热力学第一、第二定律习题课

（B）
在300K时，2mol某理想气体的吉布斯函数G与赫姆霍
兹函数A的差值为 （ C ）
A. G-A=1.247kJ; C. G-A = 4.988kJ; B. G-A= 2.494kJ; D. G-A = 9.977kJ
当10mol N2和20mol H2混合通过合成氨塔，反应一段时间后有5mol NH3生成。对反应式N2+3H2=2NH3，反应进度
=180.28Jmol-1。
将温度298K代入r G m
r G m
o o o
o
表达式，即可求得
o
=29.093kJ
r H m r Gm T r S m 29.093 298 180.28 0.001 82.84kJ
6. 液态As的蒸气压与温度的关系为：ln(p/Pa) = -8379K/T + 22.8； 固态As的蒸气压与温度的关系为：ln(p/Pa) = -23663K/T + 36.8。 试求As的三相点温度和压力。 解：因为三相点下，固态和液态As的蒸气压相等，故 -8379K/T + 22.8 = -23663K/T + 36.8 解得T = 1092K 由ln(p/Pa) = -8379K/T + 22.8，当T=1092K时 P= exp(-8379/1092+22.8)= 3711(kPa)
(1) 计算该化学反应的Δ
rSm ； (2) 当该反应自发进行时（即不做电功时），求环境的熵变及总熵变；
(3) 计算体系可能做的最大电功为若干？
[答] (1) ΔrSm,体= QR/T = 13.42 J· K-1· mol-1
S , = - Q' /T = 134.2 J· （2 ） K-1· mol-1 m环 R
成水蒸气 （3）绝热可逆过程
答：（1）循环过程所有状态函数均不变，其增量都为零。（2）可逆
相变ΔG＝0。（3）ΔS＝0
8. 今有100℃、101.325kPa的水全部向真空汽化为100℃、 101.325kPa的水蒸气，依系统的始末态可求得△G=0。因为该过
程为等温相变，所以用△G判据可确定该过程是可逆过程。这
3 W U n C v ,m (T 2 T1) 2 8.314 (T 2 298) 2095 2
。求解得到T2=214K。
p 5 214 3039.75 S n C p ,m ln T 2 nR ln 1 2 8.314ln 2 8.314ln 4.50 J K ! 2 298 1013 .25 p2 T1
4. 通常在大气压力为101.325kPa时，水的沸点为373K，而在海拔
很高的高原上，当大气压力降为66.9kPa时，这时水的沸点为多少？
已知水的标准摩尔汽化热为40.67kJ· mol-1,并设其余温度无关。有 计算结果回答：为什么用高压锅煮食物容易熟透？ [答 ]
根据克劳修斯-克拉佩龙方程:
如图，在绝热盛水容器中，浸入电阻丝，通电一段时间，通电后水及电 阻丝的温度均略有升高，今以电阻丝为体系有：…….….……..( B )
(A) W =0， Q <0， U <0； (B). W＞0， Q <0， U >0 (C) W <0， Q <0， U >0 ； (D). W <0， Q =0， U >0 已知CH3COOH(1),CO2(g),H2O(l)的标准摩尔生成焓△fHmФ(298.15K)/(kJ.mol-1)
（A ）
A. 等于2.5mol B. 等于－2.5mol C. 对不同反应物计算结果不一样 D. 反应物没反应完而无法计算
来自百度文库
已知某温度下，∆fHmΘ(CO2)=－393.3kJ/mol，∆cHmΘ(CO)=－ 282.8kJ/mol，则∆fHmΘ(CO)为 （C）－676.1 kJ/mol； （A ） （A）－110.5 kJ/mol ； （B）110.5 kJ/mol ； （D）－172.3 kJ/mol
分别为-484.15,-393.15，-285.8，则CH3COOH(1)的标准摩尔燃烧焓△CHmФ(1
大气压，298.15)/(kJ.mol-1)为……………………………………… ….….( C ) A. -194.8 B. 194.8 C. -873.75 D. 873.75
简答题：
1、因为焓是温度和压力的函数H=H(T、P),在正常相变时，由于 dT=0dP=0,故此相变过程的dH=0对否？为什么？ 2、因为热和功都由过程的途径决定,所以Q+W也由过程的途径决定, 这种说法是否正确? 3、理想气体向真空中膨胀,若已充入到真空中一部分气体,则再向 真空中膨胀就要反抗一定的外压,所以理想气体向真空中膨胀W≠0, 这样理解对吗?为什么? 4、”熵增加的过程必定是自发过程.”这种说法对吗?为什么?
