第三章 热力学第二定律(总复习题含答案)

第三章热力学第二定律一、选择题1、如图，可表示理想气体卡诺循环的示意图是：（）(A) 图⑴ (B)图⑵ (C)图⑶(D) 图⑷2、工作在393K和293K的两个大热源间的卡诺热机，其效率约为（）(A) 83％(B) 25％(C)100％(D) 20％3、不可逆循环过程中，体系的熵变值（）(A) 大于零(B) 小于零(C)等于零(D)不能确4、将1 mol 甲苯在101.325 kPa，110 ℃（正常沸点）下与110 ℃的热源接触，使它向真空容器中汽化，完全变成101.325 kPa 下的蒸气。

该过程的：（）(A) Δvap S m= 0 (B) Δvap G m= 0 (C) Δvap H m= 0 (D) Δvap U m= 05、1mol理想气体从300K，1×106Pa绝热向真空膨胀至1×105Pa，则该过程（）(A)ΔS>0、ΔG>ΔA (B)ΔS<0、ΔG<ΔA(C)ΔS＝0、ΔG＝ΔA (D)ΔA<0、ΔG＝ΔA6、对理想气体自由膨胀的绝热过程，下列关系中正确的是( )(A)ΔT>0、ΔU>0、ΔS>0(B)ΔT<0、ΔU<0、ΔS<0(C)ΔT=0、ΔU=0、ΔS=0 (D)ΔT=0、ΔU=0、ΔS>07、理想气体在等温可逆膨胀过程中( )(A)内能增加(B)熵不变(C)熵增加(D)内能减少8、根据熵的统计意义可以判断下列过程中何者的熵值增大？（）(A) 水蒸气冷却成水(B) 石灰石分解生成石灰(C) 乙烯聚合成聚乙烯(D) 理想气体绝热可逆膨胀9、热力学第三定律可以表示为：（）(A) 在0 K时,任何晶体的熵等于零(B) 在0 K时,任何完整晶体的熵等于零(C) 在0 ℃时,任何晶体的熵等于零(D) 在0 ℃时,任何完整晶体的熵等于零10、下列说法中错误的是( )(A)孤立体系中发生的任意过程总是向熵增加的方向进行(B)体系在可逆过程中的热温商的加和值是体系的熵变(C)不可逆过程的热温商之和小于熵变(D)体系发生某一变化时的熵变等于该过程的热温商11、两个体积相同，温度相等的球形容器中，装有同一种气体，当连接两容器的活塞打开时，熵变为( )(A)ΔS＝0(B)ΔS>0 (C)ΔS<0 (D)无法判断12、下列过程中系统的熵减少的是( )(A)在900O C时CaCO3(s)→CaO(S)+CO2(g) (B)在0O C、常压下水结成冰(C)理想气体的恒温膨胀(D)水在其正常沸点气化13、水蒸汽在373K，101.3kPa下冷凝成水，则该过程( )(A)ΔS＝0 (B)ΔA＝0 (C)ΔH＝0 (D)ΔG＝014、1mol单原子理想气体在TK时经一等温可逆膨胀过程，则对于体系( )(A)ΔS＝0、ΔH＝0 (B)ΔS>0、ΔH＝0 (C)ΔS<0、ΔH>0 (D)ΔS>0、ΔH>015、300K时5mol的理想气体由10dm3等温可逆膨胀到100dm3，则此过程的( )(A)ΔS<0；ΔU＝0 (B)ΔS<0；ΔU<0(C)ΔS>0；ΔU>0 (D)ΔS>0；ΔU＝016、某过冷液体凝结成同温度的固体，则该过程中( )(A)ΔS(环)<0 (B)ΔS(系)> 0(C)［ΔS(系)+ΔS(环)］<0 (D)［ΔS(系)+ΔS(环)］>017、100℃，1.013×105Pa下的1molH2O(l)与100℃的大热源相接触，使其向真空器皿中蒸发成100℃，1.013×105Pa的H2O(g)，判断该过程的方向可用( )(A)ΔG (B)ΔS(系) (C)ΔS(总) (D)ΔA18、下列四个关系式中,哪一个不是麦克斯韦关系式? (A) (∂T/∂V)s=(∂T/∂V)p (B)(∂T/∂V)s=(∂T/∂V)p (C) (∂T/∂V)T=(∂T/∂V)v (D) (∂T/∂V)T= -(∂T/∂V)p19、25℃时，1 mol 理想气体等温膨胀，压力从 10 个标准压力变到1个标准压力，体系吉布斯自由能变化多少？ （ ）(A) 0.04 kJ (B) -12.4 kJ (C) 1.24 kJ (D) -5.70 KJ20、从热力学基本关系式可导出 (∂U/∂S)v 等于：（ ）(A) (∂H/∂S)p (B) (∂F/∂V)T (C) (∂U/∂V)s (D) (∂G/∂T)p21、1mol 某液体在其正常沸点完全汽化，则该过程( )(A)ΔS＝0 (B)ΔH＝0 (C)ΔA＝0 (D)ΔG＝022、对于不做非体积功的封闭体系，下面关系式中不正确的是：（ ）(A) (∂H/∂S)p = T (B) (∂F/∂T)v = -S (C) (∂H/∂p)s = V (D) (∂U/∂V)s = p23、热力学基本方程 d G = -S d T + V d p ，可适应用下列哪个过程：（ ）(A) 298K 、标准压力下，水气化成蒸汽 (B) 理想气体向真空膨胀(C) 电解水制取氢气 (D) N 2 + 3H 2 =2NH 3未达到平衡24、一个由气相变为凝聚相的化学反应在恒温恒容下自发进行,问下列各组答案中,哪一个是正确( )(A) ΔS 体>0,ΔS 环<0 (B)ΔS 体<0,ΔS 环>0 (C)ΔS 体<0,ΔS 环=0 (D)ΔS 体>0,ΔS 环=025、下列四种表述：(1) 等温等压下的可逆相变过程中，体系的熵变ΔS =ΔH 相变/T 相变；(2) 体系经历一自发过程总有 dS > 0 ；(3) 自发过程的方向就是混乱度增加的方向 ；(4) 在绝热可逆过程中，体系的熵变为零 ；两者都不正确者为：(A) (1)，(2) (B)(3)，(4) (C)(2)，(3) (D)(1)，(4)二、判断题１、不可逆过程一定是自发的，而自发过程一定是不可逆的。

