1、考研物理化学（热力学第一定律）模拟试卷 2 及答案与解析一、填空题请完成下列各题，在各题的空处填入恰当的答案。1 理想气体的 pV 图像如图 22 所示。 其中，ab为等容过程，bc 为等压过程， ca 为等温过程，已知气体在状态 a 时的温度Ta=600 K，在状态 b 时的体积 Vb=112 L，则气体在状态 c 时的体积Vc=_L；气体由状态 b 到状态 c 过程从外界吸收的热量 Q 与对外做功 W 的大小关系为 Q_W。(填“ ”“”“=”)2 物质的量为 1 mol 的理想气体 A 沿 V=CT2 的可逆途径升温 1，则此过程的Q=_，W=_，系统的U=_。C 为常数，C V，m (
2、A，g)=1 5R(要计算具体数值)二、单项选择题下列各题的备选答案中，只有一个是符合题意的。3 热力学第一定律的数学表达式U=Q+W 只适用于( )（A）封闭系统（B）孤立系统（C）开放系统（D）理想气体4 关于焓的牲质，下列说法中正确的是( )（A）焓是系统内含的热能，所以常称它为热焓（B）焓是能量，它遵守热力学第一定律（C）系统的焓值等于内能加体积功（D）焓的增量只与系统的始末态有关5 与物质的生成热有关的表述，不正确的是( )（A）标准状态下单质的生成热都规定为零（B）化合物的生成热一定不为零（C）很多物质的生成热都不能用实验直接测量（D）通常所使用的物质的标准生成热数据实际上都是相对
3、值6 下列过程中，系统内能变化不为零的是( )（A）不可逆循环过程（B）可逆循环过程（C）两种理想气体的混合过程（D）纯液体的真空蒸发过程7 当某化学反应 rCp，m 0，则该过程的 rHm(T)随温度升高而( )（A）下降（B）升高（C）不变（D）无规律8 下面的说法符合热力学第一定律的是( )（A）在一完全绝热且边界为刚性的密闭容器中发生化学反应时，其内能一定变化（B）在无功过程中，内能变化等于过程热，这表明内能增量不一定与热力学过程无关（C）封闭系统在指定的两个平衡态之间经历绝热变化时，系统所做的功与途径无关（D）气体在绝热膨胀或绝热压缩过程中，其内能的变化值与过程完成的方式无关9 对于
4、功，下面的说法中不正确的是( )（A）在系统对环境做功或环境对系统做功时，环境中一定会留下某种痕迹（B）功的量值与系统的始末态有关（C）无论做什么功都伴随着系统中某种物质微粒的定向运动（D）广义功=广义力 广义位移。系统做功时，广义力是指环境施予系统的力；环境做功时，广义力是指系统施予环境的力10 理想气体自由膨胀与范德华气体绝热自由膨胀的区别在于：范德华气体经绝热自由膨胀后( )（A）H0（B） W=0（C） U0（D）Q=011 如图 24，用隔板将刚性绝热壁容器分成两半，两边充入压力不等的空气(视为理想气体)，已知 p 右 p 左 ，将隔板抽去后( )（A）Q=0，W=0，U=0（B）
5、Q=0，W 0，U0（C） Q0，W0，U 0（D）U=0 ，Q=W12 H=Qp，此式适用的过程是( )（A）理想气体从 101325 Pa 反抗恒定的 101325 Pa 膨胀到 101325 Pa（B）在 0，101325 Pa 下，冰融化成水（C）电解 CuSO4 的水溶液（D）气体从(298 K，101325 Pa)可逆变化到(373 K ，101325 Pa)13 某化学反应在恒压、绝热和只做体积功的条件下进行，体系温度由 T1 升高到T2，则此过程的焓变H( )（A）小于零（B）大于零（C）等于零（D）不能确定14 某绝热封闭体系在接受了环境所做的功后，其温度( )（A）一定升高
6、（B）一定降低（C）一定不变（D）不一定改变15 某体系在非等压过程中加热，吸热 Q，使温度从 T1 升到 T2，则此过程的焓增量H( )（A）H=Q（B） H=0（C） H=U+(pV)（D）H 等于别的值16 下述种说法正确的是( )（A）理想气体的焦耳一汤姆逊系数不一定不为零（B）非理想气体的焦耳一汤姆逊系数一定不为零（C）理想气体不能用作电冰箱的工作介质（D）使非理想气体的焦耳汤姆逊系数为零的 p，T 值只有一组17 1 mol 某理想气体，C p，m =2936 J.mol.K 1，在绝热条件下，由 273K，100 kPa膨胀到 203 K，10 kPa，求该过程的 Q，W， H，
7、S。18 298 K 时，5 mol 的理想气体在(1)定温可逆膨胀为原体积的 2 倍；(2)定压下加热到 373K。已知 CV，m =2828 J.mol 1.K1。计算两过程的 Q，W， U 和H 。18 容器内有理想气体，n=2 mol，P=10p ，T=300 K 。求：19 在空气中膨胀 1 dm3，做功多少?20 对抗 1p定外压膨胀到容器内压力为 1p，做了多少功 ?21 膨胀时外压总比气体压力小 dp，问容器内气体压力降到 1p时，气体做多少功?22 1 mol H2 由始态 25，P 可逆压缩至 5 dm3。求：(1)最后温度；(2) 最后压力；(3)过程做功。22 已知反应
8、及有关数据如下：求：23 298 K 时反应的 rHm；24 反应物的温度为 288 K，产物温度为 348 K 时反应的 rHm。考研物理化学（热力学第一定律）模拟试卷 2 答案与解析一、填空题请完成下列各题，在各题的空处填入恰当的答案。1 【正确答案】 336，大于【试题解析】 (1)由图示图像可知，p c=1 atm，ab 为等容过程，Va=Vb=112L，由玻义耳定律得 p aVa=pcVc 即 3112=1V c 解得 V c=336L(2)ab 为等容过程， pa=3 atm，p b=1 atm，T a=600 K。根据查理定律得解得 T b=200 K 气体由状态 b 到状态 c
