物理化学期末试卷一附答案

1、物理化学课 程 考 核 试 卷 学年第 一 学期 级 专业（类） 考核科目 物理化学 课程类别 必修 考核类型 考试 考核方式 闭卷 卷别 A （注：考生务必将答案写在答题纸上，写在本试卷上的无效）一、选择题 ( 共 8题 14分 )1. 2 分 (0123) 体系的压力p(体系)与环境的压力p(环境)有何关系? ( ) (A) 相等 (B) 无关系 (C) p(体系)>p(环境) (D) 可逆变化途径中p(体系)=p(环境) 2. 2 分 (1232) 关于偏摩尔量，下面的叙述中不正确的是： (A) 偏摩尔量的数值可以是正数、负数和零 (B) 溶液中每一种广度性质都有偏摩尔量，而且都不

2、等于其摩尔量 (C) 除偏摩尔吉布斯自由能外，其他偏摩尔量都不等于化学势 (D) 溶液中各组分的偏摩尔量之间符合吉布斯杜亥姆关系式 3. 1 分 (0739) 对实际气体的节流膨胀过程，有 ( ) (A) H = 0 (B) S = 0 (C) G = 0 (D) U = 0 4. 2 分 (0891) 在101.3 kPa下,110的水变为110水蒸气,吸热Qp,在该相变过程中下列哪个关系式不成立? ( ) (A) DS体> 0 (B) DS环不确定 (C) DS体+DS环> 0 (D) DS环< 0 5. 1 分 (2842)2842 在等温等压下，当反应的rG = 5

3、kJ×mol-1时，该反应能否进行？ ( ) (A) 能正向自发进行 (B) 能逆向自发进行 (C) 不能判断 (D) 不能进行 6. 2 分 (0392) 某化学反应在恒压、绝热和只作体积功的条件下进行，体系的温度由T1升高到T2, 则此过程的焓变H： ( ) (A) 小于零 (B) 等于零 (C) 大于零 (D) 不能确定 7. 2 分 (0459)石墨(C)和金刚石(C)在 25, 101 325 Pa下的标准燃烧焓分别为-393.4 kJ·mol-1和-395.3 kJ·mol-1，则金刚石的标准生成焓fH(金刚石, 298 K)为： ( ) (A) -3

4、93.4 kJ·mol-1 (B) -395.3 kJ·mol-1 (C) -1.9 kJ·mol-1 (D) 1.9 kJ·mol-1 8. 2 分 (2640) 恒沸混合物在气、液两相平衡共存时的自由度为： ( ) (A)0 (B)1 (C)2 (D)3二、填空题 ( 共12题 26分 )9. 5 分 (3310) 按照 D.P. Stevenson 等人的工作，异构化反应： 环己烷 (l) 甲基环戊烷 (l) 的平衡常数可以用如下的方程式表示： lnK = 4.184 - 2059 K/T 则 25的rH= _ J×mol-1 rS =

5、_ J×K-1×mol-1 10. 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。 11. 2 分 (0101) 如图。两条等温线的温度分别为Ta，Tb。1mol理想气体经过路径1231的W I与经过路径4564的WII大小关系是 。 12. 2 分 (1225) NaCl 水溶液总体积随 NaCl 浓度变化关系表示为： V/m3= 1002.874 + 17.8213(m2/mol·kg-1) + 0.87391(m2/mol·kg-1)2 ×

6、;0.047225(m2/mol·kg-1)3×10-6 则在m2=1.000 mol·kg-1时,NaCl的偏摩尔体积VNaCl,m= _m3·mol-1。 13. 2 分 (0258) 1 mol单原子分子理想气体，从p1=202 650 Pa，T1= 273 K在p/T=常数的条件下加热，使压力增加到p2= 405 300 Pa，则体系做的体积功W = J。 14. 2 分 (0745) 选择“”、“”、“”中的一个填入下列空格。 理想气体恒温可逆压缩，DS _ 0，DG _ 0。 15. 2 分 (0384) 在横线上填上 、或？（？代表不能确定

7、）。 氢气和氯气在绝热刚性容器中反应，则： (A) W_ 0 (B) U_ 0 (C) H_ 0 (D) Q_ 0 16. 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。 17. 2 分 (1009) 对一单组分、单相、各向同性的封闭体系而言，等压条件下只做体积功时，其吉布斯自由能值将随温度的升高而 。18. 2 分 (0285) 某理想气体，等温(25)可逆地从1.5 dm3膨胀到10 dm3时，吸热941

