《.物理化学》期未试卷A答案

2010~2011学年第一学期物理化学（上）试卷A答案共4页第1页2010—2011学年第一学期化学与材料学院2009级材料专业《物理化学》期末试卷A答案考生考试诚信承诺书在我填写考生信息后，表示我已阅读和理解《龙岩学院考试纪律与违纪处分办法》的有关规定，承诺在考试中自觉遵规守纪，如有违反将接受处理；我保证在本科目考试中，本人所提供的个人信息是真实.准确的。考生签名：题号分数评卷人一二三四（1）四（2）四（3）四（4）五（1）五（2）总分复核人试卷类别：开卷（）闭卷（√）考试用时：120分钟考试时间：2011年1月12日上午考试地点：文（）息考生信栏院（系）班级姓名学号………………………………………………装……………………订……………………线……………………………………注意事项1.学生的院（系）别.专业.班级.姓名.学号必须填写在考生信息栏内指定的位置。2.学生在考试之前必须填写考试时间和地点。3.答题字迹要清楚，并保持卷面清洁。2010~2011学年第一学期物理化学（上）试卷A答案共4页第2页一.选择题（共10小题，每题1分，共10分；填上正确答案）1.某气体的状态方程为pVm=RT+bp(b为大于零的常数)，此气体向真空绝热膨胀后的温度将(A)A.不变B.上升C.下降D.不确定2.有一容器四壁导热，上部有一可移动的活塞，在这容器中同时放入锌粒和盐酸，发生化学反应后活塞将上移一定距离，以锌粒和盐酸为系统，则(A)A.Q0，W0，ΔU0B.Q0，W=0，ΔU0C.Q=0，W0，ΔU0D.Q=0，W0，ΔU=03.1molA与nmolB组成的溶液，体积为0.65dm3，当xB=0.8时，A的偏摩尔体积VA,m=0.090dm3·mol-1，那么B的偏摩尔VB,m为(A)A.0.140dm3·mol-1B.0.072dm3·mol-1C.0.028dm3·mol-1D.0.010dm3·mol-14.下列过程中能适用方程的是(A)A.I2(s)I2(g)B.Hg2Cl2(s)2HgCl(s)C.C(石墨)C(金刚石)D.N2(g,T1,p1)N2(g,T2,p2)5.理想气体间的反应，以各种形式表示的平衡常数中，其值与温度和压力皆有关系的是（D）A.KfB.KcC.KpD.Kx6.纯物质在恒压下G~T图正确的是(B)7.二级相变的特征描述在下列说法中错误的是(D)A.无相变热B.相变时无熵变化C.相变时两相的密度相同D.相变时两相的热容相同8.在分子配分函数的表达式中与压力有关的是(B)A.电子运动的配分函数B.平动配分函数C.转动配分函数D.振动配分函数9.理想气体反应达化学平衡A(g)+B(g)3C(g)，若在恒温下维持总压不变加入一定量的惰性气体，则平衡将(A)A.向右移动B.向左移动C.不移动D.无法确定10.一个体积为V，粒子质量为m的离域子系统，其最低平动能级和其相邻能级间隔为(B)A.B.C.D.二．判断题（共10题，每题1分，共10分；对打√，错打×）1.系统熵增加的过程是不可逆过程。(×)2.绝热系统或隔离系统达平衡时，熵值最大；等温.等压不做非体积功的条件下，封闭系统达平衡时Gibbs自由能最小。(√)3.任何溶质的加入都能使溶液的沸点升高。(×)4.理想气体的SnCVVnCpppV,,lnlnmm2121只适用于可逆过程。(×)5.由纯组分混合成理想液态混合物时没有热效应，故混合熵为零。(×)6.纯水在三相点和冰点时，都是三相共存，根据相律，这两点的自由度都应该等于零。(×)7.纯水的蒸气压为p*，若在水面上充入N2(g)以增加外压，则纯水的蒸气压下降。(×)8.A，B两液体混合物在T~x图上出现最低点，则该混合物对Raoult定律产生正偏差。(√)9.