2024年5月12日发(作者：)
第一章 热力学第一定律练习题
一、判断题（说法对否）：
1．道尔顿分压定律，对理想气体和实际混合气体来说关系式PB=Nb(RT/V)都
成立。
2．在两个封闭的容器中，装有同一种理想气体，压力、体积相同，那么温度也相同。
3．物质的温度越高，则热量越多；天气预报：今天很热。其热的概念与热力学相同。
4．恒压过程也就是恒外压过程，恒外压过程也就是恒过程。
5．实际气体在恒温膨胀时所做的功等于所吸收的热。
6．凡是温度升高的过程体系一定吸热；而恒温过程体系不吸热也不放热。
7．当系统的状态一定时，所有的状态函数都有一定的数值。当系统的状态发生变化时，
所有的状态函数的数值也随之发生变化。
8．体积是广度性质的状态函数；在有过剩NaCl(s) 存在的饱和水溶液中，当温度、压力
一定时；系统的体积与系统中水和NaCl的总量成正比。
9．在101.325kPa、100℃下有lmol的水和水蒸气共存的系统，该系统的状态完全确定。
10．一定量的理想气体，当热力学能与温度确定之后，则所有的状态函数也完全确定。
11．系统温度升高则一定从环境吸热，系统温度不变就不与环境换热。
12．从同一始态经不同的过程到达同一终态，则Q和W的值一般不同，Q + W的值一般
也不相同。
13．因Q
P
= ΔH，Q
V
= ΔU，所以Q
P
与Q
V
都是状态函数。
14．封闭系统在压力恒定的过程中吸收的热等于该系统的焓。
15．对于一定量的理想气体，当温度一定时热力学能与焓的值一定，其差值也一定。
16．在101.325kPa下，1mol l00℃的水恒温蒸发为100℃的水蒸气。若水蒸气可视为理想
气体，那么由于过程等温，所以该过程ΔU = 0。
17．1mol，80.1℃、101.325kPa的液态苯向真空蒸发为80.1℃、101.325kPa的气态苯。已
知该过程的焓变为30.87kJ，所以此过程的Q = 30.87kJ。
18．1mol水在l01.325kPa下由25℃升温至120℃，其ΔH = ∑C
P,m
dT。
19．因焓是温度、压力的函数，即H = f(T,p)，所以在恒温、恒压下发生相变时，由于
dT = 0，dp = 0，故可得ΔH = 0。
20．因Q
p
= ΔH，Q
V
= ΔU，所以Q
p
- Q
V
= ΔH - ΔU = Δ(pV) = -W。
21．卡诺循环是可逆循环，当系统经一个卡诺循环后，不仅系统复原了，环境也会复原。
22．一个系统经历了一个无限小的过程，则此过程是可逆过程。
23．若一个过程中每一步都无限接近平衡态，则此过程一定是可逆过程。
24．若一个过程是可逆过程，则该过程中的每一步都是可逆的。
25．1mol理想气体经绝热不可逆过程由p
1
、V
1
变到p
2
、V
2
，
C
p
pVp
1
V
1
W
22
，
1C
V
。 则系统所做的功为
26．气体经绝热自由膨胀后，因Q = 0，W = 0，所以ΔU = 0，气体温度不变。
27．(∂U/∂V)
T
= 0 的气体一定是理想气体。
28．因理想气体的热力学能与体积压力无关，所以(∂U/∂p)
V
= 0，(∂U/∂V)
p
= 0。
29．若规定温度T时，处于标准态的稳定态单质的标准摩尔生成焓为零，那么该温度下
稳定态单质的热力学能的规定值也为零。
30．已知CO
2
在298.15K时的
f
H
m
和0℃到1000℃的热容C
p,m
，则CO
2
在1000K时
的标准摩尔生成焓为
f
H
m
(1000K) =
f
H
m
(298.15K) + ∫C
p,m
dT 。
31．一定量的理想气体由0℃、200kPa的始态反抗恒定外压(p
环
= 100kPa)绝热膨胀达平
衡，则末态温度不变。
32．当系统向环境传热(Q < 0)时，系统的热力学能一定减少。
33．在等压下，机械搅拌绝热容器中的液体，使其温度上升，则ΔH = Q
