1、物理化学复习题第一章 热力学第一定律一、填空题1、一定温度、压力下，容器中进行如下反应：Zn(s)+2HCl(aq)= ZnCl 2(aq)+H2(g)，若按质量守恒定律，则反应系统为 系统；若将系统与环境的分界面设在容器中液体的表面上，则反应系统为 系统。2、所谓状态是指系统所有性质的 。而平衡态则是指系统的状态 的情况。系统处于平衡态的四个条件分别是系统内必须达到 平衡、 平衡、 平衡和 平衡。3、下列各公式的适用条件分别为：U=f(T)和 H=f(T)适用于 ；Q v=U 适用于 ；Q p=H 适用于 ； U= 适用于 dTnC12m,v； H= 适 用 于 ；Q p=QV+ngRT 适
2、用于 dTnC21m,P；pV r=常数适用于 。4、按标准摩尔生成焓与标准摩尔燃烧焓的定义，在 C（石墨） 、CO（g）和 CO2(g)之间， 的标准摩尔生成焓正好等于 的标准摩尔燃烧焓。标准摩尔生成焓为零的是 ，因为它是 。标准摩尔燃烧焓为零的是 ，因为它是 。5、在节流膨胀过程中，系统的各状态函数中，只有 的值不改变。理想气体经节流膨胀后，它的 不改变，即它的节流膨胀系数 = 。这是因为它的焓 。6、化学反应热会随反应温度改变而改变的原因是 ；基尔霍夫公式可直接使用的条件是 。7、在 、不做非体积功的条件下，系统焓的增加值 系统吸收的热量。8、由标准状态下元素的 完全反应生成 1mol
3、纯物质的焓变叫做物质的 。9、某化学反应在恒压、绝热和只做膨胀功的条件下进行, 系统温度由 T1升高到 T2，则此过程的焓变 零；若此反应在恒温（ T1） 、恒压和只做膨胀功的条件下进行，则其焓变 零。10、实际气体的 = ,经节流膨胀后该气体的温度将 。0PTH11、公式 QP=H 的适用条件是 。12、若某化学反应，只做体积功且满足等容或等压条件，则反应的热效应只由 决定，而与 无关。13、常温下，氢气经节流膨胀 T 0；W 0；Q 0；U 0；H 0。14、在充满氧的绝热定容反应器中，石墨剧烈燃烧的反应器以其中所有物质为系统 Q 0；W 0；U 0；H 0。二、简答题1、为什么无非体积功
4、的等压过程的热，只决定与体系的初终态？2、 “因 H = Qp 所以只有等压过程才有H， ”这句话是否正确？为什么？3、 “因为 H = Qp ，所以 Qp 也具有状态函数的性质” 对吗？为什么？4、为什么对于理想气体，公式 可用来计算任意变温过程dTCUmv21,的 dU 并不受定容条件的限制？5、为什么理想气体常数 R 在数值上等于 1mol 理想气体升高 1K 所作的等压体积功？6、 “稳定单质的焓值等于零” ；“化合物的摩尔生成热就是 1mol 该物质所具有的焓值”对吗？为什么？7、反应 A(g)+2B(g)C(g)的H m(298.2K)0，则此反应进行时必定吸热，对吗？为什么？8、
5、从气体的同一初态出发分别经等温可逆压缩至终态体积是，那一个过程所作压缩功大些？为什么？从同一初态出发，分别经可逆的绝热膨胀与不可逆的绝热膨胀至终态体积相同时，气体的压力相同吗？为什么？10、测定 CH3OH(l)+3/2 O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)反应的热效应。11、设有一电炉丝浸入水中，接上电源，通以电流一段时间。分别按下列几种情况作为体系，试问 、为正、负，还是为零？（1） 以水和电阻丝为体系；（2） 以水为体系；（3） 以电阻丝为体系；（4） 以电池为体系；（5） 以电池、电阻丝为体系；（6） 以电池、电阻丝、水为体系。12、设有一装置如下图所示，一边是水，另一边是浓硫酸，
