1、第 二 章 热力学第一定律一、思考题1. 判断下列说法是否正确，并简述判断的依据（1）状态给定后，状态函数就有定值，状态函数固定后，状态也就固定了。答：是对的。因为状态函数是状态的单值函数。（2）状态改变后，状态函数一定都改变。答：是错的。因为只要有一个状态函数变了，状态也就变了，但并不是所有的状态函数都得变。（3）因为 U=QV，H=Q p，所以 QV，Q p 是特定条件下的状态函数 ? 这种说法对吗？答：是错的。 U，H 本身不是状态函数，仅是状态函数的变量，只有在特定条件下与QV，Q p 的数值相等，所以 QV，Q p 不是状态函数。（4）根据热力学第一定律，因为能量不会无中生有，所以一
2、个系统如要对外做功，必须从外界吸收热量。答：是错的。根据热力学第一定律 ，它不仅说明热力学能（U） 、热（Q）UW和功（W）之间可以转化，有表述了它们转化是的定量关系，即能量守恒定律。所以功的转化形式不仅有热，也可转化为热力学能系。（5）在等压下，用机械搅拌某绝热容器中的液体，是液体的温度上升，这时 H=Qp=0答：是错的。这虽然是一个等压过程，而此过程存在机械功，即 Wf0，所以 HQp。（6）某一化学反应在烧杯中进行，热效应为 Q1，焓变为 H1。如将化学反应安排成反应相同的可逆电池，使化学反应和电池反应的始态和终态形同，这时热效应为 Q2，焓变为H2，则 H1=H2。答：是对的。Q 是非
3、状态函数，由于经过的途径不同，则 Q 值不同，焓（H）是状态函数，只要始终态相同，不考虑所经过的过程，则两焓变值 H1 和 H2 相等。2 . 回答下列问题，并说明原因（1）可逆热机的效率最高，在其它条件相同的前提下，用可逆热机去牵引货车，能否使火车的速度加快？答？不能。热机效率 是指从高温热源所吸收的热最大的转换成对环境所做的功。hQW但可逆热机循环一周是一个缓慢的过程，所需时间是无限长。又由 可推出 vFtWP无限小。因此用可逆热机牵引火车的做法是不实际的，不能增加火车的速度，只会降低。（2）Zn 与盐酸发生反应，分别在敞口和密闭容器中进行，哪一种情况放热更多？答：在密闭容器中进行的反应放
4、热多。在热化学中有 Qp = QV+ ng（RT ） ，而 Zn（s ）+ H2SO4（ aq）= Zn SO4 （aq）+ H2（g）的 ng =1，又因该反应为放热反应 Qp 、 QV 的值均为负值，所以Q VQp。（3）在一个导热材料制成的圆筒中装有压缩气体，圆筒中的温度与环境达成平衡。如果突然打开圆筒，是气体冲出去，当压力与外界相等时，立即盖上筒盖。过一段时间，筒中气体的压力有何变化？答：筒内压力变化过程：当压缩气体冲出，在绝热可逆过程有 ，当气体的常Tp1压力与外界相等时，筒中温度降低。立即盖上筒盖，过一会儿，系统与环境的温度完全相等，筒内温度上升，则压力也升高，即大于环境的标准大气
5、压。（4）在装有催化剂的合成氨反应室中，N 2（g）与 H2（g ）的物质的量的比为 1:3，反应方程式为，N 2（g）+ H2（g） N H3（g） 。在温度为 T1 和 T2 的条件下，实验测定放出的热量分别为 Qp（T 1）和 Qp（T 2）.但是用 Kirchhoff 定律计算时21rmrmrpTCd计算结果与实验值不符，试解释原因。答： r ， rHm 实际是指按所给反应式，进行 =1mol 反应时的焓变，实验测rm 得的数值是反应达到平衡时发出的热量，此时 Q 2 （B） W 1 W 2、Q 1 0，H 0 （B）U = 0 ，H = 0 （C）U 0， H 0 （D）U = 0，
6、H 不确定答：（D） 热力学能是能量的一种，符合能量守衡定律，在孤立系统中热力学能保持不变。而焓虽然有能量单位，但它不是能量，不符合能量守衡定律。例如，在绝热钢瓶里发生一个放热的气相反应，H 可能回大于零。7. 理想气体向真空绝热膨胀后，他的温度将（ ） 。（A）升高 （B）降低 （C）不变 （D）不一定 答：（C）对于理想气体而言，内能仅仅是温度的单值函数，经真空绝热膨胀后，内能不变，因此体系温度不变。8. 某气体的状态方程 pVm= RT+bp（b 是大于零的常数） ，此气体向真空绝热膨胀，温度将（ ） 。（A）升高 （B）降低 （C）不变 （D）不一定 答：（C）由气体状态方程 pVm=