（ ）２、对于绝热体系，可以用0≥∆S 判断过程的方向和限度。

（ ）３、在－10℃，101.325 kPa 下过冷的H 2O ( l )凝结为冰是一个不可逆过程，故此过程的熵变大于零。

（ ） ４、功可以全部变成热，但热一定不能全部转化为功。

（ ）５、系统达平衡时熵值最大，自由能最小。

（ ）６、在绝热系统中，发生一个从状态A→B 的不可逆过程，不论用什么方法，系统再也回不到原来状态了。

（ ） ７、因为⎰=∆B A R T Q S /δ,所以只有可逆过程才有熵变；而T Q S B A IR /∑>∆δ,所以不可逆过程只有热温商,但是没有熵变。

（ ） ８、因为T Q S B A IR /∑>∆δ,所以体系由初态A 经不同的不可逆过程到达终态B,其熵的改变值各不相同。

（ ） ９、物质的标准熵△S m θ(298K)值就是该状态下熵的绝对值。

（ ）１０、可逆热机的效率最高，在其它条件相同的情况下，由可逆热机牵引火车，其速度将最慢。

（ ）三、计算题１、300K 的2mol 理想气体由6.0×105Pa 绝热自由膨胀到1.0×105Pa ，求过程的ΔU、ΔH、ΔS、ΔA、ΔG，并判断该过程的性质。

２、1mol 理想气体B ，在298.15K 下，由1.00dm 3膨胀至10.00dm 3，求该过程的ΔU、ΔH、ΔS、ΔA、ΔG。

３、1mol 水由始态273K ，1×105PaH 2O(l)变到终态473K ，3×105PaH 2O(g)，计算该过程的ΔS。

已知水的正常沸点时的汽化热为40610J·mol -1，水的比热为4.18J·K -1·g -1，水蒸汽的比热为1.422J·g -1·K -1，假定水蒸汽为理想气体。

４、1mol 液态苯在101，3kPa ，268K 能自动地凝固成101，3kPa ，268K 的固态苯，并放热9874J ，计算该过程的ΔS 和ΔG。

已知苯的正常熔点为278.5K ，苯的熔化热为9916J·mol -1，C p ，m (C 7H 16，l)=126.8J·K -1·mol -1，C p ，m (C 7H 16，s)=122.6J·K -1·mol -1。

５、苯的正常沸点为353.1K ，在此温度压力下，1molC 6H 6(l)完全蒸发为蒸气，已知C 6H 6(l)的汽化热为34.7kJ·mol -1，计算此过程的W 、Q 、ΔU、ΔH、ΔS、ΔA、ΔG。

６、计算下列过程的ΔH、ΔS、ΔG。

298K ，101.325kPa H 2O(l)→473K，405.3kPa H 2O(g)已知：S m ø(298K ，H 2O ，l)=188.7 J·K -1 水的比热为4.18 J·g -1·K -1 水蒸气的比热为1.422 J·g -1·K -1 水在正常沸点时的汽化热为40610 J·mol -1。

假设水蒸气为理想气体。

７、2mol 理想气体在269K 时，由4×105Pa ，11.2dm 3绝热向真空膨胀到2×105Pa ，22.4dm 3，计算ΔS，是否能利用熵判据判断该过程的性质?如何判断?８、对于气相反应CO 2+H 2=H 2O+CO ，已知Δr G m ø=42218.0-7.57TlnT+1.9×10-2T 2-2.8×10-6T 3-2.26T(J)，求上述反应在1000K 时的Δr H m ø、Δr S m ø９、1mol ，C p ，m =25.12J·K -1·mol -1的理想气体B 由始态340K ，500kPa 分别经(1)可逆绝热；(2)向真空膨胀。

