考研化學物理化學必備題集 第二定律答案.doc
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第二章 熱力學第二定律練習題答案 一、判斷題答案: 1.對。 2.錯,如絕熱不可逆壓縮過程。 3.錯,理想氣體的等溫可逆膨脹ΔS > 0。 4.第1,2個結(jié)論正確,第3個結(jié)論錯。 5.錯,系統(tǒng)由同一始態(tài)出發(fā),經(jīng)絕熱可逆和絕熱不可逆過程不可能到達相同的終態(tài)。 6.錯,環(huán)境的熵變應加在一起考慮。 7.錯,要在隔離系統(tǒng)中平衡態(tài)的熵才最大。 8.錯。 9.不矛盾,因氣體的狀態(tài)變化了。 10.錯,如過冷水結(jié)冰。 11.錯,必須可逆相變才能用此公式。 12.錯,系統(tǒng)的熵除熱熵外,還有構(gòu)型熵。當非理想氣體混合時就可能有少許熱放出。 13.對。14.錯。未計算環(huán)境的熵變;15.錯,如過冷水結(jié)冰,ΔS < 0,混亂度減小, 16.錯,必須在等溫、等壓,W’ = 0的條件下才有此結(jié)論。 17.錯,若有非體積功存在,則可能進行,如電解水。 18.錯,此說法的條件不完善,如在等溫條件下。 19.錯,不滿足均相系統(tǒng)這一條件。 20.錯,不可逆過程中δW ≠ -pdV 。 21.是非題:(1)對; (2)不對; (3)不能; (4)有,如NH4Cl溶于水,或氣體絕熱不可逆膨脹; (5)可以。 22.ΔS = ΔH/T,ΔS(環(huán)) = -ΔU/T ; 23.1mol理想氣體,等溫過程,V1V2過程 ; 24.(1) ΔU = ΔH = 0; (2) ΔH = 0; (3) ΔS = 0; (4) ΔU = 0; (5) ΔG = 0; (6) ΔU、ΔH、ΔS、ΔA、ΔG都為 0。 25.ΔU、ΔH、ΔS、ΔA、ΔG均為0 ; 26.ΔU = 0,ΔS > 0,ΔH > 0,ΔA < 0,ΔG無法確定 ; 27.W、Q、ΔU、ΔH = 0,ΔS > 0。V1 = RT/10 ,V2 = RT V = (V1+V2) = 11RT/22 , ΔS1 = Rln(V/V1) = Rln(11/2) ΔS2 = Rln(V/V2) = Rln(11/20) , ΔS = ΔS1+ΔS2 = Rln(121/40) > 0 。 二、單選題答案: 1. D; 2. B; 3. C; 4. C; 5. D; 6. B; 7.C; 8. C; 9. A; 10.B; 11.C; 12.D; 13.C; 14.B; 15.B; 16.B; 17.D; 18.C; 19.D; 20.B; 21.B; 22.D; 23.B; 24.D; 25.C; 26.D; 27.B; 28.B; 29.B; 30.B; 31.D; 32.A; 33.D; 34.B; 35.B; 36.C; 37.A; 38.A; 39.B; 40.C。 三、多選題答案: 1. CD ; 2. BC ; 3. BC ; 4. CE ; 5. CD ; 6. CD ; 7. DE ; 8. AD ; 9. AD ; 10. DE ; 11. D ; 12. D 。 四、主觀題答案: 1.證明:將 dU 代入第 一定律表達式中: 因 , ∴ 又∵ (1) ≠ (2) ,所以 δQ 不具有全微分,Q不是狀態(tài)函數(shù)。 2.證明:U = f(T,p) ,∴ 又 ∵ dU = TdS-pdV ,∴ 在等溫下: dT = 0 , ∴ 等溫下兩邊同除以 dp : 又∵ ,∴ 3.證明:等壓下,,∴ 。 ∴ , 由麥克斯韋關(guān)系式: ,則 代入,得: 。 4.證明:(1) 由于內(nèi)能是狀態(tài)函數(shù),所以: ΔU3 = ΔU1 + ΔU2 ∵ΔU = Q + W, ∴ Q3 + W3 = (Q1 + W1) + (Q2 + W2), 即 Q3-(Q1 + Q2) = (W1 + W2)-W3 由圖上可知:(W1 + W2)-W3 = W1-W3 = ΔABC的面積 ≠ 0 ∴ Q3-( Q1 + Q2) ≠ 0,Q3 ≠ Q1 + Q2 (2) 由公式: 設(shè) C 點溫度為 T, (在等壓下),(在恒容下) ∴ ΔS3 = ΔS1 + ΔS2 5.證明: ∵ ,∴ 則 6.解:(1)等溫過程:ΔU = ΔH = 0, (2) ΔU = ΔH = 0, (3) (4) 7.