p H 1 1 ln R p T T
o 2 vap m 1 1
2
, 代入有关数据,可得:
ln 66.9 40670 1 1 101.325 8.314 373 T2
解方程得T2=361.6K。 由计算结果可知，外压越大，水的沸点越高。当食物置于高 压锅里时，由于压力较高，所以水的沸点也高，这样获得的高
5.理想气体在下列过程中，系统与环境的总熵变是多少？
恒温下向真空中膨胀（始态P1、V1、T1末态P2、V2、T2）。 恒温可逆膨胀。
6．一切绝热过程的熵变都等于零，这样理解是否正确？为什么？
7. 进行下述过程时，系统的ΔU、ΔH、ΔS和ΔG何者为零？
（1）非理想气体的卡诺循环；（2）在100℃,101325Pa下1mol水蒸发
3. 将一玻璃球放入真空容器中，球中封入1mol的水（101.325kPa、100℃），A 真空容器的内部恰好容纳1mol水蒸气（101.325 kPa、100℃），若保持整个系统 的温度为100℃，水球被击破，水全部汽化为水蒸气，计算Q、W、△U、△H、 △S、△A和△G。根据计算结果，这个过程是自发的吗？用哪一个热力学性质作 为判据？水在101.325 kPa、100℃时的蒸发热为40.67kJ· mol-1 解：P外=0 W=0 △H=△vapHm=40.67 kJ Q=△U=△H-△（pV）≈△H-（pV）g=△H-Nrt=37.57 kJ △S=△H/T=109(J· K-1) △A=△U-T△S=-3.103(kJ) △G=0 过程为自发，因为过程是恒温恒容，所以用△A做判据。
选择题： 1、下面说法符合热力学第一定律的是 (B) A. 在一完全绝热且边界为刚性的密封容器中发生化学反应时，其内能一定变化 B. 封闭系统在指定的两个平衡态之间经历绝热变化时，系统所做的功与途径无关 C. 气体在绝热膨胀或绝热压缩过程中，其内能的变化值与过程完成的方式无关 D. 系统的始、终态确定后，在不同的过程中，因W及Q之值不同，所以Q+W之值 也不同 2、 对于热力学基本方程du=TdS-pdV，下面的说法中准确的是 （ ） A TdS是过程热 B –pdV是体积功
5. 已知101.325kPa下，反应FeCO3(s) = FeO(s) + CO2的
试计算25℃时的
和
因为
Go m o T r S m p
，所以有：
Go m o 3 r S m T 26.196 26.196lnT 25.4 69 10 T p
样说对吗？为什么？ 答：不对。因为所谓的等温等压过程是指p1=p2=p外，T1=T2=T外
，因为此过程为真空闪蒸（外压为零下的相变），p外=0，所以
该过程不能称为等温等压过程，不能用△G作为判据。
1. 某化学反应在等温、等压下 (298 K, p) 进行，放热 40000 kJ，若使该反应通
过可逆电池来完成，则吸热 4000 kJ。
ΔrSm,隔离 = ΔrSm,体+ ΔSm,环= 147.6 J· K-1· mol-1
(3) ΔrGm = ΔrHm- TΔrSm= QR' - QR= - 4.400 kJ
Wf = -ΔrGm= 44.000 kJ
2. 2mol单原子理想气体始态为298K，3039.75kPa，经绝热膨胀压 力突然降到1013.25kPa，做了2095 J的功，求该体系的熵变值。 [答 ] 因为是绝热过程，所以Q=0，所以有：
C du=TdS-pdV是第一定律的代表式
D 可逆过程中-pdV等于体积功，TdS即为过程热
将1mol甲苯在101.325kPa，110℃（正常沸点）下与 110℃的热源接触，使它向真空容器中蒸发，完全变成
101.325kPa下的蒸汽，该过程的
A. △vapSm=0; C. △vapHm=0; B. △vapGm=0; D. △vapUm=0