中南大学2015.1物理化学(物化)考试解答

1、一、选择题（本题一、选择题（本题20分，每小题分，每小题2分）分）1、下列说法不正确的是：、下列说法不正确的是： （ ）A. 体系状态确定后，状态函数都确定；体系状态确定后，状态函数都确定；B. 体系状态改变了，状态函数一定改变；体系状态改变了，状态函数一定改变；C. 状态函数改变了，体系状态一定改变状态函数改变了，体系状态一定改变D. 状态函数不确定，体系的状态不能确定。状态函数不确定，体系的状态不能确定。2、公式、公式H = Qp适用于下列过程中的适用于下列过程中的 （ ） A. 273 K，101325 Pa下冰融化成水；下冰融化成水； B. 298 K，101325 Pa下电解下电解C

2、uSO4水溶液；水溶液； C. 理想气体从理想气体从1013250 Pa反抗恒外压反抗恒外压101325 Pa膨胀；膨胀； D. 理想气体从状态理想气体从状态等温可逆变化到状态等温可逆变化到状态。3、1 mol水在水在373.15 K， p下向真空蒸发成下向真空蒸发成373.15K， p的水蒸气，该过程的水蒸气，该过程 （ ）A. G = 0，为非自发过程；，为非自发过程； B. G = 0，为自发过程；，为自发过程；C. G 0，为非自发过程。，为非自发过程。4、体系经历一个不可逆循环后、体系经历一个不可逆循环后 （ ）A. 体系的熵增加体系的熵增加 B. 体系吸热大于对外作功体系吸热大于对

3、外作功 C. 环境的熵一定增加环境的熵一定增加 D. 环境的热力学能减少环境的热力学能减少5、某单组份系统的、某单组份系统的Vm(l) Vm(s)，fusHm可是视为常数且大可是视为常数且大于零，当压力升高时，其熔点将于零，当压力升高时，其熔点将 （ ） A. 降低；降低； B. 升高；升高； C. 不变；不变； D. 不确定。不确定。6、在等温、等压下，溶剂、在等温、等压下，溶剂A和溶质和溶质B形成一定浓度的稀溶液，形成一定浓度的稀溶液，采用不同的参考态时，则采用不同的参考态时，则 （ ）A. 溶液中溶液中A和和B的活度不变；的活度不变；B. 溶液中溶液中A和和B的活度系数不变；的活度系数不

4、变；C. 溶液中溶液中A和和B的参考态化学势不变；的参考态化学势不变；D. 溶液中溶液中A和和B的化学势值不变。的化学势值不变。7、恒温恒压下将纯液体、恒温恒压下将纯液体A和纯液体和纯液体B混合形成理想溶液，则混合形成理想溶液，则 （ ）A. mixGm = 0， mixHm = 0， mixSm = 0， mixVm = 0B. mixGm 0， mixVm = 0C. mixGm 0， mixHm = 0， mixSm 0， mixVm = 0D. mixGm 0， mixHm = 0， mixSm 0， rSm 0，并设并设rHm和和rSm不随温度而改变，欲使反应不随温度而改变，欲使反应

5、正向进行，则一定是正向进行，则一定是 （ ）A. 高温有利；高温有利； B. 低温有利；低温有利； C. 与温度无关；与温度无关； D. 与压力无关与压力无关。m,2rm,1rGGm,2rm,1rGGm,2rm,1rGGm,2rm,1rGGm,2rm,1rGGm,2rm,1rGGm,2rm,1rGGm,2rm,1rGG10、下列说法正确的是（、下列说法正确的是（ ）A. 溶液的化学势等于溶液中各组分的化学势之和；溶液的化学势等于溶液中各组分的化学势之和；B. 对于纯组分，其化学势等于其自由能；对于纯组分，其化学势等于其自由能；C. 在恒温恒压条件下，对于组成确定的溶液，溶液中各组元在恒温恒压条

6、件下，对于组成确定的溶液，溶液中各组元的化学势有确定值；的化学势有确定值；D. 化势是偏摩尔吉布斯自由能化势是偏摩尔吉布斯自由能 ，也是，也是 ， ， 。 iGiUiHiA二、填空题（本题二、填空题（本题20分）分）1.（2分）理想气体从相同始态分别经绝热可逆膨胀和绝热不可分）理想气体从相同始态分别经绝热可逆膨胀和绝热不可逆膨胀到达相同的终态压力，则终态的温度逆膨胀到达相同的终态压力，则终态的温度T可逆可逆 T不可逆不可逆，过程的焓变过程的焓变H可逆可逆 ”，“=”，“ 0，温度升高，则放热反应的放热量，温度升高，则放热反应的放热量将将 增加增加 （填（填“增加增加”或或“减小减小”）。）。p

