《物理化学》试卷及答案解析

PAGE1《物理化学》试卷及答案解析得分评卷人一、填空题（每小题2分，共20分）1、状态函数可分为两类：其数值在系统中具有加和性的是，请举三个这类函数的例子；其数值取决于系统自身而与系统中物质数量无关的是，请举三个这类函数的例子。2、写出Joule-Thomson系数的定义式：。若Joule-Thomson系数大于0，则该气体经节流过程后，随压力降低，温度。3、可逆热机的效率与两热源温度的关系是；在其他条件都相同的前提下，用可逆热机去牵引机车，机车的速度将会是。4、Zn与稀硫酸作用，其他条件相同的情况下，分别在敞口容器中进行和在密闭容器中进行，所放出的热量进行比较，前者后者。（填“<”、“>”或“=”）5、NH4Cl(s)在真空容器中分解生成NH3(g)和HCl(g)达平衡，该系统的组分数为，相数为，自由度数为。6、某分解反应为A(s)=2B(g)+C(g)，气体视为理想气体，其标准平衡常数Ko与解离压力P之间的关系是。7、双变量体系的热力学基本公式：dU=PdV；dG=VdP。8、在200℃和25℃之间工作的卡诺热机，其效率为%。9、纯物质混合形成理想液态混合物时，△mixV0，△mixH0，△mixS0，△mixG0。（填“<”、“>”或“=”）10、理想气体反应，标准平衡常数Ko与用分压表示的经验平衡常数Kp之间的关系是；标准平衡常数Ko与用物质的量分数表示的经验平衡常数Kx之间的关系是。得分评卷人二、选择题（每小题2分，共20分）1、某气体的压缩因子Z>1，表示该气体比理想气体（）（A）容易压缩（B）不易压缩（C）容易液化（D）不易液化2、关于气体的隙流，下列说法错误的是（）（A）气体隙流速度与摩尔质量的平方根成正比（B）隙流定律可以用来求气体的摩尔质量（C）利用隙流作用可以分离摩尔质量不同的气体（D）气体分子运动论是隙流定律的理论依据3、系统从一个状态经不可逆过程到达另一状态，系统的ΔS（）（A）大于零（B）小于零（C）等于零（D）无法确定4、碳酸钠和水可以形成Na2CO3·H2O，Na2CO3·7H2O，Na2CO3·10H2O三种水合物，在101.3kPa时该物系共存的相数最多为（）（A）2（B）3（C）4（D）55、常压下-10℃过冷水变成-10℃的冰，此过程的（）（A）ΔG<0,ΔH>0（B）ΔG>0,ΔH>0（C）ΔG=0,ΔH=0（D）ΔG<0,ΔH<06、A、B两组分的气液平衡T-x图上，有一最低恒沸点，恒沸物组成为xA=0.7。现有一组成为xA=0.5的AB液体混合物，将其精馏可得到（）（A）纯A和恒沸混合物（B）纯B和恒沸混合物（C）只得恒沸混合物（D）得纯A和纯B7、在101℃时，水在多大外压下沸腾？（）（A）101.3kPa（B）1013kPa（C）略高于101.3kPa（D）略低于101.3kPa8、实际气体的化学势μi=μi⊙+RTln(f/p)中标准态化学势μi⊙是指（）（A）该气体在标准压力下的化学势（B）该气体在标准压力和298.2K下的化学势（C）该气体在标准压力下且符合理想气体行为时的化学势（D）该气体在标准压力和298.2K下且符合理想气体行为时的化学势9、一定温度压力下，在A与B两种液体互溶形成的体系中，改变一定浓度后，若A的偏摩尔体增加，B的偏摩尔体积将（）（A）增加（B）减小（C）不变（D）先增后减10、已知①2H2O(g)=2H2(g)+O2(g)K1⊙②CO2(g)=CO(g)+1/2O2(g)K2⊙则反应CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)的标准平衡常数应为（）（A）K1⊙/K2⊙（B）(K1⊙)1/2/K2⊙（C）K1⊙K2⊙（D）K1⊙/2-K2⊙得分评卷人三、判断题（每小题1分，共10分）1、等压、绝热条件下机械搅拌一定量溶液，使其温度上升，ΔH=Qp=0。（）2、某体系发生一绝热不可逆变化后，保持绝热条件，系统将无法回复其最初状态。（）3、对于纯组分，其化学势就等于它的Gm。（）4、同温同压下，同浓度的蔗糖和食盐水溶液的渗透压相等。（）5、等边三角形坐标表示A、B、C三组分系统组成（用质量分数）时，某直线平行于BC边，该直线上的点代表的系统，其A的质量分数都相同。（）6、等边三角形坐标表示A、B、C三组分系统组成（用质量分数）时，通过顶点A的直线上的系统，B和C的质量分数之比不变。（）7、某气体反应A(g)+B(g)=C(g)的△rGm⊙大于0，则该反应在标准态不能进行，即将反应物置于标准压力下，系统中不会出现C气体。（）8、状态函数都固定后，状态固定，反之亦然。（）9、只有系统的容量性质才有偏摩尔量，强度性质是没有偏摩尔量的。（）10、化学反应的△rHm>0时，升高温度，K⊙减小。（）得分评卷人四、综合题（每小题10分，共50分）按下列要求写出相应公式（对于有多个符合条件公式的情况，只需任意写出一个）：(1)理想气体状态方程：(2)Clausius不等式：(3)一定量理想气体非等温非等压非等容过程的熵变计算式：(4)Clausius-Clapeyron方程：(5)根据热容计算一定量物质等压变温过程的焓变：(6)偏摩尔量加和公式：(7)Raoult定律：(8)化学反应等温式：(9)化学势定义式：(10)Maxwell关系式中任一个：2、在273K，800kPa时，20.0dm3单原子理想气体，（1）经过绝热可逆膨胀到终态压力100kPa；（2）在恒外压100kPa下绝热膨胀到终态压力100kPa。