热力学第一定律习题讲解

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热力学第一定律练习题

一、判断题（说法对否）：

1、当系统的状态一定时，所有的状态函数都有一定的数值。当系统的状态发生变化时，所有的状态函数的数值也随之发生变化。

2． 体积是广度性质的状态函数；在有过剩NaCl(s) 存在的饱和水溶液中，当温度、压力一定时；系统的体积与系统中水和NaCl的总量成正比。

3． 在101.325kPa、100℃下有lmol的水和水蒸气共存的系统，该系统的状态完全确定。 4．一定量的理想气体，当热力学能与温度确定之后，则所有的状态函数也完全确定。 5．系统温度升高则一定从环境吸热，系统温度不变就不与环境换热。

6．从同一始态经不同的过程到达同一终态，则Q和W的值一般不同，Q + W的值一般也不相同。

7．因QP = ΔH，QV = ΔU，所以QP与QV都是状态函数。 8．封闭系统在压力恒定的过程中吸收的热等于该系统的焓。

9．对于一定量的理想气体，当温度一定时热力学能与焓的值一定，其差值也一定。

10．在101.325kPa下，1mol l00℃的水恒温蒸发为100℃的水蒸气。若水蒸气可视为理想气体，那么由于过程等温，所以该过程ΔU = 0。

11．1mol，80.1℃、101.325kPa的液态苯向真空蒸发为80.1℃、101.325kPa的气态苯。已知该过程的焓变为30.87kJ，所以此过程的Q = 30.87kJ。

12．1mol水在l01.325kPa下由25℃升温至120℃，其ΔH = ∑CP,mdT。

13．因焓是温度、压力的函数，即H = f(T,p)，所以在恒温、恒压下发生相变时，由于dT = 0，dp = 0，故可得ΔH = 0。

14．因Qp = ΔH，QV = ΔU，所以Qp - QV = ΔH - ΔU = Δ(pV) = -W。

15．卡诺循环是可逆循环，当系统经一个卡诺循环后，不仅系统复原了，环境也会复原。 16．一个系统经历了一个无限小的过程，则此过程是可逆过程。

17．若一个过程中每一步都无限接近平衡态，则此过程一定是可逆过程。 18．若一个过程是可逆过程，则该过程中的每一步都是可逆的。

19．1mol理想气体经绝热不可逆过程由p1、V1变到p2、V2，则系统所做的功为

。

20．气体经绝热自由膨胀后，因Q = 0，W = 0，所以ΔU = 0，气体温度不变。 21．(?U/?V)T = 0 的气体一定是理想气体。

22．因理想气体的热力学能与体积压力无关，所以(?U/?p)V = 0，(?U/?V)p = 0。

23．若规定温度T时，处于标准态的稳定态单质的标准摩尔生成焓为零，那么该温度下稳定态单质的热力学能的规定值也为零。

24．已知CO2在298.15K时的?fHm和0℃到1000℃的热容Cp,m则CO2在1000K时的标准摩尔生成焓为?fHm?1000K???fHm?298.15K??????1000K298.15KCp,mdT (1000K) 。

25．一定量的理想气体由0℃、200kPa的始态反抗恒定外压(p环 = 100kPa) 绝热膨胀达平衡，则末态温度不变。

26．当系统向环境传热(Q < 0)时，系统的热力学能一定减少。

27．在等压下，机械搅拌绝热容器中的液体，使其温度上升，则ΔH = Qp = 0。 28．对于同一始态出发的理想气体的绝热变化过程，WR= ΔU = nCV,mΔT， WI = ΔU = nCV,mΔT，所以 WR= WI

二 . 选择题：

1. 恒容下，一定量的理想气体，当温度升高时内能将 ( ) (A) 降低 (B) 增加 (C) 不变 (D) 增加、减少不能确定

2. 在一刚性的绝热箱中，隔板两边均充满空气，(视为理想气体)，只是两边压力不等，

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已知 P右< P左，则将隔板抽去后应有 ( ) (A) Q = 0 W = 0 △U = 0 (B) Q = 0 W < 0 △U > 0 (C) Q > 0 W < 0 △U > 0 (D) △U = 0 , Q ＝ W ≠ 0

3. 有一容器四壁导热，上部有一可移动的活塞，在该容器中同时放入锌块和盐酸， 发生化学反应后活塞将上移一定距离，若以锌和盐酸为体系则 ( ) (A ) Q < 0 , W = 0 , △rU < 0 (B) Q = 0 , W > 0 , △rU < 0 (C) Q < 0 , W > 0 , △rU = 0 (D) Q < 0 , W < 0 , △rU < 0 4. 苯在一个刚性的绝热容器中燃烧，

则 C6H6(l) + (15/2)O2(g) = 6CO2+ 3H2O(g) ( )