p
= 0。
34．对于同一始态出发的理想气体的绝热变化过程，W
R
= ΔU = nC
V,m
ΔT，
W
Ir
= ΔU = nC
V,m
ΔT，所以W
R
= W
Ir
。
二、单选题：
1．如图，将CuSO
4
水溶液置于绝热箱中，插入两个铜电极，以
蓄电池为电源进行电解，可以看作封闭体系的是：
(A) 绝热箱中所有物质 ； (B) 两个铜电极 ；
(C) 蓄电池和铜电极 ； (D) CuSO
4
水溶液 。
2．体系的下列各组物理量中都是状态函数的是：
(A) T，p，V，Q ； (B) m，V
m
，C
p
，∆V ；
(C) T，p，V，n ； (D) T，p，U，W 。
3．x为状态函数，下列表述中不正确的是：
(A) dx 为全微分 ； (B) 当状态确定，x的值确定 ；
(C) ∆x = ∫dx 的积分与路经无关，只与始终态有关 ；
(D) 当体系状态变化，x值一定变化 。
4．对于内能是体系状态的单值函数概念，错误理解是：
(A) 体系处于一定的状态，具有一定的内能 ；
(B) 对应于某一状态，内能只能有一数值不能有两个以上的数值 ；
(C) 状态发生变化，内能也一定跟着变化 ；
(D) 对应于一个内能值，可以有多个状态 。
5．理想气体向真空膨胀，当一部分气体进入真空容器后，余下的气体继续膨胀所做的体
积功：
(A) W > 0 ； (B) W = 0 ； (C) W < 0 ； (D) 无法计算 。
6．在一个绝热刚瓶中，发生一个放热的分子数增加的化学反应，那么：
(A) Q > 0，W > 0，∆U > 0 ； (B) Q = 0，W = 0，∆U < 0 ；
(C) Q = 0，W = 0，∆U = 0 ； (D) Q < 0，W > 0，∆U < 0 。
7．对于封闭体系来说，当过程的始态与终态确定后，下列各项中哪一个无确定值：
(A) Q ； (B) Q - W ； (C) W (当 Q = 0 时) ； (D) Q (当 W = 0 时) 。
8．下述说法中，哪一种不正确：
(A) 焓是体系能与环境进行交换的能量 ；
(B) 焓是人为定义的一种具有能量量纲的热力学量 ；
(C) 焓是体系状态函数 ；
(D) 焓只有在某些特定条件下，才与体系吸热相等 。
9．在等压下，进行一个反应 C，若∆
r
H
m
> 0，则该反应一定是：
(A) 吸热反应 ； (B) 放热反应 ； (C) 温度升高 ； (D) 无法确定 。
10．一定量的单原子理想气体，从 A 态变化到 B 态，变化过程不知道，但若 A 态
与 B 态两点的压强、体积和温度都已确定，那就可以求出：
(A) 气体膨胀所做的功 ； (B) 气体内能的变化 ；
(C) 气体分子的质量 ； (D) 热容的大小 。
11．某高压容器中盛有的气体可能是O
2
、Ar、CO
2
、NH
3
中一种，在298K时由5dm
3
绝
热可逆膨胀到6dm
3
，温度降低21K，则容器中的气体是：
(A) O
2
； (B) CO
2
； (C) NH
3
； (D) Ar 。
12．下述说法中，哪一种正确：
(A) 热容C不是状态函数 ； (B) 热容C与途径无关 ；
(C) 恒压热容C
p
不是状态函数 ； (D) 恒容热容C
V
不是状态函数 。
13．热力学第一定律仅适用于什么途径：
(A) 同一过程的任何途径 ； (B) 同一过程的可逆途径 ；
(C) 同一过程的不可逆途径 ； (D) 不同过程的任何途径 。
14．如图所示，Q
A
→
B
→
C
=
a (J)、W
A
→
B
→
C
= b (J)、
Q
C
→
A
= c (J) ，那么 W
A
→
C
等于多少：
(A) a - b + c ； (B) -(a + b + c) ；
(C) a + b - c ； (D) a + b + c 。
15．如图所示，理想气体由状态1变化到状态2，则该过程的：
