自测习题 第3章 热力学第二定律

⎟⎞ ⎠不可逆
0。
6. 在一绝热密闭刚性容器中发生某一化学反应，此过程的 ΔSsys
0；
ΔSamb
0。
7. 一定量理想气体与 300 K 大热源接触做等温膨胀，吸热 Q = 600 kJ，对外所
作功为可逆功的 40%，则系统的熵变 ΔS =
。
8. 根据热力学基本方程 dG = −SdT + Vdp 可知，任一化学反应
5. 一个化学反应的 Δr H m 在一定温度范围内可以近似看做不随温度变化，则其 Δr Sm 在此温度范围内也与温度无关。
6. 绝热过程是等熵过程。
7. 系统经历一个不可逆循环过程，ΔS > 0。
8. 一定量理想气体的熵只是温度的函数。
9. 克劳修斯—克拉贝龙方程比克拉贝龙方程的精确度要高。
填空题
10. 已知在汞的熔点—38.87 ℃附近，液体汞的密度小于固体汞的密度，因此汞
的熔点随外压增大而
，所依据的公式为
1. 一定量的理想气体在 300K 由始态等温变化到终态，此过程系统吸热 1000J，
ΔS = 10J·K-1，据此可以判断此过程为
过程。（填可逆或不可
逆）
2. 下列过程中，ΔU、ΔH、ΔS、ΔA 和ΔG 何者为零。
① 理想气体自由膨胀过程 ② H2(g)和 Cl2(g)在绝热的刚性容器中反应生成 HCl(g)的过程 ③ 在 0℃，101.325 kPa 时，水结成冰的相变过程 3. 有 8 mol 某理想气体( C p,m = 29.10J ⋅ mol −1 ⋅ K −1 )由始态（400 K，0.20 MPa） 分别经历下列三个不同过程变化到该过程所指定的终态，分别计算各过程的 Q、W、ΔU、ΔH、ΔS、ΔA 和ΔG，填表。 ① 等温可逆膨胀到 0.10 MPa； ② 自由膨胀到 0.10 MPa； ③ 等温下对抗恒外压力 0.10 MPa 膨胀至终态；
A. +220J·K-1 B. +180J·K-1 C. —180 电 J·K-1 D. 0
14. 恒温恒压下，某凝聚相的氧化环原反应在可逆电池中进行，对外做电
功 W 电，同时吸热 Q。体系吉布斯函数的变化为
A. ΔG = 0
B. ΔG = W电
C. ΔG = −W电 D. ΔG = ΔH − TΔS
B. =0 C. <0 D. 无法确定
22. 具有相同状态 n，T，V 的氧气和氮气，在维持恒温恒容条件下混合，
此过程系统的熵变ΔS 为（ ）
A. 0 B. nRln2 C. -nRln2 D. 2nRln2
23. 在一带活塞的绝热气缸中发生某一化学反应，系统终态温度升高，体积增大，
则过程中 W （ ）；ΔH（ ）；ΔS（ ）；ΔG（ ）
第 3 章 热力学第二定律 思考题：
1.
理想气体等温可逆膨胀过程， ΔS = nRT ln V2 > 0 。但根据熵增原理，可逆过 V1
程 ΔS = 0 。这两个结论是否矛盾？为什么？
2. 一理想气体系统自某一始态出发，分别进行可逆等温膨胀和不可逆等温膨
胀，能否达到同一终态？若自某一始态出发，分别进行可逆绝热膨胀和不可
台热机的效率有何关系？ A. 相等 B. 不相等 C. 不一定 5. 热温商表达式δQ/T 中的 Q 是什么含义？ A. 可逆吸热 B. 该途径中的吸热 C. 恒温吸热 D. 该过程中的吸热
热温商表达式δQ/T 中的 T 是什么含义？ A. 体系的摄氏温度 B. 体系的绝对温度 C. 环境的摄氏温度 D. 环境的绝对温度 6. 非理想气体经过一不可逆循环，下列表达式正确的是 A. ΔS=0 B. δQ/T=0 C. ΔS≠0 D. δQ/T>0 7. 非理想气体进行绝热可逆膨胀，那么 A. ΔS >0 B. ΔS=0 C. ΔS<0 D. 不一定 8. 熵增加原理适用于 A. 开放体系 B. 封闭体系 C. 绝热体系 D. 孤立体系 9. 理想气体进行绝热不可逆膨胀，那么 A. ΔS >0 B. ΔS=0 C. ΔS<0 D. 不一定
数的增量判断其自发变化的方向？
A. p B. V C. T D. U E. H F. A G. Cp
H. Cv I. G J. S 该函数达到什么数值时，体系达到新的平衡？
A. 极大值 B. 极小值 C. 零 D. 1 13. 27℃，100 kPa 时，某氧化还原反应在一般容器中进行，放热 60000J；
⎝ ∂V ⎠S
CV ,m
B.
