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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=Qp，所以QV，Qp 是特定条件下的状态函数？ 这种说法对吗？答：是错的.DU，DH 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，Qp的数值相等，所以QV，Qp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，所以一个系统如要对外做功
2、，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）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是非状态函数,由于经过的途径不同，则Q值不同，
3、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DH1和DH2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。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v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热多.在热化学中有Qp = QV+ ng（RT），而Zn（s）+ H2S
4、O4（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QVQp.（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压。（4）在装有催化剂的合成氨反应室中，N2（g)与H2（g)的物质的量的比为1：3,反应方程式为，N
5、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（T1)和Qp（T2）.但是用Kirchhoff定律计算时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，实验测得的数值是反应达到平衡时发出的热量，此时 0 范氐气体分子间有引力。体积增大分子间势能增加，为了保持温度不变，必须从环境吸热。 DU 0 因为从环境所吸的热使系统的热力学能增加。 DH 0 根据焓的定义式可判断,系统的热力学能增加，焓值也增加.（3）W 0 放出的氢气推动活塞，系统克服外压对环境作功。Q 0 反应是放热反应。DU 0 系统既放
6、热又对外作功，热力学能下降.DH 0 因为这是不做非膨胀功的等压反应，DH = Qp .（4）W = 0 在刚性容器中是恒容反应，不作膨胀功。 Q = 0 因为用的是绝热钢瓶 DU = 0 根据热力学第一定律，能量守恒，热力学能不变. DH 0 因为是在绝热刚瓶中发生的放热反应，气体分子数没有减少， 钢瓶内温度升高,压力也增高，根据焓的定义式可判断焓值是增加的.（5）W 0 常温、常压下水结成冰，体积变大,系统克服外压对环境作功。Q 0 水结成冰是放热过程.DU 0 系统既放热又对外作功,热力学能下降。DH Q 2 （B） W 1 W 2、Q 1 0，H 0 （B)U = 0 ,H = 0 （
7、C）U 0，H 0 (D）U = 0,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）
8、由气体状态方程pVm= 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DH = Qp适用于哪个过程（ )。（A）理想气体绝热等外压膨胀 （B）H2O(s)H2O（l)（C）Cu2+（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。40=，CV
9、=R Cp=R ,这是双原子分子的特征。11. 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 mol12。 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：
10、（B）ngRT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）（C） （D）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.14。 298 K时，石墨的标准摩尔生成焓（ ） 。（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3
11、93。4 kJmol1和-395.3 kJmol1，则金刚石的标准摩尔生成焓（金刚石, 298 K)为（ ）。（A）-393.4 kJmol-1 (B） 395。3 kJmol1 （C）1。9 kJmol-1 （D）1.9 kJmol1 答:（D) 石墨（C）的标准摩尔燃烧焓就是二氧化碳的标准摩尔生成焓，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 kJmol1 。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.
第 二 章热力学第一定律练习题及解答