6、中间以薄膜分开，两边的温度均为 T1，当将薄膜弄破以后温度由 T1 升到 T2，如果以水和浓硫酸为体系，问此体系的 U 是正、负，还是零。如果以水和浓硫酸为体系，问此体系的U 是正、负，还是零。如果在薄膜破了以后，设法通入冷却水使浓硫酸和水的温度仍为 T1，仍以原来的水和浓硫酸为体系，问 U 是正、负，还是零。12 题图13、一个绝热圆筒上有一个无摩擦无重量的绝热活塞，其内有理想气体，圆筒内壁绕有电炉丝。当通电时气体慢慢膨胀，这是等压过程。请分别讨论（1）选理想气体为体系；（2）选理想气体和电阻丝为体系；两个过程的 Q 和体系的 H 是大于、等于还是小于零？14、判断下列过程中 Q、W、 U、
7、H 各量是正、零还是负值；理想气体自由膨胀；理想气体节流膨胀；理想气体绝热、反抗恒外压膨胀；理想气体恒温可逆膨胀；1 mol 实际气体恒容升温；H 2O（1，P 0，273K ）H 2O（S，P 0，273K）在绝热恒容器中， H2（g）与 Cl2(g)生成 HCl(g)(理想气体反应)15、如下图所示，设有一电炉丝浸于水中，接上电源，通以电流一段时间。如果按下列几种情况作为系统，试问U、Q、W 为正、为负还是为零？（1）以电炉丝为系统；（2）以电炉丝和水为系统；（3）以电炉丝、水、电源、及其他一切有影响的部分为系统。15 题图 16 题图16、设有一装置如上图所示， （1）将隔板抽去以后，以
8、空气为系统时，U、Q、W 为正、为负还是为零？（2）如右方小室亦有空气，不过压力较左方小，将隔板抽去以后，以所有空气为系统时，U、Q 、W 为正、为负还是为零？17、在标准压力下和 100OC，1mol 水等温蒸发为蒸汽。假设蒸汽为理想气体。因为这一过程中系统的温度不变，所以，U=0， ,这一结论对0dTCQp否？为什么？18、一气体从某一状态出发，经绝招可逆压缩或等温可逆压缩到一固定的体积哪一种压缩过程所需的功大？为什么？如果是膨胀，情况又将如何？三、综合题1、已知 PbO(s)在 291K 的生成热为-219.5kJmol -1，在 291K 到 473K 之间，Pb(s)， O2(g)及
9、 PbO(s) 的平均比热各为 0.134，0.900 和 0.218Jg-1K-1，试计算PbO(s)在 473K 时的生成热。2、n mol 理想气体由 p1，V 1，T 1，恒温膨胀到 p2，V 2，T 2，求过程的焓变H，结果能说明什么？3、已知冰在 0及 101.325kPa，熔化热为 6008Jmol-1，水在 100及101.325kPa 下，蒸发热为 44011Jmol-1，在 0100 间水的平均比热为75JK-1mol-1，求在 101.325kPa 下，将 1mol 的 0冰变成 100的水蒸气，试计算其 U， H。4、0.01m 3 氧气由 273K，1MPa 经过 (
10、1)绝热可逆膨胀 (2)对抗外压p=0.1MPa 做绝热不可逆膨胀，气体最后压力均为 0.1MPa，求两种情况所做的功。( 氧气的 Cp,m=29.36JK-1mol-1)5、10mol 的理想气体分别经过下述(a)和(b)两个过程，在 673K 从 1.810-3m3 等温膨胀到 2.410-3m3，试计算其膨胀功 W 及体系所吸收的热 Q。(a)可逆恒温膨胀；(b) 对抗外压为 2.026105Pa 的等温膨胀。6、已知 298.15K 及 101325Pa 压力下，反应 A(s)+2BD(aq)=AD2(aq)+B2(g)在电池中进行，完成一个单位的反应时，系统做电功 150kJ，放热
