杨婷蔚
徐鑫鑫
2.3 在25℃及恒定压力下，电解1mol水(H2O,l)，求过程的体积功。
H2O(l) ＝ H2(g) + 1/2O2(g)
解: n = 1mol
25℃,101.325kPa
H2O(l) H2(g) + O2(g)
n1=1mol 1mol + 0.5mol = n2
V1 = V l V(H2) + V(O2) = V2
恒温恒压化学变化过程, 应用式（2.2.3）
W=－p ambΔV =－(p2V2-p1V1)≈－p2V2 =－n2RT=－3.718kJ
舒海鑫
2.4 系统由相同的始态达到了相同的末态。若途径a的Qa=2.078kJ，Wa=-4.157kJ,而途径b的Qb=-0.692kJ。求Wb
解：ΔU只取决于封闭系统的始、末状态,而与具体途径无关
因为：系统由相同的始态达到了相同的末态
所以：ΔU1 = ΔU2
即Qa +wa = Qb + wb
2.078kJ + (-4.157)kJ = -0.692kJ + wb
Wb = -1.387kJ
陆爱玲
2-5 始态为25℃，200kPa的5 mol 某理想气体，经a，b两不同途径到达相同的末态。途径a 先经绝热膨胀到– 28.57℃，100kPa，步骤的功Wa= - 5.57kJ；在恒容加热到压力200 kPa 的末态，步骤的热Qa= 25.42kJ。途径b为恒压加热过程。求途径b的Wb及Qb 解：过程为
5mol 5mol 5mol
Wa=-5.57 kJ Qa=25.42kJ
25℃-28.57℃t0℃
200kPa 100kPa 200kPa
V1 V2 V3
V1=nrT1/P1=5×8.314×298.15÷（200×1000）=0.06197m3
V2=nrT2/P2=5×8.314×(-28.57+273.15)÷（100×1000）=0.10167m3
Wb=-Pamb(v2-v1)=-200×1000×(0.10167-0.06197)=-7940 J=-7.940KJ
对a过程△U=Wa+Qa=(-5.57+25.42)kJ =19.85kJ
对b过程△U=Wb+Qb
Q b= △U-Wb=(19.85+7.940)kJ=27.79kJ
李淳玉
2.6 4 mol的某理想气体，温度升高20 C，求的值。
解：根据焓的定义
季晓林
黄伟
2.8 某理想气体Cv,m=1.5R。今有该气体5mol在恒容下温度升高50℃。求过程的W，Q，ΔH和ΔU。
解: 理想气体恒容升温过程
n = 5mol
CV,m = 3/2R
Q=ΔU = n CV,mΔT = 5×1.5R×50 = 3.118kJ
W = 0
ΔH = ΔU + nRΔT = n Cp,mΔT = n (CV,m+ R)ΔT = 5×2.5R×50 = 5.196kJ
2.9 某理想气体Cv,m=2.5R。今有5mol该气体恒压降温50℃。求过程的W，Q，ΔH和ΔU。
解: w=-pdv=-nRT=-5*8.314*(-50)=2079J=2.079KJ
Q=ΔH=nCp,m(T2-T1)=5*3.5*8.314*(-50)=-7275J=-7.275KJ
ΔU=nCv,m(T2-T1)=5*2.5*8.314*(-50)=-5196J=-5.196KJ
高黎明
2.10 2mol某理想气体的Cp,m=
3.5R。由始态100kPa,50dm3，先恒容加热使压力升高到200 kPa ，再恒压冷却使体积缩小至25 dm3 。求整个过程的W，Q，ΔU,ΔH.
整个过程示意如下：
2mol 2mol 2mlo
T1 W1=0 T2 W2T3
100kpa 200kPa 200kPa
50dm3 50dm3 25dm3
T1=P1V1/nR=100*103*50*10-3
2*8.3145 =300.70K
T2=P2V2/nR=200*103*50*10-3
2*8.3145 =601.4K
T3=P3V3/nR=100*103*25*10-5
2*8.3145 =300.70K
W2=-P2*(V3-V1)=-200*103*(25-50)*10-3=5000J=5.00KJ
W1=0 W2=5.00KJ W=W1+W2=5.00KJ
因为T1=T3=300.70K 所以ΔU=0, ΔH=0
ΔU=0,Q=-W=-5.00KJ
王丹丹
2.11 1mol某理想气体于27℃，101.325kpa的始态下，显受某恒定外压恒温压缩至
平衡态，再恒容升温至97.0℃，250.00kpa.求过程的W,Q,△U,△H。已知气体的Cv,m=20.92j/mol/k
解:
由PV=nRT可得:
V1=1*8.314*(273.15+27)/(101.325*10^3)=24.628*10^-3 m^3
V2=V3=1*8.314*(97+273.15)/(250.00*10^3)=12.3097*10^-3
m^3
P2=8.314*(273.15+27)/(12.3097*10^-3)=202.722 KPa
W=-P*dV=-202.722*(12.3097-24.628)*10^-3=2.497KJ
△U=n∫Cv,m*dT=1*20.92*70=1464.4J=1.464KJ
△U=Q+W
Q=1.464-2.497=-1.033KJ
△H=△U+nR△T=1.464+1*8.314*(97-27)/10^3=2.046KJ
常俐
2.12
徐馨
2.13 已知20℃液态乙醇（C2H5OH)的体膨胀系数αv=1.12*10(-3)Κ(-1),等温压缩率Κr=1.11*10(-9)pa(-10,摩尔定压热容Cp,m=114.30J.mol(-1).k(-1),密度ρ=0.7893g.cm(-3).求20℃时液态乙醇的Cv,m. 注：Cp,m-Cv,m=TVmαν(2)/Kt
Vm=M/ρ=46.0684/0.7893=58.37cm(-3）/mol=58.37*10(-6)m(3)/mol
Cv,m=Cp,m-TVmαν(2)/Kr
=114.30j/mol/k-293.15*58.37*10(-6)*（1.12*10(-3)K(-1)）（-2）/1.11*10(-9)pa(-1)
=94.97J/mol/k
申惠宁
王亿晨
2.17单原子理想气体A与双原子理想气体B的混合物共5mol,摩尔分数yв=0.4,始态温度T1=400K,压力p1=200kPa。今该混合气体绝热反抗恒外压100kPa膨胀到平衡态。求末态温度T2及过程的W,ΔU,ΔH。
解：n（B）=yв×n=0.4×5mol=2mol
n（A）=（5-2）mol =3mol
过程绝热，Q=0，则ΔU=W
n (A)Cv,m(A)(T2-T1)+n (B)Cv,m(B)(T2-T1)=-P(V2-V1)
3×(3/2)R(T2-T1)+2×(5/2)R(T2-T1)=-P(nRT2/p-nPT1/p1)
4.5×(T2-T1)+5×(T2-T1)=-nT2+n×(p/p1)T1=-5T2+5×0.5T1
于是有14.5T2=12T1=12×400K
得：T2=331.03K
ΔU=n(A)Cv,m(A)(T2-T1)+n(B)Cv,m(B)(T2-T1)
=[3×(3/2)R+2×(5/2)R]×(331.03-400)
=-5.448kJ
ΔH=n(A)Cp,m(A)(T2-T1)+n(B)Cp,m(B)(T2-T1)
=[3×(5/2)R+2×(7/2)R]×(331.03-400)
=-8.315kJ
所以：T2=331.03K ; W=ΔU=-5.448kJ ; ΔH=-8.315kJ
崔晶
2.18在一带活塞的绝热容器中有一绝热隔板，隔板的两侧分别为2mol,0℃的单原子理想气体A及5mol，100℃的双原子理想气体B，两气体的压力均为100kPa。活塞外的压力维持在100kPa不变。今将容器内的隔板撤去，使两种气体混合达到平衡态。求末态的温度T 及过程的W，ΔU。
解：∵过程为绝热恒压过程
∴ Qp=ΔH=0
∴ΔH=n(A)·Cp,m(A)·(T-T(A))+n(B)·Cp,m(B)(T-T(B))=O
2mol×5/2R×(T-273.15)K+5mol×7/2R×(T-373.15)K=0
T=350.93K
ΔU=n(A)·Cv,m(A)·[T-T(A)]+n(B)·Cv,m(B)·[T-T(B)]
=2mol×3/2R×(350.93-273.15)K+5mol×5/2R×(350.93-273.15)K
=﹣369.2J
W=ΔU=﹣369.2J
费佳钰
2.19
在一带活塞的绝热容器中有一固定的绝热隔板。隔板靠活塞一侧为2mol，0℃的单原子理
想气体A压力与恒定的环境压力相等；隔板的另一侧为6mol，100℃的双原子气体B,其体积恒定。今将绝热板的绝热层去掉使之变成导热板，求系统达到平衡时的T及过程的W,△U,△H.