(A) T
2
< T
1
，W < 0，Q < 0 ； (B) T
2
> T
1
，W < 0，Q > 0 ；
(C) T
2
< T
1
，W > 0，Q < 0 ； (D) T
2
> T
1
，W > 0，Q > 0 。
16．非理想气体的节流膨胀过程中，下列哪一种描述是正确的：
(A) Q = 0，∆H = 0，∆p < 0 ； (B) Q = 0，∆H < 0，∆p < 0 ；
(C) Q > 0，∆H = 0，∆p < 0 ； (D) Q < 0，∆H = 0，∆p < 0 。
17．一种实际气体，其状态为 pV
m
= RT + αp(α < 0)，该气体经节流膨胀后：
(A) 温度升高 ； (B) 温度下降 ；
(C) 温度不变 ； (D) 不能确定温度如何变化 。
18．1 mol H
2
(为理想气体)由始态298K、p被绝热可逆地压缩到5dm
3
，那么终态温度T
2
与内能变化∆U分别是：
(A) 562K，0 kJ ； (B) 275K，-5.49 kJ ；
(C) 275K，5.49kJ ； (D) 562K，5.49 kJ 。
19．n mol理想气体由同一始态出发，分别经 (1)等温可逆；(2)绝热可逆两个过程压缩到
达相同压力的终态，以H
1
和H
2
分别表示(1)和(2)过程终态的焓值，则：
(A) H
1
> H
2
； (B) H
1
< H
2
；
(C) H
1
= H
2
； (D) 上述三者都对。
20．如图，A→B和A→C均为理想气体变化过程，若B、C在同一条绝热线上，
那么∆U
AB
与∆U
AC
的关系是：
(A) ∆U
AB
> ∆U
AC
； (B) ∆U
AB
< ∆U
AC
；
(C) ∆U
AB
= ∆U
AC
； (D) 无法比较两者大小。
21．理想气体从同一始态（p
1
,V
1
,T
1
）出发，分别经恒温可逆压缩(T)、
绝热可逆压缩(i)到终态体积为V
2
时，环境对体系所做功的绝对值比较：
(A) W
T
> W
i
； (B) W
T
< W
i
；
(C) W
T
= W
i
； (D) 无确定关系。
22．一定量的理想气体，经如图所示的循环过程，A→B为等温过程，B→C等压过程，
C→A为绝热过程，那么曲边梯形ACca的面积表示的功等于：
(A) B→C的内能变化 ； (B) A→B的内能变化 ；
(C) C→A的内能变化 ； (D) C→B的内能变化 。
23．范德华气体绝热向真空膨胀后，气体的温度将：
(A) 不变 ； (B) 升高 ；
(C) 降低 ； (D) 不能确定 。
24．某气体的状态方程服从p(V
m
- b) = RT，其中b为常数，则
UV
m
T
为：
(A) 大于零 ； (B) 小于零 ； (C) 等于零 ； (D) 不能确定 。
25．反应 C(石墨) + ½O
2
（g）CO(g)，∆H(298K) < 0，若将此反应放于一个恒容绝
热容器中进行，则体系：
(A) ∆T < 0，∆U < 0，∆H < 0 ； (B) ∆T > 0，∆U = 0，∆H > 0 ；
(C) ∆T > 0，∆U > 0，∆H > 0 ； (D) ∆T > 0，∆U = 0，∆H = 0 。
26．已知反应BA，BC的等压反应热分别为∆H
1
与∆H
2
，那么AC的∆H
3
与它们的关系是：
(A) ∆H
3
= ∆H
1
+ ∆H
2
； (B) ∆H
3
= ∆H
1
- ∆H
2
；
(C) ∆H
3
= ∆H
2
- ∆H
1
； (D) ∆H
3
= 2∆H
1
- ∆H
2
。
27．反应C(金钢石) + ½O
2
(g)＝CO(g) 的热效应为
r
H
m
，问此
r
H
m
值为：
(A) CO(g) 的生成热 ； (B) C(金钢石)的燃烧热 ；
(C) 碳的燃烧热 ； (D) 全不是 。
28．下列各式中，不能称为基尔霍夫定律公式的是：
