化學(xué)熱力學(xué)遠程教育考核試卷適用對象：遠程教育化學(xué)類專業(yè)本科生考試時間：120分鐘滿分：100分題型：選擇題、填空題、簡答題、計算題、綜合分析題一、選擇題（共10題，每題3分，共30分）答題要求：每題只有一個正確答案，將選項字母填入括號內(nèi)。1.下列物理量中，屬于狀態(tài)函數(shù)的是（）A.熱（Q）B.功（W）C.焓（H）D.途徑2.熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表達式ΔU=Q+W中，W表示（）A.系統(tǒng)對外做的功B.環(huán)境對系統(tǒng)做的功C.體積功D.非體積功3.定壓下，反應(yīng)的焓變ΔH等于（）A.系統(tǒng)吸收的熱量B.系統(tǒng)對外做的功C.系統(tǒng)內(nèi)能的變化D.系統(tǒng)的熱量變化4.熵增原理的適用條件是（）A.封閉系統(tǒng)B.孤立系統(tǒng)C.開放系統(tǒng)D.任意系統(tǒng)5.標準狀態(tài)下，最穩(wěn)定單質(zhì)的標準生成焓ΔfHθm（298K）的值為（）A.0B.1C.正值D.負值6.吉布斯自由能變ΔG的判據(jù)是（）A.ΔG>0，自發(fā)B.ΔG<0，自發(fā)C.ΔG=0，平衡D.以上都對7.反應(yīng)的標準吉布斯自由能變ΔrGθm與平衡常數(shù)Kθ的關(guān)系是（）A.ΔrGθm=RTlnKθB.ΔrGθm=-RTlnKθC.ΔrGθm=KθD.無關(guān)系8.范特霍夫方程描述了（）A.溫度對反應(yīng)速率的影響B(tài).溫度對平衡常數(shù)的影響C.濃度對平衡的影響D.壓力對平衡的影響9.下列過程中，熵變ΔS>0的是（）A.水結(jié)冰B.氣體液化C.固體溶解D.反應(yīng)2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)10.對于ΔH>0、ΔS>0的反應(yīng)，自發(fā)進行的條件是（）A.低溫B.高溫C.任意溫度D.無法判斷二、填空題（共10空，每空2分，共20分）答題要求：將答案填入橫線處，需準確無誤。1.熱力學(xué)系統(tǒng)的性質(zhì)分為______和______，其中體積屬于______。2.定容過程中，系統(tǒng)的內(nèi)能變化ΔU=______；定壓過程中，焓變ΔH=______。3.熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述是：______。4.吉布斯自由能的定義式為G=______，其微分形式為dG=______dT+______dp。5.反應(yīng)的標準平衡常數(shù)Kθ只與______有關(guān)，與______無關(guān)。三、簡答題（共3題，每題10分，共30分）答題要求：簡要回答問題，邏輯清晰，重點突出。1.簡述狀態(tài)函數(shù)的特點，并舉例說明（至少2個例子）。2.為什么熵增原理是孤立系統(tǒng)自發(fā)過程的判據(jù)？3.熱力學(xué)第一定律和第二定律的本質(zhì)區(qū)別是什么？四、計算題（共2題，每題10分，共20分）答題要求：寫出詳細計算步驟，保留合理有效數(shù)字，單位正確。1.已知下列反應(yīng)的標準焓變（298K）：①C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔrHθm1=-393.5kJ·mol-1②CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)ΔrHθm2=-283.0kJ·mol-1求反應(yīng)③C(s)+1/2O2(g)=CO(g)的ΔrHθm3。2.反應(yīng)N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)在298K時的標準生成吉布斯自由能數(shù)據(jù)如下：ΔfGθm(NH3,g)=-16.5kJ·mol-1，ΔfGθm(N2,g)=0，ΔfGθm(H2,g)=0。（1）計算該反應(yīng)的ΔrGθm(298K)；（2）計算該反應(yīng)的標準平衡常數(shù)Kθ(298K)（R=8.314J·mol-1·K-1）。五、綜合分析題（共1題，10分）答題要求：結(jié)合熱力學(xué)知識，分析問題，給出合理結(jié)論。已知反應(yīng)CaCO3(s)?CaO(s)+CO2(g)的ΔrHθm(298K)=178.3kJ·mol-1，ΔrSθm(298K)=160.4J·mol-1·K-1。