第三章热力学第二定律（总复习题含答案）

...

第三章 热力学第二定律

一、选择题

1、如图，可表示理想气体卡诺循环的示意图是：

（

）

(A) 图 ⑴ (D) 图⑷

2、工作在 393K 和 293K 的两个大热源间的 卡诺热机，其效率约为（ ） (A) 83％ 100％

3、不可逆循环过程中，体系的熵变值（ kPa 下的蒸气。该过程的：

（

）

(D) ΔvapUm= 0

）

）(A) 大于零 (B) 小于零 (C)等于零 (D) 不能确

(B) 25％ (D) 20％

(C)

(B) 图 ⑵

(C) 图 ⑶

4、将 1 mol 甲苯在 101.325 kPa，110 ℃（正常沸点） 下与 110 ℃的热源接触， 使它向真空容器中汽化， 完全变成 101.325 (A) ΔvapSm= 0 (B) ΔvapGm= 0 (C) ΔvapHm= 0 5、1mol 理想气体从 300K ，1×10

6

Pa 绝热向真空膨胀至 1×105Pa，则该过程（

(

(A) ΔS>0、ΔG>ΔA (B) ΔS<0、ΔG<ΔA (C)ΔS＝0、ΔG＝ΔA 6、对理想气体自由膨胀的绝热过程，下列关系中正确的是 (C)ΔT=0、ΔU=0、ΔS=0 (D) ΔT=0、ΔU=0、ΔS>0 7、理想气体在等温可逆膨胀过程中 (

判断下列过程中何者的熵值增大？（ 合成聚乙烯

9、热力学第三定律可以表示为： (A) 在 0 K 时,任何晶体的熵等于零 (C) 在 0 ℃时,任何晶体的熵等于零 10、下列说法中错误的是 (

)

（

(D) ΔA<0、ΔG＝ ΔA

)(A) ΔT>0、ΔU>0、ΔS>0 (B) ΔT<0、ΔU<0、ΔS<0

)(A) 内能增加 (B) 熵不变 (C)熵增加 (D)内能减少 8、根据熵的统计意义可以

）(A) 水蒸气冷却成水 (B) 石灰石分解生成石灰 (C) 乙烯聚

）

(B) 在 0 K 时,任何完整晶体的熵等于零 (D) 在 0 ℃时,任何完整晶体的熵等于零

(D) 理想气体绝热可逆膨胀

(A) 孤立体系中发生的任意过程总是向熵增加的方向进行 (B)体系在可逆过程中的热温商的加和值是体系的熵变 (C)不可逆过程的热温商之和小于熵变

(D)体系发生某一变化时的熵变等于该过程的热温商

11、两个体积相同，温度相等的球形容器中，装有同一种气体，当连接两容器的活塞打开时，熵变为 (B)ΔS>0 (A) 在 900

O

( )(A) ΔS＝0

(C)ΔS<0 (D) 无法判断

(

)

(B) 在 0OC、常压下水结成冰

)

(

)

12、下列过程中系统的熵减少的是

C 时 CaCO3(s) →CaO(S)+CO2(g)

(C)理想气体的恒温膨胀 (A) ΔS＝0

(B)ΔA＝0

(D)水在其正常沸点气化 (C)ΔH＝0

(D) ΔG＝0

(D)ΔS>0、ΔH>0

3

13、水蒸汽在 373K，101.3kPa 下冷凝成水，则该过程 (

14、1mol 单原子理想气体在 TK 时经一等温可逆膨胀过程，则对于体系 (A) ΔS＝0、ΔH＝0 (B)ΔS>0、ΔH＝0 (C)ΔS<0、ΔH>0

3

、300K 时 5mol 的理想气体由 10dm 等温可逆膨胀到 100dm ，则此过程的 ( 15

(A) ΔS<0；ΔU＝0 (B) ΔS<0；ΔU<0 (C)ΔS>0；ΔU>0 (A) ΔS环( )<0

(C)［ΔS系( )+ ΔS环( )］<0

(D) ΔS>0；ΔU＝0

(

)

(B)ΔS系( )> 0

(D)［ΔS系( )+ ΔS环( )］>0

16、某过冷液体凝结成同温度的固体，则该过程中

)

17、100℃，1.013 ×10

5

Pa下的 1molH 2O(l)与 100℃的大热源相接触， 使其向真空器皿中蒸发成 判断该过程的方向可用 ( (A) ΔG ( T/ V)T=(

...