解：对整个绝热容器来说Q=0,△U=W
B气体恒容WB=0
W=WA=-p△V=-nAR(t-0)
△U=nACv,mA(t-0)+nBCv,mB(t-100)=W
即 nACv,mA(t-0)+nBCv,mB(t-100)=-nAR(t-0)
代入数据求得t=75℃T=348.15 K
△U=WA=-nAR(t-0)=-1247.1J=-1.2471KJ
△H=Qp=nACp,mA(t-0)+nBCp,mbB(t-100)=-1247.1J=1.247KJ
李敏
2.20 已知水（H2O）在100℃的饱和蒸汽压p*=101.325kpa，在此温度、压力下水的摩尔蒸发焓△vapHm=40.668kJ/mol。求在100℃，101.325kpa下使1Kg水蒸气全部凝结成液体水时的Q,W,△U及△H。设水蒸气适用理想气体状态方程。
解：n=1000/18.01mol=55.524mol
解：该过程为可逆相变
△H=-n△vapHm=-10^3/18.0184*40.668=-2257kJ
恒压Q=△H=-2257kJ
W=-P△V=-PnRT/P=-10^3/18.0184*8.314*373.15=172.2KJ
△U=△H-△pv=-2257-(-172.2)=-2084.8kJ
顾惠雯
2.21 已知水在100摄氏度，101.325kpa下的摩尔蒸发焓△vapHm = 40.668KJ/mol ,分别计算下列两个过程的Q,W,△U及△H.
在100摄氏度，101.325kpa下，1kg水蒸发为水蒸气，
在恒定100摄氏度的真空容器中，1kg水全部蒸发为水蒸气，并且水蒸气压力恰好为101.325kpa。
解：1. Qp=△H=n△lgHm=m/M△vapHm=(( 1*10^3/18.02)*40.668)kJ = 2257 kJ
W= -pdv= -nRT=((- 1*10^3/18.02)*8.314*373.15)J= -172.2 kJ
恒温恒压△U=△H-△(pv)= △H-( p1v1 (g)- p2v 2(l))=H-NRT=2085 kJ
恒容 W=0
△H= m/M△vapHm=(( 1*10^3/18.02)*40.668)kJ = 2257 kJ
Qv=△U=△H- nRT=(2257-172.2)KJ=2085KJ
邹丽
2.23
肖飞飞
2.25：冰(H2O，s)在100kPa下的熔点为0℃，此条件下的的摩尔熔化焓Δfus H m=6.012kJ?mol-1?K-1。已知在-10~0℃范围内过冷水（H2O,l）和冰的摩尔定压热容分别为C p,m(H2O,l)=76.28 J?mol-1?K-1和C p,m(H2O,s)=37.20 J?mol-1?K-1。求在常压及-10℃下过冷水结冰的摩尔凝固焓。
解：系统的状态变化过程如下所示：
H2O,l ΔH l s m H2O,s
T1=﹣10℃————————————→ T4=﹣10℃
100kP a 100kP a
ΔH1↓ ↑ΔH3
H2O,l H2O,s
T2=0℃————————————→ T3=0℃
100kPa ΔH2100 kPa
ΔH1 = nCp,m(H20,l)(T2-T1) = 1×76.28×10 = 0.7628 kJ?mol-1
ΔH2 =﹣s l H m=﹣Δfus H m =﹣6.012 kJ?mol-1
ΔH3 = nCp,m(H20,s)(T4-T3) = 1×37.20×(﹣10) =﹣0.372 kJ?mol-1
ΔH l s m =ΔH1＋ΔH2＋ΔH3 =0.7628＋(﹣6.012) ＋(﹣0.372) =﹣5.621 kJ?mol-1
匡怡
2.26 已知水（H2O,l）在100℃的摩尔蒸发焓△vapHm =40.668kJ/mol，水和水蒸气在25~100℃间的平均摩尔定压热容分别为Cp,m（H2O,l）=75.75 J·mol-1·K-1和Cp,m（H2O,g）=3
3.76 J·mol-1·K-1。求在25℃时水的摩尔蒸发焓。
解：H2O,l → → H2O,g
25℃ △H 25℃
↓△H1 ↑△H3
H2O,l △H2 H2O,g
100℃ →→ 100℃
△H1=n∫Cp,m（H2O,l）dT =1*75.75*(100-25)=5.681 kJ
△H2=△vapHm=40.668 kJ
△H3= n∫Cp,m（H2O,g）dT=1*33.76*(25-100)=-2.532 kJ
△H=△H1+△H2+△H3=5.681+40.668+(-2.532)=43.817 kJ
△vapHm=43.817 J·mol-1=43.82k J·mol-
温红燕
2-27 25℃下，密闭恒容的容器中有10g固体萘C10H8（s )在过量的O2（g）中完全燃烧成CO2（g）和H2O（l）。过程放热401.727 kJ。求:（1）C10H8（s )+12O2（g）=10CO2（g）+4H2O （l）的反应进度；
(2) C10H8（s )的Δc U mθ；
(3) C10H8（s )的Δc H mθ。
解：（1）反应进度：ζ=Δn/v=Δn/1=10g / 128.173g·mol-1=0.07802mol
（2）C10H8（s )的Δc U mθ：M萘 =128.173
每摩尔萘的恒容恒温燃烧热为
Δc U mθ（298.15K）=Δr U m（298.15K）
=Q/ζ
=128.173g·mol-1/10g×(-401.727 kJ)
=-5149.0kJ·mol-1
(3)Δc H mθ=Δr H mθ(298.15K) =Δr U mθ(298.15K)+∑v g(g)·RT
=-5149kJ·mol-1+（10-12）×8.314J·mol-1·K-1×298.15K
=-5153.9kJ·mol-1
季湘湘
2.28
刘欣2.29
张青梅2.30
高静2.31
李怡2.32
赵玲玲
2.33
李雪松
2.36已知某气体燃料的组成为30％H2(g)、20％CO(g)、40％CH4(g)和10％N2(g),试计算在298.15K、常压条件下，燃烧1m3的该燃料所放出的热量。
H2(g)+1/2O2(g)==H2O(l)
CH4(g)+2O2(g)==CO2(g)+2H2O(l)
CO(g)+1/2O2(g)==CO2(g)
三反应的标准摩尔反应焓分别为
△r H m,1=△f H m(H2O,l)=-285.83KJ/mol
△r H m,2=△f H m(CH4,g)=-890.31KJ/mol
△r H m,3=△f H m(CO2,g)-△f H m(CO,g)-1/2△f H m(O2,g)=-282.99KJ/mol
n=PV/RT=101.325*1000*1/8.314/298.15mol=40.88mol
Qp=△H=n(H2)△r H m,1+n(CH4)△r H m,2+n(CO)△r H m,3
='40.88*[0.3*(-285.83)+0.4*890.31+0.2*(-282.99)J
=-2.038*107J
郑宇
2.38 某双原子理想气体1mol从始态350K，200Kpa经过如下四个不同的过程到达各自的平
衡态。求各过程的功：
（1）恒温可逆膨胀至50Kpa；
（2）恒温反抗50 Kpa恒外压不可逆膨胀；
（3）恒温向真空膨胀到50KPa；
（4）绝热可逆膨胀至50Kpa；
（5）绝热反抗50Kpa恒外压不可逆膨胀。
解：（1）
W=RTlnV1/V2=RTlnP2/P1
W=8.314*350ln(50/200)=-4.034KJ
(2) W=-P2*（V2-V1）=-P2*(RT/P2-RT/P1)=P2/P1*RT-RT =-3/4RT=-3/4*8.314*350=-2.183KJ
(3) 向真空膨胀，不需要做任何功
W=0
（4）W=Cpm/Cvm=7/2R/5/2R=1.4
绝热过程方程：（T2/T1）*(P2/P1)^(1-γ)/γ=1
T2/350=(200/50)^(-0.4/1.4)
T2=350*(1/4)^(0.4/1.4)=235.5K
W=△U=Cvm*(T2 -T1)=5/2*R*(235.5-350)=-2.379KJ
(5)δ Q=0,
ΔU=W = Cvm*(T2-T1)=-P2*(V2-V1)