⎜⎛ ∂T ⎟⎞ = − p
⎝ ∂V ⎠S
CV ,m
C. ⎜⎛ ∂T ⎟⎞ = − nR
⎝ ∂V ⎠S V
D. ⎜⎛ ∂T ⎟⎞ = −R
⎝ ∂V ⎠S
26. 加压的液态氨 NH3(l) 通过节流阀迅速蒸发为气态氨 NH3(g)，过程的ΔU
（ ）；ΔH（ ）；ΔS（ ）
A. >0
Q / kJ W / kJ
① ② ③
Δ rU / kJ
Δr H / kJ
Δr S /(J ⋅ K −1) Δ r A / kJ Δ rG / kJ
4. 由克拉贝龙方程导出克劳修斯—克拉贝龙方程的积分式所作的三个近似处
理分别是①
;②
;
③
。
5.
任一不可逆循环过程的热温商总和，可以表示为
∫
⎜⎛ ⎝
δQ T
V1
C. ΔS < 0 D. ΔS = R ln p2
p1
11. 对于封闭的热力学体系，下列各组状态函数之间的关系，哪些是正确
的？
（1） A. A>U B. A<U C. A=U D. A 和 U 大小不能确定 （2） A. G>U B. G<U C. G=U D. G 和 U 大小不能确定 （3） A. H>A B. H<A C. H=A D. H 和 A 大小不能确定 （4） A. H>G B. H<G C. H=G D. H 和 G 大小不能确定 （5） A. G>A B. G<A C. G=A D. G 和 A 大小不能确定 12. 在恒容恒熵条件下，对于不作非体积功的封闭体系，用下列哪个状态函
若反应在一般容器中进行，环境的ΔS 应等于
A. —200J·K-1 B. +200J·K-1 C. —20J·K-1 D. +20J·K-1
若反应在可逆电池中进行，环境与系统总的ΔS 应等于
A. +220J·K-1 B. +180J·K-1 C. —180J·K-1 D. 0
若反应在一般容器中进行，环境与系统总的ΔS 应等于
19. 一定量理想气体经过一等温不可逆压缩过程，下列表述正确的是（ ）
A. ΔG>ΔA B. ΔG=ΔA C. ΔG<ΔA D. 不能确定
20. 在 25℃，标准压力 pΘ时，把 Zn 和 CuSO4 溶液的置换反应设计在可逆
电池中进行，将做电功 200 kJ 并放热 6 kJ，则过程中 ΔrU 、Δr S 、Δr A 和 ΔrG 的适合值为（ ）
B. =0
判断题
C. <0
D. 无法确定
1. 理想气体等温膨胀过程中ΔU = 0，Q = -W，即膨胀过程中系统所吸收的热
全部变成了功，这违反了热力学第二定律。
2. 自发过程都是不可逆过程；不可逆过程都是自发过程。
3. 一切熵增加过程都是自发的；熵值减少的过程不可能发生。
4. 理想气体自由膨胀过程，ΔT = 0，Q=0，所以ΔS = Q/T = 0。
V1
A.
(
∂G ∂T
)
p
=
−S
B.
(
∂G ∂p
)T
=V
C.
(
∂(A T ∂T
)
)V
=−U T2
D.
(
∂(G T ∂T
)
)
p
=
H T
18. H2(g)和 O2(g)在绝热钢瓶中反应生成水，系统的温度升高了，下式正确 的是（ ）
A. Δr H = 0
B. Δr S = 0 C. ΔrG = 0 D. ΔrU = 0
逆绝热膨胀，能否达到同一终态？
3. 根据熵的统计意义定性判断下列过程中系统的熵变大于零还是小于零？
① 水蒸气冷凝成水
② CaCO3(s)==CaO(s) + CO2(g) ③ 乙醇聚合成聚乙烯
④ 气体在催化剂表面上吸附
⑤ HCl 气体溶于水生成盐酸
4. 对反应 CaCO3(s)==CaO(s) + CO2(g)， 当温度升高时， ΔrGm 增大还是减 小？
的热效率最高？ A. 南方的夏季 B. 北方的夏季 C. 南方的冬季 D. 北方的冬季 3. 一个很大的恒温箱中放置一段电阻丝，短时通电后静置一段时间，电阻
丝的熵变ΔS 为 A. 大于零 B. 小于零 C. 等于零 D. 不一定
下列哪些变化，熵值不变？ A. 可逆途径 B. 可逆循环 C.不可逆循环 D. 绝热不可逆循环 4. 两台不同形式的可逆热机，工作在两个相同的热源 T1 与 T2 之间，则两
ΔS = Qp 383.2
E.