(A ) △U = 0 , △H < 0 , Q = 0 (B) △U = 0 , △H > 0 , W = 0 (C) Q = 0 , △U = 0 , △H = 0 (D) Q = 0 , △U ≠ 0 , △H ≠ 0

5. 1mol，373K，标准压力下的水经下列二个不同过程达到 373K，标准压力下的水气， (1) 等温等压可逆蒸发 (2) 真空蒸发，这二个过程中功和热的关系为( ) (A ) W1< W2 Q1> Q2 (B) W1< W2 Q1< Q2 (C) W1= W2 Q1= Q2 (D) W1> W2 Q1< Q2

6. 有一高压钢筒，打开活塞后气体喷出筒外，当筒内压力与筒外相等时关闭活塞， 此时筒内温度将 ( ) (A ) 不变 (B) 升高 (C) 降低 (D) 无法判定

7. 封闭体系从A 态变 B 态，可以沿两条等温途径: （甲）可逆途径（乙）不可逆途径 则下列关系式 ⑴ △U可逆> △U不可逆 ⑵ W可逆 < W不可逆

⑶ Q可逆 > Q不可逆 ⑷ ( Q可逆 + W可逆) > ( Q不可逆 + W不可逆) 正确的是 ( )

(A ) (1),(2) (B) (2),(3) (C) (3),(4) (D) (1),(4)

８. 化学反应在只做体积功的等温等压条件下，若从反应物开始进行反应，则此反应 (A ) 是热力学可逆过程 (B) 是热力学不可逆过程 (C) 是否可逆不能确定 (D) 是不能进行的过程

9. 1mol 单原子理想气体从 298K，202.65kPa 经历 ① 等温 ② 绝热 ③ 等压三条途径

可逆膨胀使体积增加到原来的 2 倍，所作的功分别为 W1,W2,W3，三者的关系是 ( )

(A ) W1> W2> W3 (B) W2> W1> W3 (C) W3> W2> W1 (D) W3> W1> W2

10. 凡是在孤立体系中进行的变化，其 △U 和 △H 的值一定是 ( ) (A ) △U > 0 , △H > 0 (B) △U = 0 , △H = 0

(C) △U < 0 , △H < 0 (D) △U = 0 , △H 大于、小于或等于零不确定 11. 对于下列的四种表述

(1) 因为 △H = Qp，所以只有等压过程才有 △H (2) 因为 △H = Qp，所以 Qp也具有状态函数的性质 (3) 公式 △H = Qp只适用于封闭体系

(4) 对于封闭体系经历一个不作其它功的等压过程，其热量只决定于体系的始态和终态

上述诸结论中正确的是： ( ) (A ) (1) (4) (B) (3) (4) (C) (2) (3) (D) (1) (2)

12. △H = Qp此式适用于下列那个过程 ( ) (A ) 理想气体从 1013250 Pa 反抗恒定的 101325 Pa膨胀到 101325Pa (B) 0℃ ,101325 Pa下冰融化成水 (C) 电解 CuSO4水溶液

(D) 气体从 (298K,101325 Pa) 可逆变化到 (373K,10132.5 Pa)

13. 理想气体从同一始态 (P1,V1) 出发，经等温可逆压缩或绝热可逆压缩，使其终态均达到体积为 V2，此二过程做的功的绝对值应是： ( ) (A ) 恒温功大于绝热功 (B) 恒温功等于绝热功 (C) 恒温功小于绝热功 (D) 无法确定关系

14. 下列诸过程可应用公式 dU = ( Cp- nR )dT 进行计算的是： ( )

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(A ) 实际气体等压可逆冷却 (B) 恒容搅拌某液体以升高温度 (C) 理想气体绝热可逆膨胀 (D) 量热弹中的燃烧过程 15. 1mol 理想气体经历可逆绝热过程，功的计算式有下列几种，

其中哪一个是错误的 ( ) (A ) Cv(T1- T2) (B) Cp(T2-T1) (C) (P1V1- P2V2)/(r-1) (D) R(T1-T2)/(r-1)

16. 对于理想气体下述结论中正确的是 ( ) (A ) (?H/?T)v = 0 (?H/?V)T = 0 (B) (?H/?T)p = 0 (?H/?P)T= 0 (C) (?H/?T)p = 0 (?H/?V)T = 0 (D) (?H/?V)T = 0 (?H/?P)T= 0

17. 1mol 单原子理想气体，从 273K，202.65 kPa 经 PT = 常数 的可逆途径压缩到 405.3 kPa的终态，该气体的 △U 为 ( ) (A ) 1702 J (B) -406.8 J (C) 406.8 J (D) -1702 J