5/2*R*(T2-T1)=-P2*(RT1/P2-RT2/P1)
7/2*T2=11/4*T1
T2=275K
∴W=ΔU=Cvm(T2-T1)=5/2*R*(275-350)=-1.559KJ
房月
2.39 5mol双原子气体从始态300k，200kPa,先恒温可逆膨胀到压力为50kPA,再绝热可逆压缩到末态压力200KPa.求末态温度T及整个过程的W,Q,△U及△H。
由题意可知：
Cv,m=5R/2 Cp,m=7R/2 r= Cp,m/ Cv,m=7/5
T3/T2=(P3/P2) ^ (1-1/r)
T3=(P3/P2) ^ (1-1/r)*T2=445.80k
?U= nCv,m(T3-T1)=15.15KJ
?H=n Cp,m(T3-T1)=21.21Kj
?U1=0=Q1+W1
Q1=-W1
Q=Q1+Q2=-W1+0=nRTIn(V2/V1)=nRTIn(P1/P2)=17.29Kj
W=△U-Q=-2.14kJ
张磊
2.41 某容器中含有一种未知气体，可能是氮气或氩气。在25℃时取出一些样品气体，经绝热可逆膨胀后气体体积从5cm3变为6cm3，气体温度降低至21℃.试问能否判断容器中是何种气体？假设单原子分子气体的Cv,m=1.5R,双原子分子气体的Cv,m=2.5R。
解：由理想气体绝热可逆过程方程T2/T1=(V1/V2)^(γ-1),
得ln(T2/T1)=(γ-1)ln(V1/V2)
所以，γ-1=(ln(T2/T1))/(ln(V1/V2))=(ln(294.15/298.15))/(ln(5/6))=0.4
而γ=Cp,m/Cv,m,且Cp,m-Cv,m=R
故R/(γ-1)=2.5R
所以，是双原子气体——氮气
王燕
2.41 某容器中含有一种未知气体，可能是氮气或氩气。在25℃时取出一些样品气体，
经绝热可逆膨胀后气体体积从5cm3变为6cm3，气体温度降低至21℃.试问能否判断容器中是何种气体？假设单原子分子气体的Cv,m=1.5R,双原子分子气体的Cv,m=2.5R。解：由理想气体绝热可逆过程方程T2/T1=(V1/V2)^(γ-1),
得ln(T2/T1)=(γ-1)ln(V1/V2)
所以，γ-1=(ln(T2/T1))/(ln(V1/V2))=(ln(294.15/298.15))/(ln(5/6))=0.4
而γ=Cp,m/Cv,m,且Cp,m-Cv,m=R
故R/(γ-1)=2.5R
所以，是双原子气体——氮气
汪珊珊
第二章热力学第一定律习题 一、选择题 1. 一定量的理想气体从同一始态出发，分别经(1) 等温压缩，(2) 绝热压缩到具有相同压力的终态，以H1，H2分别表示两个终态的焓值，则有：( ) (A) H1> H2(B) H1= H2 (C) H1< H2(D) 无法比较 2. 下列的过程可应用公式ΔH=Q进行计算的是：( ) (A) 不做非体积功，终态压力相同但中间压力有变化的过程 (B) 不做非体积功，一直保持体积不变的过程 (C) 273.15 K，pθ下液态水结成冰的过程 (D) 恒容下加热实际气体 3. 非理想气体进行绝热自由膨胀时,下述答案中哪一个错误?（） (A) Q=0 (B) W=0 (C) ΔU=0 (D) ΔH=0 4. 已知：Zn(s)+(1/2)O2??→ZnO Δr H m=351.5 kJ·mol-1 Hg(l)+(1/2)O2??→HgO Δr H m= 90.8 kJ·mol-1 因此Zn+HgO??→ZnO+Hg 的Δr H m是：( ) (A) 442.2 kJ·mol-1(B) 260.7 kJ·mol-1 (C) -62.3 kJ·mol-1(D) -442.2 kJ·mol-1 5. 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,室内的平均气温将如何变化? ( ) (A) 升高(B) 降低 (C) 不变(D) 不一定 6. 对于理想气体的热力学能有下述四种理解： (1) 状态一定，热力学能也一定 (2) 对应于某一状态的热力学能是可以直接测定的 (3) 对应于某一状态，热力学能只有一个数值，不可能有两个或两个以上的数值 (4) 状态改变时，热力学能一定跟着改变 其中正确的是：( ) (A) (1),(2) (B) (3),(4) (C) (2),(4) (D) (1),(3) 7. 按下列路线循环一周，哪种情况是系统对环境做功：( ) 8. 在一定T，p下,汽化焓Δvap H,熔化焓Δfus H和升华焓Δsub H的关系为：( ) (A) Δsub H＞Δvap H(B) Δsub H＞Δfus H (C) Δsub H=Δvap H+Δfus H(D) Δvap H＞Δsub H 上述各式中,哪一个错误?
第二章热力学第一定律 1mol理想气体在恒定压力下温度升高1℃，求过程中系统与环境交换的功。解：理想气体n = 1mol 对于理想气体恒压过程,应用式（2.2.3） W =－p ambΔV =－p(V2-V1) =－(nRT2-nRT1) =－ 1mol水蒸气(H2O,g)在100℃,下全部凝结成液态水。求过程的功。假设：相对于水蒸气的体积，液态水的体积可以忽略不计。 解: n = 1mol 恒温恒压相变过程,水蒸气可看作理想气体, 应用式（2.2.3） W =－p ambΔV =－p(V l-V g ) ≈ pVg = nRT = 在25℃及恒定压力下，电解1mol水(H2O,l)，求过程的体积功。
H2O(l) ＝ H2(g) + 1/2O2(g)解: n = 1mol 恒温恒压化学变化过程, 应用式（2.2.3） W=－p ambΔV =－(p2V2-p1V1)≈－p2V2 =－n2RT=－ 系统由相同的始态经过不同途径达到相同的末态。若途径a的Q a=,Wa=－；而途径b的Q b=－。求W b. 解: 热力学能变只与始末态有关,与具体途径无关,故ΔU a= ΔU b 由热力学第一定律可得Qa + Wa = Q b + W b ∴ W b = Q a + W a－Q b = － 始态为25℃，200 kPa的5 mol某理想气体，经途径a，b两不同途径到达相同的末态。途经a先经绝热膨胀到 -28.47℃，100 kPa，步骤的功；再恒容加热到压力200 kPa的末态，步骤的热。途径b为恒压加热过程。求途径b的及。
解：先确定系统的始、末 态 311106190200000 1529831485m ...P nRT V =××== 3210160100000 58 24431485m ...P nRT V V =××== = kJ .kJ )..(Q W U Δa a 85194225575=+=+=－ 对于途径b ，其功为 kJ .J ..V Δp W b 932706190101602000001－）－（－－=== 根据热力学第一定律 4mol 某理想气体，温度升高20℃, 求ΔH－ΔU 的值。 解：根据焓的定义
例1-1 在25℃ 时，2mol 气体的体积为153dm ，在等温下此气体：（1）反抗外压为105 P a ，膨胀到体积为50dm 3；（2）可逆膨胀到体积为50dm 3。试计算各膨胀过程的功。 解（1）等温反抗恒外压的不可逆膨胀过程 {}53e 21()1010(5015)J 3500J W p V V -=--=-??-=- (2)等温可逆膨胀过程 {}2 1 2 1 d ln 28.314298.2ln(5015)J 5970J V V V W p V nRT V =-=-=-??=-? 【点评】题中虽未作说明，但可将气体视为理想气体。由题意判断得出：（1）为等温不可 逆过程；（2）为等温可逆过程。两种过程需采用不同的计算体积功公式。若知道p 1、p 2，可 逆功2 1 ln p W nRT p =。 例1-2 在等温100℃时，1mol 理想气体分别经历下列四个过程，从始态体积V 1=25dm 3变化到体积V 2=100dm 3：（1）向真空膨胀；（2）在外压恒定为气体终态压力下膨胀至终态；（3）先在外压恒定的气体体积50dm 3时的气体平衡压力下膨胀至中间态，然后再在外压恒定的气体体积等于100dm 3时的气体平衡压力下膨胀至终态；（4）等温可逆膨胀。试计算上述各过程的功。 解 (1) 向真空膨胀 p e =0 ，所以 10W = (2) 在外压恒定为气体终态压力下膨胀至终态 18.314(100273.15)kPa 31.02kPa 100nRT p V ??+?? = ==???? e {}2e 21()31.02(10025)J 2327J W p V V =--=-?-=- (3) 分二步膨胀 第一步对抗外压 p ′18.314373.15kPa 62.05kPa 50nRT V ???? = ==???? {}62.05(5025)J 1551J W p V '=-?=-?-=- 第二步对抗外压 p 〞=31.02kPa {}"31.02(10050)J 1551J W p V ''=-?=-?-=-