7、CTHmr21d)()(1mr2mrTTpTCTHTH4.（每空（每空1分，共分，共2分）在温度分）在温度T时，纯液体时，纯液体A的饱和蒸汽压为的饱和蒸汽压为p*，已知在大气压力下的凝固点为已知在大气压力下的凝固点为Tf*，当，当A中溶入少量中溶入少量B而形成稀溶而形成稀溶液（液（B不溶于固态不溶于固态A中）时，中）时，Tf* Tf， p* p。 （填（填“”，“=”，“” ）5. （2分）某纯物质在恒温下，当升高压力时，其化学势分）某纯物质在恒温下，当升高压力时，其化学势 变高变高 。（填（填“变高变高”，“变低变低”或或“不变不变” ）6. （2分）反应分）反应A(s) + 3B(g) =

8、 2C(s) + 4D(g) 在密闭容器中达在密闭容器中达平衡后，发生下列过程，若加入不与平衡后，发生下列过程，若加入不与A、B、C、D反应的惰性反应的惰性气体气体E，则平衡向，则平衡向 左左 移动。（填移动。（填 “左左”或或“右右” ）7. （2分）恒压下反应分）恒压下反应PCl5(g) = Cl2(g) + PCl3(g)，在，在480 K达到平衡时，达到平衡时，PCl5(g)的离解度为的离解度为0.488；580K达到平衡时，达到平衡时，离解度增至离解度增至0.980。则该反应为。则该反应为 吸吸 热反应。热反应。8.（每空（每空1分，共分，共4分）分）298K时，在有时，在有C(s)

9、、CO(g)、CO2(g)、H2(g)、H2O(l)和和O2(g)平衡共存的体系中，若不考虑产生其平衡共存的体系中，若不考虑产生其它新的物种，平衡体系在的独立的化学反应数它新的物种，平衡体系在的独立的化学反应数R = 3 ，组分，组分数数C = 3 ，相数，相数 = 3 ，自由度，自由度f = 1 。三、（三、（18分）分）5 mol双原子理想气体，从双原子理想气体，从101325 Pa、328.2 L的始态出发，沿的始态出发，沿pT常数的途径（即体系在变化过程中始终常数的途径（即体系在变化过程中始终有有pT常数）可逆压缩至末态压强为常数）可逆压缩至末态压强为202650 Pa。试求：。试求：

10、 末态的温度；末态的温度； 此过程的此过程的W和和Q，及经此过程，体系的，及经此过程，体系的U、H和和S。解：解： (1) 始态温度始态温度 （2分）分） 末态温度末态温度 （2分）分）K800314. 85102 .3281013253111nRVpTK4002026508001013252112pTpT(2) 双原子理想气体双原子理想气体CV,m = 2.5R，Cp,m = 3.5R （2分）分）则则U = nCV,mT = 52.58.314(400 - - 800) = - -41570J = - -41.57kJ （2分）分） H = nCp,mT = 53.58.314(400 -

11、 - 800) = - -58198J = - -58.20kJ （2分）分）S = nCp,mln(T2/T1) + n R ln(p1/p2) =53.58.314ln(400/800) + 58.314ln(101325/202650) = - -129.66 JK-1 （2分）分）VTKVpWddKTnRTVKnRTpnRTVd2d2TKnRTTKVTKWdd2又又 （2分）分） ( pT = K )J33256)800400(314. 8522TnR（2分）分）W = 33.26 kJ （2分）分）Q = U - -W = (- -41.57) - -33.26= - -74.83

12、kJ （2分）分） 四、（四、（10分）水的蒸气压与温度的关系如下：分）水的蒸气压与温度的关系如下：其中其中A为一常数，其值决定于为一常数，其值决定于p所取的单位。问：所取的单位。问： 水的摩尔蒸发焓是多少？水的摩尔蒸发焓是多少？ 将将10g水置于温度为水置于温度为323 K、体积为、体积为10 dm3的真空容器中，的真空容器中，液态水尚存多少克液态水尚存多少克?解：（解：（1）将水的蒸气压与温度的关系式）将水的蒸气压与温度的关系式 与与克克方程克克方程 对比可知水的摩尔蒸发焓为：对比可知水的摩尔蒸发焓为： （2分）分）)K/(2121PalgTApCTRHp1lnmvapTAp/2121lg