18.对于一定量的理想气体，下列过程不可能发生的是： ( ) (A ) 恒温下绝热膨胀 (B) 恒压下绝热膨胀

(C) 吸热而温度不变 (D) 吸热，同时体积又缩小

19. 理想气体经历绝热不可逆过程从状态 1 (P1,V1,T1)变化到状态2 (P2,V2,T2)，所做的功为 ( )

(A) P2V2-P1V1 (B) P2(V2-V1)

(C) [P2V2γ/(1-γ)](1/V2γ-1)- (1/ V1γ-1) (D) (P2V2-P1V1)/(1-γ) 20. 反应 (1) CaCO3(s) → CaO (s) + CO2(g)； △rHm= 179.5 kJ.mol-1 反应 (2) C2H2(g) + H2O (l) → CH3CHO (g)；△rHm= -107.2 kJ.mol-1 反应 (3) C2H4(g) + H2O (l) → C2H5OH (l)；△rHm= -44.08 kJ.mol-1 反应 (4) CS2(l) + 3O2(g) → CO2(g) + 2SO2(g)；△rHm= -897.6 kJ.mol-1

其中热效应 │Qp│>│Qv│ 的反应是 ( ) (A ) (1),(4) (B) (1),(2) (C) (1),(3) (D) (4),(3)

21. 当以 5mol H2气与 4mol Cl2气混合，最后生成 2mol HCl 气。若以下式为基本单元，则反应进度ξ应是：

H2(g) + Cl2(g) → 2HCl(g)

(A) 1 mol (B) 2 mol (C) 4 mol (D) 5 mol

三 . 填空题：

1. 对于任何宏观物质，其焓 H 一定 _______ 内能 U，(填上 ＞、＜、＝) 因为 _________；对于等温理想气体反应，分子数增多的△H 一定 _________ △U，因为 ____________ 。

2. 选择“＞”，“＜”，“＝”中的一个填入下列空格：

理想气体恒温可逆压缩 △U ______ 0， △H ______ 0

3. 实际气体符合理想气体行为的条件是在 __________________ 温度时，该气体的 [? (PV)/ ?P]T , P→0 的值应等于 ________________ 。 4. 在横线上填上 ＞、＜、＝或？（？代表不能确定） 氢气和氯气在绝热刚性容器中反应，则

(A) W ____ 0 (B) △U ____ 0 (C) △H ____ 0 (D) △H ____ Q

5. 在一绝热刚性容器中进行某一化学反应，该体系的内能变化为 ______ ，焓变化 为 _______ 。

6. 300K 时将 2mol Zn 片溶于过量的稀硫酸中，若反应在敞口容器中进行时放热Qp，在封闭刚性容器中进行时放热 Qv，则 Qv- Qp= _______ J。

7. 已知反应 2H2(g) + O2 (g) → 2H2O(l) 在 298K 时恒容反应热Qv= -564 kJ.mol-1，则 H2 (g) 在 298K 时标准摩尔燃烧焓:△cHm= _______ kJ.mol-1。

8. 300K 时 0.125 mol 正庚烷（液体）在弹式量热计中完全燃烧，放热 602kJ， 反应 C7H16 (l) + 11O2 (g) = 7CO2 (g) + 8H2 O(l) 的 △rUm= _____________， △rHm = _____________ 。 (RT ≈ 2.5 kJ)

9. 当一个化学反应的 ____________ 等于零时，该反应的热效应就不受温度影响。 10. 从统计热力学观点看，功的微观本质是 _________________________________ 。

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热的微观本质是 _________________________________ 。 四. 问答题：

1. 一个爆炸反应体系应看作是绝热体系还是孤立体系？

2. 凡是体系的温度有变化，则体系一定有吸热或放热现象。凡是温度不变，则体系就没有吸热放热现象。两结论对吗 ?

3. 有人说，因为 △U = Qv，而内能是个状态函数，所以虽然 Q 不是状态函数，但 Qv是个状态函数，此话对吗？请阐明理由。

4. 在盛水槽中放入一个盛水的封闭试管，加热盛水槽中的水（做为环境），使其达到沸点，试问试管中的水（体系）会不会沸腾，为什么？

5. 有人认为封闭体系“不作功也不吸热的过程 △U = 0，因而体系的状态未发生变化”，请对此加以评论并举例说明。

6. 热力学的不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程。此话对吗？

7. 理想气体向真空绝热膨胀 dU = 0， dT = 0，而实际气体的节流膨胀过程 dH = 0， dT ≠ 0。上述二结论对吗?

8. 有人认为孤立体系状态改变时，内能是守恒量，而焓不是守恒量，请对此加以评论并举例说明。

9. 关系式 PVγ= 常数，适用于理想气体的绝热过程。此话对吗？

10. 一个外有绝热层的橡皮球内充 101325Pa 的理想气体，突然投入真空中球体积增 加一倍。指出该过程中 Q、W、△U 和 △H 的值（用正、负号表示）