100℃，1.013 ×105Pa的H2O(g)，

)

(C)ΔS总( )

(D)ΔA

? (A) ( T/ V)s=( T/ V)p T/ V)p

（

）

(B)( T/ V)s=(

T/ V)p

(C)

(B)ΔS系( ) T/ V)v

18、下列四个关系式中 ,哪一个不是麦克斯韦关系式

(D) ( T/ V)T= -(

19、25℃时 ，1 mol 理想气体等温膨胀， 压力从 10 个标准压力变到 1 个标准压力， 体系吉布斯自由能变化多少？

...

(A) 0.04 kJ (B) -12.4 kJ (C) 1.24 kJ (D) -5.70 KJ

1

...

...

20、从热力学基本关系式可导出 ( G/ T)p

( U/ S)v 等于：（

(

)

）(A) ( H/ S)p (B) ( F/ V) T (C) ( U/ V) s (D)

21、1mol 某液体在其正常沸点完全汽化，则该过程 (A) ΔS＝0 (A) (

H/ S)p = T

(B) ΔH＝0

(B) (

(C)ΔA＝0

F/ T)v = -S

(D) ΔG＝0

） (D) (

U/ V) s = p ）

22、对于不做非体积功的封闭体系，下面关系式中不正确的是：（

(C) ( H/ p)s = V

23、热力学基本方程 (C) 电解水制取氢气 (A) ΔS >0, ΔS <0

体

环

dG = -SdT + Vdp，可适应用下列哪个过程： （

(B) 理想气体向真空膨胀

(A) 298K 、标准压力下，水气化成蒸汽

(D) N 2 + 3H 2 =2NH 3 未达到平衡

,问下列各组答案中 ,哪一个是正确 ( (D)ΔS >0, ΔS=0

体

环

24、一个由气相变为凝聚相的化学反应在恒温恒容下自发进行

(B) ΔS <0, ΔS >0 (C) ΔS<0, ΔS =0

体

环

体

环

)

25、下列四种表述：

(1) 等温等压下的可逆相变过程中，体系的熵变 (2) 体系经历一自发过程总有

dS > 0 ；

；

；两者都不正确者为：

(D)(1) ，(4)

（

）

(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) 二、判断题

(B)(3) ，(4)

ΔS = ΔH相变/T 相变；

(C)(2) ，(3)

１、不可逆过程一定是自发的，而自发过程一定是不可逆的。 ２、对于绝热体系，可以用 （

）

S 0判断过程的方向和限度。

（

）

３、在－ 10℃，101.325 kPa 下过冷的 H2O ( l ) 凝结为冰是一个不可逆过程，故此过程的熵变大于零。 ４、功可以全部变成热，但热一定不能全部转化为功。 （ ） ５、系统达平衡时熵值最大，自由能最小。 （ ） ６、在绝热系统中，发生一个从状态

