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淮阴师范学院《物理化学》课外习题
第二章 热力学第一定律
一、选择题
1. 某系统恒压时功的表示式是:
A. – RT?n B. –nRTln(V2/V1) C. – p(V2 –V1) D. –np(V2 –V1)
2、焓的定义式H=U+pV中的p代表：
A. 系统的总压力 B.系统中各组分的分压 C. 外压 D. 100kPa
3. 某理想气体的Cp/Cv = 1.40, 它是：
A. 单原子分子气体 B. 双原子分子气体 C. 三原子分子气体 D. 四原子分子气体
4. 非理想气体在绝热条件下向真空膨胀，下述中正确的是：
A. Q = 0 B. W = 0 C. ?U = 0 D. ?H = 0
5. 某系统经不可逆循环，下列描述错误的是：
A. Q = 0 B. ?Cp = 0 C. ?U = 0 D. ?H = 0
6. 两种理想气体在绝热钢性容器中经化学反应后系统温度升高、压力增大，则： A. ?U = 0，?H = 0 B. ?U > 0，?H > 0 C. ?U = 0，?H ≠ 0 D. ?U < 0，?H < 0
7. 恒容下，一定量的理想气体，当温度下降时热力学能将：
A. 增加 B. 不变 C. 降低 D. 不能确定
8. 在一个密闭绝热的房间里放置一台电冰箱，将冰箱门打开，并接通电源使其工作，过一段时间之后，室内的平均气温将：
A. 降低 B. 升高 C. 不变 D. 不一定
9. van der Waals气体经Joule实验(绝热真空膨胀)后温度将：
A. 不变 B. 上升 C. 下降 D. 不能确定
10. 某化学反应在烧杯进行时放热2000J. 若设计在电池中进行，该系统作电功500J，若两过程的始终态相同且不做体积功，则反应在电池中进行时的Q为：
A. 2500J B. –2500J C. 1500J D. –1500J
11. 将一真空钢筒阀门打开时，大气（视为理想气体）冲入，此时钢筒内的气体温度将： A. 上升 B. 不变 C. 下降 D. 不能确定
12. 公式?H = Qp适用下列的过程为：
?H2O(l) A. 理想气体绝热等外压膨胀 B. H2O(s)????? C. Cu(aq)?2e?Cu(s) D. 理想气体等温可逆膨胀
13. 反应的计量方程为H2(g)+Cl2(g)＝2HCl(g)，5mol H2(g)与4molCl2(g)混合发生反应，最后生成2mol HCl(g)，则该反应进度?为：
A. 1mol B. 2mol C. 4mol D. 5mol
14. 在298K时，石墨的标准生成焓?fHm(C，石墨)的值：
A. 大于零 B. 等于零 C. 小于零 D. 无法确定
15. 某气体的状态方程为pVm=RT+bp(b是大于零的常数)，则下列结论正确的是：
2??273K,101.3kPa
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淮阴师范学院《物理化学》课外习题
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. 其热力学能和焓都是温度T的函数
D. 其热力学能和焓不仅与温度T有关，还与气体的体积Vm或压力p有关
二、填空题
1. 1mol双原子理想气体的(?H/?T)p = J· K-1。
2. 欲测定有机物燃烧热Qp，一般使反应在氧弹中进行，实测得热效应为QV。所用公式 Qp=QV+Δ(nRT)中的T为 的温度。
3. 内外压力相差无限小的膨胀和压缩过程就是 过程。这种膨胀过程中系统做 功，压缩过程中环境对系统做 功（填“最小”或“最大”）。
4. 气体液化的必要条件是它的温度必须低于某一温度，这一温度称为 。
5. 把打气时气筒内的空气视作系统，假设气筒、橡皮管和轮胎等均不导热，则该过程Q 0，W 0。
三、问答题
1. 试用有关数学原理，证明：
(1) (?U/?p) = C (?T/?p) (2) ?U/?V)p= Cp(?T/?V)p-p。
2. 证明：Cp-CV = - (?p/?T)V[(?H/?p)T -V]。
3. 求证在理想气体图上任一点处，绝热可逆线的斜率的绝对值大于恒温可逆线的斜率的绝对值。
4. 某气体状态方程式为 pVm=RT +ap（a为正数），证明该气体经节流膨胀后温度必然上升。
5. 证明：Cp-CV = - (?p/?T)V[(?H/?p)T -V]
6. 试证明对1mol van der Waals气体的来说，其恒温可逆膨胀功为
V
V
V
W?RTlnVm,2?b11?a(?)
