大学物理化学1-热力学第一定律课后习题及答案

热力学第一定律课后习题

一、是非题

下列各题中的叙述是否正确？正确的在题后括号内画“”，错误的画“”。

1.在定温定压下，CO

2由饱和液体转变为饱和蒸气，因温度不变，CO2的热力学能和焓也不变。( )

2. d U = nC V,m d T这个公式对一定量的理想气体的任何pVT过程均适用。( )

3. 一个系统从始态到终态，只有进行可逆过程才有熵变。 ( )

4. 25℃时H2(g)的标准摩尔燃烧焓等于25℃时H2O(g)的标准摩尔生成焓。( )

5. 稳定态单质的f H(800 K) = 0。 ( )

二、选择题

选择正确答案的编号，填在各题后的括号内：

1. 理想气体定温自由膨胀过程为：（）。

（A）Q > 0；（B）U < 0；（C）W < 0；（D）H = 0。

2. 对封闭系统来说，当过程的始态和终态确定后，下列各项中没有确定的值的是：( )。

( A ) Q； ( B ) Q＋W； (C ) W( Q = 0 )； ( D ) Q( W = 0 )。

3. pV = 常数( = C p,m/C V,m)适用的条件是：( )

(A)绝热过程； ( B)理想气体绝热过程；

( C )理想气体绝热可逆过程； (D)绝热可逆过程。

4. 在隔离系统内：( )。

( A ) 热力学能守恒，焓守恒； ( B ) 热力学能不一定守恒，焓守恒；

(C ) 热力学能守恒，焓不一定守恒； ( D) 热力学能、焓均不一定守恒。

5. 从同一始态出发，理想气体经可逆与不可逆两种绝热过程：( )。

( A )可以到达同一终态； ( B )不可能到达同一终态；

( C )可以到达同一终态，但给环境留下不同影响。

6. 当理想气体反抗一定的压力作绝热膨胀时，则：( )。

( A )焓总是不变； (B )热力学能总是增加；

( C )焓总是增加； (D )热力学能总是减少。

7. 已知反应H2(g) +1

2

O2(g) ==== H2O(g)的标准摩尔反应焓为r H(T)，下列说法中

不正确的是：（）。

（A）r H(T)是H2O(g)的标准摩尔生成焓；

（B）r H(T)是H2O(g)的标准摩尔燃烧焓；

（C）r H(T)是负值；

（D）r H(T)与反应的r U数值不等。

三、计算题

习题1

10 mol 理想气体由25℃，1.0 MPa 膨胀到25℃，0.1 MPa ，设过程为： ( 1 )自由膨胀；

( 2 )对抗恒外压力0.1 MPa 膨胀；

( 3 )定温可逆膨胀。试计算三种膨胀过程中系统对环境作的功。

习题2

298 K 时，将0.05 kg 的N 2由0.1 MPa 定温可逆压缩到2 MPa ，试计算此过程的功。如果被压缩了的气体在反抗外压力为0.1 MPa 下做定温膨胀再回到原来状态，问此过程的功又是多少？

习题3

某理想气体，其C V,m = 20 J·K 1·mol 1

，现有该气体10 mol 处于283 K ，采取下列不同途径升温至566 K 。试计算各个过程的Q ，W ，U ，H ，并比较之。 ( 1 )体积保持不变；

( 2 )系统与环境无热交换； ( 3 )压力保持不变。

习题4

试求下列过程的U 和H ：

已知液体A 的正常沸点为350 K ，此时的汽化焓：Vap H m = 38 kJ·mol 1

。A 蒸气的平均定压

摩尔热容C p ,m = 30 J·K 1·mol 1

。（蒸气视为理想气体） 习题5

根据下列数据，求乙烯C 2H 4(g)的标准摩尔生成焓与标准摩尔燃烧焓：

（1）C 2H 4(g) + H 2(g) == C 2H 6(g) ， r H m , l = －137 kJ·mol 1

；

（2）C 2H 6(g) + (7/2)O 2(g) == 2CO 2(g) + 3H 2O(l) ，r H m , 2 = －1560 kJ·mol 1

；

（3）C(石墨) + O 2(g) == CO 2(g) ， r H m , 3 = －393.5 kJ·mol 1

；

（4）H 2(g) + （1/2）O 2(g) == H 2O(l) ， r H m , 4 = －285.8 kJ·mol 1

。 习题6

求下列反应在393 K 的反应的r H m (393 K) ： C 2H 5OH(g) + HCl(g) == C 2H 5Cl(g) + H 2O(g) 已知：

物质

f H m

(298 K) / kJ·mol 1 C p , m / J·K 1·mol 1

C 2H 5Cl(g) －105.0 13.07 +188.5×10-3

(T / K)

H 2O(g) －241.84 30.00 +10.71×10-3

(T / K)

A(g) n = 2mol p 1= 0.663kPa T 1 = 400K

A(l)

n = 2mol

p 2= 101.325kPa

T 2 = 350K ∆U =?

∆H =?

C 2H 5OH(g) －235.3 19.07 +212.7×10-3

(T / K) HCl(g)

－92.31

26.53 +4.62×10-3

(T / K)

习题7

已知反应CH 3COOH(l)+C 2H 5OH(l)= CH 3COOC 2H 5(l)+H 2O(l)

r H m (298.15K)=-9.20kJ.mol -1

CH 3COOH(l)的c H m (298.15K)= -874.54kJ.mol -1

C 2H 5OH(l)的c H m (298.15K)= -1366kJ.mol -1

CO 2(g)的f H m (298.15K)= -393.51kJ.mol -1

H 2O(l)的f H m (298.15K)= -285.83kJ.mol -1

求算Δf H m (CH 3COOC 2H 5,l,298.15K)=？

热力学第一定律课后习题答案

一、是非题

1. 2 3. 4

5

二、选择题

1.(D)

2.(A)

3.(C)

4.(C)

5.(B)

6.(D) 7(B)

三、计算题

习题1

[题解] 体积功的计算公式 W = －

⎰

p su d V

( 1 ) W = 0 （p su =0）

( 2 ) W = －p su V = －p su nRT (1/p 1 －1/p 2)

= －0.1 MPa ×10 mol ×8.314 J·mol 1·K 1

×298.15 K ×(1/0.1MPa －1/1.0MPa) = －22.30 kJ

( 3 ) W = －nRT ln( V 2 / V 1 ) = nRT ln(p 2 / p 1) = －57.05 kJ

[导引]由计算结果可知，虽然三个过程的初终态相同，但不同过程中的功不相等。这是因为Ｗ不是状态函数，其值与过程有关。

习题2

[题解] n = 50 g / 28 g·mol 1

= 1.79 mol 定温可逆压缩

若反抗外压力0.1 Mpa ， 112112MPa

ln =1.79 mol 8.314 J mol K 298 Kln 0.1MPa 13.29kJ p

W nRT p --==×··×kJ

21.4)

MPa 21MPa 1.01(K 298K mol J 314.8mol 79.1Pa 101.0)

()(11

622su 22su 2-=-⨯⨯⨯⨯⨯-=-'-=-'-=--··p nRT

p nRT p V V p W