r
H
m
r
C
p
T
p
(A)
；
(C)
T
2
T
1
H
C
p
T
p
( B) ；
r
U
m
T
2
r
U
m
T
1
r
C
V
dT
r
H
m
T
2
r
H
m
T
1
r
C
p
dT
T
2
T
1
(D)
29．计算“反应热效应”时，为了简化运算，常假定反应热效应与温度无关，其实质是：
(A) 状态函数之值与历史无关 ； (B) 物质的热容与状态无关 ；
(C) 物质的热容与温度无关 ； (D) 反应前后体系的热容不变 。
30．如图某循环过程：A→B是绝热不可逆过程；
B→C是绝热可逆过程；C→A是恒
温可逆过程，问在C→A过程中体系与环境交换的热Q
C
-
A
：
(A) Q
C
-
A
> 0 ； (B) Q
C
-
A
< 0 ；
(C) Q
C
-
A
= 0 ； (D) 不能确定 。
三、多选题：
1．公式适用条件是：
(A) 所有等压过程 ； (B) 组成不变的等压过程 ；
(C) 无非体积功的封闭体系等压简单状态变化过程 ；
(D) 理想气体简单状态变化过程 ； (E) 组成变化等压过程 。
2．对于一定量的理想气体，下列过程中哪些不可能发生：
(A) 恒压下，绝热膨胀 ； (B) 恒温下，绝热膨胀 ； (C) 对外做功，同时放热 ；
(D) 恒容下，绝热升高温度 ； (E) 吸热，温度不变化。
3．下列哪些物质的键焓与键离解能的数值是一样的：
(A) C
2
H
6
中的C－H键 ； (B) C
2
H
5
OH中的O－H键 ；
(C) N
2
中的N≡N键 ； (D) 重氢D
2
中的D－D键 ；
(E) PCl
3
中的P－Cl键 。
4．100℃、p下一定量的水，经三种途径：⑴外压为 p，⑵外压为0.5p，⑶外压
为零。终态都是100℃、p下的水蒸气，这三种途经的：
(A) 功相同 ； (B) 热相同 ； (C) 内能变化相同 ；
(D) 热与功都相同 ； (E) 焓改变相同 。
5．对于在p、298.15K下的化学反应：N
2
(g) + 3H
2
(g) = 2NH
3
(g) 的热效应
r
H
m
的说
T
1
H
T
2
C
p
dT
法，下列哪些是错误的：
(A) 1mol N
2
与3mol H
2
完全反应生成2mol NH
3
的等压反应热 ；
(B) 是NH
3
(g) 的标准生成热 ；
(C) 以1mol N
2
与3mol H
2
为始态，以2mol NH
3
为终态的状态变化过程的Q ；
(D) 是反应进度∆ξ = 1mol时的反应热效应 ；
(E) 是该反应在上述条件下达到化学平衡时放出的热 。
pVp
1
V
1
W
22
1
6．计算功的公式 适用于下列哪些过程：
(A) 各种气体的绝热过程 ； (B) 理想气体的可逆绝热过程 ；
(C) 理想气体不可逆绝热过程 ； (D) 理想气体膨胀过程 ；
(E) 真实气体的节流膨胀过程 。
7．298K、p下，反应Zn(s) + CuSO
4
(aq) = ZnSO
4
(aq) + Cu(s) ⑴在烧杯中进行；⑵安排
在电池中进行，对外做电功。以下关系中正确的是：
(A) |W
1
| > |W
2
| ； (B) |W
1
| < |W
2
| ； (C) |W
1
| = |W
2
| ；
(D) Q
1
> Q
2
； (E) Q
1
< Q
2
。
8．始态完全相同的一个理想气体和另一范德华气体体系，分别进行绝热恒外压膨胀，(设
两者外压相等)，当膨胀了相同体积后，下列哪个判断正确：
(A) 范德华气体比理想气体做功大(绝对值) ；
(B) 范德华气体内能的降低值比理想气体多 ；
(C) 范德华气体的终态温度比理想气体低 ；
(D) 范德华气体与理想气体焓变量相等 ；
(E) 范德华气体比理想气体做功小(绝对值) 。
9．某理想气体，在只有体积功条件下，分别经等压、等容和绝热三个过程，都使体系的
