物理化学期中考试题.ppt

2005年物理化学期中考试题 解 答 武汉理工大学 一、填空题 1.已知： fHm(298K) kJ/mol Sm(298K) J/(Kmol） Cpm(298K) J/(Kmol） A018030 B012020 C-4418030 则反应A+3B2C在298K时反应的 （rSm/T)p 0，（rGm/T)p 0， （lnK/T)p 0。 一、填空题 答：(rSm/T)p 0， (lnK/T)p 0 (lnK/T)p= rHm/RT2 = 2 (44)300)/ RT2 0 B)U 0 (U/T)V 0 而 Q = 0 , W 0 则 dT T2T1，现有一热机在下 面两种不同情况下工作： (1) 从T3热源吸取热量Q循环一周，对外做功W1，放 给T1热源热量为（Q W1）。 (2) T3热源先将热量Q传给T2热源，热机从T2热源吸 取热量Q循环一周，对外做功W2，放给T1热源热量 为（Q W2）。 则上述两过程的功值的大小为W1 W2。 答： 1= (T3 - T1)/ T3 2= (T2 - T1)/ T2 - W = Q |-W1| |-W2| 一、填空题 7.下述说法中，错误的是 。 A)体系放出的热量一定等于环境吸收的热量。 B)体系温度的降低值一定等于环境温度的升高值。 C)热力学平衡时体系的温度与环境的温度相等。 D)若体系1与体系2分别与环境达成热平衡，则两体 系的温度相等。 答： B 一、填空题 8.已知2Fe(s) + O2(g) =2FeO(s) rGm/(Jmol-1)= -519200 + 125T/K 3/2Fe(s) + O2(g) =1/2Fe3O4(s) rGm/(Jmol-1)= -545600 + 156.5T/K 由Fe(s) 、O2(g)、FeO(s) 、Fe3O4(s) 组成平衡物系 的组分数是 ，自由度数是 。 答：组分数是 2 ，自由度数是 0 。 C = S R R/ = 4 2 0 = 2 F = C P + 2 = 2 4 + 2 = 0 一、填空题 9.已知反应2H2(g) + O2(g) =2H2O(l)在298K时的恒容 反应热为QV = -569kJ/mol，则H2(g)在298K时标准 摩尔燃烧焓为 kJ/mol。 答：285.7 H2(g)在298K时标准摩尔燃烧焓应为反应 H2(g) + 1/2O2(g) = H2O(l) 在298K时，恒压（标准压力）下的反应焓 而反应 2H2(g) + O2(g) =2H2O(l) 的 Qp = QV + (-1)RT = 571.5 kJ/mol cHm(298K) = Qp/2 = 285.7 kJ/mol 一、填空题 10.对一封闭体系，非体积功为零时，下列过程中体 系的U, S, G ，何者为零？ (1) 绝热密闭刚性容器中进行的化学反应过程 。 (2) 某物质的恒温恒压可逆相变过程 。 (3) 某物质经一循环恢复原状态 。 答： (1) U 。 (2) G 。 (3) U, S, G 。 一、填空题 11.10mol单原子分子理想气体的(H/T)V = J/K。 答：208 (H/T)V (U/T)V + (pV)/TV = (U/T)V + V (p/T)V = CV + V (nRT/V)/TV = CV + V nR/V = nCVm + nR = 10(3/2R + R) = 208J/K 一、填空题 12.若反应C(s) +O2(g) = CO2(g)在恒温恒压条件下发 生，其rHm ”，“ 0。 Q = 0 ,W = 0 rUm = 0 绝热自发 rSm 0 一、填空题 13.对于任何宏观物质，其焓H一定 内能U，因 为 ；对于理想气体反应，分子数增多的焓 变H一定 U，因为 。 答： H = U + pV H = U + pV = U + nRT 一、填空题 14. A) 即使对于标准状态下的反应也不能用其rGm 判断反应方向。 B) 因为rGm =-RTlnK ，而K是由平衡时组成 表示的，所以rGm表示平衡时产物的吉布斯焓与 反应物的吉布斯焓之差。 C) 水在25，p压力下蒸发，求算熵变的公式 为 。 D) 在恒温恒压下，可逆电池反应，求算熵变的 公式为C = rHm /T。 上述说法正确的是 。 答： C 一、填空题 15.在恒温恒容只做非体积功的封闭体系里，当热力 学函数 到达最 值时，体系处于平衡状态。 答：A 小 二、计算题 1.1mol双原子分子理想气体，始态的p1 = 100kPa， T1 = 300K，经等压可逆过程到终态T2 = 500K ，计 算过程的Q，W及体系的U, H, S, A, G 。已 知始态熵S1 = 13.50J/K。 解：Q = H = n Cpm (T2-T1) = 17/2R(500-300) = 5819.8J W = - p(V2-V1) = n R (T2-T1) = 8.314 (800-400) = -1662.8 J U = Q + W = 4157J （或U = n CVm (T2-T1) = 4157J) 二、计算题 S = = n Cpm ln(T2/T1) = 17/2R ln(500/300) = 14.86 JK-1 S2 = S + S1 = 14.86 + 13.50 = 28.36 JK-1 A = U - (TS) = U - (T2 S2 - T1 S1) = 4157 - (50028.36 - 30013.50) = -5565J G = H - (TS) = H - (T2 S2 - T1 S1) = 5819.8 - (50028.36 - 30013.50) = -3902.2J 二、计算题 2.计算反应CO2(g) + 4H2(g) = CH4(g) + 2H2O(g)在800 K时的平衡常数K 。已知有关物质的热力学数据 如下： fHm(300K) kJ/mol Sm(300K) J/(Kmol） Cpm J/(Kmol） CO2(g)393.505213.92845.56 H2(g)0130.75028.33 CH4(g)74.894186.52349.56 H2O(g)241.835188.94936.02 二、计算题 解： rHm(300K) = BvBfHm(B,300K) = -165.059kJmol-1 rSm(300K) = BvBSm(B,300K) = -172.507J K-1mol-1 rCpm(300K) = BvBCpm(B,) = -37.28J K-1mol-1 rHm(800K) = rHm(300K) + = -183.699kJmol-1 二、计算题 rSm(800K) = rSm(300K) + = -209.072J K-1mol-1 rGm(800K) = rHm(800K) - 800 rSm(800K) = -16.44kJmol-1 rGm (800K) =-RTlnK (800K) K (800K)exp- rGm (800K)/800R = 11.8 三、相图题 某二元凝聚系统相图如下图所示： 1. 在相区中填入稳定存在的相； 2. 用式子表示在线 PQ、MN、RS和 HI上所进行的过 程； 3. 画出熔体x、y的 布冷曲线。 三、相图题 答：(1) l l+ l+ l+D l+G l+C l+C +G G+D D+C C