两过程都达到体积增大一倍的终态，计算(1)、(2)两过程的ΔS。

１０、计算将10克He(设为理想气体)从500.1K ，202.6KPa 变为500.1K ，1013kPa 的ΔU，ΔH，ΔS，ΔG，ΔA。

第三章 热力学第二定律答案一、选择题二、判断题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 × × × × × √ × × × √ 三、计算题 1、解：ΔU=0，H=0 ΔS=nRln(V 2/V 1)=nRln(p 1/p 2)=29.8J·K -1ΔA=ΔU -TΔS=-8940JΔG=ΔH -TΔS=-8940J ∵ΔS(总)=ΔS(体)+ΔS(环)=29.8J·K -1＞0且环境不对体系做功∴该过程是自发过程2、解：U=A(T) ΔU=0 H=A(T) ΔH=0 ΔS=Rln(V 2/V 1)=19.14J·K -1 ΔA=-TΔS=-5708J·mol -1 ΔG=-TΔS=-5708J·mol -13、解：ΔS 1=23.48J·K -1 ΔS 2=108.87J·K -1 ΔS 3=6.08J·K -1ΔS 4=nRln(p 1/p 2)=-9.13J·K -1 ΔS=ΔS 1+ΔS 2+ΔS 3+ΔS 4=129.3J·K -14、解：ΔS 1=nC p ，m (l)ln(278.8/268)=4.87J·K -1 ΔS 2=-nΔvap H m ø/T=-35.61J·K -1ΔS 3=nC p ，m (s)ln(268/278.5)=-4.71J·K -1 ΔS(总)=ΔS 1+ΔS 2+ΔS 3=-35.45J·K -1ΔH(268K)=-9874J ΔG(268K)=ΔH(268K)-TΔS=-373J5、解：设C 6H 6(g)为理气 W=RT=2.94kJ·mol -1 Q=ΔH=34.7kJ·mol -1 ΔU=Q -W=31.8kJ·mol -1 ΔS=ΔH/T=98.3J·K -1·mol -1 ΔG=0ΔA=ΔG -pΔV=-2.94kJ·mol -16解：ΔS=nC p ，m (H 2O ，l)ln(373.2/298.2)+nΔvap H m ø／373.2+ nC p ，m (H 2O ，g)ln(473.2/373.2)=126.84J·K -1 S m ø (473K ，H 2O ，g)=ΔS+S m ø (298K ，H 2O ，l)=315.5J·K -1·mol -1ΔH=ΔH 1+ΔH 2+ΔH 3+ΔH 4=48.81Kj ΔG=ΔH -(T 2S 2-T 1S 1)=-44.21kJ7、解：ΔS=nRln(V 2／V 1)=11.53J·K -1 能用熵判据判断该过程的性质ΔS(环)=-Q/T=0 ΔS(总)=ΔS(环)+ΔS(体)=11.53J·K -1∵ΔS(总)＞0 且环境不对体系做功 ∴该过程为自发过程8、解：1000K 时，Δr G m ø=3456.9J 又∵(∂ΔG／∂T)p =-ΔS=-7.57-7.57lnT+1.9×10-2×2T -3×2.84×10-6T 2-2.26 ∴ΔS m ø=7.57+7.57lnT-3.8×10-2T+8.52×10-6T 2+2.26将T=1000K 代入上式即得ΔS m ø=33.39J·K -1·mol -1 ΔH m ø=ΔG m ø+TΔS m ø=36855.06J·mol -19、解：(1)由T 2=T 1(V 1/V 2)γ-1得T 2=270KΔS=C p ，m ln(T 2/T 1)+Rln(V 2/V 1)=0(2)T 2=340K ΔS=Rln(V 2/V 1)=5.76J·K -110、解：He 分子量4,10克即为2.5mol2.5 mol He 500.1K 202.6kPa→ 2.5 mol He 500.1K 1013kPa因为是理想气体，所以ΔU=0 ΔH=0 ΔS=nRTln(p 1/p 2)=2.5×8.314ln(202.6×103/1013×103)=-33.45 J/K·mol 题号 1 23 4 5 6 7 8 9 10 答案 C BC BD D C B B D 题号 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 答案 A B DB D DC AD A 题号 21 22 23 24 25 答案 D D B B CΔG=ΔH-T ΔS=0-500.1×(33.45) =1.673×104 J/ mol ΔA=ΔU-T ΔS=0-500.1×(33.45)=1.673×104 J/ mol 28解：设炉温与大气温度均不改变，则可用ΔS=Q 1/T 1+Q 2/T 2计算。