13、-12mvapmolkJ61.402121303. 2)OH(RH（2）设）设323K时水的饱和蒸汽压为时水的饱和蒸汽压为p， 又已知水在又已知水在373K时饱时饱和蒸汽压为和蒸汽压为101325Pa (1分分)代入题给方程可得代入题给方程可得 (2分分) 解得解得323K时水的饱和蒸汽压为时水的饱和蒸汽压为 p = 13350Pa （1分）分）在题给在题给10 dm-3容器中，此时水蒸汽的质量为：容器中，此时水蒸汽的质量为： (2分分)则液态水质量为：则液态水质量为： Wl = W Wg = 10 - 0.895 = 9.10 g （2分）分）)37313231(2121101325lgpg

14、895. 018323314. 81010133503OHg2MRTpVW五、五、(10分分) 将将2.22克非挥发性物质克非挥发性物质B（B的摩尔质量为的摩尔质量为0.1101 kg.mol-1）溶于）溶于100克纯水中，溶液的沸点升高克纯水中，溶液的沸点升高0.105 K，若向，若向此溶液中再加入此溶液中再加入2.16克另一未知摩尔质量的物质克另一未知摩尔质量的物质C，溶液的沸，溶液的沸点将再升高点将再升高0.107 K。试求：。试求： 水的沸点升高常数水的沸点升高常数Kb； 物质物质C的摩尔质量；的摩尔质量； 水的摩尔水的摩尔蒸发热蒸发热vapHm。解：解： (1) mB = WB/(M

15、BW水水) = 0.00222/(0.11010.1) = 0.202 molkg-1 （2分）分）则水的沸点升高常数则水的沸点升高常数Kb为为: Kb =Tb/mB = 0.105/0.202 = 0.5207 Kkg mol-1 （3分）分）(2) C物质的摩尔质量为物质的摩尔质量为: MC = KbWC/(TbW水水) = 0.52070.00216/(0.1070.1) = 0.105 kg.mol-1 （2分）分）(3) Kb = R(TB*)2M水水 /vapHm vapHm = R(TB*)2M水水/ Kb = R373.1520.01802/0.5207 = 40063 J.m

16、ol-1 （3分）分）六、（六、（10分）已知反应分）已知反应 N2O2(g) = 2NO(g) 在在333K，p下下达到平衡时，达到平衡时，N2O2(g)有有50%离解，在离解，在373K，p下达到平衡下达到平衡时，时，N2O2(g)有有79%离解。设反应的离解。设反应的Cp = 0，试计算：，试计算： 反应的标准平衡常数反应的标准平衡常数Kp和离解热和离解热rHm； 在在373 K，p下，反应的下，反应的Kc。解：解： 设反应初始只有设反应初始只有1mol的的N2O2(g)，平衡分解率为，平衡分解率为，则有：则有： N2O2(g) = 2NO(g) B = 1 （1分）分） t = 0 1

17、 0 t = te 1 - - 2 平衡时体系中总物质量平衡时体系中总物质量 nT = 1 - + 2 = 1 + （1分）分）又又p = p，则标准平衡常数，则标准平衡常数Kp为：为： （2分）分）所以，所以，T = 333K时，时， （1分）分） T = 373K时，时， （1分）分）由于由于Cp = 0，所以由化学反应等压方程式得：，所以由化学反应等压方程式得： （2分）分）222141)2()1 (ppKnppKnpBT333. 15 . 015 . 04221 ,pK641. 679. 0179. 04222,pK11 ,2 ,122147.41457333. 1641. 6ln40

18、373333314. 8lnmolJmrppKKTTTRTH 399.216373314. 8101325641. 6)()(mmolBRTpKRTpKKppc（2分）分）T/KABxB 0.20.40.60.8T/KHGPDQMNa七、（七、（12分）分）A、B二组元的凝聚态相图如下图所示。二组元的凝聚态相图如下图所示。(1) 请写出各相区稳定存在的相；请写出各相区稳定存在的相；(2) 画出体系从画出体系从M点降温至点降温至N点点的步冷曲线示意图；的步冷曲线示意图；(3) 在体系从在体系从M点降温至点降温至N点的点的过程中，当体系点刚到过程中，当体系点刚到a点时，点时，体系中存在的是哪两相？请建共体系中存在的是哪两相？请建共存两相的物质的量存两相的物质的量(n)