解: ∵ p = 0, ∴ W = 0,設(shè)計如圖,按1,2途經(jīng)計算: Q1 = ΔH1 = 40670 J ,Q2 = - W2 = = 2149.5 J W1 = -p(Vg-Vl) = -pVg = -RT = -3101 J, W2 = -2149.5 J Q = Q1 + Q2 = 40670 + 2149.5 = 42819.5 J,W = W1 + W2 = -3101-2149.5 = -5250.5 J ΔU = Q-W = 42819.5-5250.5 = 37569 J ΔH2 = 0,ΔH = ΔH1 = 40670 J,向真空膨脹:W = 0,Q = ΔU = 37569 J ΔS = ΔS1 + ΔS2 = = 109.03 + 5.76 = 114.8 JK-1 ΔG = ΔH - TΔS = 40670 - 373 114.8 = -2150.4 J ΔA = ΔU + TΔS = 37569 - 373 114.8 = -5251.4 J 8.解:Pb + Cu(Ac)2 Pb(Ac)2 + Cu ,液相反應,p、T、V均不變。 W = -91838.8J,Q = 213635.0 J,W(體積功) = 0,W = W ΔU = Q + W = 213635-91838.8 = 121796.2 J ΔH = ΔU + Δ(pV) = ΔU = 121796.2 J ΔS = = 213635/298 = 716.9 JK-1 ΔA = ΔU - TΔS = -91838.8 J,ΔG = -91838.8 J 9.解:確定初始和終了的狀態(tài) 初態(tài): 終態(tài):關(guān)鍵是求終態(tài)溫度,絕熱,剛性,ΔU = 0 即: 2 1.5R (T2-283.2) = 1 2.5R (293.2-T2) , ∴ T2 = 287.7 K V2 = = 0.04649 + 0.02406 = 0.07055 m3 He (0.04649 m3,283.2 K ) → ( 0.07055 m3,287.7 K ) H2 (0.02406 m3,293.2 K ) → ( 0.07055 m3,287.7 K ) 所以: 同理: ∴ΔS = + = 7.328 + 8.550 = 15.88 JK 10.解: ΔH = ΔH1 + ΔH2 + ΔH3 = (75.4 10) - 6032 - (37.7 10) = -5648.4 J ΔS = ΔS1 + ΔS2 + ΔS3 = 75.4 - + 37.7 = -20.66 JK-1 ΔG = ΔH-TΔS = - 5648.4 + 263 (-20.66) = -214.82 J ΔG≈ΔG2 = - RT = = = 0.09824, = 1.1032 11.解: 用公式 ΔS = -R∑nilnxi = - 8.314 (0.2 ln0.2 + 0.5 ln0.5 + 0.3 ln0.3) = 8.561 JK-1 12.解: ΔCp = 65.69-2 26.78-0.5 31.38 = -3.56 JK-1 ΔHT = ∫ΔCpdT + Const = -3.65T + Const,∵T = 298K 時,ΔH298 = -30585J 代入,求得:Const = -29524,ΔHT = -3.65T - 29524,代入吉-赫公式, 積分, 恒溫恒壓下,ΔG > 0,反應不能自發(fā)進行,因此不是形成 Ag2O 所致。 13.解: ΔG1 = 0 ;ΔG2 = = 8.314 373 ln0.5 = -2149.5 J ΔH3 = Cp,m (473 - 373) = 33.58 100 = 3358 J ΔG3 = ΔH3 - (S2T2 - S1T1) = 3358 - (209.98473 – 202.00373) = -20616.59 J ΔG = ΔG2 + ΔG3 = -20616.5 - 2149.5 = -22766 J = -22.77 kJ 14.解: Q = 0, W = ΔU = nCV,m(T2-T1) = 10 R (576 - 298) = 57.8 kJ ΔU = 57.8 kJ,ΔH = nCpm(T2-T1) = 10 R (576 - 298) = 80.8 kJ ΔS = 0 ,ΔG = ΔH - Sm,298ΔT = 80.9 - 10 130.59 (576 - 298) 10--3 = -282.1kJ ΔA = ΔU - SΔT = -305.2 kJ 15.解:這類題目非常典型,計算時可把熱力學量分為兩類:一類是狀態(tài)函數(shù)的變化, 包括ΔU、ΔH、ΔS、ΔA、ΔG,計算時無需考慮實際過程;另一類是過程量,包括 Q、W,不同的過程有不同的數(shù)值。 先求狀態(tài)函數(shù)的變化,狀態(tài)變化為 :(p1,V1,T1) → (p2,V2,T2) dU = TdS - pdV , 對狀態(tài)方程 而言: ∴ 所以: 又 再求過程量,此時考慮實際過程恒溫可逆: 對于恒溫可逆過程:- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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