B

B

A→B 的不可逆过程，不论用什么方法，系统再也回不到原来状态了。 （ ）

S

A

IR

QR /T ,所以只有可逆过程才有熵变；而

A

B

S Q T

/ ,所以不可逆过程只有热温商 ,但是没有熵 ７、因为

）

变。（

８、因为 S

A

Q

T

,所以体系由初态 A 经不同的不可逆过程到达终态 IR /

θ

B,其熵的改变值各不相同。 （ ）

９、物质的标准熵 △Sm

(298K) 值就是该状态下熵的绝对值。 （ ）

１０、可逆热机的效率最高，在其它条件相同的情况下，由可逆热机牵引火车，其速度将最慢。 三、计算题

5

（ ）

Pa 绝热自由膨胀到 1.0 ×105Pa，求过程的 ΔU、 ΔH 、ΔS、 ΔA 、ΔG ，并判断该过

１、300K 的 2mol 理想气体由 6.0 ×10

程的性质。

２、1mol 理想气体 B，在 298.15K 下，由 1.00dm

3

膨胀至 10.00dm3，求该过程的 ΔU、 ΔH、 ΔS、 ΔA、 ΔG。

5

PaH2O(l) 变到终态 473K，3×105PaH2O(g)，计算该过程的 ΔS。已知水的正常沸点时的

３、1mol 水由始态 273K ，1×10

汽化热为 40610J·mol

-1

，水的比热为 4.18J ·K -1·g-1，水蒸汽的比热为 1.422J ·g-1·K-1 ，假定水蒸汽为理想气体。

４、1mol 液态苯在 101，3kPa，268K 能自动地凝固成 101，3kPa，268K 的固态苯，并放热 9874J，计算该过程的 ΔS

-1-1

，C

和 ΔG。已知苯的正常熔点为 278.5K，苯的熔化热为 9916J·mol pm(C7H16，l)=126.8J K· pm(C7H16， -1

，C

·mol

-1-1

。

s)=122.6J K··mol

，

，

-1

５、苯的正常沸点为 353.1K，在此温度压力下， 1molC 6H6(l) 完全蒸发为蒸气，已知 C6H6(l) 的汽化热为 34.7kJ m·ol

算此过程的 W、Q、 ΔU、ΔH、ΔS、 ΔA、ΔG。

...

，计

...

６、计算下列过程的 ΔH、 ΔS、 ΔG。

298K ，101.325kPa H2O(l) →473K，405.3kPa H2O(g)

?

(298K ，H2O，l)=188.7 J K· 水的比热为 4.18 J g··K

-1

-1-1-1

-1-1

水蒸气的比热为 1.422 J g··K

水在正常沸

已知： Sm

点时的汽化热为 40610 J ·mol 。假设水蒸气为理想气体。

5

Pa，11.2dm3 绝热向真空膨胀到 2×105Pa，22.4dm3，计算 ΔS，是否能利用熵判

７、2mol 理想气体在 269K 时，由 4×10

据判断该过程的性质 ?如何判断 ?

?

=42218.0-7.57TlnT+1.9 10-2×T2-2.8 × ８、对于气相反应 CO2+H2=H2O+CO，已知 ΔrGm

10

T3-2.26T(J)，求上述反应在 1000K 时的 ΔrHm?、ΔrSm?

-1 -1

的理想气体 B 由始态 340K，500kPa 分别经 (1)可逆绝热； (2)向真空膨胀。两过程都达 ９、1mol，C

-6

p，

m=25.12J K· 到体积增大一倍的终态，计算...

mol

(1)、(2)两过程的 ΔS。

2

·...

１０、计算将 10 克 He(设为理想气体 )从 500.1K，202.6KPa 变为 500.1K，1013kPa 的 ΔU， ΔH， ΔS， ΔG， ΔA。

第三章

一、选择题 二、判断题 题号 答案

C

B

C 1 B 2 D 3 D 4 C 5 B 6 B 7 D 8

9

10

热力学第二定律答案

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 × × × × × √ × × ×

√

题号 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 答案

A

B

D

B

D

D

C

A

D

A

三、计算题

题号 21 22 23 24 25 答案

D

D

B

B

C

1、解： ΔU=0，H=0 ΔA=ΔU-TΔS=-8940J

-1

-1

ΔS=nRln(V2/V 1)=nRln(p 1/p2)=29.8J K·

ΔG=ΔH-TΔS=-8940J ∴该过程是自发过程 2 、 解 ： U=A(T)

