练习题

一、思考题

1.理想气体恒温可逆过程中ΔU=0，Q=-W，即膨胀过程中系统所吸收的热全部转化为功，这与热力学第二定律是否矛盾？为什么？

2.理想气体的恒温可逆膨胀过程的ΔS=nRln（V2/V1），V2>V1，所以ΔS>0。但根据熵增加原理，可逆过程的ΔS=0，这两个结论是否矛盾？为什么？

3.“系统绝热膨胀时，熵S不再是状态函数了。因为过程的可逆与不可逆导致了ΔS=0和ΔS>0的两种结果。”这种理解对吗？为什么？

4.如果一个化学反应的ΔrHm在一定的温度范围内不随温度变化，则其ΔrSm在此温度范围内也与温度无关。对吗？为什么？

5.使一封闭系统由某一指定的初态变化到某一指定的终态，以下各量是否已完全确定？Q、W、ΔU、Q+W、ΔG、ΔA。

6.下列说法是否正确？

（1）凡是放热反应都能自发进行；

（2）熵变为正值的反应都能自发进行；

（3）在同一始、终态间，可逆过程的热温商大于不可逆过程的热温商，即可逆过程的熵变大于不可逆过程的熵变。

二、填空题

1.任意可逆循环过程的热温商之和为　　　　　　　　。

2.在封闭系统内任一可逆绝热过程的熵变ΔS 　　　　　　0。

3.恒温反应0=∑νBB的标准摩尔反应熵变（T）与参加该反应各物质的标准摩尔熵S􀱉m（T）之间的关系为（T）=　　　　　　　　。

4.用熵变作为判据的条件是　　　　　　　。

5.封闭系统，ΔA=ΔG的条件是　　　　　　　。

三、选择题

1.在一个体积恒定的绝热箱内，中间有一绝热隔板将其分为体积相同的两部分。一边装有300K、400kPa的A（g），另一边装有500K、600kPa的B（g）。抽去隔板，A、B混合达到平衡，此过程ΔS　　　。

①>0

②<0

③=0

④无法确定

2. 2mol冰在273.15K、101.325kPa下熔化为2mol的水。此过程的体积功ΔS　　　； ΔG　　　。

①>0

②<0

③=0

④无法确定

3.根据热力学第二定律可知，任一循环过程中的　　　。

①功与热可以完全互相转换

②功与热都不能完全互相转换

③功可以完全转变为热，热不能完全转变为功

④功不能完全转变为热，热可以完全转变为功

4.一定量的理想气体经过一恒温不可逆压缩过程，则有　　　　。

①ΔG>ΔA

②ΔG<ΔA

③ΔG=ΔA

④不能确定

5.在热力学基本方程dU=TdS-pdV等的使用条件中，下列不需满足的是　　　　。

①不做非体积功的封闭系统

②过程必须可逆

③为双变量系统

④若有相变化和化学变化，则要达到相平衡和化学平衡

四、计算题

1.有10mol某理想气体，自25℃、1013.25kPa膨胀到25℃、101.325kPa。计算下列过程系统熵变ΔS、环境熵变ΔS环及隔离系统熵变ΔS隔离。假定过程为（1）可逆膨胀；（2）向真空膨胀；（3）反抗外压101.325kPa的膨胀。

［（1） 191.44J/K，-191.44J/K，0；（2） 191.44J/K，0，191.44J/K；

（3） 191.44J/K，-74.826J/K，116.614J/K］

2. 1mol H2O（l） 在100℃、101.325kPa下汽化为水蒸气后再降压到200℃、50.66kPa，求整个过程的ΔS。已知在100℃、101.325kPa时水的汽化焓为40.46kJ/mol，设水蒸气为理想气体，且摩尔恒压热容为34.9J/（mol·K）。　（122.522J/K）

3.一绝热容器，中间有一隔板将其分为体积相同的两部分。0℃时分别装有0.2mol、100kPa的O2和0.8mol、100kPa的N2，当抽去隔板后，两气体混合均匀。试求混合过程的熵变和总熵变。　（4.17J/K，4.17J/K）

4. 1mol H2O（l） 在100℃、101.325kPa下变成同温同压下的H2O（g），然后恒温可逆膨胀到4×104Pa，求整个过程的Q、W、ΔU、ΔH和ΔS。已知水的蒸发焓为40.67kJ/mol。

（43.55kJ，-5.986kJ，37.57kJ，40.67kJ，116.7J/K）

5. 2mol 0℃、101.325kPa的理想气体反抗恒定的外压恒温膨胀到终态压力等于外压、体积为原来的10倍，试计算此过程的Q、W、ΔU、ΔH、ΔS和ΔG。

（4.08kJ，-4.08kJ，0，0，38.2J/K，-10.46kJ）

6. 1mol的过冷水在-5℃、100kPa下结冰，计算出此过程的ΔG，并判断此过程是否自发。已知-5℃时水与冰的饱和蒸气压分别为p*（l）=422Pa和p*（s）=402Pa。

（-108J；自发）

7.下列反应在298.15K、100kPa下进行，试计算反应的、ΔrS􀱉m和ΔrG􀱉m，并判断反应的热力学可能性。

（1）2C（石墨）+2H2（g） C2H4（g）

（2） 2C（石墨）+3H2（g） C2H6（g）

（3） C2H4（g）+H2O（l） C2H5OH（l）

各物质的标准摩尔熵和标准摩尔生成焓数据如下：

［（1） 52.28kJ/mol，-53.28J/K，68.17kJ/mol；（2） -84.67kJ/mol，-173.78J/K，-32.86kJ/mol；（3） 5.86kJ/mol；-128.66J/K；44.22kJ/mol］

8.对于生命的起源问题，有人提出最初植物或动物的复杂分子是由简单分子自动形成的。例如尿素NH2CONH2的形成可用反应方程式表示如下：

CO2（g）+2NH3（g）NH2CONH2（s）+H2O（l）

计算该反应298.15K时的ΔrG􀱉m，并说明此反应在298.15K、标准状态下能否自发进行。

（-6.59kJ/mol；能）