1、考研物理化学（热力学第二定律）历年真题试卷汇编 1 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 1 mol 某理想气体由同一始态开始，分别经(1)可逆绝热膨胀与(2)不可逆绝热膨胀至相同的终态温度，则两过程的U 1_U2，S 1_S2。(选填“ ”“=”“”)(2012 年北京科技大学)2 在绝热封闭条件下，体系的S 的数值可以直接用作过程方向性的判据，S=0表示可逆过程；S0 表示_；S0 表示_。(2011 年北京科技大学)3 1 摩尔双原子理想气体经绝热向真空自由膨胀使体积增大至 10 倍，则体系的熵变=_。 (2014 年北京科技大学)4 对于确定的环境温度，
2、若要使得传出的同样热量可做的功更多，则热机的燃烧温度应尽量_；另一方面，采用水冷却的热机比采用空气冷却的热机做功更_。(2014 年南京航空航天大学)5 一定温度时，理想气体混合物中的组分气体的标准态是指该组分气体单独存在于混合物的_以及压力为_时的状态。(2014 年南京航空航火大学)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。6 封闭系统理想气体的真空膨胀过程(焦耳实验)，S( )(2010 年天津大学)（A）0（B） 0（C） =0（D）不确定7 对于一组成固定的封闭系统 =( )(2010 年天津大学 )8 理想气体在卡诺可逆循环过程中，下列不正确的是( )(2010 年
3、陕两师范大学)（A）W=0（B） H=0（C） S=0（D）G=09 热力学第三定律可以表示为( )(2010 年陕两师范大学)（A）在 0K 时，任何晶体的熵等于 0（B）在 0K 时，任何完美晶体的熵等于 0（C）在 0 度时，任何晶体的熵等于 0（D）在 0 度时，任何完美晶体的熵等于 010 下列四种表述，两种都不正确的为( )(2013 年浙江工业大学） (1)等温等压下的可逆相变过程中，体系的熵变S=H 相变 T 相变 (2)体系经历一自发过程总有dS0 (3)自发过程的方向就是混乱度增加的方向 (4)在绝热可逆过程中，体系的熵变为零（A）(1)，(2)（B） (3)，(4)（C）
4、 (2)，(3)（D）(1)，(4)11 p1V1=p2V2的关系式只适用于( )(2014 年浙江工业大学 )（A）理想气体的绝热过程（B）理想气体的可逆过程（C）理想气体的绝热可逆过程（D）真实气体的绝热可逆过程12 标准压力下，AB 过程的H= 一 102 kJ，S=330J K，若想该过程能自发进行，则最可能的反应温度或温度区间是( )(2014 年浙江工业大学)（A）T 309 K（B） T309 K（C） T=309 K（D）T 408 K13 某气体状态方程为 p=f(V)T，f(V)仅为体积的函数，恒温下一定量该气体的熵随体积 V 的增加而( )(2014 年浙江工业大学)（A
5、）增加（B）下降（C）不变（D）难以确定14 对双原子理想气体 为( )(2016 年中国科学技术大学)15 1 mol H2O(1)在 110及该温度的饱和蒸气压下，置入一 110的真空容器中，气化成同温同压的 H2O(g)。该过程的热力学变化量正确的是( )(2016 年北京化工大学)（A）H=0（B） U=0（C） G=0（D）S=016 试证明气体的焦耳系数有下列关系式： 并证明对理想气体来说： 对范德华气体来说： (2011 年电子科技大学)17 在恒定温度，125下， 100kPa，1 mol H 2(g)和 100 kPa 05 mol O 2(g)完全反应生成 100 kPa，
6、1 mol H 2O(g)，求过程的 H，S，U， G 及 A。25下各组分标准摩尔生成焓，标准摩尔熵及 25125间的平均摩尔定压热容见下表：(2010 年天津大学)17 煤炭化工中，为了将煤转化为有用的化工原料，常将煤在高温下与水蒸气反应，生成重要的合成气(CO+H 2)，反应式如下： C(S)+H 2O(g)=CO(g)+H2(g) 已知在 1 000 K，101325 kPa 的条件下，反应物 H2O(g)的平均转化率 =0844。求：18 1 000 K 下反应的标准平衡常数；19 若已知反应在 1 200 K 的标准平衡常数 K=3808，试计算此温度范围内的平均摩尔反应焓 rHm
7、；20 计算 1200 K 下反应的 rGm以及平衡摩尔反应熵 rSm(2010 年天津大学)21 试判断在标准压力下，一 5的过冷液态 C6H6 是否会自动凝结。已知液态 C6H6的正常凝固点是 5， fusHm=9940 J.mol1 ，C p，m (C6H6，l)=127J.K1 .mol1 ，C p，m (C6H6，s)=123 J.K 1 .mol1 。(2014 年浙江工业大学；2011年电子科技大学)22 1 mol 的水在 100，101325 Pa 下蒸发为水蒸气并等温可逆膨胀至 50 dm3，求W， H，S， G。水的汽化热为 vapHm=4067J.mol 1 (水蒸气可
8、视为理想气体)(2014 年浙江工业大学)考研物理化学（热力学第二定律）历年真题试卷汇编 1 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】 =，=【试题解析】 这两者是状态函数，当始末状态相同时，状态函数的变化量相等。【知识模块】 热力学第二定律2 【正确答案】 不可逆的自发过程，反应不能自发进行【试题解析】 绝热封闭条件可视为隔离系统中的过程，可根据隔离系统的熵判据作出判断。【知识模块】 热力学第二定律3 【正确答案】 0【试题解析】 理想气体绝热可逆过程为等熵过程，故体系的熵变为零。【知识模块】 热力学第二定律4 【正确答案】 高，低【试题解析】 卡诺热