等边三角形坐标表示法中，若有一组系统，其组成位于平行于三角形某一边的直线上，则这一组系统所含由顶角所代表的组分的质量分数都相等。(√)10.在同温同压下，分子的振动特征温度越高，其对熵的贡献越大。(×)三．填空题（共10题，每题2分，共20分；在题中“____”处填上答案）1.N2(M=28)分子的最概然速率与H2(M=2)分子在300K的最概然速率相同时的温度4200K。2.1mol理想气体从相同的始态(p1，V1，T1)分别经绝热可逆膨胀到达终态(p2，V2，T2)，经绝热不可逆膨胀到达终态(p2，V2/，T2/)，则T2/T2，V2/V2，S2/S2，H2/H2。(选填：“”，“”或“=”)3.由两种液体所形成的溶液中，组分的蒸气压对Raoult定律产生不大的正偏差。如果浓度用摩尔分数来表示，且选取纯液体为标准态，组分的活度系数必定1；如果以组分在极稀溶液中服从Henry定律为参考态，则组分的活度因子必定1。(选填：“”，“”或“=”）2lnRTHdTpd息考生信栏院（系）班级姓名学号………………………………………………装……………………订……………………线……………………………………2010~2011学年第一学期物理化学（上）试卷A答案共4页第3页4.在288K时H2O(l)的饱和蒸气压为1702Pa，0.6mol的不挥发性溶质B溶于0.540kgH2O(M=18)时，蒸气压下降42Pa，溶液中H2O的活度系数γ水=0.9948。5.在理想气体的S~T图上，任一点上的恒容线与恒压线的斜率之比为CV/Cp。6.CaCO3(s)，BaCO3(s)，BaO(s)，CaO(s)和CO2(g)构成的多相平衡系统中的物种数S为5，组分数C为3，相数Ф为5，自由度f为0。7.反应H2O(g)+C(s)=H2(g)+CO(g),在400℃时达到平衡，ΔrHөm=133.5kJ∙mol-1，为使平衡向右移动，可采取的措施有①升高温度；②降低压力；③恒压下充入惰性气体；④增加水蒸气的压力。8.最低能量零点选择不同，则配分函数的值不同，热力学能的值不同，熵的值相同，定容热容的值相同。(选填：“相同”或“不同”)9.300K时，当分布在J=1转动能级上的分子数是J=0能级上的3e-0.1倍时，其分子的转动特征温度为15K。10.已知CO的转动惯量I=1.45×10-46kg•m2，k=1.38×10-23J•K-1，h=6.626×10-34J•s，则CO的转动特征温度为2.78K。四.计算题（共4小题，共50分）1.(15分)2mol、298K、60dm3的O2(g)经绝热可逆压缩到20dm3，试求该过程的Q、W、ΔU、ΔH、ΔS、ΔG、ΔA和ΔSiso。设O2为理想气体，Sөm(O2,g)=205.14J∙K-1∙mol-1，Cp,m(O2,g)=3.5R解:∵绝热可逆，∴Q=0（1分），ΔS=0（1分）理想气体绝热可逆过程方程式：T1V1γ-1=T2V2γ-1，γ=Cp,m/Cv,m=3.5R/2.5R=1.4（1分）KVVTT45.462206029814.112112（2分）p1=nRT1/V1=2×8.314×298/60=82.58kPa（1分）ΔU=nCv,m(T2-T1)=2×2.5×8.314×(462.45-298)=6836.2J（1分）ΔH=nCp,m(T2-T1)=2×3.5×8.314×(462.45-298)=9570.7J（1分）W=ΔU=6836.2J（1分）pnRTVpSpT（1分）S1=nSөm+10058.82ln314.8214.20521dppnRpp413.46J∙K-1（2分）ΔG=ΔH-Δ(TS)=ΔH-S1(T2-T1)=9570.5-413.46×(462.45-298)=-58423J（1分）ΔA=ΔU-Δ(TS)=ΔU-S1(T2-T1)=6836.2-413.46×(462.45-298)=-61157.3J（1分）ΔSsub=0，ΔSiso=ΔSsys+ΔSsub=0（1分）2.