Qp = 可逆相变潜热
F.
ΔH = Qp
G. ΔS总 > 0 H. ΔS总 < 0 I. ΔS总 = 0
本题中，下列各式正确的是
A. ΔS系 + ΔS环 > 0
B. ΔS系 + ΔS环 < 0
C. ΔS系 + ΔS环 = 0
D. ΔS系 + ΔS环不确定
本题中，下列各式正确的是
10. 1mol 理想气体在等温 T 下向真空膨胀，体积从 V1 变至 V2，吸热 Q， 其熵变为
A. ΔS =0 B. ΔS = R ln V2
V1
C. ΔS = Q > 0 D. ΔS = R ln p2
T
p1
1mol 理想气体绝热向真空膨胀，体积从 V1 变至 V2，其熵变为
A. ΔS =0 B. ΔS = R ln V2
焓变ΔH Байду номын сангаас等于
A. ΔH = 0
B. ΔH = Q
C. ΔH = −Q D. ΔH = TΔS + ΔG
熵变ΔS 应等于
A. ΔS = 0
B. ΔS = ΔH T
C. ΔS = Q D. ΔS = ΔH − ΔG
T
T
热力学能ΔU 应等于
A. ΔU = 0
B. ΔU = Q −W电
C. ΔU = W电 − Q D. ΔU = ΔH
A. ΔS环 > 0
C. ΔS环 = 0
B. ΔS环 < 0
D. ΔS系 + ΔS环不确定
16. 在封闭系统中 W’=0 时的等温等压化学反应，可用来计算系统熵变的
是（ ）
A. ΔS = Q
T
B. ΔS = Δr H
T
C. ΔS = Δr H − ΔrG
T
17. 下列各关系式中不正确的是（ ）
D. ΔS = nR ln V2
选择题：
1. 可逆热机的效率最高。在其他条件都相同时，可逆热机牵引的火车行走
的距离应该如何？
A. 最长 B. 最短 C. 不一定
可逆热机的效率最高。在其他条件都相同时，可逆热机牵引的火车行
走的速度应该如何？
A. 最快 B. 最慢 C. 不一定
2. 一列火车在我国的铁路上行驶，在下列哪种地理和气候条件下，内燃机
亥姆霍兹函数ΔA 应等于
A. ΔA = 0
B. ΔA = W电 − Q
C. ΔA = −W电 D. ΔA = ΔG E. ΔA = ΔU − TΔS
15. 在 100kPa 下，110℃的水变为 110℃的蒸汽，吸热 Qp。下列关系成立
的是
A. ΔG = 0
B. ΔG < 0 C. ΔG > 0
D.
A. >0
B. =0 C. <0
D. 无法确定
24. 对于理想气体，下列偏微分中，数值小于零的是（ ）
A.
⎜⎛ ∂H ⎟⎞ ⎝ ∂S ⎠ p
B.
⎜⎜⎝⎛
∂H ∂p
⎟⎟⎠⎞ S
C.
⎜⎜⎝⎛
∂G ∂p
⎟⎟⎠⎞T
25. 下列关系式中，适合于理想气体的是（
D.
⎜⎜⎝⎛
∂S ∂p
⎟⎟⎠⎞T
）
A.
⎜⎛ ∂T ⎟⎞ = − V
相同条件下，通过可逆电池完成上述反应，吸热 6000J。该化学反应中 系统的ΔS 应为何值？ A. —200J·K-1 B. +200J·K-1 C. —20J·K-1 D. +20J·K-1
若反应通过可逆电池进行，环境的ΔS 应等于
A. —200J·K-1 B. +200J·K-1 C. —20J·K-1 D. +20J·K-1
ΔrU / kJ
Δ r S /(J ⋅ K −1 )
Δr A / kJ
ΔrG / kJ
A
-206
-20
-200
-200
B
-196
-20
-188
-188
C
-194
-986
0
0
D
-6
-986
300
300
21. 在 25℃时， Δ f GmΘ (石墨) 为（ ）； Δ f GmΘ (金刚石) 为（ ）。
A. >0
①
⎜⎜⎝⎛
∂Δ rGm ∂p
⎟⎟⎠⎞T
=
② ⎜⎛ ∂ΔrGm ⎟⎞ = ⎝ ∂T ⎠ p
③ ⎜⎛ ∂ΔrVm ⎟⎞ = ⎝ ∂T ⎠ p
9.
一定量理想气体，恒温条件下熵随体积的变化率 ⎜⎛ ∂S ⎟⎞ = ⎝ ∂V ⎠T
；一定量
范德华气体，恒温条件下熵随体积的变化率 ⎜⎛ ∂S ⎟⎞ =
。
⎝ ∂V ⎠T