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《物理化学》

课 程 学 习 指 导 书

作者：郭新红 2006年 9月

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第一章 热力学第一定律

一.学习目标

了解热力学的一些基本概念，明确状态函数与可逆过程的概念和特点

明确热力学第一定律的数学表达式；热与功只在体系与环境有能量交换时才有意义 掌握两个热力学状态函数即内能和焓的概念

较熟练应用热力学第一定律计算各种过程的ΔU，ΔH，Q和W。 明确热效应的含义和盖斯定律的内容

能熟练应用生成热，燃烧热计算反应热；会应用盖斯定律 了解基尔霍夫定律 二.重点和难点

重点：1.热力学第一定律及其应用 2．盖斯定律及其应用

三.练习题及答案 (一).填空题

1．应用热力学第一定律来计算化学变化中的 ，应用热力学第二定律来解决化学变化的 。

2．一切自发过程都是 过程。其本质是 转换的不可逆性。

3.物理化学是从研究物理变化和化学变化的 入手以探求 的基本规律的一门科学。

4．能量交换和传递的方式有 和 。

5.已知298.15K时，下列反应的热效应：

（1） CO（g）+ (1/2)O2 (g)=CO2 (g) ?rH= –283KJ (2) H2 (g) + (1/2)O2 (g)= H2O (l) ?rH= –285.8KJ 则反应 CO（g）+ H2O (l) = CO2 (g) + H2 (g) ?rH（298.15K）= 。

6.各种不同状态物质的化学势可统一表示为 。 (二).单项选择题 1.已知：

Θ

Zn(s)+(1/2)O2(g)= ZnO(s) ΔrHm=351.5kJ/mol

Θ

Hg(s)+(1/2)O2(g)= HgO(s) ΔrHm=90.8kJ/mol

Θ

因此 Zn(s)+ HgO(s) = ZnO(s)+ Hg(s)的ΔrHm是： ( ) A. 442.2 kJ/mol B. 260.7kJ/mol C. -62.3kJ/mol D. -442.2kJ/mol

2.1mol单原子理想气体，从273K，202.65kPa,PT=常数的可逆途径压缩到405.3kPa的终态，该过程的ΔU是： （ ） A. 1702J B. -406.8J C. 406.8J D. -1702J

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3.恒压下，无相变的单组分封闭体系的焓值随温度的升高而 （ ） A. 增加 B. 减少 C. 不变 D. 不一定

4. ΔH=Qp适用于下列哪个过程？ （ ） A. 理想气体从1×107Pa反抗恒定的1×105Pa膨胀到1×105Pa B. 0oC,101325Pa下冰融化成水

C.101325Pa下电解CuSO4水溶液

D. 气体从298K，101325Pa可逆变化到373K，10132.5Pa

5.苯在一个刚性的绝热容器中燃烧，C6H6(l)+(15/2) O2(g)=6CO2(g)+3H2O(g) 下列关系式正确的是： （ ） A.ΔU=0,Q=0 B. ΔU<0,Q=0 C. ΔU=0,Q>0 D. ΔU=0,Q<=0

6.反应热效应是在（ ）条件下定义的。

A. 只作体积功，反应物与产物温度相同 B. 只作体积功，反应物与产物温度不同 C. 只作非体积功，反应物与产物温度相同 D. 只作非体积功，反应物与产物温度不同 (三).是非题

1.某一理想气体从始态膨胀变为终态，则可逆过程中体系对外做的功最大。 （ ） 2.恒容反应热有时与恒压反应热在数值上相等。 （ ） 3.对于所有气体其内能的增加与温度有关，温度升高，内能增加。 （ ） 4.对于一封闭体系经过一个升压恒容过程，则该过程的焓变大于零。 （ ） 5.理想气体从同一始态膨胀到同一终态，若经过一个等温膨胀对外做功W1，若经过一个等温可逆膨胀过程对外做功为W2，则W1≤W2。 （ ） (四).计算题

1．(1)在373K，101.325kPa下，1mol水全部蒸发为水蒸气，求此过程的Q,W,ΔU和ΔH。已知水的汽化热为40.7kJ.mol-1。

(2)若在373K，101.325kPa下的1mol水向真空蒸发，变成同温同压的水蒸气，上述各量又如何？（假设水蒸气可视为理想气体）。 2.10mol的气体（设为理想气体），压力为1013.25kPa,温度为300K，分别求出等温时下列过程的功：

Θ3

（1）在空气中（压力为P）体积胀大1dm。

Θ

(2)在空气中膨胀到气体的压力也是P。

Θ

（3）等温可逆膨胀至气体的压力为P。

o

3．容器中放有100gN2,温度和压力为25C和3039.75kPa,若该气体反抗外压1013.25kPa作等外压绝热膨胀，试计算体系的最后温度T、ΔU、ΔH。假定N2是理想气体，且

-1-1

Cv,m=20.71J·Kmol。

第一章 热力学第一定律 练习题答案

(一).填空题

1.热效应 方向和限度 2.不可逆 热与功 3. 联系 化学变化 4. 热 功 5. 2.8KJ 6.uB=uBΘ+RTlnaB (二).单项选择题

1.B 2.D 3.A 4.B 5.A 6.A 7. (三).是非题

1.√ 2. √ 3.× 4. √ 5. √

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(四).计算题 1.(1)

373K，101.325kPa 1mol H2O(l) 1mol H2O(g)

Q=40.7kJ W=∫P外dV=P外(Vg-Vl) =PV=nRT= 3.101 kJ ΔU=Q-W=37.598 kJ ΔH =Qp=40.7kJ. (2)

真空蒸发 1mol H2O(l) 1mol H2O(g) 373K，101.325kPa 373K，101.325kPa 始态终态与（1）相同： 1

ΔU=Q-W=37.598 kJ 0.5

ΔH =Qp=40.7kJ. 0.5 W=0 2 Q=ΔU+W=37.598 Kj 1 2．

3．

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