8、4.5 J，则此气体的物质的量为 摩尔。 19. 2 分 (0836) 计算下列各恒温过程的熵变（气体看作理想气体）。 20. 1 分 (0080) IUPAC推荐的符号为：系统接受功为正,则热力学第一定律的数学表达式(封闭体系)为dU= , 系统膨胀功表示为 。 三、计算题 ( 共8题 40分 ,27、28题任选一题)21. 5 分 (0898) 1 mol理想气体在等温下体积增加10倍,求体系的熵变： (1) 设为可逆过程； (2) 设为何真空膨胀过程。 22. 5 分 (3309) 在高温下水蒸气通过灼热的煤层，按下式生成水煤气： C (石墨) + H2O(g) H2(g) + CO(g

9、) 若在 1000 K 及 12000 K 时的 K 分别为 2.472 及 37.58，试计算在此温度范围内的平均反应焓rH，及在 1100 K 时反应的平衡常数 K (1100 K)。 23. 5 分 (0269) 用搅拌器对 1 mol 理想气体作搅拌功 41.84 J，并使其温度恒压地升高 1 K，若此气体Cp, m =29.28 J·K-1·mol-1，求Q，W，U和H。 24. 5 分 (1198) 某液体的蒸气压与温度的关系为：ln(p/p$)=-(0.12052K)a/T+b,式中a, b为常数,利用Clapeyron方程导出a与汽化焓vapHm间的关系;

10、b与汽化焓vapHm和正常沸点Tb间的关系。 25. 5 分 (3298) 反应 NH4Cl(s) NH3(g) + HCl(g) 的平衡常数在 250400 K 温度范围内为 lnK = 37.32 - 21 020 / (T/K) ，请计算 300 K 时反应的 rG ，rH，rS 。 26. 5 分 (0403)棕榈酸氧化反应： CH3(CH2)14COOH(s)+24O2(g)=17CO2(g)+16H2O(l) rH(298 K)为-9958 kJ·mol-1, 计算 (1) rU (298 K)； (2) 计算上述条件下1 mol棕榈酸氧化时所做的功。 27. 10 分

11、(1761) 液体A和B可形成理想液态混合物。把组成为yA=0.400的二元蒸气混合物放入一带有活塞的气缸中进行恒温压缩。已知该温度时p和p分别为40 530 Pa和121 590 Pa 。 （1）计算刚开始出现液相时的蒸气总压； （2）求A和B的液态混合物在上述温度和101 325 Pa下沸腾时液相的组成。28. 10 分 (1925) 物质 A 与 B 的物质的量分别为 nA和 nB的二元溶液，其吉布斯函数为： G = nA+nB+ RT(nAlnxA+ nBlnxB) + cnAnB/(nA+nB) 其中 c 是 T，p 的函数。 (1) 试推导 A的表达式； (2) 给出活度系数 gA

12、的表达式； (3) 上述溶液的 G 有怎样的表达式，才能使 gA= 1 ？ 四、问答题 ( 共 4题 20分 )29. 5 分 (0272)单原子分子理想气体的内能为(3/2)nRT+C (C为常数)，请由此导出理想气体的(¶U/¶V)T和(¶H/¶V)T。 30. 5 分 (0793)有两种液体，其质量均为m ，比热均为Cp，温度分别为T1,T2，试证明在等压下绝热混合 的熵变为：S = 2mCpln(T1+ T2)/2(T1-T2)1/2 并证明 T1T2时，S > 0，假设Cp与温度无关。 31. 5 分 (3360) N2O4部分解离为 N

13、O2，在恒温恒压下建立下面的平衡：N2O4(g)2NO2(g)，试讨论温度一定，改变总压时平衡的移动（设体系为理想气体反应体系）. 32. 5 分 (2445) 试用相律分析，在保持恒温下向NH4Cl固体分解达平衡的体系中通入HCl(g)后,体系压力是否改变? 参考答案一、选择题 ( 共 8题 14分 )1. 2 分 (0123)答 (D) 2. 2 分 (1232)答 (B) 3. 1 分 (0739)答 (A) 4. 2 分 (0891)答 (B) (2分) 因环境供热给体系,则 S环= -Qp/383.15K < 0 ,此为恒温恒压下的自发变化, 所以 G体< 0；体系由液态

14、变为气态, S体> 0；将体系与环境加在一起组成 新的孤立体系,在此体系中有自发变化,所以 S孤立 =S体+ S环> 0 。 5. 1 分 (2842)答 (C) 6. 2 分 (0392)答 (B) (2分)7. 2 分 (0459)答 (D) (2分)8. 2 分 (2640) 答：（B） （2分） 二、填空题 ( 共12题 26分 )9. 5 分 (3310)答 rG = -RTlnK , lnK = 4.184 - (2059 K/T) rH = RT2(dlnK $/dT) = RT2(2059/T2)=17 119 J·mol-1 (2分) rS =(rH -

