物理化学期中复习2

1、物理化学试卷 一、选择题 ( 共10题 20分 )1. 2 分 (0845)0845 室温下，10p$的理想气体绝热节流膨胀至 5p$的过程有： (1) W > 0 (2) T1> T2 (3) Q = 0 (4) S > 0 其正确的答案应是： ( ) (A) (3)，(4) (B) (2)，(3) (C) (1)，(3) (D) (1)，(2) 答 (A) 因为绝热，所以Q = 0 由于理想气体节流膨胀后 T 不变 又W = -p1V1+ p2V2= nRT2- nRT1= 0 因此dS = (dU + pdV) /T = CVdT/T + pdV/T = nRdV/V

2、故S = nRln(V2/V1) > 0 (因V2> V1) 故答案为 (A) 3. 2 分 (0156)0156下述哪一种说法正确? ( ) 因为Hp = Qp,所以： (A) 恒压过程中,焓不再是状态函数 (B) 恒压过程中,体系与环境无功的交换 (C) 恒压过程中,焓变不能量度体系对外所做的功 (D) 恒压过程中, U不一定为零 答 (D) 4. 2 分 (0939)0939 在300时,2 mol某理想气体的吉布斯自由能G与赫姆霍兹自由能F的差值为： ( ) (A) G-F=1.247 kJ (B) G-F=2.494 kJ (C) G-F=4.988 kJ (D) G-F

3、=9.977 kJ 答 (C) (2分) G-F=pV=nRT = 4.988 kJ 5. 2 分 (0304)0304 某理想气体的 =Cp/CV =1.40,则该气体为几原子分子气体? ( ) (A) 单原子分子气体 (B) 双原子分子气体 (C) 三原子分子气体 (D) 四原子分子气体 0304答 (B) 6. 2 分 (1030)1030在物质的量恒定的S-T图中，通过某点可以分别作出等容线和等压线，其斜率分别为 (¶S/¶T)V=X 和 (¶S/¶T)p= Y，则在该点两曲线的斜率关系是 ( ) (A) X < Y (B) X = Y (

4、C) X >Y (D) 无定值 答 (A) dU= TdS+PdV dS=dU/T PdV/T (S/T)V = (U/T)V /T = CV/T dH= TdS+VdP dS=dH/T VdP/T (S/T)p = (H/T)p /T = Cp/T (S/T)V = CV/T =X (S/T)p= Cp/T =Y 通常情况下 Cp,m > CV,m ，X < Y 7. 2 分 (0805)08052 mol H2和 2 mol Cl2在绝热钢筒内反应生成 HCl 气体，起始时为常温常压。则：( ) (A) rU = 0，rH = 0，rS > 0，rG < 0

5、(B) rU < 0，rH < 0，rS > 0，rG < 0 (C) rU = 0，rH > 0，rS > 0，rG < 0 (D) rU > 0，rH > 0，rS = 0，rG > 0 9031答 (A) (2分) 绝热 Q=0钢筒内反应 dV=0, W=0rU = 0rH = rU +nRT , rn = 0 r H= 08. 2 分 (9031)9031 在101.325 kPa下,385 K的水变为同温下的水蒸气,对该变化过程,下列各式中哪个正确? ( ) (A) S体+S环>0 (B) S体+S环<0 (C)

6、 S体+S环=0 (D) S体+S环的值不能确定 答 (A) (2分) 9. 2 分 (0124)0124 封闭体系中,有一个状态函数保持恒定的变化途径是什么途径? ( ) (A) 一定是可逆途径 (B) 一定是不可逆途径 (C) 不一定是可逆途径 (D) 体系没有产生变化 答 (C) 二、填空题 ( 共10题 20分 )12. 2 分 (0079)007910 mol单原子理想气体,在恒外压0.987p$下由400 K,2p$等温膨胀至0.987p$,物体对环境作功 kJ。W= -P2(V2-V1)= nRT(P2/P1-1/) =10*8.314*400*(0.987/2-1)/1000

