物理化学第一、二章习题
更新时间:2023-03-16 09:00:01 阅读量: 教育文库 文档下载
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一、选择题
1、纯物质单相系统的下列各量中不可能大于零的是 [ B ] A (?H/?S)P B (?G/?T)P C (?U/?S)V D(?H/?P)S
2、1mol单原子理想气体,从初态273K、202.65kPa,经pT=常数的可逆途径压缩到405.3 kPa的终态,该过程的?U是[ D ]
A 1702J B -406.8J C 406.8J D -1702J 3、下面的那些叙述是正确的? [ D ]
A 发生热传导的两个物体温度差值越大,就对传热越有利; B 任何系统的熵一定增加;
C 有规则运动的能量能够变为无规则运动的能量,但无规则运动的能量不能够变 为有规则运动的能量; D 以上三种说法均不正确。
4、有10A电流通过一个质量为5g,Cp=0.8368 J·g-1K-1·,R=20?的电阻1s,同时使水流经电阻,以维持原来温度10°C,则电阻的熵变是[ ],若改用绝热线将电阻包住,电阻的熵变又是[ A ]。
A 0,4.1374 B 7.0634, 0 C 7.0634,4.1374 D 0,7.0634
5、甲说:由热力学第一定律可证明,任何热机的效率不能等于 1。乙说:热力学第二定律可以表述为效率等于 100%的热机不可能制成。丙说:由热力学第一定律可以证明任何可逆热机的效率都等于1- T2/ T1 。丁说:由热力学第一定律可以证明理想气体可逆卡诺热机效率等于1- T2/ T1 。对于以上叙述,哪种评述是对的?[ D ]
A 甲、乙、丙、丁全对; B 甲、乙、丙、丁全错; C 甲、乙、丁对,丙错; D 乙、丁对,甲、丙错。
6、在一个体积恒定的绝热箱中有一绝热隔板,其两侧放有n、T、p皆不同的N2(g),N2(g)视为理想气体。今抽去隔板达到平衡,以N2(g)作为系统,此过程的[ A ]。 A.W=0,△U=0,△H=0 B. W>0,△U>0,△H>0 C.W<0,△U<0,△H<0 D. W=0,△U=0,△H>0
7、温度400K的巨大物体,从温度500K的另一巨大物体吸热1000J,若以两物体为系统,则熵变的值为多少,该过程是否为自发过程 [ C ]
A.0.5 否 B.-0.5,否 C.0.5,是 D.-0.5,是
8、一定量理想气体,从同一初态出发,体积V1膨胀到V2,分别经
历三种过程,(1)等压;(2)等温;(3)绝热。其中吸收热量最多的是 [ A ]
(A)等压;(B)等温;(C)绝热;(D)无法判断
9、汽缸内有单原子理想气体,若绝热压缩使体积减半,问气体分子的平均速率变为原来速率 [ B ]
A 1.14 B 1.26 C 2.52 D 2.28
10、某理想气体分别经历如图所示的两个卡诺循环,即?(abcd)和
??(a?b?c?d?),且两条循环曲线所围面积相等。设循环?的效率为?,每次循
Paa?db?b环在高温热源处吸收的热量为Q,循环??的效率为?′,每次循环在高温热源处吸收的热量为Q′,则 [ B ]
A ?′ QQ′; C ?>?′ Q
?′ Q>Q′。
Ocd?c?V二、填空题
1、NH4Cl(s)放入真空容器中,并与其分解产物NH3(g)和HCl(g)达到平衡,相数为 2 。
2、若某气体的(?U/?T)T>0,则该气体向真空绝热膨胀时,气体温度必然 下降
3.把质量为 5kg、比热容(单位质量物质的热容)为 544J/kg 的铁棒加热到 300°C ,然 后浸入一大桶 27°C 的水中。在这冷却过程中铁的熵变为
4.一卡诺机从373K的高温热源吸热,向273K的低温热源放热,若该热机从高温热源吸收1000J热量,则该热机所做的功A? 268J 732J 。
;放出热量Q2?
