2011物理化学(上)考试题A卷答案

1 1 由热力学第二定律可知 在任一循环过程中 B A 功和热都可以完全互相转换 B 功可以完全转化为热 而热却不能完全转变为功 C 功与热都不能完全互相转换 D 功不能完全转换为热 而热却可以完全转变为功 4 热力学第一定律用下式表示 其使用条件是 B pdVQdU A 理想气体的一切过程 B 封闭体系只作体积功的过程 C 均相体系的不可逆过程 D 封闭体系平衡态 5 理想气体与温度为 T 的大热源接触作等温膨胀吸热 Q 所作的功是变到相同状态 的最大功的 25 则体系的熵变为 C A B 0 C D T Q T Q4 T Q 6 对于反应 C s H2O g CO g H2 g 298K 时 131 31kJ mol 1 下 rm H 列哪种条件对正向反应有利 C A 增大总压 B 总压不变通入氢气 C 提高温度 D 降低温度 7 在等温等压下 化学反应体系达到平衡时 不一定成立的等式是 C A B C B BB 0 0 G PT 0Gm r D 9 理想气体的节流膨胀过程 满足 B 0Gm r A B C D 上述三种情况都有可0 P T H 0 P T H 0 P T H 能 10 H Qp适用于哪一个过程 B A 理想气体从 101325Pa 反抗恒定的 10132 5Pa 膨胀到 10132 5Pa B 在 0 101325Pa 下 冰融化成水 C 电解 CuSO4的水溶液 D 气体从 298K 101325Pa 可逆变化到 373K 10132 5Pa 11 理想气体与温度为 T 的大热源接触作等温膨胀吸热 Q 所作的功是变到相同状 态的最大功的 20 则体系的熵变为 C A B 0 C D 13 在 T Q T Q5 T Q 时 水的化学势与冰的化学势之间的关系如何 A P2K 157 32 A 前者高 B 前者低 C 相等 D 不可比较 14 1 溶液的化学势等于溶液中各组分的化学势之和 2 对于纯组分 则化学势等于其 Gibbs 自由能 3 理想溶液各组分在其全部浓度范围内服从 Henry 定律 4 理想溶液各组分在其全部浓度范围内服从 Raoult 定律 上述说法中正确的是 D 2 A 1 2 B 2 3 C 2 4 D 3 4 15 对一定量的纯理想气体 下列关系正确的是 C A B C D VP T H T H VT T U P U TT P U V H TT V U P A 8 系统的诸性质不随时间而改变的状态称为热力学平衡态 热力学平衡态必须同时 满足的四个条件是 热动平衡热动平衡 力学平衡 相平衡和化学平衡 相平衡是指系统 中 各相的组成和数量各相的组成和数量 不随时间而变 9 热力学变量分为广度变量和强度变量 广度变量的数值与系统的数量成正比 例 如体积 质量 熵熵 焓 焓 H H 或自由能或自由能 A A G G 内能等 广度性质具有加和性 数学 上为 一次齐一次齐 函数 10 精馏 70 的酒精溶液 在精馏塔顶部得到 95 95 乙醇或乙醇恒沸乙醇或乙醇恒沸 溶液 11 填 理想气体向真空膨胀 Q 0 H 0 S 0 G 0 在恒温 恒压下 理想液态混合物混合过程 mixVm 0 mixUm 0 mixHm 0 mixSm 0 H2 g 和 Br2 g 在绝热钢瓶中发生反应生成 HBr g U 0 H 0 S 0 G 0 变成 P K l OH 373 2 P K g OH 373 2 0 0 0 0WH S G 12 反应 N2 g 3H2 g 2NH3 g 的在 300 500K 的温度区间满足 p K 和为常数 则 400K 时 该反应的 T b akP lnab mrG TaRbRkRT p ln mrH bR mrS aR 13 在一个真空容器中 放入过量的 NH4Br S 和 NH4Cl S 并发生下列分解反应 NH4Br S NH3 g HBr g NH4Cl S NH3 g HCl g 此平衡体系的相数 3 3 组 分数 2 2 和自由度数 1 1 3 14 由克拉佩龙方程可导出适用于蒸发平衡和升华平衡的克劳修斯 克 m m V H dT dp 拉佩龙方程的定积分式 推导中引入的三个基本假设分 211 2 11 TTR H p p ln mvap 别是 忽略凝聚忽略凝聚 液固液固 相的体积相的体积 蒸气 气相 为理想气体蒸气 气相 为理想气体 为常数为常数 或与温度无或与温度无 mvapH 关关 15 V T T 2 2 V T P V C 证 3 分 T dTC dS V T C T S V V 3 分 T V V T T V V C T 1 V S T T S V 4 4 分 VT T P V S 又 V T T 2 2 V T P V C 16 系统由状态 1 p1 V1 T1 变到状态 2 p2 V2 T2 的 2 1 2 1 dV T P dT T C V m V V V T T n S 证 设 VTSS dV V S dT T S dS TV 且 且 T C T S V V VT T P V S dV T P dT T C V m V n dV V S dT T S dS TV 2 1 2 1 V V V T T m V dV T P dT T Cn S 17 本题 10 分 已知活泼的轻金属 Na A 和 K B 的熔点分别为 372 7K 和 336 9K 二者可以形成一个不稳定化合物 Na2K s 该化合物在 280K 时分解为纯金属 Na s 和 含 K 的摩尔分数为 0 42 的熔化物 在 258K 时 Na A 和 K B 有一低共熔化合物 B x 这是含 K 的摩尔分数为 0 68 试画出 补全 此二元 T x 相图 画出含 K 的 B x 摩尔分数为 0 38 的熔化物从 a 点冷却到 b 点的步冷曲线 B x 物系点 abcde 相数 12332 自由度数 21001 4 K 4 273 100 1000 T P P T P T P T 4 1 5 7 1 4 0 4 1 1 2 1 2 1 22 1 11 141 J 2735 3K 