7、= -16.84 kJ 13. 2 分 (1092)1092 某气体服从状态方程 pVm= RT + ap （a 0的常数），若该气体经恒温可逆膨胀，其内能变化Um= _ J。 答 零 dU = TdS - pdV (U/V)T = T(S/V)T -p = T(p/T)V -p = TR/(V-)-RT/(V-) = 0 所以 U = 0 14. 2 分 (0388)0388 已知反应2 H2(g) + O2(g)2 H2O(l)在298 K时恒容反应热QV =-564 kJ·mol-1，则 H2(g)在298 K时标准摩尔燃烧焓cH= _kJ·mol-1。 =Qp=QV

8、 +RT =1/2= (-564 -3*8.314*298/1000) /2 = -285.7 kJ·mol-116. 2 分 (0581)0581氢气可看作理想气体，设 H2为刚性分子，电子处于基态，其CV, m = _ ，Cp, m = _ ，以气体常数R表示。 答 5/2R，7/2R (2分)17. 2 分 (9101)9049有一固定的导热良好的隔板(a)将一个带有无摩擦的绝热活塞的绝热气缸分为左右两室，左室中充入1 mol单原子分子理想气体，右室中充入2 mol双原子分子理想气体（始态如下图所示）。若将绝热活塞上的销钉拔掉，求达到平衡时体系终态的温度及过程的W,U ,S。已

9、知外压=101.325 kPa。 答 Q=0， U=-W， 设右室终态体积为。 (1分) U=nACV,m(A)(T2-T1)+nBCV,m(B)(T2-T1) (1) (2分) W=p外(- VB)=nBR(T2-T1p外/pB) (2) (2分) 将(1),(2)式代入U= -W式中，解得 T2=276.9 K (3) (2分) 将(3)式代入（1）、（2）两式，分别求得：U= -1.06 kJ, W=1.06 kJ (2分) H=nACp,m(A)(T2-T1)+nBCp,m(B)(T2-T1)= -1.63kJ (2分) SA=nACV,m(A)ln(T2/T1)= -2.00 J&#

10、183;K-1 (1分) SB=nBCp,m(B)ln(T2/T1)+nBRln(pB/p外)=3.43 J·K-1 (2分) S=SA+SB =1.43 J·K-1 (1分)18. 2 分 (1125)1125 在恒熵恒容只做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 U 小 (2分) dU= TdS + pdV dUSV < 019. 2 分 (0941)0941 封闭体系中，如果某过程的，应满足的条件是 。答 等温等容，且Wf=0的可逆过程 (2分)20. 2 分 (0382)0382 对于任何宏观物质，其焓H一定 _ 内能U (填上

11、 、) ，因为 _；对于等温理想气体反应，分子数增多的H一定 _U，因为 _ _ 。 答 一定大于 (因为H=U+pV)；一定大于；因为H=U+ (n)RT，而n为正。三、计算题 ( 共 6题 40分 )21. 10 分 (0522)0522p$及25时，将(a)1 mol CaO,(b) 1 mol CaCO3溶于1mol·dm-3的HCl溶液中,放热分别为： (a)193.3 kJ, (b) 15.02 kJ。现若将1 kg 25的CaCO3变为885的CaO和CO2,需多少热量(885是p$下CaCO3的分解温度) ? 已知各物质的平均比热为(单位：J·g-1

12、3;K-1)： CaO：0.895 ；CaCO3：1.123；CO2: 1.013 答 (1) CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2 (1)=-15.02 kJ·mol-1 (2) CaO+2HClCaCl2+H2O (2)= -193.3 kJ·mol-1 (3) (1)-(2)CaCO3CaO+CO2 (3)=178.3 kJ·mol-1 25 CaO+CO2 (885 ) (3分) (4)(4)=(1000/100)×178.3+0.56×0.895×(885-25)+0.44×1.013×(885

