第三章 热力学第二定律(总复习题含答案)

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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(B)图⑵ (C)图⑶(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％ (B) 25％ (C) 100％ (D) 20％

3、不可逆循环过程中，体系的熵变值（ ）(A) 大于零 (B) 小于零 (C)等于零 (D)不能确 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 kPa 下的蒸气。该过程的： （）

(A) ΔvapSm= 0(B) ΔvapGm= 0 (C) ΔvapHm= 0 (D) ΔvapUm= 0 5、1mol理想气体从300K，1×106Pa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 (D)ΔA<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()(A)ΔT>0、ΔU>0、ΔS>0 (B)ΔT<0、ΔU<0、ΔS0

7、理想气体在等温可逆膨胀过程中()(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判断下列过程中何者的熵值增大？（ ）(A) 水蒸气冷却成水(B) 石灰石分解生成石灰(C) 乙烯聚合成聚乙烯(D) 理想气体绝热可逆膨胀 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 (B) 在0 K时,任何完整晶体的熵等于零 (C) 在0 ℃时,任何晶体的熵等于零(D) 在0 ℃时,任何完整晶体的熵等于零 10、下列说法中错误的是()

(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()(A)ΔS＝0(B)ΔS>0(C)ΔS<0 (D)无法判断 12、下列过程中系统的熵减少的是()

(A)在900OC时CaCO3(s)→CaO(S)+CO2(g) (B)在0OC、常压下水结成冰 (C)理想气体的恒温膨胀(D)水在其正常沸点气化

13、水蒸汽在373K，101.3kPa下冷凝成水，则该过程() (A)ΔS＝0(B)ΔA＝0 (C)ΔH＝0 (D)ΔG＝0

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)ΔS0 (D)ΔS>0、ΔH>0

15、300K时5mol的理想气体由10dm3等温可逆膨胀到100dm3，则此过程的() (A)ΔS<0；ΔU＝0(B)ΔS<0；ΔU0；ΔU>0 (D)ΔS>0；ΔU＝0

16、某过冷液体凝结成同温度的固体，则该过程中() (A)ΔS(环) 0

(C)［ΔS(系)+ΔS(环)］0 17、100℃，1.013×105Pa下的1molH2O(l)与100℃的大热源相接触，使其向真空器皿中蒸发成100℃，1.013×105Pa的H2O(g)，判断该过程的方向可用()

(A)ΔG (B)ΔS(系) (C)ΔS(总)(D)ΔA

18、下列四个关系式中,哪一个不是麦克斯韦关系式? (A) (?T/?V)s=(?T/?V)p (B)(?T/?V)s=(?T/?V)p (C) (?T/?V)T=(?T/?V)v(D) (?T/?V)T= -(?T/?V)p 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 (?U/?S)v等于：（）(A) (?H/?S)p(B) (?F/?V)T (C) (?U/?V)s(D) (?G/?T)p

21、1mol某液体在其正常沸点完全汽化，则该过程()

(A)ΔS＝0 (B)ΔH＝0(C)ΔA＝0(D)ΔG＝0

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：（）

(A) (?H/?S)p = T (B) (?F/?T)v = -S (C) (?H/?p)s = V (D) (?U/?V)s = p 23、热力学基本方程 dG = -SdT + Vdp，可适应用下列哪个过程：（） (A) 298K、标准压力下，水气化成蒸汽(B) 理想气体向真空膨胀

(C) 电解水制取氢气(D) N2 + 3H2 =2NH3未达到平衡

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,问下列各组答案中,哪一个是正确()(A) ΔS体>0,ΔS环<0 (B)ΔS体0(C)ΔS体0,ΔS环=025、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ΔS =ΔH相变/T相变； (2) 体系经历一自发过程总有 dS > 0 ；

(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 ；两者都不正确者为：

(A) (1)，(2) (B)(3)，(4)(C)(2)，(3)(D)(1)，(4)二、判断题

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。（ ） BB?QIR/T,所以不可逆过程只有热温商,但是没有熵７、因为?S??QR/T,所以只有可逆过程才有熵变；而?S?AA变。（ ）

B?QIR/T,所以体系由初态A经不同的不可逆过程到达终态B,其熵的改变值各不相同。８、因为?S?（ ） Aθ

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

１、300K的2mol理想气体由6.0×105Pa绝热自由膨胀到1.0×105Pa，求过程的ΔU、ΔH、ΔS、ΔA、ΔG，并判断该过

程的性质。

２、1mol理想气体B，在298.15K下，由1.00dm3膨胀至10.00dm3，求该过程的ΔU、ΔH、ΔS、ΔA、ΔG。 ３、1mol水由始态273K，1×105PaH2O(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

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

和ΔG。已知苯的正常熔点为278.5K，苯的熔化热为9916J·mol-1，Cp，m(C7H16，l)=126.8J·K-1·mol-1，Cp，m(C7H16，s)=122.6J·K-1·mol-1。

５、苯的正常沸点为353.1K，在此温度压力下，1molC6H6(l)完全蒸发为蒸气，已知C6H6(l)的汽化热为34.7kJ·mol-1，计

算此过程的W、Q、ΔU、ΔH、ΔS、ΔA、ΔG。 ６、计算下列过程的ΔH、ΔS、ΔG。

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

已知：Sm?(298K，H2O，l)=188.7 J·K-1 水的比热为4.18 J·g-1·K-1水蒸气的比热为1.422 J·g-1·K-1 水在正常沸点时的汽化热为40610 J·mol-1。假设水蒸气为理想气体。 ７、2mol理想气体在269K时，由4×105Pa，11.2dm3绝热向真空膨胀到2×105Pa，22.4dm3，计算ΔS，是否能利用熵判

据判断该过程的性质?如何判断?