内能由U
1
升高到U
2
，下列结论正确的是：
(A) 各过程吸收的热量相等 ； (B) Q
p
> Q
V
> Q
A
；
(C) 各个过程温度升高数值相同 ； (D) (∆T)
p
> (∆T)
V
> (∆T)
A
；
(E) 各个过程做的功相等 。
10．H
2
O(液,100℃,101.325kPa)H
2
O(气,100℃,101.325kPa)，由上述的始态到终态。
设H
2
O(气)为理想气体，对于体系吸收的热Q判断，正确的是：
(A) 不可能大于∆H ； (B) 一定等于∆H ； (C) 一定小于∆H ；
(D) 一定等于∆U ； (E) 不可能小于∆U 。
四、主观题：
U
U
U
V
C
C
V
V
p
p
VT
V
。
TU
V
1．证明： ⑴ ； ⑵
2．101.325 kPa的1mol单原子理想气体，连续经历以下几步由始态至终态：(a)恒容下从
25℃加热到100℃；(b)向真空绝热膨胀至体积增大一倍；(c)恒压下冷却到25℃。
(1) 用p～V图画出始态至终态过程图； (2) 求始态至终态的Q、W、∆U 和∆H。
3．试由下列一些反应的热效应数据，计算固态 Al
2
Cl
6
的标准摩尔生成热：
-
⑴ 2Al(s) + 6HCl(aq)Al
2
Cl
6
(aq) + 3H
2
(g) ；∆H
1
= -1003.156 kJ·mol
1
-
⑵ H
2
(g) + Cl
2
(g)2HCl(g)；∆H
2
= -184.096 kJ·mol
1
-
⑶ HCl(g) + 水 HCl(aq)；∆H
3
= -72.446 kJ·mol
1
-
⑷ Al
2
Cl
6
(s) + 水 ACl
2
Cl
6
(aq)；∆H
4
= -643.039 kJ·mol
1
4．一摩尔单原子理想气体从0℃、2p始态，经由方程pV
2
= const 规定的途径到达终态
压力为15p，计算沿此途经的平均热容 。
5．298.15K，1mol的CO
2
(实际气体)由始态p
1
= 3pV
1
= 7.9dm
3
等温变化到终态
--
p
2
= pV
2
= 24dm
3
，求此过程的∆U与∆H。巳知C
p,m
(CO
2
) = 36.6 J·K
1
·mol
1
，
-
焦耳－汤姆逊系数μ
J
-
T
= 1.14 + 8.65 × 10
3
(p/p) 。
6．在空气中有一真空绝热箱，体积为V
0
，今在箱上刺一个小孔，空气流入箱内，设空气
为理想气体(C
p,m
= 3.5R)。
⑴ 巳知空气温度是298K，箱内气体温度是多少？
⑵ 若V
0
= 10dm
3
，求该过程的Q、W、∆U、∆H各为多少？
7．一摩尔单原子理想气体经过下列过程：
⑴ 从A(p
1
,V
1
,T
1
)绝热可逆膨胀到B(p
2
,V
2
,T
2
)；
⑵ 经由图中指出的直线途径回到始态。
设p
1
= 2p、T
1
= 273K、V
2
= 2V
1
，计算每一过程以及循环过程的∆U、∆H、Q、W 。
-
8．1mol单原子分子理想气体由始态A(2p,298K)，沿着p/p= 0.1(V
m
/ dm
3
·mol
1
)
+ b的可逆途经膨胀到原体积2倍，计算终态的压力以及此过程的Q、W、∆U、∆H。
9．以1mol理想气体(N
2
)为介质形成以下循环：A→B等温可逆过程；B→C等容过程；
C→D绝热可逆过程。已知T
A
= 1000 K ，V
A
= 1 dm
3
，V
B
= 20 dm
3
。
(1) 画出此循环的p～V图 ； (2) 求A，B，C各状态的T、p、V ；
(3) 求出各个过程的∆U，∆H，Q，W ；
(4) 求此循环的热机效率η，并求出在相同高低温热源条件下此机η与卡诺循环之η
c
的
比值η/η
c
。
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