13、-25) =2597 kJ·mol-1 (7分)(4)= (3)+QQ= (n1*M1*c1+n2*M2*c2)*(T2-T1) = 10*56*0.895×(885-25)+10*44×1.013×(885-25) J = (0.56×0.895+0.44×1.013)×(885-25) = 814.35 kJM(CaCO3) = 40+ 12 +16*3= 100M(CaO) = 56M(CO2) = 4422. 10 分 (0823)0823 1mol 理想气体在 273.15 K 等温地从 10p$ 膨胀到p$，如果

14、膨胀是可逆的，试计算此过程的Q，W以及气体的U，H，S，G，F 。 答 W = nRTln(p1/p2) = - 5.230 kJ (1分) 因为 T = 0 ，所以U = 0， QR= -W = 5.230 kJ (3分) S = QR/T = 19.14 J·K-1 (1分) H = =U + (pV) = U + nRT = 0 (1分) G =H - TS = -5.230 kJ (2分) F = U - TS = -5.230 kJ (2分) 23. 5 分 (0972)09721 mol，-10 的过冷水在标准压力p$下凝固成 -10的水，请用外压对饱和蒸气压影响的公式,

15、计算该过程的 (263 K)。已知：水、冰在 -10时的饱和蒸气压分别为p1*= 287 Pa 和p2*= 259 Pa 。 0972答 改变外压，使冰在 (-10) 的蒸气压 p2*等于 (-10) 水的蒸气压 p1* dp*/dp = Vm(s)/Vm(g) (1分) G = -G1=Vm(s)dp = -Vm(g)dp*= -225 J (2分) 24. 5 分 (0436)0436 已知p$,298 K时 CH= 413 kJ·mol-1, CC= 607 kJ·mol-1, C O= 463 kJ·mol-1 CC=348 kJ·mol-1,

16、CO= 351 kJ·mol-1，乙醇汽化焓汽化焓vapH (乙醇)= 42 kJ·mol-1 估算反应：C2H4(g)+H2O(g)=C2H5OH(l) 的rH (298 K)。 答 rHm(1)= (4CH +CC+2HO) - (5CH +CC +CO +HO) = (607+463-413-348-351)kJ·mol-1 = -42 kJ·mol-1 rHm (2)=- vapH (乙醇) = -42 kJ·mol-1 (2分) 得rH (298K)= H1+ H2 =-84 kJ·mol-1 (1分) 25. 5 分 (0

17、828)0828 把 2 mol 水由 300 K，1.013×105Pa 变为 310K，40.530×105 Pa，计算其熵变S。已知：水的Cp, m= 75.3 J·K-1·mol-1 ; Vm= 1.8×10-6 m3·mol-1， 膨胀系数a = 3.04×10-4 K-1 （忽略它们随温度的微小变化）。 0828答 dS = (S/T)pdT + (S/p)Tdp = (Cp/T)dT - aVdp (2分) dH=TdS + VdP (S/T)p = (H/T)p /T = Cp/TdG= -SdT VdP (

18、S/p)T = (V/T)p = - aVa = - (V/T)p/V S =dT/T -= 4.897 J·K-1 (3分) = nCpm *ln (T2/T1) a V(P2-P1) = 2*(75.3 * ln (310/300) 3.04E-4* (1.8E-6)* (40-1)*1.013E5*1.00083) = 4.934 PV = 101.3E3 pa*22.4E-3m3 = 2240 Pa.m3 =1RT = 8.314*273.15 = 2271 J 1 Pa m3 = 2271/2269.12 =1.00083 J26. 5 分 (0494)0494 化肥厂造气工段中同时进行两个反应 (设压力恒定)： (1) C(s)+(1/2)O2(g)=CO(g) rH=-110.5 kJ·mol-1 (2) C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) rH = 131.3 kJ·mol-1 为使造气炉温保持恒定,问空气和水蒸气通入的体积比应是多少?