第三章--热力学第二定律(总复习题含答案).doc
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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1mol甲苯在101.325kPa，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101.325kPa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、ΔS<0（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（）（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0K时,任何晶体的熵等于零（B）在0K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）ΔS<0、ΔH>0（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；ΔU<0
（C）ΔS>0；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（B）ΔS（系）>0
（C）［ΔS（系）+ΔS（环）］<0（D）［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，1mol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）0.04kJ（B）-12.4kJ（C）1.24kJ（D）-5.70KJ
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,ΔS环>0（C）ΔS体<0,ΔS环=0（D）ΔS体>0,ΔS环=0
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，可以用判断过程的方向和限度。
（）
３、在－10℃，101.325kPa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。
（）
７、因为,所以只有可逆过程才有熵变；而,所以不可逆过程只有热温商,但是没有熵变。
（）
８、因为,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。
（）
９、物质的标准熵△Smθ（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，101.325kPaH2O（l）→473K，405.3kPaH2O（g）
已知：
Smø（298K，H2O，l）=188.7J·K-1水的比热为4.18J·g-1·K-1水蒸气的比热为1.422J·g-1·K-1水在正常沸点时的汽化热为40610J·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ΔrGmø=42218.0-7.57TlnT+1.9×10-2T2-2.8×
10-6T3-2.26T（J），求上述反应在1000K时的ΔrHmø、ΔrSmø
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。
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
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
C
B
C
B
D
D
C
B
B
D
题号
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
答案
A
B
D
B
D
D
C
A
D
A
题号
21
22
23
24
25
答案
D
D
B
B
C
一、选择题
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-1ΔA=ΔU-TΔS=-8940J
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=0H=A（T）ΔH=0ΔS=Rln（V2/V1）=19.14J·K-1ΔA=-TΔS=-5708J·mol-1ΔG=-TΔS=-5708J·mol-1
3、解：
ΔS1=23.48J·K-1ΔS2=108.87J·K-1ΔS3=6.08J·K-1
ΔS4=nRln（p1/p2）=-9.13J·K-1ΔS=ΔS1+ΔS2+ΔS3+ΔS4=129.3J·K-1
4、解：
ΔS1=nCp，m（l）ln（278.8/268）=4.87J·K-1ΔS2=-nΔvapHmø/T=-35.61J·K-1
ΔS3=nCp，m（s）ln（268/278.5）=-4.71J·K-1ΔS（总）=ΔS1+ΔS2+ΔS3=-35.45J·K-1
ΔH（268K）=-9874JΔG（268K）=ΔH（268K）-TΔS=-373J
5、解：
设C6H6（g）为理气W=RT=2.94kJ·mol-1Q=ΔH=34.7kJ·mol-1ΔU=Q-W=31.8kJ·mol-1ΔS=ΔH/T=98.3J·K-1·mol-1ΔG=0
ΔA=ΔG-pΔV=-2.94kJ·mol-1
6解：
ΔS=nCp，m（H2O，l）ln（373.2/298.2）+nΔvapHmø／373.2+nCp，m（H2O，g）ln（473.2/373.2）
=126.84J·K-1Smø（473K，H2O，g）=ΔS+Smø（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，ΔrGmø=3456.9J又∵（ΔG／T）p=-ΔS=-7.57-7.57lnT+1.9×10-2×2T-3×2.84×10-6T2-2.26
∴ΔSmø=7.57+7.57lnT-3.8×10-2T+8.52×10-6T2+2.26
将T=1000K代入上式即得ΔSmø=33.39J·K-1·mol-1ΔHmø=ΔGmø+TΔSmø=36855.06J·mol-1
9、解：
（1）由T2=T1（V1/V2）γ-1得T2=270K
ΔS=Cp，mln（T2/T1）+Rln（V2/V1）=0
（2）T2=340KΔS=Rln（V2/V1）=5.76J·K-1
10、解：
He分子量4,10克即为2.5mol
2.5molHe500.1K202.6kPa→2.5molHe500.1K1013kPa
因为是理想气体，所以ΔU=0ΔH=0ΔS=nRTln（p1/p2）=2.5×8.314ln（202.6×103/1013×103）=-33.45J/K·mol
ΔG=ΔH-TΔS=0-500.1×（33.45）=1.673×104J/mol
ΔA=ΔU-TΔS=0-500.1×（33.45）=1.673×104J/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：
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