2.15 容积为0.1m3的恒容密闭容器中有一绝热隔板,其两侧分别为0℃,4mol的Ar(g)及150℃,2mol的Cu(s)。现将隔板撤掉，整个系统达到热平衡，求末态温度t及过程的ΔH 。 已知：Ar(g)和Cu(s)的摩尔定压热容C p,m分别为20.786J·mol-1·K-1及24.435 J·mol-1·K-1，且假设均不随温度而变。 解: 恒容绝热混合过程Q = 0 W = 0 ∴由热力学第一定律得过程ΔU=ΔU(Ar,g)+ΔU(Cu,s)= 0 ΔU(Ar,g) = n(Ar,g) C V,m (Ar,g)×(t2－0) ΔU(Cu,S) ≈ΔH (Cu,s) = n(Cu,s)C p,m(Cu,s)×(t2－150) 解得末态温度t2 = 74.23℃ 又得过程 ΔH =ΔH(Ar,g) + ΔH(Cu,s) =n(Ar,g)C p,m(Ar,g)×(t2－0) + n(Cu,s)C p,m(Cu,s)×(t2－150) = 2.47kJ 或ΔH =ΔU+Δ(pV) =n(Ar,g)RΔT=4×8314×(74.23－0)= 2.47kJ 2.17 单原子理想气体A与双原子理想气体B的混合物共5mol，摩尔分数y =0.4， B 始态温度T1=400K，压力P1=200kPa，今该混合气体绝热反抗恒外压p=100kPa 膨胀到平衡态，求末态温度T2及过程的W,ΔU及ΔH。
2.21 已知水(H2O,l)在100℃的饱和蒸气压p s=101.325kPa，在此温度、压力下 水的摩尔蒸发焓。求在100℃,101.325kPa下使1kg水蒸气全部凝结成液体水时的W，Q，ΔU，ΔH和ΔH。设水蒸气适用理想气体状态方程式。 解: 题给过程的始末态和过程特性如下： n = m/M = 1kg/18.015g·mol-1 = 55.509mol
第二章 热力学第一定律 (一) 填空题 1. 在一绝热容器中盛有水，将一电阻丝浸入其中，接上电源一段时间（见下左图）当选择 不同系统时,讨论Q 和W 的值大于零、小于零还是等于零。 系统 电源 电阻丝 水 电源+电阻丝 水+ 电阻丝 水+电阻丝+电源 Q W U 参考答案 2. 298K 时，反应CH 3CHO(g) = CH 4(g) + CO(g)的反应热 r H m 0 = mol -1，若反应恒压的热容r C p,m = Jmol -1K -1，则在温度为 时，反应热将为零。（设：r C p,m 与温度无关）。 3. 对理想气体的纯PVT 变化，公式dU=nC V,m dT 适用于 过程；而真实气体 的纯PVT 变化，公式dU=nC V,m dT 适用于 过程。 4. 物理量Q 、W 、U 、H 、V 、T 、p 属于状态函数的有 ；属于途 径函数的有 。状态函数中属于强度性质 的 ；属于容量性质的有 。 5. 已知反应 C(S)+O 2CO 2 r H m 0＜0 若该反应在恒容、绝热条件下进行，则ΔU 于 零、ΔT 于零、ΔH 于零；若该反应在恒容、恒温条件下进行,则ΔU 于零、 ΔT 于零、ΔH 于零。（O 2、CO 2可按理想气体处理） 6. 理想气体绝热向真空膨胀过程，下列变量ΔT 、ΔV 、ΔP 、W 、Q 、ΔU 、ΔH 中等于零的 有： 。 7. 1mol 理想气体从相同的始态(p 1、T 1、V 1)，分别经过绝热可逆膨胀至终态(p 2、T 2、V 2)和经绝 热不可逆膨胀至终态('2'22V T p 、、)则’‘，2222 V V T T (填大于、小于或等 于)。 8. 某化学在恒压、绝热只做膨胀功的条件下进行，系统温度由T 1升高至T 2，则此过程ΔH 零，如果这一反应在恒温（T 1）恒压和只做膨胀功的条件下进行，则其ΔH 于零。 9．范德华气体在压力不太大时，有b RT a V T V T m p m -=-??2)(且定压摩尔热容为C P,m 、则此气体的焦——汤系数μJ-T = ，此气体节流膨胀后ΔH 0。 10． 1mol 单原子理想气体（C V,m =）经一不可逆变化，ΔH =，则温度变化为ΔT = ，内能变化为ΔU = 。 11. 已知298K 时H 20(l)、H 20(g)和C02(g)的标准摩尔生成焓分别为、 –和mol -1，那么C(石墨)、H 2 (g)、02(g)、H 20(l)、H 20(g)和C02(g)的标准摩尔燃烧焓分别 为 。 系统 电源 电阻丝 水 电源+电阻丝 水+ 电阻丝 水+电阻丝+电源 Q = < > < = = W < > = = > = U < > > < > =
第二章化学反应与能量 一．选择题( 每小题只有一个正确选项，每小题 3 分，共48 分) 1．下列物质加入水中发产生吸热反应的是( ) A．生石灰 B ．固体NaOH C ．浓硫酸 D ．固体NH4NO3 2 ．已知2SO2+O2 2SO 3 为放热反应，对该反应的下列说法中正确的是（） A ．O2 的能量一定高于SO2 的能量 B ．SO2 和O2 的总能量一定高于SO3 的总能量 C ．SO2 的能量一定高于SO3 的能量 D ．因该反应为放热反应，故不必加热就可发生 3．下列反应既属于氧化还原反应，又是吸热反应的是( ) A ．锌粒与稀硫酸的反应 B ．灼热的木炭与COz反应 C ．甲烷在氧气中的燃烧反应 D ．Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl 晶体的反应 4．下列关于燃料充分燃烧的说法，不正确．．．的是( ) A．空气量越多越好B．应通入适量空气 C．固体燃料燃烧前要粉碎D．液体燃料燃烧时可以以雾状喷出5．下列各个装置中能组成原电池的是( ) 6．有A、B、C、D四种金属。将 A 与B用导线连接起来，浸入电解质溶液中， B 为正极。 将A、D分别投入等浓度盐酸中，D比A 反应剧烈。将铜浸入 B 的盐溶液里，无明显 变化。如果把铜浸入 C 的盐溶液里，有金属 C 析出。据此判断它们的活动性由强到 弱的顺序是( ) A ．DCA B B．DAB C C．DBAC D．BADC 7．下列化学电池不易造成环境污染的是( ) A ．氢氧燃料电池 B ．锌锰电池 C ．镍镉电池 D ．铅蓄电池 8．对于锌一铜一稀酸组成的原电池装置中，当导线中有 1 mol 电子通过时，理论上的两极变化是( ) 。 - 1 -
第二章 热力学第一定律 五．习题解析 1．（1）一个系统的热力学能增加了100 kJ ，从环境吸收了40 kJ 的热，计算系统与环境的功的交换量。 （2）如果该系统在膨胀过程中对环境做了20 kJ 的功，同时吸收了20 kJ 的热，计算系统的热力学能变化值。 解：（1）根据热力学第一定律的数学表达式U Q W ?=+ 100 k J 40 k J 6 W U Q =?-=-= 即系统从环境得到了60 kJ 的功。 （2）根据热力学第一定律的数学表达式U Q W ?=+ 20 k J 20 k J U Q W ?=+=-= 系统吸收的热等于对环境做的功，保持系统本身的热力学能不变。 2．在300 K 时，有10 mol 理想气体，始态的压力为1 000 kPa 。计算在等温下，下列三个过程所做的膨胀功。 （1）在100 kPa 压力下体积胀大1 dm 3 ； （2）在100 kPa 压力下，气体膨胀到终态压力也等于100 kPa ； （3）等温可逆膨胀到气体的压力等于100 kPa 。 解：（1）这是等外压膨胀 33e 100 kPa 10m 100 J W p V -=-?=-?=- （2）这也是等外压膨胀，只是始终态的体积不知道，要通过理想气体的状态方程得到。 2e 212 2 11()1n R T n R T p W p V V p n R T p p p ????=--=--=- ? ? ?? ?? 100108.3143001 J 22.45 kJ 1000 ?? ??=???-=- ???? ?? ? （3）对于理想气体的等温可逆膨胀 122 1 ln ln V p W nRT nRT V p == 100(108.314300) J ln 57.43 kJ 1000 =???=- 3．在373 K 的等温条件下，1 mol 理想气体从始态体积25 dm 3，分别按下列
