力学能是系统的状态函数，若某一系统从一始态出发经一循环过程又回到始态，则系统热力学能的增量是（ ） 。A. B. C.0U0U01-2 焓是系统的状态函数，定义为 ，若系统发生状态变化时，则焓pVHdef的变化为 ，式中 的含义是（ ）pVHA、 B、 C、p12pVp1-3 1mol 理想气体从 、 、 分别经（i）绝热可逆膨胀到 、
20、 、 ；（ii）11T22T绝热恒外压膨胀到 ， ，则（ ） 。222,pV若A、 B、 C、2,T 2,V22,V1-4 某物质 B 的标准摩尔燃烧焓变为 （B， ，298.15K）= -200kJmol -1,mcH则该物质 B 燃烧时的反应标准摩尔焓变 r （298.15K）为（ ） 。A、-200kJmol -1 B、200kJmol -1 B、40kJmol -11-5 已知 、 、 的标准摩尔生成焓变分别为一3CHO(1)2()g2O(1)484.5,-393.5,-285.8，则 的标准摩尔燃烧焓变 c (l,298.15K)3 mH/(kJmol-1)为（ ） 。A. -484
21、.5 B. 0 C. -194.8 D. 194.81-6 以下三个反应中 r ( )可称为 CO2(g)的标准摩尔生成焓变 mHf （CO 2，g,T） 。mHA、C（石墨）+O 2（g）CO 2(g) r （T）mp pB、C（石墨）+O 2（g）CO 2(g) r （T）mH总压力为 pC、CO(g)+ O2(g) CO 2(g) r （T）1mp 1-7 非理想气体绝热可逆压缩过程的 （ ） 。SA、= 0 B、 0 C、 S（液） S（固） B、S（气） S（碳钢） B、S（纯铁） 0 C、= 0 D、前述三种情况无法判断1-14 下面哪一个关系式是不正确的？（ ）A、 B、STGp
22、VpGTC、 D、2/UV Hp/1-15 物质的量为 n 的理想气体定温压缩，当压力由 变到 时，其 是（ ） 。12GA、 B、 C、 D、21lpRT21pdRT12pV12pnRT（三）填空题（在以下各小题中画有“ ”处或表格中填上答案）1-1 物理量 （热量） 、 （热力学温度） 、 V（系统体积） 、 （功） ，其中属于状态QW函数的是 ；与过程有关的量是 ；状态函数中属于广度量的是 ；属于强度量的是 。1-2 应用条件是 ； 。VvU1-3 焦耳-汤姆生系数 ， 表示节流膨胀后温度 节流膨胀前defTJ0TJ温度。1-4 若已知 H2O(g)及 CO(g)在 298.15K 时的标准摩尔生成焓变 f （198.15K）mH分别为-242kJmol -及-111kJmol -，则 H2O（g）+C（石墨）H 2(g)+CO(g)反应的标准摩尔焓变为 。1-5 已知反应（i）CO(g)+H 2O(g)CO 2(g)+H2(g) r (298.15K)= -41.2kJmol-1mH
