题目
H2和O2在绝热钢瓶中生成水的过程:()A. ΔH=0B. ΔU=0C. ΔS=0D. ΔG=0
H2和O2在绝热钢瓶中生成水的过程:()
A. ΔH=0
B. ΔU=0
C. ΔS=0
D. ΔG=0
题目解答
答案
B. ΔU=0
解析
本题考查热力学基本概念在化学反应中的应用,需结合绝热过程和钢瓶特性进行分析。关键点在于:
- 绝热条件:系统与外界无热量交换($Q=0$)。
- 钢瓶特性:体积固定,系统对外做功为零($W=0$)。
- 热力学第一定律:$\Delta U = Q + W$,结合上述两点可直接判断$\Delta U=0$。
- 其他选项需根据反应特性(如物质的量变化、熵变、吉布斯自由能等)进一步分析。
选项分析
A. $\Delta H=0$
焓变$\Delta H = \Delta U + \Delta (pV)$。虽然$\Delta U=0$,但反应前后气体物质的量减少($2\text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{H}_2\text{O}$,假设生成液态水),导致压力变化,$\Delta (pV) \neq 0$,因此$\Delta H \neq 0$。
B. $\Delta U=0$
根据热力学第一定律$\Delta U = Q + W$:
- 绝热条件下$Q=0$;
- 钢瓶体积固定,系统无法对外做功,$W=0$;
- 因此$\Delta U = 0 + 0 = 0$,选项B正确。
C. $\Delta S=0$
反应中气体($\text{H}_2$和$\text{O}_2$)转化为液态水,分子自由度减少,熵值减小,故$\Delta S \neq 0$。
D. $\Delta G=0$
吉布斯自由能$\Delta G$仅在可逆过程且达到平衡时为0。本反应为自发放热过程,未明确处于平衡态,因此$\Delta G \neq 0$。