物理化学第二章热力学第二定律练习题及答案 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
第二章 热力学第二定律练习题 一、判断题（说法正确否）： 1．自然界发生的过程一定是不可逆过程。 2．不可逆过程一定是自发过程。 3．熵增加的过程一定是自发过程。 4．绝热可逆过程的?S = 0，绝热不可逆膨胀过程的?S > 0，绝热不可逆压缩过程的?S < 0。 5．为了计算绝热不可逆过程的熵变，可以在始末态之间设计一条绝热可逆途径来计算。 6．由于系统经循环过程后回到始态，?S = 0，所以一定是一个可逆循环过程。 7．平衡态熵最大。 8．在任意一可逆过程中?S = 0，不可逆过程中?S > 0。 9．理想气体经等温膨胀后，由于?U = 0，所以吸的热全部转化为功，这与热力学第二定律矛盾吗 10．自发过程的熵变?S > 0。 11．相变过程的熵变可由 T H S ?= ?计算。 12．当系统向环境传热时(Q < 0)，系统的熵一定减少。 13．一切物质蒸发时，摩尔熵都增大。 14．冰在0℃，p 下转变为液态水，其熵变 T H S ?= ?>0，所以该过程为自发过程。 15．自发过程的方向就是系统混乱度增加的方向。 16．吉布斯函数减小的过程一定是自发过程。 17．在等温、等压下，吉布斯函数变化大于零的化学变化都不能进行。 18．系统由V 1膨胀到V 2，其中经过可逆途径时做的功最多。 19．过冷水结冰的过程是在恒温、恒压、不做其他功的条件下进行的，由基本方程可得?G = 0。 20．理想气体等温自由膨胀时，对环境没有做功，所以 -p d V = 0，此过程温度不变，?U = 0，代入热力学基本方程d U = T d S - p d V ，因而可得d S = 0，为恒熵过程。 21．是非题： ⑴“某体系处于不同的状态，可以具有相同的熵值”，此话对否？ ⑵“体系状态变化了，所有的状态函数都要变化”，此话对否？ ⑶ 绝热可逆线与绝热不可逆线能否有两个交点？ ⑷ 自然界可否存在温度降低，熵值增加的过程？举一例。 ⑸ 1mol 理想气体进行绝热自由膨胀，体积由V 1变到V 2，能否用公式： ???? ??=?12 ln V V R S 计算该过程的熵变？ 22．在100℃、p 时，1mol 水与100℃的大热源接触，使其向真空容器中蒸发成 100℃、p 的水蒸气，试计算此过程的?S 、?S (环)。 23． ? ??? ??=?12ln V V R S 的适用条件是什么？ 24．指出下列各过程中，物系的?U 、?H 、?S 、?A 、?G 中何者为零？
第二章练习题 一、填空题 1、根据体系和环境之间能量和物质的交换情况，可将体系分成、、 。 2、强度性质表现体系的特征，与物质的数量无关。容量性质表现 体系的特征，与物质的数量有关，具有性。 3、热力学平衡状态同时达到四种平衡，分别是、、 、。 4、体系状态发生变化的称为过程。常见的过程有、 、、、。 5、从统计热力学观点看，功的微观本质是，热的微观本质是 。 6、气体各真空膨胀膨胀功W= 0 7、在绝热钢瓶中化学反应△U= 0 8、焓的定义式为。 二、判断题（说法对否）： 1、当体系的状态一定时，所有的状态函数都有一定的数值。（√） 2、当体系的状态发生变化时，所有的状态函数的数值也随之发生变化。（χ）3．因= ΔH， = ΔU，所以与都是状态函数。（χ） 4、封闭系统在压力恒定的过程中吸收的热等于该系统的焓。（χ） 错。只有封闭系统不做非膨胀功等压过程ΔH=Q P 5、状态给定后，状态函数就有定值；状态函数确定后，状态也就确定了。（√） 6、热力学过程中W的值应由具体过程决定( √ ) 7、1mol理想气体从同一始态经过不同的循环途径后回到初始状态，其热力学能
不变。( √ ) 三、单选题 1、体系的下列各组物理量中都是状态函数的是（ C ） A 、T、P、V、Q B 、m、W、P、H C、T、P、V、n、 D、T、P、U、W 2、对于内能是体系的单值函数概念，错误理解是（ C ） A体系处于一定的状态，具有一定的内能 B对应于某一状态，内能只能有一数值不能有两个以上的数值 C状态发生变化，内能也一定跟着变化 D对应于一个内能值，可以有多个状态 3下列叙述中不具有状态函数特征的是（D ） A体系状态确定后，状态函数的值也确定 B体系变化时，状态函数的改变值只由体系的始终态决定 C经循环过程，状态函数的值不变 D状态函数均有加和性 4、下列叙述中正确的是（ A ） A物体温度越高，说明其内能越大B物体温度越高，说明其所含热量越多C凡体系温度升高，就肯定是它吸收了热 D凡体系温度不变，说明它既不吸热也不放热 5、下列哪一种说法错误（ D ） A焓是定义的一种具有能量量纲的热力学量 B只有在某些特定条件下，焓变△H才与体系吸热相等 C焓是状态函数 D焓是体系能与环境能进行热交换的能量
第二章 热力学第一定律 一．基本要求 1．掌握热力学的一些基本概念，如：各种系统、环境、热力学状态、系 统性质、功、热、状态函数、可逆过程、过程和途径等。 2．能熟练运用热力学第一定律，掌握功与热的取号，会计算常见过程中 的, , Q W U ?和H ?的值。 3．了解为什么要定义焓，记住公式, V p U Q H Q ?=?=的适用条件。 4．掌握理想气体的热力学能和焓仅是温度的函数，能熟练地运用热力学 第一定律计算理想气体在可逆或不可逆的等温、等压和绝热等过程中， , , , U H W Q ??的计算。 二．把握学习要点的建议 学好热力学第一定律是学好化学热力学的基础。热力学第一定律解决了在恒 定组成的封闭系统中，能量守恒与转换的问题，所以一开始就要掌握热力学的一 些基本概念。这不是一蹴而就的事，要通过听老师讲解、看例题、做选择题和做 习题等反反复复地加深印象，才能建立热力学的概念，并能准确运用这些概念。 例如，功和热，它们都是系统与环境之间被传递的能量，要强调“传递”这 个概念，还要强调是系统与环境之间发生的传递过程。功和热的计算一定要与变 化的过程联系在一起。譬如，什么叫雨？雨就是从天而降的水，水在天上称为云， 降到地上称为雨水，水只有在从天上降落到地面的过程中才被称为雨，也就是说， “雨”是一个与过程联系的名词。在自然界中，还可以列举出其他与过程有关的 名词，如风、瀑布等。功和热都只是能量的一种形式，但是，它们一定要与传递 的过程相联系。在系统与环境之间因温度不同而被传递的能量称为热，除热以外， 其余在系统与环境之间被传递的能量称为功。传递过程必须发生在系统与环境之 间，系统内部传递的能量既不能称为功，也不能称为热，仅仅是热力学能从一种 形式变为另一种形式。同样，在环境内部传递的能量，也是不能称为功（或热） 的。例如在不考虑非膨胀功的前提下，在一个绝热、刚性容器中发生化学反应、 燃烧甚至爆炸等剧烈变化，由于与环境之间没有热的交换，也没有功的交换，所 以0, 0, 0Q W U ==?=。这个变化只是在系统内部，热力学能从一种形式变为
第一章练习题 一、单选题 1.理想气体状 态方程 pV=nRT 表 明了气体的 p、V、T、n、 这几个参数 之间的 定量关系，与气体种 类无关。该方程实际 上包括了三个气体定律，这三个气体 定 律是（ C） A 、波义尔 定律、盖一吕 萨克定律和分 压定律