7、 RT+bp 可知此实际气体的内能只是温度的函数，经真空绝热膨胀后，内能不变，因此体系温度不变（状态方程中无压力校正项，说明该气体膨胀时，不需克服分子间引力，所以恒温膨胀时，热力学能不变） 。9. 公式 H = Qp 适用于哪个过程（ ） 。（A）理想气体绝热等外压膨胀 （B）H 2O（s） H2O（l）273,10KkPa （C）Cu 2+（aq）+2e - Cu（s） （D）理想气体等温可逆膨胀答：（B）式适用于不作非膨胀功的等压过程。10. 某理想气体的 =Cp/CV =1.40，则该气体为几原子分子（ ）？（A）单原子分子 （B）双原子分子 （C）三原子分子 （D）四原子分子 （B）1
8、.40= ，C V = R Cp= R ，这是双原子分子的特征。572711. 当以 5 mol H2 气与 4 mol Cl2 气混合，最后生成 2 mol HCl 气。若以下式为基本单元，H2（g） + Cl（ g） 2HC（g）则反应进度 应是（ ） 。(A) 1 mol (B) 2 mol (C) 4 mol (D) 5 mol 答：（A）反应进度 = = =1 molvn2mol12. 欲测定有机物燃烧热 Qp，般使反应在氧弹中进行，实测得热效应为 QV ，公式 Qp= QV + ngRT 中的 n 为（ ） 。（A）生成物与反应物总物质的量之差 （B）生成物与反应物中气相物质的量之
9、差 （C）生成物与反应物中凝聚相物质的量之差 （D）生成物与反应物的总热容差 答：（B）n gRT 一项来源于 （pV ）一项，若假定气体是理想气体，在温度不变时（ pV）就等于 ngRT。13. 下列等式中正确的是（ ） 。（A） （B）fm2cm2(HOl)=()， ， g fm2cm2(HOg)=()， ， （C） （D）f， ， f g， ， 答：（C）在标准态下，有稳定单质生成 1mol 物质 B 产生的热效应为该物质 B 的摩尔生成焓；在标准态下，1mol 物质 B 完全燃烧产生的热效应为该物质 B 燃烧焓，故有。fm2cm2(HOl)=()， ， g 14. 298 K 时，石墨
10、的标准摩尔生成焓 （ ） 。fmH（A）大于零 （B）小于零 （C）等于零 （D）不能确定 答：（C）根据标准摩尔生成焓定义，规定稳定单质的标准摩尔生成焓为零。碳的稳定单质制定为石墨。15. 石墨（C ）和金刚石（ C）在 298 K ，标准压力下的标准摩尔燃烧焓分别为-393.4 kJmol-1 和-395.3 kJmol -1，则金刚石的标准摩尔生成焓 （金刚石, 298 K ）为（ ） 。fmH（A）-393.4 kJmol -1 （B） -395.3 kJmol-1 （C ）-1.9 kJmol -1 （D）1.9 kJmol -1 答：（D） 石墨（C）的标准摩尔燃烧焓就是二氧化碳的
11、标准摩尔生成焓，为-393.4 kJmol-1，金刚石的标准摩尔燃烧焓就是金刚石（C）燃烧为二氧化碳的摩尔反应焓变，等于二氧化碳的标准摩尔生成焓减去金刚石的标准摩尔生成焓，所以金刚石的标准摩尔生成焓就等于-393.4 kJmol -1 (-395.3 kJmol-1)= 1.9 kJmol-1 。16. 某气体的状态方程 pVm= RT+bp（b 是大于零的常数） ，则下列结论正确的是（ ） 。（A）其焓 H 只是温度 T 的函数（B）其热力学能 U 只是温度 T 的函数（C）其热力学能和焓都只是温度 T 的函数（D）其热力学能和焓不仅与温度 T 有关，话语气体的体积 Vm 或压力 p 有关。答：由气体状态方程 pVm= RT+bp 可知此实际气体的内能与压力和体积无关，则此实际气体的内能只是温度的函数。