Vm,1?bVm,2Vm,1
四、计算题
1. 在100℃，p?下，1mol水 (1) 可逆蒸发，?vapHm? =40.7kJ?mol-1, (2) 向真空蒸发为蒸气，假设蒸气为理想气体，液体水的体积可忽略不计，求：Q、W、?U和?H。
2. 设某单原子理想气体从始态273K、1000 kPa、10dm3，分别经(1)等温可逆(2)绝热可逆(3)绝热不可逆膨胀到压力为100kPa的终态，试计算各过程的Q、W、?U和?H。
3. 碳化钨WC在弹式量热计中燃烧，反应式为
WC(s)+2.5O2(g)?WO3 (s)+CO2(g)
在300K时测得QV =-1192kJ，已知C和W的燃烧热分别为-393.5kJ·mol-1和-837.5 kJ·mol-1，求该反应的?H和WC的生成热。
4. 某理想气体CV,m =5R/2。今有该气体5mol在恒压下温度降低50oC。求过程的W、Q、?U和?H。
5. 4mol某理想气体，Cp,m =7R/2。由始态100kPa、100dm3，先恒压加热使体积增大到150 dm3，再恒容加热压力增大到150 kPa，求过程的W、Q、?U和?H。
6. 单原子理想A与双原子理想B的混合物共5mol，摩尔分数yB=0.4，始态温度为400K，压力为200 kPa。
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淮阴师范学院《物理化学》课外习题
今该混合气绝热反抗恒外压100 kPa膨胀到平衡态。求终态温度及过程的W、?U和?H。
7. 25oC下密闭恒容的容器中有10g固体萘在过量的O2(g)中完全燃烧成CO2和H2O。过程放热 401.727 kJ。
??
求：(1) 燃烧过程的反应进度，(2) 固体萘的?cUm，(3) 固体萘的?cHm。
8. 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25oC、压力100kPa。将氢气点燃，反应瞬间完成后，求系统所达到的最高温度和最大压力。空气组成按y(O2,g) =0.21，y(N2,g) =0.79计算。水蒸气的标准摩尔生成焓见附录 。各气体的平均摩尔定容热容(J?mol-1?K-1)分别为：O2，25.1；N2，25.1；H2O，37.66。假设气体适用理想气体状态方程。
第二章 热力学第一定律
参考答案
一、选择题 1. [答]（C） 2. [答]（A） 3. [答]（B） 4. [答]（A） 5. [答]（A） 6. [答]（C） 7. [答]（C） 8. [答]（B） 9. [答]（C） 10. [答]（D） 11. [答]（A） 12. [答]（B） 13. [答]（A） 14. [答]（B） 15. [答]（B）
二、填空题
1. [答] 29.1 (R7/2×1=3.5R) 2. [答] 外水套中之水
3. [答] 准静态；最大，最小 4. [答] 临界温度 5. [答] =，>
三、问答题
1. [答] (1) (?U/?p)V
= (?U/?T)V
(?T/?p)V
= CV
(?T/?p)V
(2) 因为 U=H-pV 所以 (?U/?V)p?(?H/?V)p?p
?(?H/?T)p(?T/?V)p?p?Cp(?T/?V)p?p
2. [答] Cp?CV?(?H/?T)p?(?U/?T)V
?(?H/?T)p?[?(H-pV)/?T]V
?(?H/?T)p?(?H/?T)V?V(?p/?V)V···················(1)
H=f(T,p)
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淮阴师范学院《物理化学》课外习题
dH?(?H/?T)pdT?(?H/?p)Tdp
(?H/?TV)?(?H/?Tp)?(?H/?pT)(?p/?T·V·
··················(2) 将(2)式代入(1)式，得 Cp?CV?(?H/?T)p?(?H/?T)p?(?H/?pT)(p?/?TV)?V(?p /V?T ??(?p/?T)V[(?H/?p)T-V]
3. [答] (1) 等温过程 pV = C1
曲线的斜率为
(2) 绝热过程 pVr = C2 曲线的斜率为
因为 r = Cp,m/CV,m
对于理想气体而Cp,m = CV,m +R 即CP,m > CV,m
所以 r > 1
即：理想气体绝热线的斜率大于等温线的斜率。 4. [答]
??(?T/?p)H??(1/Cp)(?H/?p)T??(1/Cp)??V?T(?V/?T)p??
V=(RT/p)+a
(?V/?T)p?R/ p ??(?T/?p)H??(1/Cp)?V?(RT/p)???(1/Cp)(RT/p?a?RT/p)??a/Cp?0
5. [答] Cp?CV?(?H/?T)p?(?U/?T)V
?(?H/?T)p?[?(H-pV)/?T]V
?(?H/?T)p?(?H/?T)V?V(?p/?V)V···················(1) H=f(T,p)
dH?(?H/?T)pdT?(?H/?p)Tdp
(?H/?TV)?(?H/?Tp)?(?H/?pT)(?p/?T·V·
··················(2) 将(2)式代入(1)式，得
Cp?CV?(?H/?T)p?(?H/?T)p?(?H/?pT)(p?/?TV)?V(?p /V?T ??(?p/?T)V[(?H/?p)T-V]
6. [答] 1mol van der Waals气体的状态方程为
(p?aV2)(Vm?b)?RT m∴ p?RTV?a2 m?bVm 在恒温可逆膨胀中 W??pRT外dV??pdV??(V?a2)dV
m?bVm
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