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

10-6T3-2.26T(J)，求上述反应在1000K时的ΔrHm?、ΔrSm? ９、1mol，Cp，m=25.12J·K-1·mol-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

到体积增大一倍的终态，计算(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。

第三章热力学第二定律答案 一、选择题 题号 1 2 B B D 3 C D B 4 B B B 5 D D C 6 D D 7 C C 8 B A 9 B D 10 D A 二、判断题

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 × × × × × √ × × × 三、计算题

1、解：ΔU=0，H=0ΔS=nRln(V2/V1)=nRln(p1/p2)=29.8J·K-1 ΔA=ΔU-TΔS=-8940J

√ 答案 C 答案 A 答案 D 题号 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 题号 21 22 23 24 25 ΔG=ΔH-TΔS=-8940J ∵ΔS(总)=ΔS(体)+ΔS(环)=29.8J·K-1＞0且环境不对体系做功 ∴该过程是自发过程

2、解：U=A(T)ΔU=0 H=A(T)ΔH=0ΔS=Rln(V2/V1)=19.14J·K-1 ΔA=-TΔS=-5708J·mol-1 ΔG=-TΔS=-5708J·mol-1

3、解：ΔS1=23.48J·K-1 ΔS2=108.87J·K-1 ΔS3=6.08J·K-1 ΔS4=nRln(p1/p2)=-9.13J·K-1 ΔS=ΔS1+ΔS2+ΔS3+ΔS4=129.3J·K-1

4、解：ΔS1=nCp，m(l)ln(278.8/268)=4.87J·K-1ΔS2=-nΔvapHm?/T=-35.61J·K-1 ΔS3=nCp，m(s)ln(268/278.5)=-4.71J·K-1ΔS(总)=ΔS1+ΔS2+ΔS3=-35.45J·K-1 ΔH(268K)=-9874J ΔG(268K)=ΔH(268K)-TΔS=-373J

5、解：设C6H6(g)为理气 W=RT=2.94kJ·mol-1Q=ΔH=34.7kJ·mol-1 ΔU=Q-W=31.8kJ·mol-1ΔS=ΔH/T=98.3J·K-1·mol-1 ΔG=0 ΔA=ΔG-pΔV=-2.94kJ·mol-1

6解：ΔS=nCp，m(H2O，l)ln(373.2/298.2)+nΔvapHm?／373.2+ nCp，m(H2O，g)ln(473.2/373.2)=126.84J·K-1 Sm? (473K，H2O，g)=ΔS+Sm? (298K，H2O，l)=315.5J·K-1·mol-1 ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4=48.81KjΔG=ΔH-(T2S2-T1S1)=-44.21kJ 7、解：ΔS=nRln(V2／V1)=11.53J·K-1 能用熵判据判断该过程的性质 ΔS(环)=-Q/T=0ΔS(总)=ΔS(环)+ΔS(体)=11.53J·K-1 ∵ΔS(总)＞0且环境不对体系做功∴该过程为自发过程

8、解：1000K时，ΔrGm?=3456.9J 又∵(?ΔG／?T)p=-ΔS=-7.57-7.57lnT+1.9×10-2×2T-3×2.84×10-6T2-2.26 ∴ΔSm?=7.57+7.57lnT-3.8×10-2T+8.52×10-6T2+2.26

将T=1000K代入上式即得ΔSm?=33.39J·K-1·mol-1 ΔHm?=ΔGm?+TΔSm?=36855.06J·mol-1 9、解：(1)由T2=T1(V1/V2)γ-1得T2=270KΔS=Cp，mln(T2/T1)+Rln(V2/V1)=0 (2)T2=340K ΔS=Rln(V2/V1)=5.76J·K-1 10、解：He分子量4,10克即为2.5mol

2.5 mol He 500.1K202.6kPa→ 2.5 mol He 500.1K1013kPa

因为是理想气体，所以ΔU=0ΔH=0ΔS=nRTln(p1/p2)=2.5×8.314ln(202.6×103/1013×103)=-33.45 J/K·mol

ΔG=ΔH-TΔS=0-500.1×(33.45) =1.673×104 J/ mol ΔA=ΔU-TΔS=0-500.1×(33.45)=1.673×104 J/ mol

28解：设炉温与大气温度均不改变，则可用ΔS=Q1/T1+Q2/T2计算。为此先求所传递的热量：

?5?10?Q?nCp,m?T???25.1?(143.2?293.2)?J?2539kJ?55.85?3Q1Q2??2539?1032539?103??1?1?S?????J·K?6876J·K?T1T2?1423.2293.2?3