-1760J/K (填“上升”或“下降”)
5、一绝热密闭的容器,用隔板分成相等的两部分,左边盛有一定量的理想气体,
压强为P0,右边为真空,今突然抽去隔板,当气体达到平衡时,气体的压强是 0.5P0 ;系统对外做功A =__________0____。 6、两块质量相同,温度不同的同种铁片相接触,则该过程中?S__>___0 7、容积为27 m3的绝热容器中有一小加热器,器壁上有一小孔与大气相通。在 p的外压下缓慢地将容器内空气从273.14K加热至 293.15 K,问需供给容器内空气___666.7 kJ __热量。 设空气为理想气体,CV, m=20.40 J·K-1·mol-1。 8、在任一纯物质的T-S图上,恒压线和恒温线在同一温度时的斜率之比为 __ Cp:Cv
θ
9、已知下列反应在标准大气压和298 K时的反应热为: (1) CH3COOH(l)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) ΔrHm(1)=-870.3 kJ·mol-1 (2) C(s)+O2(l)=CO2(g) ΔrHm(2)=-393.5 kJ·mol-1
(3)
H2(g)+
1O2(g)=H2O(l) ΔrHm(3)=-285.8 kJ·mol-1 2θ
试计算反应:(4) 2C(s)+2H2(g)+O2(g)=CH3COOH(l) △rHm(298 K) =_ -488.3
kJ·mol-1____
pcpc10、有?摩尔理想气体,作如图所示的循环过程acba, 其中acb为半圆弧,ba为等压过程,Pc=2Pa,
paaVabV在此循环过程中气体净吸收热量Q 小于 ?Cp,m (Tb-Ta)。O(填“小于”、“大于”或“等于”)。
Vb三、计算题
1、氢气与过量50%的空气混合物置于密闭恒容的容器中,始态温度为25°C,压力为100kPa。将氢气点燃,反应瞬间完成后,求系统所能达到的最高温度和最大压力。
空气的组成按y(O2)=0.21,y(N2)=0.79计算。水蒸气的标准摩尔生成焓见教材附录,各气体的平均摩尔定容热容CV, m /J·K-1·mol-1分别为:O2(g),25.1;N2(g),25.1;H2O(g),37.66。假设气体适用理想气体状态方程。
解:由反应式H2+0.5 O2= H2O(g)可知,每燃烧1mol的H2(g),在理论上需要0.5mol的O2(g)。现以1molH2(g)为计算标准,O2(g)过量50%,所需O2(g)的物质的量
n(O2)=0.5(1+50%)mol=0.75mol
同时必然引入N2(g),n(N2)=0.75 mol×79/21=2.8214 mol H2+0.75 O2+2.8214 N2---------------→H2O(g)+0.25 O2+2.8214 N2 t1=25°C,p1=100kPa t ,p ↓ ↑ H2O(g)+0.25 O2+2.8214 N2 t1=25°C
过程中Q=0,dV=0,W’=0,可由?U=?U1+?U2=0计算末态温度。 △fHmθ(H2O,g,298.15K)=-241.818 KJ·mol-1 过程(1)为恒容恒温反应过程
△H=n (H2O,g)△fHmθ(H2O,g,298.15K)
=-241.818 KJ·mol-1×1 mol=-241.818 KJ △r n(g)=-0.5 mol
?U1=△H1-△r n(g)RT1
=-241.818 KJ+0.5×8.314×298.15×10-3 KJ =-240.579 KJ
过程(2)为反应产物的恒容升温反应过程
?U2={ n (H2O,g)CV, m(H2O,g)+n(O2) CV, m (O2)+ n(N2) CV, m (N2)}(t-t1)
=(37.66+0.25×25.1+2.8214×25.1)(t-25)J =114.752×(t-25)×10-3 KJ
?U=?U1+?U2
=-240.579 KJ+114.752×(t-25)×10-3 KJ =0 故t=2121.5°C
n(反应物,g)= n2(O2) + n(N2)+ n (H2O,g) =(0.75+2.8214+1)mol =4.571mol
n(产物,g)= n2(O2) + n(N2)+ n(H2O,g)=4.0714mol p= [n(反应物,g)T]/[ n(产物,g) T1]×p1=715.3 kPa
2、估算在1000℃时,若将石墨转变成金刚石需要多大压力。已知25℃时的数据如下:
△ fHm/(KJ.mol-1) C(金刚石) C(石墨)
解:将1Pθ下石墨变金刚石的过程设计如下
C(石墨,1000℃,100KPa)----------------→ C(金刚石,1000℃,100KPa)
↓ ↑
C(石墨,25℃,100KPa) --------------------→ C(金刚石,25℃,100KPa) 25℃时有
△rHmθ=△fHmθ(金刚石)-△fHmθ(石墨) =1.895 KJ.mol-1 △rSmθ=Smθ(金刚石)-Smθ(石墨) =(2.439-5.694)J.K-1.mol-1 假设金刚石和石墨的Cp,m不随温度变化,有 △rHm
θ
Sm/(J.K-1.mol-1) CP,m/(J.K-I.mol-1) ρ/(g.cm-3) 1.895 2.439 6.063 3.51 0 5.694 8.644 2.25 (1273,15K)= △rHm
θ
(298.15K)+∫△rCp,mdT
=[1895+∫(6.6063-8.644)(T/K)] J. mol-1
=[1895+(6.063-8.644)×(1273.15-298.15)] J. mol-1 =-621 J. mol-1
△rSmθ(1273.15K)= △rSmθ(298.15K)+∫ △rCp,m/T dT
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