物理化学期中考试题答案本科

1、一、填空题（40分，每题2分）1在300K、400kPa下，摩尔分数=0.40的5molA、B理想气体混合物。其中A气体的分压力= 240 kPa。2. 在一定温度下，C(石墨)的标准摩尔燃烧焓( CO2 (g) )。3 在任意T、p下，理想气体的压缩因子Z= 1 ，实际气体若比理想气体难压缩，则Z > 14理想气体自由膨胀Q= 0 ,W= 0 ,U= 0 ,H= 0 。5理想气体的定义 在任何压力和温度下均符合理想气体状态方程的气体，微观上足 分子间无相互作用力， 分子本身不占体积两个特征。6热力学平衡态满足哪些条件: 热平衡 ， 力平衡 ， 相平衡 ， 化学平衡 。 7Qp=H的适用

2、条件是 恒压且非体积功为零 。8.一般有单原子分子理想气体的Cv. m为 3R/2_,Cp. m为_5R/2_。.9用熵判据判断过程性质的适用条件是隔离系统，用G0判据的适用条件恒温恒压非体积功为零。10气体液化必须满足的条件是 液化温度在液体临界温度以下 。11在温度为T的标准状态下，反应(1) A2B、反应(2) 2AC的标准摩尔反应焓分别为、。则反应(3) C4B的标准摩尔反应焓为= _。12.甲烷气体在标准状况下(0,101.325kPa)的密度是_-3_。13.现有1mol理想气体在202.65KPa,恒温膨胀体积增加10倍，其U为_0_S为_19.14_J/mol_14化学反应的标

3、准摩尔反应焓数值在_rCp.m=0_条件下不随温度改变而变化。151mol理想气体在恒定压力下温度升高1度，系统对环境所做的功_ _8.314 J_。16.摩尔气体常数R是由真是气体的_pVm_对_p _作图外推p0处而求得。17克劳修斯-克拉佩方程的使用条件纯物质气-液或气-固两相平衡，气体遵循理想气体状态方程且Vm（g）Vm（l）。18卡诺热机在T1=600K的高温热源和T2=300K的低温热源之间工作，热机效率为=_50%_19化学势的定义式为_(G/nB)T,P, nC_,其他表达式为_(U/nB)S,V, nC_, _(H/nB)S,p, nC_ , _(A/nB)T,V, nC_

4、。20. 理想液态混合物的定义为任一组分在全部组成范围内都符合拉乌尔定律的液体混合物,理想液态混合的混合性质混合过程无吸放热变化，无能量变化和体积变化。三、简答题（20分，每小题5分）1写出封闭系统热力学四个基本方程式。答： dU=TdS-pdV dH=TdS+Vdp dA=-SdT-pdV dG=-SdT+Vdp23mol单原子分子理想气体在等压条件下由300K加热到600K，试求该过程的W、Q、U、H、DS。 解： U= n Cv.m(T2-T1)=3×3/2×8.314×(600-300)=11.2 KJH= n Cp.m(T2-T1)=3×5/2

5、×8.314×(600-300)=18.7 KJQ=H=18.7 KJW=U-Q=11.2-18.7=-7.5 KJDS=n Cp.mln T2/ T1=3×5/2×8.314×ln600/300=43.2 J/K3体积功的计算公式？理气恒温可逆体积功？绝热可逆体积功的计算？ 答： 一般： W=-V1 V2 pambdV 恒外压：W=- pamb （V2-V1） 恒压：W= p1V1-p2V2理气恒温可逆体积功：W=nRTln V1/ V2=nRTln p2/ p1绝热可逆：W= p1 V1/-1（1/V2-1-1/V1-1）或 W=U= n

6、Cv.m(T2-T1) 4热力学第二定律的数学表达式？描述熵增加原理。答：dSQ/T 不可逆 可逆 熵增加原理：隔离系统（绝热过程），熵不可能减小四、计算题（40分，每小题10分）11mol,263.15K的过冷水于恒定的101.325kPa下凝固为263.15K下的冰，求系统的熵变DG。已知水的凝固焓slHm(273.15K，101.325kPa)=-6020J.mol-1，冰的Cp,m(冰)=37.6 J.mol-1K-1,水的Cp,m(水)=75.3 J.mol-1K-1。 解： 1mol, H2O(s) T=263.15K P=101.325 kPa= 1mol, H2O(l) T=2

7、63.15K P=101.325 kPa= slHm(263.15K)slS(263.15K) H1 S1H2 S2 1mol, H2O(s) T=273.15K P=101.325 kPa= 1mol, H2O(l) T=273.15K P=101.325 kPa=slHm(273.15K)slS(273.15K)slHm(263.15K，101.325kPa)= slHm(273.15K，101.325kPa)+ H1 + H2 = slHm(273.15K，101.325kPa)+ 273.15 263.15Cp,m(冰)- Cp,m(水)dT =-6020J.mol-1+377 J.m

8、ol-1=-5643 J.mol-1slS(263.15K，101.325kPa)=slS(273.15K，101.325kPa)+S1+S2 = slS(273.15K，101.325kPa)+ n Cp,m(水) ln T1/ T2+ n Cp,m(冰) ln T2/ T1= nslHm(273.15K，101.325kPa) / T1+ n Cp,m(水) ln T1/ T2+ n Cp,m(冰) ln T2/ T1 =-6020/273.15+1×75.3×ln273.15/263.15+1×37.6×ln263.15/273.15 =-20.6

9、33 J/KG=H-TdS=-5643-263.15×（-20.633）=-213.43 J2计算25时，反应2CO(g)+4H2(g)=H2O(l)+C2H5OH(l)的 、(CO)=-110.52kJ/mol 、(H2O.l)=-285.83kJ/mol、(C2H5OH.l)=-277.7kJ/mol(CO)=197.67J/(mol·K)、(H2)=130.68J/(mol·K)、(H2O.l)=69.91J/(mol·K)( C2H5OH.l)=161J/(mol·K)解：=(H2O.l)+ (C2H5OH.l)-2×（-11

10、0.52）=-342.49 kJ/mol=(H2O.l)+ ( C2H5OH.l)-2(CO)-4(H2)= 69.91+161-2×197.67-4×130.68= -687.15 J/(mol·K)=-T=-342.49+298.15×（-0.68715）= -137.616 kJ/mol3现有蔗糖（C12H22O11）溶于水形成某一浓度的稀溶液，其凝固点为-0.200，计算此溶液在25时的蒸气压。已知水的Kf=1.86K·mol-1·kg，纯水在25时的蒸气压为。解：; 4氯苯(A)和溴苯(B)的混合物近乎于理想溶液。在140时，两纯物质的饱和蒸气压分别为6.80×Pa和1.19×Pa。计算溶液在140、1.013×Pa下气相和液相的组成。解：氯苯(A)和溴苯(B)的混合物近乎于理想溶液pA= pA*xA pB= pB*xB= pB*（1-