(10分)288K时，1molNaOH溶解在4.56molH2O中，所形成溶液的蒸气压为596.5Pa，同温下水的饱和蒸气压为1705Pa，纯液体水为标准态，求（1）溶液中水的活度；（2）在溶液中和纯水中，水的化学势相差多少？解：(1)35.017055.596*水水水ppa（4分）(2)1*7.251335.0ln288314.8ln)(),(molJaRTTpT水水水(6分)3.(15分)A和B可形成稳定化合物AB；A、B、AB在固态时完全不互溶；A、AB、B的熔点分别为200℃、300℃、400℃；A与AB，AB与B形成两个低共熔点分别为150℃、2.01EB,x和250℃、8.01EB,x。（1）在下图中完成上述体系的熔点-组成(t-xB)图；（2）画出物系xB=0.1和xB=0.5的两条步冷曲线；（3）4molB和6molA混合物冷却到无限接近150℃时，体系是哪几相平衡？各相的组成是多少？各相物质的量是多少？息考生信栏院（系）班级姓名学号………………………………………………装……………………订……………………线……………………………………2010~2011学年第一学期物理化学（上）试卷A答案共4页第4页（3）体系有AB(s)+熔液(L)二相组成；AB(s)的组成xB=0.5或纯AB(s)，熔液组成xB=0.2（4分）24.05.02.04.0)(熔液sABnn，nAB(s)+n熔液=10mol，n熔液=3.33mol(2分），nAB(s)=6.67mol（2分）4.(10分)有如下两个反应在323K时达平衡：(1)2NaHCO3(s)Na2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g)(2)CuSO4.5H2O(s)CuSO4.3H2O(s)+2H2O(g)已知反应(1)的解离压力为4.0kPa，反应(2)的水汽压力为6.05kPa。试计算由NaHCO3(s)，Na2CO3(s)，CuSO4.5H2O(s)，CuSO4.3H2O(s)所组成的系统，在达到平衡时CO2(g)的分压。解:(1)2NaHCO3(s)Na2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g)开始时kPa：00平衡时kPa：x+2yx(2分)p分=pH2O+pCO2，pH2O=pCO2=p分/2=2.0kPa(2分)Kp(1)=pH2OpCO2=(2.0kPa)2=x(x+2y)(1分)(2)CuSO4.5H2O(s)CuSO4.3H2O(s)+2H2O(g)开始时kPa：0平衡时kPa：x+2y(2分)Kp(2)=pH2O2=(6.05kPa)2=(x+2y)2，x+2y=6.05kPa(1分)x=(2.0kPa)2/6.05kPa=0.66116kPa，即pCO2=661.16Pa(2分)五证明题（共10分）1.(5分)假定某气体遵守状态方程apRTpVm（a为大于零的常数），求证该气体的焦尔-汤姆逊系数0TJ。证明：pmpmpmmTVnTVnVVpRTVapRTpV,,,（2分）napTnRnVVTVTVpSTpHVdpTdSdHmpTT/,（2分）0,mpppTHTJCaCnaTHpHpT(a，Cp,m均为正值）（1分)2.(5分)理想稀溶液中若溶剂服从拉乌尔定律，则在相同浓度范围内溶质服从亨利定律。证明：恒温恒压下，xA→1浓度范围内，溶剂服从拉乌尔定律：pA=p*AxA，AAAxpplnlnln*ApTAApTAAxxxxp1lnln,,，或1lnln,pTAAxp（2分）Duhem-Margules公式：1lnlnlnln,,