273 4 41 2 Kmol314J 8 5 1moldTnCU 1 1 T T m V 2 1 1 J 2735 3UW J 3829 4K 273 4 41 2 Kmol314J 8 7 1mol TT nCH 1 1 12m P 1 J 9330 6 273 4 41 100 4 829TS H TS HG 13 J 10424 7 273 4 41 100 3 735TS U TS UA 12 3 7 2 7 0 10 20 30 40 50 60 70 80 9 N a xK K T K 2 8 0 25 8 33 6 9 T K t m i n b a 18 本题 10 分 在 333K 时 纯苯胺和水的饱和蒸气压分别为 0 76kPa 和 19 9kPa 在该温度下 苯胺和水部分互溶 在两个液相中 苯胺的摩尔分数分别为 0 732 和 0 088 假设每个液相中溶剂遵循 Rault 定律 溶质遵循 Henry 定律 试 求在两个液相中 分别作为溶质的水和苯胺的 Henry 系数 若水层中以 Henry 定 律为基准时 试求出每个组分的相对活度系数 解 平衡时任意一组分在气相分压只有一个 水为溶剂相中 kPakPaxpp l OHOHOH 149 18912 0 9 19 222 苯胺为溶剂相中 kPakPaxpp l 556 0 273 0 76 0 苯胺苯胺苯胺 水中苯胺的kPa kPa x p kx32 6 088 0 0 556 苯胺 苯胺 苯胺 苯胺中水的kPa kPa x p kx72 67 732 0 1 149 18 水 水 水 以 Henry 定律为基准时 水层 上层 中 5 水水水水水水 xkakp xx 294 0 912 0 72 67 149 18 kPa kPa xk p x水水 水 水 苯胺苯胺 苯胺苯胺 xkp x 1 088 0 32 6 0 556 kPa kPa xk p x苯胺苯胺 苯胺 苯胺 19 本题 16 分 在 273K 和 1000KPa 时 单原子理想气体绝热可逆膨胀到终态mol1 压力为 100KPa 试计算此过程的 和 已知该气体QWU H S A G 在 273K 100kPa 的摩尔熵 11 100 molKJSm 解 2 分 0Qr S S 0 T Q S 12 r 即 2 分K 273 100 1000 T P P T P T P T 67 1 3 5 1 67 0 67 1 1 2 1 2 1 22 1 11 7108 2 分J K 273 2 Kmol314J 8 3 1moldTnCU 1 1 T T m V 2 1 220497108 2 J UW22049 分 2 分J K 273 2 Kmol314J 8 5 1mol TT nCH 1 1 12m P 334157108 2 分J 273 100 TS H TS HG713014710833415 2 分J 8 14380 273 7 108 100 2 2049TS U TS UA 20 本题 10 分 潮湿的 Ag2CO3 s 在 110 用空气流干燥 如果要避免 Ag2CO3 s 分 解为 Ag2O s 和 CO2 g 问空气中 CO2的分压至少是多少 已知 298 15K 和 100kPa 下 1 molkJ Hm f 11 KmolJ S 11 KmolJ C mp Ag2CO3 s 501 7167 4109 6 Ag2O s 31 05121 365 86 CO2 g 393 51213 7437 11 解 反应 2232 gCOsOAgsCOAg 15 298 3222 COAgSCOSOAgSKS mmmmr 121 3 213 7 167 4 167 3 11 KmolJ 11 KmolJ 15 298 3222 COAgHCOHOAgHKH mfmfmfmr 31 05 393 51 501 7 77 19 1 molkJ 1 molkJ 6 65 86 37 11 109 6 6 63 mprC 11 KmolJ 11 KmolJ 76 63dTC K K KHKH mprmrmr 15 298 15 383 15 298 15 383 1 molkJ dT T C K K K S K S m pr mrmr 15298 15383 1529815383 165 6 11 15 298 15 383 ln 63 6 3 167 KmolJ 11 KmolJ 13 18 15 383 15 383 15 383 KSTKHKG mrmrmr 1 molkJ 383 15K 时 为了不使反应发生 须有 0 pmrmr KRTGGln p p RTKRTG CO pmr 2 lnln kPakPapp CO 597 1 15 383315 8 1018 13 exp 3 2 18 本题 10 分 在 288K 1molNaOH 溶解在 4 559mol 水中 溶液上方蒸气压为 596 5Pa 在此温度下 纯水的蒸气压为 1705 0Pa 试计算 1 该溶液中水的活度及活度系数 OHax 2 OH x2 解 0 35 1705 0 596 5 p p OHax 2 0 43 4 559 1 4 559 0 35 OHx OHa OH x x 2 2 2 2 溶液中水的化学势和纯水的化学势相差多少 J mol 1 解 1 xAxAAA molJ 2513 730 35ln OHalnRT OHalnRT sol 2883148 22 19 本题 8 分 270K 时冰的蒸气压为 475 4Pa 过冷水的蒸气压为 489 2Pa 求 270K 下 1mol 过冷水变成冰的 列出过程与算式即可 PG 解 可设计如下途径来计算 Pa4 75 K gOmolH1 Pa2 89 K gOmolH1 Pa4 75 K sOmolH1 Pa2 89 K lOmolH1 P K sOmolH1 P K lOmolH1 G 42704270 42704270 270270 22 22 22 为恒温变压过程 为恒温恒压可逆相变过程