B、波义尔定 律、阿伏加德 罗定律和分体 积定律 C、阿伏加德 罗定律、盖一 吕萨克定律和 波义尔定律 D、分压定律、 分体积定律和 波义尔定律 2、在温度、容积恒定的容器中，含有A和 B 两种理想气体，这时A的分 A A。若在容器中再加入一定量的理想气体问P A 和A 的变化为： ，分体积是 V C，V 是 P （C） A、P A和V A都变人 B、P A和V A都变小 C P A不变， V A变小D、P A变小， V A不变 3、在温度 T、 容积 V 都恒定 的容器中，含
有 A 和 B 两种理想气体，它 的 物质的量、分压和分体积分别为n A P A￥和1^ P B V B，容器中的总压为 P。试判断 & 列公式屮哪个是正确 的（ A ） A 、P A V= n A RT B、P A V= （ n A + n B）RT C、P A V A = n A RT D、 P B V B= n B RT 4、真实气体在 如下哪个条件下， 可以近似作为理 想气体处理（ C ） A 、高温、高 压B、低温、低压C、高温、低压D、低温、高压 5、真实气体液化 的必要条件是（ B ） A 、压力大于 P c
B、 温度低于T c
C、体积等于 v c D、同时升 高温度和压力 6. 在 273 K， 101.325 kPa 时，CC14(1)的 蒸气可以近似 看作为理想气 体。已 知 CC14(1)的摩尔质量为isig.mor1的，则在该条件下，CC14(1)气体的密度为(A ) A 、 6.87 g.dm-3B、dm- 3 C、 6.42 g. dm'D、 3.44 g dm-3 4.52 g.3 7、理想气体 模型的基本特 征是( D ) A 、分子不 断地作无规则 运动、它们均
《物理化学》第二章热力学第一定律练习题(含答案) 第二章练习 1，填入 1，根据系统与环境之间的能量和物质交换，系统可分为，， 2，强度性质显示了体系的特征，与物质的量无关。容量属性体现了系统的特征，它与物质的数量有关，具有性别。 3年，热力学平衡态同时达到四种平衡，即，，， 4，系统状态改变称为进程常见的过程有、、、和，5.从统计热力学的观点来看，功的微观本质是热的微观本质 6，每种气体的真空膨胀功w = 0.7，在绝热钢瓶内的化学反应△ u = 0.8，焓定义为2.真或假: 1。当系统的状态不变时，所有状态函数都有一定的值(√) 2。当系统的状态改变时，所有状态函数的值也相应地改变。(χ) 3。因为 =δH和 =δU，所以 和 都是状态函数(χ) 4，密闭系统在恒压过程中吸收的热量等于系统的焓(χ) 误差只有当封闭系统不做非膨胀功等压过程δH = QP 5且状态被给定时，状态函数才有固定值；在状态函数被确定之后，状态也被确定(√) 6。热力学过程中的W值由具体过程(√) 7和1摩尔理想气体从同一初始状态经过不同的循环路径后返回初
始状态决定，其热力学能量 保持不变(√) 3。单一主题 1。系统中的以下几组物理量都是状态函数:(C) A，T，P，V，Q B，M，W，P，H C，T，P，V，N，D，T，P，U，W 2，对于内能是系统的单值函数的概念，误解是(C)系统A处于某一状态，某一内能 B对应于某一状态，内能只能有一个值，不能有两个以上的值c的状态改变，内部能量也必须随着对应于内部能量值的d而改变。可以有多种状态 3以下语句不具有状态函数的特征:(d)当系统A的状态确定后状态函数值也确定时，状态函数值的变化值只由系统C的恒定状态通过循环过程来确定。状态函数值是常数。D态函数的可加性为 4。在下面的描述中正确的是(a) A物体的温度越高，它的内能越大，B物体的温度越高，它包含的热量越多。当系统温度升高时，一定是它吸收了热量。当系统温度恒定时，解释它既不吸热也不放热。下列哪种说法是错误的(d)焓A定义为热力学量 B，只有在特定条件下才具有能量尺度。焓变化△H等于系统的吸热。焓c是状态函数 d，焓是系统能与环境交换热量的能量 6。热力学第一定律只适用于任何路径(a)同一过程的任何路径，b)同一过程的任何路径，c)同一过程的任何路径，d)同一过程的任何路
热力学第一定律练习题 一、选择题 1. 下列叙述中不具有状态函数特征的是（） (A) 体系状态确定后，状态函数的值也确定 (B) 体系变化时，状态函数的改变值只由体系的始终态决定 (C) 经循环过程，状态函数的值不变(D) 状态函数均有加和性 2. 下列叙述中，不具有可逆过程特征的是（） (A) 过程的每一步都接近平衡态，故进行得无限缓慢 (B) 沿原途径反向进行时，每一小步体系与环境均能复原 (C) 过程的始态与终态必定相同 (D) 过程中，若做功则做最大功，若耗功则耗最小功 3. 下列叙述中正确的是（） (A) 物体温度越高，说明其内能越大 (B) 物体温度越高，说明所含热量越多 (C) 凡体系温度升高，就肯定是它吸收了热 (D) 凡体系温度不变，说明它既不吸热也不放热 4. 下列四种理想气体物质的量相等，若都以温度为T1恒容加热到T2，则吸热量最少的气体是（） (A) He (B) H2(C) CO2(D) SO3 5. 将H2（g）与O2（g）以2：1的比例在绝热刚性密闭容器中完全反应，则该过程中应有（） (A) △T＝0 (B) △p＝0 (C) △U＝0 (D) △H＝0 6. 下列关于焓的描述中，正确的是（） (A) 因为△H＝Q p，所以焓就是恒压热 (B) 气体的焓只是温度的函数 (C) 气体在节流膨胀中，它的焓不改变 (D) 因为△H＝△U＋△(pV)，所以任何过程都有△H＞0的结论 7. 理想气体卡诺循环的图为下列四种情况中的哪几种? 8. 下述哪一种说法错误? (A) 焓是定义的一种具有能量量纲的热力学量(B) 只有在某些特定条件下,焓变ΔH才与体系吸热相等 (C) 焓是状态函数(D) 焓是体系能与环境能进行热交换的能量 9. 1 mol 373 K，pθ下的水经两个不同过程变成373 K，pθ下的水气：(1) 等温等压可逆蒸发，(2) 真空蒸发。 这两个过程中功和热的关系为： (A) －W1> W2Q1> Q2(B) W1< W2Q1< Q2(C) W1= W2Q1= Q2(D) W1> W2Q1< Q2 10. 已知：Zn(s)+(1/2)O2→ZnO，Δc H m=351.5 kJ·mol-1；Hg(l)+(1/2)O2→HgO，Δc H m= 90.8 kJ·mol-1。因此， Zn+HgO→ZnO+Hg的Δr H m是： (A) 442.2 kJ·mol-1(B) 260.7 kJ·mol-1(C) -62.3 kJ·mol-1(D) -442.2 kJ·mol-1 11. ΔH=Q p,此式适用于下列那个过程： (A) 理想气体从1 013 250 Pa反抗恒定的外压101 325 Pa膨胀到101 325 Pa (B) 0℃, 101 325 Pa 下冰融化成水 (C) 气体从(298 K,101 325 Pa) 可逆变化到(373 K,10 132.5 Pa) (D) 电解CuSO4水溶液
第一章 气体 1. 两种不同的理想气体，如果它们的平均平动能相同，密度也相同，则它们的压力是否相同?为什么? 答：不同，因为平动能则温度相同，但压力还和气体的摩尔质量有关。 2. 真实气体在下述哪个条件下可近似作为理想气体处理( C ) (A) 高温高压 (B) 低温低压 (C) 高温低压 (D) 低温高压 1. 真实气体液化的必要条件是（ B ） A) 压力大于p c (B) 温度低于T c (C) 体积等于V m,c (D) 同时升高温度和压力 2. 最概然速率v m ，数学平均速率v a ，根均方速率u 三者之间的大小关系为( ) ) u >v a>v m 第二章 1．如果体系在变化中与环境没有功的交换，则下述说法中，哪一个是错误的( B ) A) 甲体系放出的热量一定等于环境吸收的热量 (B) 体系的温度降低值一定等于环境温度的升高值 (C) 最终达平衡时，体系的温度与环境的温度相等 (D) 若体系1与体系2分别与环境达成热平衡，则二体系的温度相同。 1．绝热箱中装有水，水中绕有电阻丝，由蓄电池供给电流。设电池在放电时无热效应，通电后电阻丝和水的温度皆有升高。若以电池为体系，以水和电阻丝为环境，则下述答案中，哪一组是正确的( ) 在本题中，若以电阻丝为体系，以水和电池为环境，则上述答案中，哪一组是正确的 ( )。 n m M p RT RT RT V V M ρ===,Q=0 W<0, U<0 ?