15、rG )/ T (1分) rG = -RT lnK = -4.184RT + (2059KR) (1分) rS = 4.184R = 34.78 J·K-1·mol-1 (1分) 10. 2 分 (0079)答 16.85 kJ11. 2 分 (0101)答 WI =WII12. 2 分 (1225)答 以 1kg 溶剂为基准 VNaCl,m= (V/m)T,p,n1 = 19.50×10-6 m3·mol-1 13. 2 分 (0258)答 W=0 J 因为p/T=常数，当p2=2p1时，T2=2T1，即V2=V1 所以W=014. 2 分 (0745

16、)答 < , > 因为S = nRln(V2/V1) < 0 G = nRTln(p2/p1) > 0 15. 2 分 (0384)答 (A)=；(B)=；(C)=； (D)=16. 2 分 (0388)答 =Qp=QV +RT ，=1/2=-285.7 kJ·mol-117. 2 分 (1009)答 减少 (2分)18. 2 分 (0285)答 Q=W=nRTln(V2/V1)，n=2 mol 19. 2 分 (0836)答 (1) nARln(V/VA) + nBRln(V/VB) = 0 (2) nRln(2V/2V) = 0 20. 1 分 (0080

17、)答 dU=Q+W；-p外dV三、计算题 ( 共8题 40分，27、28题任选一题 )21. 5 分 (0898)答 (1) 因该过程系理想气体等温可逆膨胀过程,故 S = nRln(V2/V1) = (1mol) (8.314 J·K-1·mol-1) ln(10V1/V2) = 19.14 J·K-1 (3分) (2) 虽然与(1)的膨胀方式不同,但其始、终态相同,且熵是状态函数,所以该过程体 系的熵变与(1)相同,即 S = 19.14 J·K-1。 (2分) 22. 5 分 (3309)答 若在 T1至 T2范围内平均反应热为常数，则 ln(K

18、/ K ) = (rH /R)×(T2-T1)/(T2T1) (2分) rH = T2T1/(T2-T1)(8.314 J·K-1·mol-1)×ln(37.58/2.472) = 135.8 kJ·mol-1 (1分) lnK (1100 K) = lnK (1000 K) + (rH /R)(1100-1000)/(1100×1000) = 2.390 K (1100 K) = 10.91 (2分) 23. 5 分 (0269)答 We=pV=nRT=8.31 JWf =-41.84 JW=We+Wf =8.31-41.82=-3

19、3.51 J (2分)Qp=CpdT=29.28 J (1分)U=Qp-W=29.28+33.51=62.79 J (1分)H=U+(pV)= U+nRT=71.12 J (1分)24. 5 分 (1198)答 已知 ln(p/p$)= -(0.12052 K)a/T + b - (1) 克劳修斯克拉贝龙方程的不定积分式为: ln(p/p$)= -vapHm/(RT) + b - (2) 将(1)、(2)两式对比,即得： vapHm= (0.12052 K)aR (2分) 当在正常沸点时, ln(p/p$)= 0 , 故得 vapHm= bRTb (3分) 25. 5 分 (3298)答 30

20、0 K 时，rG = -RT lnK = 81677 J·mol-1 (2分) rS = -(rG /T)p=-(-37.32RT+21 020R)/Tp/T (2分) = 310.3 J·K-1·mol-1 rH =rG + TrS = 174 800 J·mol-1 (1分) 26. 5 分 (0403)答 (a) U (298K)= rH (298K)- n(RT) =-9958-(17-24)×8.314×298×10-3 kJ·mol-1 =-9941 kJ·mol-1 (3分) (b) W=n

21、(RT)= -17.3 kJ (2分) 27. 10 分 (1761)答 （1） （1） （2） 联立（1），（2）式解得： （6分） （2） (4分) 28. 10 分 (1925)答 (1) A= (G/nA)T,p, = + RTlnxA+ nA1/nA- 1/(nA+ nB) - nB×1/(nA+ nB) + cnB2/(nA+ nB)2 =+ RTlnxA+cnB2/(nA+ nB)2 (4分) (2) 与A=+ RTln(xAA)=+ RTlnxA+ RTlnA 比较 = expcnB2/RT(nA+nB)2=exp(cxB2/RT) (4分) (3) 要使 = 1，必须使 c= 0 则 G =nA+nB+RT(nAlnxA+nBlnxB) (2分) 四、问答题 ( 共 4题 2