分别计算两个过程的W、△U、△H和△S。标准压力下A-B二组分溶液，已知：A的沸点为70℃，B的沸点为100℃；含A40%的溶液在50℃沸腾，当温度升到65℃时剩下最后一滴液体，其中含A20%；含A85%的溶液蒸馏，在55℃时馏出第一滴液体，其中含A65%；含B40%的溶液蒸馏，在45℃时沸腾，此时气相和液相组成相同。在下方粗略绘出此二组分的沸点-组成图；指出各相区的相态和自由度数。4、298K时，反应NH4HS(s)=NH3(g)+H2S(g)△rGm⊙=5.51kJ/mol，①计算标准平衡常数和解离压力；②若将NH3和H2S各1.00mol放入体积20dm3的容器中，平衡时NH4HS的量为多少？（气体均作理想气体处理）5、反应(CH3)2CHOH(g)=(CH3)2CO(g)+H2(g)，已知△rCp,mo=16.72J·K-1·mol-1；457K时标准平衡常数为0.36；298K时△rHmo=61.5kJ·mol-1。写出该反应ΔrGmo与温度的函数关系，并计算500K时该反应的ΔrGmo和Ko。《物理化学》答案解析一、填空题（每小题2分，共20分）1、广度性质【或容量性质】，【m、V、U、H、G等等任举3个】；强度性质，【T、P、ρ、Gm等等任举3个】2、μ=(¶T/¶P)H，降低3、η=(Th-Tc)/Th，无限慢【或最慢】4、>5、1，2，16、Ko=4P3/(27Po2)7、TdS-；-SdT+8、379、=，=，>，<10、Ko=Kp(Po)-Σν；Ko=Kx(P/Po)Σν二、选择题（每小题2分，共20分）1~5：BADBD6~10：BCCBB三、判断题（每小题1分，共10分）错对对错对对错对对错四、综合题（每小题10分，共50分）1、（每个公式1分）（1）PV=nRT（2）dS-(δQ/T)≥0【或ΔS-Σ(δQ/T)≥0】（3）ΔS=nRln(V2/V1)+CVln(T2/T1)【或ΔS=nRln(P1/P2)+CPln(T2/T1)等】（4）dlnP/dT=ΔH/(RT2)（5）ΔH=（6）（7）PA=PA*xA【或(PA*-PA)/PA*=xB】（8）∆rGm=∆rGmo+RTlnQ（9）【或或或】（10）【或或或】2、解：n=PV/(RT)=(800×103×20.0×10-3)/(8.314×273)=7.05mol(1)γ=Cp,m/CV,m=5/3由绝热可逆过程方程式P1V1γ=P2V2γ，代入数据得V2=0.0690m3T2=P2V2/(nR)=(100×103×0.0690)/(7.05×8.314)=117.7(K)（1分）W=△U=nCV,m(T2-T1)=7.05×1.5×8.314×(117.7-273)=—1.37×104(J)（2分）△H=△U+△(PV)=—1.37×104+(105×0.0690-800×103×20.0×10-3)(J)=—22.8kJ（1分）△S=0（1分）(2)绝热：W=nCV,m(T2-T1)等外压：W=—P2(V2-V1)=—P2(nRT2/P2-nRT1/P1)两式相等，代入数据，解得T2=177.2K（1分）W=△U=nCV,m(T2-T1)=7.05×1.5×8.314×(177.2-273)=8.42×103(J)（2分）V2=nRT2/P2=104dm3△H=△U+△(PV)=—8.42×103+(105×0.104-800×103×20.0×10-3)(J)（1分）=—14.0kJ△S=nRln(V2/V1)+nCV,mln(T2/T1)=58.6J/K（1分）3、（1）绘制图形如下：（绘图共8分。图形正确规范得8分；未标或错标一个数据点扣1分；未标明Po扣0.5分；未标明纵坐标量及单位扣1分；未标明横坐标量扣1分）Po（2）上方区域为气相单相，下方区域为液态单相。单相区自由度为2。(1分)中间两个区域为气-液两相共存。两相区自由度为1。(1分)（可直接在图上标注）4、解：①K⊙=exp(-△rGm⊙/RT)=exp[-5.51×103/(8.314×298)]=0.108（2分）令分解压为P，由反应式，K⊙=（P/2P⊙）2，P=P⊙（4K⊙）1/2=（4×0.108）1/2P⊙=6.67×104Pa（3分）②平衡时的总压力就是分解压，所以平衡时（1分）气体总物质的量n=PV/RT=6.67×104×20×10-3/(8.314×298)=0.54(mol)（2分）n(NH3)=n(H2S)=0.54/2=0.27(mol)由反应式可知,消耗掉的NH3或H2S的物质的量等于产生的NH4HS物质的量所以n(NH4HS)=1.00-0.27=0.73(mol)（2分）5、解：由基尔霍夫定律，d∆rHmø=∆rCpø,mdT，(1分)将∆rCpø,m=16.72J·K-1·mol-1代入上式作不定积分得∆rHmø=∆H0ø+16.72T