（1）判斷該反應(yīng)在298K、標準狀態(tài)下是否自發(fā)；（2）計算該反應(yīng)自發(fā)進行的最低溫度（忽略ΔrHθm和ΔrSθm隨溫度的變化）；（3）解釋為什么碳酸鈣在常溫下穩(wěn)定，而在高溫下會分解。參考答案及評分標準一、選擇題（每題3分，共30分）1.C2.B3.A4.B5.A6.D7.B8.B9.C10.B二、填空題（每空2分，共20分）1.廣度性質(zhì)；強度性質(zhì)；廣度性質(zhì)2.Qv；Qp3.不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體而不引起其他變化4.H-TS；-S；V5.溫度；濃度（或壓力）三、簡答題（每題10分，共30分）1.狀態(tài)函數(shù)的特點：狀態(tài)函數(shù)的值只與系統(tǒng)的當前狀態(tài)有關(guān)，與達到該狀態(tài)的途徑無關(guān)；（3分）狀態(tài)函數(shù)的變化量（ΔX）只與系統(tǒng)的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，與途徑無關(guān)；（3分）狀態(tài)函數(shù)具有全微分性質(zhì)，循環(huán)過程中狀態(tài)函數(shù)的變化量為0。（2分）例子：內(nèi)能（U）、焓（H）、熵（S）、吉布斯自由能（G）等。（2分）2.熵增原理的適用條件：孤立系統(tǒng)與環(huán)境無能量和物質(zhì)交換，其總熵變ΔS孤立=ΔS系統(tǒng)+ΔS環(huán)境。（3分）根據(jù)熱力學(xué)第二定律，自發(fā)過程的方向是使孤立系統(tǒng)的熵增加，即ΔS孤立>0；（3分）平衡狀態(tài)時，熵達到最大值，ΔS孤立=0；（2分）非自發(fā)過程ΔS孤立<0，不可能發(fā)生。因此熵增原理是孤立系統(tǒng)自發(fā)過程的判據(jù)。（2分）3.熱力學(xué)第一、第二定律的本質(zhì)區(qū)別：熱力學(xué)第一定律（能量守恒定律）：描述能量的轉(zhuǎn)化和守恒，指出能量不能憑空創(chuàng)造或消滅，只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或從一個系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到另一個系統(tǒng)；（5分）熱力學(xué)第二定律：描述能量轉(zhuǎn)化的方向性和自發(fā)性，指出并非所有符合能量守恒的過程都能自發(fā)進行，如熱不能自發(fā)從低溫物體傳到高溫物體，自發(fā)過程總是向熵增加的方向進行。（5分）四、計算題（每題10分，共20分）1.解：反應(yīng)③=反應(yīng)①-反應(yīng)②（2分）ΔrHθm3=ΔrHθm1-ΔrHθm2=(-393.5)-(-283.0)=-110.5kJ·mol-1（8分）答案：-110.5kJ·mol-12.解：（1）ΔrGθm=2ΔfGθm(NH3,g)-ΔfGθm(N2,g)-3ΔfGθm(H2,g)（2分）=2×(-16.5)-0-0=-33.0kJ·mol-1（3分）（2）ΔrGθm=-RTlnKθ→lnKθ=-ΔrGθm/(RT)（2分）代入數(shù)據(jù)：R=8.314J·mol-1·K-1，T=298K，ΔrGθm=-____J·mol-1（1分）lnKθ=-(-____)/(8.314×298)≈13.32→Kθ≈5.1×105（2分）答案：（1）-33.0kJ·mol-1；（2）5.1×105五、綜合分析題（10分）解：（1）ΔrGθm(298K)=ΔrHθm-TΔrSθm=____-298×160.4≈____-____=____J·mol-1>0（2分）因此，298K、標準狀態(tài)下反應(yīng)不自發(fā)。（1分）（2）自發(fā)進行的條件是ΔrGθm<0→T>ΔrHθm/ΔrSθm（2分）T>____/160.4≈1112K（2分）答案：最低溫度約1112K。（3）解釋：該反應(yīng)ΔrHθm>0（吸熱），ΔrSθm>0（熵增）。（1分）常溫下（T<1112K），TΔrSθm<ΔrHθm，ΔrGθm>0，反應(yīng)不自發(fā)，因此CaCO3穩(wěn)定；（1分）高溫下（T>1112K），TΔrSθm>ΔrHθm，ΔrGθm<0，反應(yīng)自發(fā)，因此CaCO3分解。（1分）試卷說明：1.本試卷覆蓋化學(xué)熱力學(xué)核心知識點（狀態(tài)函數(shù)、熱力學(xué)定律、焓、熵、吉布斯自由能、化學(xué)平衡