在本题中，若以电池和电阻丝为体系，以水为环境，则下述答案中，哪一组是正确的 ( )。 Q<0.,W=0, ⊿U<0 下述说法中，不正确的是（ B A) 理想气体经历绝热自由膨胀后，其热力学能变化为零。 (B) 非理想气体经历绝热自由膨胀后，其热力学能变化不一定为零。 (C) 非理想气体经历绝热自由膨胀后，其温度不一定降低。 2．某绝热体系在接受了环境所做的功之后，其温度( A )。 (A) 一定升高 (B) 一定降低 (C) 一定不变 (D)不一定改变 3．一理想气体在恒定外压为1.01×102 kPa 下，从10dm3膨胀到16dm3，同时吸热125 J 。 则此过程的ΔU 为( C )焦耳。 (A) -248 J (B) +842 J (C) -482 J (D) +482 J 1．1mol 理想气体由2atm 、10L 时恒容升温，使压力到20 atm 。再恒压压缩至体积为1L 。求整个过程的W 、Q 、ΔU 和ΔH 。 解：n =1mol ，理想气体 p 1=2atm 恒容 p 2=20atm 恒压 p 3=20atm V 1=10L V 2=10L V 3=1L T 1 W 1 T 2 W 2 T 3 ：n =1mol ，理想气体 W 1 =0 W 2=- p ΔV=- p 2 (V 3- V 2)=- 20 × (1-10) =180 atm·L =180×101.325×10-3=18.24kJ W = W 1 + W 2 =18.24kJ ∵p 3 V 3= p 1 V 1 ∴T 3= T 1，故ΔU=0 ΔH=0 Q=-W = - 18.24kJ 2. 1mol 理想气体于27℃、1atm 时受某恒定外压恒温压缩到平衡，再于该状态下恒容升温至97℃则压力达10atm 。求整个过程的W 、Q 、ΔU 、ΔH 。已知气体的CV =20.92J·mol-1·K-1 解： n=1mol ，理想气体 t1 =27 ℃ 恒温、恒外压 t2 =27 ℃ 恒容 t3=97 ℃ p1 = 1atm p2 = p 环 p3 = 10atm V1 （1） V2 （2） V3 = V2 ΔU=nCV （T3-T2）=1×20.92 × （97-27）=1464J ΔH=nCP （T3-T1）=n （CV+R ）（T3-T1） =1×(20.92+8.315)×(97-27)=2046J p 环=p2=p3×T2/ T3 W1=－ p 环ΔV= －p2（V2-V1） = －p2V2＋p2V1=－nRT2＋p2（nRT1/p1） =－ nRT2｛1-（p3/ p1）×（T1/ T3）｝ ,Q=0 W>0, U>0
第二章热力学第一定律 2、1 1mol理想气体在恒定压力下温度升高1℃,求过程中系统与环境交换的功。 解:理想气体n = 1mol 对于理想气体恒压过程,应用式(2、2、3) W =－p ambΔV =－p(V2-V1) =－(nRT2-nRT1) =－8、314J 2、2 1mol水蒸气(H 2 O,g)在100℃,101、325kPa下全部凝结成液态水。求过程的功。假设:相对于水蒸气的体积,液态水的体积可以忽略不计。 解: n = 1mol 恒温恒压相变过程,水蒸气可瞧作理想气体, 应用式(2、2、 3) W =－p amb ΔV =－p(V l -V g ) ≈ pVg = nRT = 3、102kJ 2、3 在25℃及恒定压力下,电解1mol水(H2O,l),求过程的体积功。 H2O(l) ＝H2(g) + 1/2O2(g) 解: n = 1mol 恒温恒压化学变化过程, 应用式(2、2、3) W=－p amb ΔV =－(p 2 V 2 -p 1 V 1 )≈－p 2 V 2 =－n 2 RT=－3、718kJ 2、4 系统由相同的始态经过不同途径达到相同的末态。若途径a的Q a=2、078kJ,Wa=－4、157kJ;而途径b的Q b=－0、692kJ。求W b、 解: 热力学能变只与始末态有关,与具体途径无关,故ΔU a= ΔU b 由热力学第一定律可得 Qa + Wa = Q b + W b ∴ W b = Q a + W a－Q b = －1、387kJ 2、5 始态为25℃,200 kPa的5 mol某理想气体,经途径a,b两不同途径到达相同的末态。途经a先经绝热膨胀到 -28、47℃,100 kPa,步骤的功;再恒容加热到压力200 kPa 的末态,步骤的热。途径b为恒压加热过程。求途径b的及。 解:先确定系统的始、末 态
例2-3 2mol 某单原子分子理想气体从始态273K 、θp ，经一绝热压缩过程至终态546K 、4θp 。试计算S ?，并判断此过程是否可逆？ 解: 对于理想气体任意状态变化过程，其熵变为 21,m 12 11 ln ln 5 5461 28.314ln 28.314ln J K 2 2734 =5.76J K p T p S nC nR T p --?=+??=??+?? ???? 因为此过程为绝热过程，且0S ?>，所以此过程是一不可逆过程。 【点评】对于理想气体的任意状态变化过程，只要始终状态确定，即可计算熵变。如果本题给出系统始终态是（, T V ）或（, p V ），则可以分别按下式计算 22,m 11ln ln V T V S nC nR T V ?=+ 或 22,m ,m 11 ln ln p V V p S nC nC V p ?=+ 例2-5 在θp 下，使1mol 水蒸气在373K 冷凝成液态水，再把水冷却到273K 并凝结成冰。求全部过程中水的熵变。设液态水的平均热容为75.681 1 J K mol --??，水在沸点时的蒸发焓和凝固点时的凝固焓分别为1 40.63kJ mol -?和16.04kJ mol --?。 解: 此过程的示意图如下所示： 各步骤的熵变分别为： θ 3vap m 1111 40.6310J K 108.9J K 373n H S T --?????=- =-?= -? ??? 11 22,m 1273ln 75.68ln J K 23.6J K 373p T S nC T --???==?=-? ??? θ 11fus m 326040 ()J K 22.1J K 273 n H S T --??=-=-?=-? 总过程的熵变为 11123(108.923.622.1)J K 154.6J K S S S S --?=?+?+?=---?=-? 1 S ????冷 凝 3 S ????凝 固 2 S ????冷 却