11、80kJ，计算该反应的 rHm， rUm，Q ，W。7、在 298.2K，101325Pa 时有 0.5molZn 与过量稀硫酸反应，生成氢气和硫酸锌，已知此反应放热为 7.155104J，试计算：(1)上述过程中 Q，W ，U，H 的值；(2)若上述反应在密闭容器中发生，求 Q，W ，H，U 的值。8、将 1kg 水过冷到-5，在 101.325kPa 下，加入极少量的冰屑.使过冷水迅速结冰，并使冰与水的混合物的温度迅速升至冰点，冰的熔化热为 333.5Jg-1，0至-5 水的比热为 4.238JK-1，求结出冰的质量。9、已知水在 100时的蒸发热为 2259.36Jg-1，则在 100时
12、蒸发 30g 水，系统的 Q，W ，H，为多少?10、有 13.074gH2，由 283.0K 升至 333.2K(视为理气 )，若以下述二种不同的过程进行，求 Q，W ， U，H。(A)等容过程；(B)与环境无热交换。11、将 1mol 单原子理想气体，在 1.013105Pa 下从 298K 加热到 373K，再恒温可逆膨胀至体积增加一倍，最后绝热可逆膨胀至温度为 308K，求全过程的W，Q，U，H 。12、已知水蒸汽的平均摩尔等压热容 Cp,m=34.10JK-1mol-1，现将 1kg373K的水蒸汽在 1.013105Pa 的压力下，升温至 673K。求过程的 Q，W 及水蒸汽的U，
13、H。13、1molO 2 由 0.1MPa，300K 恒压加热到 1000K，求过程的 Q、W、U及H。已知：C p,m(O2)=(31.64+3.3910-3T-3.7710-5T2)JK-1mol-1 14、1mol C 6H6(g)在 p,353.4K（正常沸点）下冷凝为液体。计算该过程的Q,W, U, H,已知苯的汽化热为 394.4Jg-1。15、测得 298K SO2(g)氧化成 SO3(g)时的 Qv,m=-141.75kJmol-1,计算该反应的 Qp,m。16、由下列化合物的 计算其 (1)(COOH)2， (2)mcmfHC6H5NH2， (3)CS2(l)。17、一个 2
14、0dm3 的高压釜内盛有 290K,100kPa 的氢气，加热后使 H2 压力上升至 500kPa。设 H2 为理想气体，计算：（1）过程的 Q；（2）H 2 终态的温度。18、1mol 单原子分子理想气体 B，由 300K , 100.0kPa 经一可逆过程到达终态，压力为 200.0kPa，过程的 Q =1000.0J, H=2078.5J（1）计算终态的温度、体积及过程的 W, U。 （2）假设气体先经等压可逆过程，然后经等温可逆过程到达终态，此过程的 Q,W,U,H 是多少？19、1mol 单原子分子理想气体的 CV,m=3/2R，初态为 202.6kPa，11.2dm 3经 p/T=
15、C（常数）的可逆过程，压缩到终态，压力为 405.2kPa。计算：（1）终态体积与温度；（2）U 与 H；（3）所作的功。答案一、填空题1、封闭；敞开2、综合表现；不随时间而改变；热；机械；相；化学3、理想气体的单纯状态改变；不做非体积功的恒容过程；不做非体积功的恒压过程；理想单纯状态改变，对其它系统则需过程恒容；理想气体的单纯状态改变，对其它系统则需过程恒压；过程恒温且不做非体积功；理想气体的绝热可逆过程4、O 2（g） ；C(石墨)；C(石墨)；碳元素各晶型中最稳定的相态； CO2（g） ；碳元素完全氧化的最终产物5、焓；温度；零；只是温度的函数6、各产物的热容之和与各反应物的热容之和不相