-1

∵ΔS总( )= ΔS体( )+ ΔS环( )=29.8J K· ＞0 且环境不对体系做功

ΔA=-TΔS=-5708J m·ol ΔS=Rln(V2/V 1)=19.14J K·

-1

-1

ΔU=0

-1

H=A(T) ΔH=0

ΔG=-TΔS=-5708J m·ol

-1 -1

3、解： ΔS1=23.48J K· ΔS2=108.87J K· ΔS3=6.08J K· -1 ΔS=ΔS -1 ΔS4=nRln(p 1/p2)=-9.13J K· · 1+ΔS2+ΔS3+ΔS4=129.3J K

?/T=-35.61J K-1 -1 ΔS ·4、解： ΔS1=nCpm(l)ln(278.8/268)=4.87J

K · nΔ2=- vapH m

-1 -1 ΔS总( )=ΔS1+ΔS2+ΔS3=-35.45J K·

ΔS3=nCpm(s)ln(268/278.5)=-4.71J K · ΔH(268K)=-9874J ΔG(268K)= ΔH(268K-)TΔS=-373J

-1ol -1 Q=ΔH=34.7kJ · m5 、 解 ： 设 C6H6(g) 为 理 气 W=RT=2.94kJ ·mol

，

，

ΔU=Q-W=31.8kJ m·ol-1

-1 -1 -1

ΔS=ΔH/T=98.3J ··mKol ΔA=ΔG-pΔV=-2.94kJ m·ol

ΔG=0

?

／373.2+ nCp

6 解： ΔS=nCpm(H2O，l)ln(373.2/2 98.2)+n ΔvapHm m(H2O，g)ln(473.2/373.2)

1·mol-1 =126.84J -1 S ? (473K ，H2O，g)= ΔS+Sm? (298K ，H2O，l)=315.5J K-·

K·

，

，

m

ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4=48.81Kj

-1

7、解： ΔS=nRln(V2／V1)=11.53J K· ΔS环( )=-Q/T=0

ΔG=ΔH-(T2S2-T1S1)=-44.21kJ

能用熵判据判断该过程的性质

-1

ΔS总( )= ΔS(环)+ ΔS体( )=11.53J K·

∴该过程为自发过程

∵ΔS总( )＞0 且环境不对体系做功

8、解： 1000K 时， ΔrGm

2×2T-3 ×2.84 ×?=3456.9J 又∵( ΔG／ T)p=-ΔS=-7.57-7.57lnT+1.9 10-×10-6T2-2.26

2T+8.52 ×10-6T2+2.26 ∴ ?=7.57+7.57lnT-3.8 10-×

ΔSm

?=33.39J K·-1·mol -1

ΔHm?=ΔGm?+TΔSm?=36855.06J m·ol-1

将 T=1000K 代入上式即得 ΔSm

γ-1

9、解： (1)由 T2=T 1(V 1/V 2)

ΔS=Cp

，

T

2=270K

-1

mln(T 2/T1)+Rln(V 2/V 1)=0

(2)T 2=340K ΔS=Rln(V2/V 1)=5.76J K·

202.6kPa → 2.5 mol He 500.1K 1013kPa

10、解： He 分子量 4,10 克即为 2.5mol 2.5 mol He 500.1K

...

...

因为是理想气体，所以 ΔU=0 ΔH=0 ΔS=nRTln(p 1/p2)=2.5 8×.314ln(202.6 10×3/1013 ×103)=-33.45 J/K mo·l ΔG=ΔH-TΔS=0-500.1 (×33.45) =1.673 104× J/ mol ΔA= ΔU-TΔS=0-500.1 (×33.45)=1.673 10×4 J/ mol 28 解：设炉温与大气温度均不改变，则可用

3

ΔS=Q1/T1+Q2/T2 计算。为此先求所传递的热量：

5 10

Q nC p m T

,

25.1 (143.2 293.2) J 2539kJ

55.85

S Q

1

3 3

Q

2

2539 10 2539 10

1

1

3

· 6876 ·

T

1

...

T

1423.2

2

293. 2

J K

J K

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/6ct2.html