9、 体积增大，气体对外做功，W0，温度升高，内能增大，U0，根据热力学第一定律U=W+Q 得 Q=UWW即气体吸收的热量大于对外做功。2 【正确答案】 29101 J，16629 J，12472 J【试题解析】 U=nC V，m T=15R=12472 J=一2RdT=16629 J Q= UW=29101 J二、单项选择题下列各题的备选答案中，只有一个是符合题意的。3 【正确答案】 A4 【正确答案】 D5 【正确答案】 A【试题解析】 按规定，标准态下指定单质(一般为最稳定单质，但磷为白磷)的生成热为零。6 【正确答案】 D7 【正确答案】 A【试题解析】 由 Kirchhoff 公式 dr
10、Hm(T)dT= rCp，m 可以看出。8 【正确答案】 C【试题解析】 因绝热时 Q=0，U=Q+W=W。A 中无热交换、无体积功，故U=Q+W=0。B 在无功过程中 U=Q，说明始末态相同，热有定值，并不说明内能的变化与过程有关。D 中气体绝热可逆膨胀与绝热不可逆膨胀所做的功显然是不同的，故U 亦是不同的。这与内能为状态函数的性质并不矛盾，因从同一始态出发，经绝热可逆膨胀与绝热不可逆膨胀不可能到达同一终态。9 【正确答案】 D【试题解析】 因为无论系统对环境做功或环境对系统做功，广义力均指环境施予系统的力。热力学中做功的多少是用环境做功能力的变化来衡量的。如系统膨胀，则系统反抗环境压力做功
11、，环境的做功能力增加；若系统压缩，则环境的做功能力减少。因此，无论膨胀还是压缩均使用环境的压力计算体积功，即使用相同的公式：W=一p 外 dV。10 【正确答案】 A【试题解析】 两过程因绝热和不做功，故 W 与 Q 均为零，则U 为零。理想气体自由膨胀的焓未变，但范德华气体绝热自由膨胀的焓却不等于零。因为真实气体的焓不仅是温度的函数，也是压力或体积的函数。11 【正确答案】 A【试题解析】 因系统为恒容绝热，Q=W=0，故U=0。12 【正确答案】 B【试题解析】 H=Q p 成立的条件是恒压、非体积功为零。13 【正确答案】 C【试题解析】 因恒压、不做其他功，故H=Q p。又因绝热，故H
12、 等于 0。14 【正确答案】 A【试题解析】 绝热时 Q=0，U=Q+W=W，环境对系统做功，W0，故热力学能增加，温度升高。15 【正确答案】 C【试题解析】 由于没有给出其他条件，无法进行判断，但 C 是焓的定义式。16 【正确答案】 C【试题解析】 因理想气体的焦耳一汤姆逊系数等于零，膨胀后不能致冷，故不能用作冰箱的作介质。17 【正确答案】 理想气体绝热过程 Q=O，因此U=nC V，m dT=T1T2(Cp，m 一 R)dT =1(29368314)(203273)J=一 1473 J H=nCp，m dT=12936(203273)J=一 2 055 J W=U=一 1 473
13、J 为求 S，需将该过程设计成 (i)定温可逆过程和(ii)定压可逆过程。 过程(i)因此 S=S 1+S2=(1914870)J.K 1=1044 J.K118 【正确答案】 (1)理想定温可逆膨胀为原体积的 2 倍时其中 V2=2V1，T=298 K，n=5 mol，所以 U=0，H=0所以 Q=一 W=8587 J(2)定压下加热到 373 K 时 Q p=H=T1T2nCp，m dT=nCp，m (T2 一T1)其中 C p，m =CV，m +R 所以 C p，m =2828+8314=3659 J.mol 1.K1 故 Q p=H=53659(373298)10 3kJ=1372 k
14、J U=T1T2nCV，m dT=nCV，m (T2 一 T1) =52828(373 298)103kJ=1060 kJW= UQ=1060 一 1372= 一 312 KJ19 【正确答案】 在空气中膨胀，即恒定外压 p e=P W1=一 peV=一 1051103J=一 100 J20 【正确答案】 由理想气体状态方程W2=peV21 【正确答案】 该过程为定温可逆过程22 【正确答案】 (1)设氢气为理想气体，则 1 mol H225时的体积为V2=5 dm3 理想气体绝热可逆压缩时 Q=0，dU=W 则 dU=nCV，m dT=一 pdV 根据理想气体绝热过程方程式对于双原子理想气体
15、(2)根据理想气体绝热过程方程式W=U=T1T2CV，m dT=CV，m (T2T1)= 8314(565 298)J =5 508 J23 【正确答案】 rHm=BfHm=一 2776 一(5232418)kJ.mol 1=一881 kJ.mol 124 【正确答案】 将反应过程设计成下列过程：H2=Cp，m (产)T=(436+336)(298288)10 3kJmol1=0772 kJ.mol 1 H3=Cp，m (产)T=1115(348 298)103kJ.mol1=5575 kJ.mol 1 H=H1+H2+H3=(一 881+0772+5575)kJ?mol 1=一 81 8 kJ.mol1