9、机的效率 故若要提高效率，应尽可能提高高温热源的温度 T1，降低低温热源温度 T2，故热机的燃烧温度应尽可能高，而水冷方式的热机做功较少。【知识模块】 热力学第二定律5 【正确答案】 温度，标准压力【知识模块】 热力学第二定律二、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。6 【正确答案】 A【试题解析】 封闭系统理想气体的真空膨胀过程为恒焓过程，温度不变，体积增大，故熵值增大。【知识模块】 热力学第二定律7 【正确答案】 B【知识模块】 热力学第二定律8 【正确答案】 A【试题解析】 理想气体卡诺循环中，状态函数的变化量H，S，G 均等于零，只有功的数值变化不为零。【知识模块】 热
10、力学第二定律9 【正确答案】 B【试题解析】 熟练掌握热力学第三定律的各种表达形式。【知识模块】 热力学第二定律10 【正确答案】 C【知识模块】 热力学第二定律11 【正确答案】 C【试题解析】 该关系式适用于理想气体的绝热可逆过程。【知识模块】 热力学第二定律12 【正确答案】 B【试题解析】 由于这是一个放热的熵减反应，降低温度有利于反应进行，故温度应低于 309 K。【知识模块】 热力学第二定律13 【正确答案】 A【试题解析】 ，由于 p=f(V)T， f(V)仅为体积的函数，故该气体的熵随体积 V 的增加而增加。【知识模块】 热力学第二定律14 【正确答案】 A【试题解析】 根据麦
11、克斯韦关系对于双原子理想气体 pV=nRT，pV m=RT将式(2)和式(3)代入式(1)，得 由于 1 mol 双原子理想气体的 CV 等于 Vm=V 代入式(4)得【知识模块】 热力学第二定律15 【正确答案】 C【试题解析】 该过程可视为等温等压下的可逆相交。故G=0。【知识模块】 热力学第二定律16 【正确答案】 表示在恒内能过程中温度对体积的变化率。基本公式之一dU=TdS 一 pdV在恒内能条件下 dU=0 对于理想气体 pV=nRT【知识模块】 热力学第二定律17 【正确答案】 H= fHm(39815 K)= fHm(29815K)+ rCp，m .TrCp，m =J.K1 .
12、mol1 =一 9945 J.K 1 .mol1 H=(一2418110 3 一 9945100)kJ=一 242813 kJ U=H 一 vB(g)RT=H+05RT.1 mol =(一 24281310 3+05831439815)kJ=一 241158 kJfSm(29815 K)=(188 825 1306842051382)J.K 1 mol 1 =一 44828 JK 1 .mol1A=UTS=(一 24115810 3+3981547 704)kJ=一 222164 kJ G=H 一 TS=(一24281 310 3+3981547704)kJ=223820 kJ【知识模块】 热
13、力学第二定律【知识模块】 热力学第二定律18 【正确答案】 假设 H2O(g)的初始物质的量为 1mol，乎均转化率为 ，则平衡时总的物质量【知识模块】 热力学第二定律19 【正确答案】 解得 rHm=13567 kJ.mol 1【知识模块】 热力学第二定律20 【正确答案】 rGm=一 RTlnK=(一 83141 200ln38 08)10 3 kJmol 1 =一 36312 kJ.mol 1 rSm=14332 J.K1 .mol1【知识模块】 热力学第二定律21 【正确答案】 因为是在恒温恒压条件下，故用G 来做判据。取 1 mol C6H6 为系统。则 在 5时凝固过程是可逆相变，
14、所以 G(278 K)=0H(278 K)=一 fusHm=一 9 940 J若要判断一 5时液态 C6 H6 是否会自动凝结，则须计算该温度下的G(268 K) 根据基尔霍夫方程的定积分形式 H(268 K)=H(278K)+ 278268CpdT=99404(268278)J=一 9 900 JG(268 K)=H(268 K)一 TS(268 K) =一 9 900268(一 3561)J=一 357J0 因为GT， p0，所以液态 C6H6 在此条件下会自动凝结为固态 C6H6。【知识模块】 热力学第二定律22 【正确答案】 本题包含两个变化过程。第一个过程是水变成水蒸气的相变化过程，
15、第二个过程是水蒸气的定温可逆膨胀过程，在两个过程中分别求出 W， G，然后各自求和即可得到结果。 过程 1 为定温定压可逆相变。H 1=Qp，1 =1 mol406710 3J.mol=40 670 JWV，1 =一pVG=一 nRT=一 1 mol8314 J.K 1 .mol1 37315K=一 3 103 J G1=0 过程 2，水气若视为理想气体，且为定温，则 U 2=0，H 2=0 S2=nRln(p1p 2) =1 mol83145 J.K1 .mol1 ln101 325 Pa(410 4Pa)=7728 J K 整个过程 Q=Qp1+Qp2=40 670 J+2 884 J=4355 kJ G2=H2 一 TS2=(0373157728)J=一 2 884 J W2=rtRTln(V1 V2) =1 mol8314 J.K 1 .mol1 37315 Kln(00310050)=一 1 4824 JW=W 1+W2=一 3 103 J 一 1482 J=一 4 585 J H=H1+H2=H1=40 670 J S=S1+S2=1090 J.K1 +7728 J.K 1 =ll 67 J.K 1 G=G1+G2=G2=一 2 884 J【知识模块】 热力学第二定律