第二章水和废水监测 3.对于工业废水排放源，怎样布设采样点？怎样测量污染物排放总量？ （1）在车间或车间处理设施的废水排放口布设采样点，监测第一类污染物；在工厂废水总排放口布设采样点，监测第二类污染物。 （2）已有废水处理设施的工厂，在处理设施的总排放口布设采样点。如需了解废水处理效果和调控处理工艺参数提供依据，应在处理设施进水口和部分单元处理设施进、出口布设采样点。 （3）用某一时段污染物平均浓度乘以该时段废（污）水排放量即为该时段污染物的排放总量。 4.水样有哪几种保存方法？试举几个实例说明怎样根据被测物质的性质选用不同的保存方法。 (1)冷藏或冷冻方法 (2)加入化学试剂保存法 加入生物抑制剂、调节pH、加入氧化剂或还原剂 如：在测定氨氮、硝酸盐氮、化学需氧量的水样中加入HgCl2，可抑制生物的氧化还原作用；测定氰化物或挥发酚的水样中加入NaOH溶液调pH至12，使之生成稳定的酚盐。 5.水样在分析测定之前，为什么要进行预处理？预处理包括哪些内容？ （1）被污染的环境水样和废（污）水样所含组分复杂，多数污染祖坟含量低，存在形态各异，共存组分的干扰等，都会影响分析测定，故需预处理。 （2）预处理包括悬浮物的去除、水样的消解、待测组分的浓缩和分离。 14.说明原子吸收光谱法测定金属化合物的原理，用方块图示意其测定流程。 （1）利用待测元素原子蒸汽中基态原子对光源发出的特征谱线的吸收来进行分析。 （2） 原子吸收光谱法测定金属化合物测定流程 光源—单色器—样品室—检测器—显示光源—原子化系统—分 光系统—检测系统
16.石墨炉原子吸收光谱法与火焰原子吸收光谱法有何不同之处？两种方法各有何优缺点？ （1）石墨炉原子吸收光谱法测定，其测定灵敏度高于火焰原子 吸收光谱法，但基体干扰较火焰原子吸收光谱法严重。 （2）火焰原子吸收光谱法温度高，准确度高，精密度低，石墨 炉原子吸收光谱法温度较低，准确度低，精密度高。 18.怎样用分光光度法测定水样中的六价铬？ 六价铬用二苯碳酰二肼分光光度法测定，总铬用原子分光光度法。 19.试比较分光光度法和原子吸收光谱法的原理、仪器的主要组成部分及测定对象的主要不同之处。 （1）分光光度法是建立在分子吸收光谱基础上的分析方法，吸收峰峰值波长处的吸光度与被测物质的浓度之间的关系符合朗伯—比尔定律这是定量分析的基础。 原子吸收光谱法也称原子吸收分光光度法，简称原子吸收法。在一定实验条件下，特征光强的变化与火焰中待测基态原子的浓度有定量关系，故只要测得吸光度，就可以求出样品溶液中待测元素的浓度。 （2）分光光度法使用的仪器称为分光光度计，基本组成有光源、分光系统、吸收池、检测器及放大装置以及指示、记录系统。 原子吸收光谱法使用的仪器为原子吸收分光光度计或原子吸收光谱仪，它由光源、原子化系统、分光系统及检测系统四个主要部分组成。 (3)用分光光度法监测时，往往将被测物质转化成有色物质；原子吸收光谱法将含有待测元素的样品溶液通过原子化系统喷成细雾，并在火焰中解离成基态原子。 23.怎样采集和测定溶解氧的水样？说明氧电极法和碘量法测定溶解氧的原理。两种方法各有什么优缺点？ （1）可用采样容器直接采集，水样需充满采样容器，宜在现场测定，方法有碘量法和氧电极法。 （2）氧电极法利用产生的与氧浓度成正比的扩散电流来求出水样中的溶解氧。碘量法利用Na2S2O3滴定释放出的碘计算出溶解氧含量。 （3）碘量法测定DO准确，简便；水中氧化性物质、还原性物质、亚硝酸盐、Fe3﹢等会干扰溶解氧的测定。氧电极法适用于地表水、地下水、生活污水、工业废水和盐水中DO的测定，不受色度。
第二章 2.1 1mol理想气体在恒定压力下温度升高1℃，求过程中系统与环境交换的功。 解：理想气体n = 1mol 恒压升温 p1, V1, T1p2, V2, T2 对于理想气体恒压过程,应用式（2.2.3） W =－p ambΔV =－p(V2-V1) =－(nRT2-nRT1) =－8.314J 2.2 1mol水蒸气(H2O,g)在100℃,101.325kPa下全部凝结成液态水。求过程的功。假设：相对于水蒸气的体积，液态水的体积可以忽略不计。 解: n = 1mol 100℃,101.325kPa H2O(g) H2O(l)恒温恒压相变过程,水蒸气可看作理想气体, 应用式（2.2.3） W =－p ambΔV =－p(V l-V g ) ≈ pVg = nRT = 3.102kJ 2.3 在25℃及恒定压力下，电解1mol水(H2O,l)，求过程的体积功。 H2O(l) ＝H2(g) + 1/2O2(g) 解: n = 1mol 25℃,101.325kPa H2O(l) H2(g) + O2(g) n1=1mol 1mol + 0.5mol = n2 V1 = V l V(H2) + V(O2) = V2 恒温恒压化学变化过程, 应用式（2.2.3） W=－p ambΔV =－(p2V2-p1V1)≈－p2V2 =－n2RT=－3.718kJ
2.4 系统由相同的始态经过不同途径达到相同的末态。若途径a的Q a=2.078kJ,Wa=－4.157kJ；而途径b的Q b=－0.692kJ。求W b. 解: 热力学能变只与始末态有关,与具体途径无关,故ΔU a = ΔU b 由热力学第一定律可得 Qa + Wa = Q b + W b ∴W b = Q a + W a－Q b = －1.387kJ 2.6 4mol某理想气体，温度升高20℃, 求ΔH－ΔU的值。 解: 理想气体n = 1mol C p,m－C V,m = R 应用式(2.4.21) 和(2.4.22) ΔH = n C p,mΔT ΔU = n C V,mΔT ∴ΔH－ΔU = n(C p,m－C V,m)ΔT = nRΔT = 665.12J 2.7 已知水在25℃的密度ρ=997.04kg·m-3。求1mol水(H2O,l)在25℃下：（1）压力从100kPa增加至200kPa时的ΔH;（2）压力从100kPa增加至1Mpa时的ΔH。假设水的密度不随压力改变，在此压力范围内水的摩尔热力学能近似认为与压力无关。解: 已知ρ= 997.04kg·m-3M H2O = 18.015 × 10-3 kg·mol-1 凝聚相物质恒温变压过程, 水的密度不随压力改变,1molH2O(l)的体积在此压力范围可认为不变, 则 V H2O = m /ρ= M/ρ ΔH －ΔU = Δ(pV) = V(p2 －p1 ) 摩尔热力学能变与压力无关, ΔU = 0 ∴ΔH = Δ(pV) = V(p2 －p1 ) 1) ΔH －ΔU = Δ(pV) = V(p2 －p1 ) = 1.8J 2) ΔH －ΔU = Δ(pV) = V(p2 －p1 ) = 16.2J 2.8 某理想气体C v,m=3/2R。今有该气体5mol在恒容下温度升高 50℃。求过程的W，Q，ΔH和ΔU。 解: 理想气体恒容升温过程n = 5mol C V,m = 3/2R Q V =ΔU = n C V,mΔT = 5×1.5R×50 = 3.118kJ W = 0 ΔH = ΔU + nRΔT = n C p,mΔT = n (C V,m+ R)ΔT = 5×2.5R×50 = 5.196kJ 2.9 某理想气体C v,m=5/2R。今有该气体5mol在恒压下温度降低