16、等；在所涉及的温度范围内各物质均无相变7、封闭系统恒压；等于8、最稳定物质；标准摩尔生成焓9、等于；不等于（小于）10、上升11、闭系、W =0 、等压12、始终态；途径13、； ；=14、=； =；=；二、简答题1、因为无其他功的等压过程中 Qp = H，而H 是体系状态函数的改变值，所以在无其它功的等压过程中 Qp 只决定于初终态。2、不正确，H 是状态函数，H=U+PV 凡是体系状态发生变化，不论什么过程，体系的焓值都可能变化，即H 都可能不等于零。3、不对，H = Q p，只说明 Qp 等于状态函数的改变值。并不意味着 Qp 具有状态函数的性质，Q p 是一过程量，不是体系的状态性质，
17、只能说在恒压而不做非体积功的特定条件下 Qp 的值等于体系状态函数 H 的改变。4、因为对理想气体 U=f(T)内能仅是温度的函数，只要始终态温度分别相同， U 就一定相同。所以公式 并不受定容条件的限制。dTCUmv21,终态 1 U1,T2,p2,V1 U2,T2,p1,V3 终态 2恒容U 1 U2 恒压 初态 U1,T1,p1,V1恒容过程 dTCmv21,两者终态的温度相同即 1mol 理想气体不论经过什么过程，只要变到相同温度的终态其U 总是等于 。21,Tmvdn5、 W=p 外 V=p(V2-V1)=nR(T2-T1)当 n=1mol T2-T1=1K 时 W=R6、不对，稳定
18、单质的焓的绝对值并不等于 0，但可以说稳定单质的规定焓值等于 0，人为规定标准状态下，稳定单质的生成焓，即规定焓为 0。化合物的摩尔生成热不是 1mol 物质所具有的焓的绝对值，而是相对于生成它的稳定单质的焓的相对值。7、不对。只有在等压下，无其它功时，Q p=Hm, Hm0 故 Qp0，体系必定吸热。在其他条件下，H m0，Q p 可以小于 0，等于 0，不一定吸热。8、绝热可逆压缩功大于等温可逆压缩功。这是因为绝热压缩时，环境所作功都变成气体的内能，因而气体的温度升高，故当终态体积相同时气体的压力大于经等温可逆到达时气体的压力，即绝热可逆压缩时，环境反抗的压力大些，因而所做压缩功大些。9、
19、不相同。可逆绝热膨胀时体系付出的功大于不可逆绝热膨胀时所付出的功。而两过程的热都等于 0，因而前一过程中体系内能降低得更多，相应终态气体的温度也低一些，所以可逆绝热膨胀比不可逆绝热膨胀到终态时气体的压力低些。10、此反应为燃烧反应，故可用氧弹式量热计来测定该反应在反应前后的温度差 T，利用水和量热计附件的热容，可计算出等容反应热 QV，m （ rUm） ；而通常指的化学反应的反应热是等压反应热，故 Brmr RTgH)(11、（1） （2） （3） （4） （5） （6）W - 0 - + 0 0Q 0 + - 0 - 0U + + + - - 012、当将薄膜弄破以后温度由 T1 升到 T2
20、，因水和浓硫酸为体系，虽然体系的温度升高了，但无热量传给环境，所以 Q=0，又 W=0，根据第一定律U=Q-W，则 U=0。13、(1)Q= H0(2)Q=0, H=-W 电功 014、(1)理想气体自由膨胀P 外 =0，W=0，Q=0，U=H=0(2)理想气体节流膨胀因为T=0 ，所以 U=H=0，因绝热，所以 Q=0，W=0(3)理想气体绝热，反抗恒外压膨胀因为绝热 Q=0，W=P 外 V， V0，W0 ， U=Q-W=0-W0，Q0(5)1mol 实际气体恒容升温W=PV=0，U=nC v,mT0,Q=U+W0, H=nCp,mT0，水凝固放出热量 Q015、(1) U=0，Q0，Q=0，WVl W 3=B(g)RTU 3=Q3-W3=40910JH3=Q3=44011JU=U 2+U2+U3=54418JH=H1+H2+H3=57519J4、解：(1)绝热可逆膨胀=Cp/CV=1.39
