《物理化学》期末试卷(一)(附答案)

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)ΔH=0(B)ΔS=0(C)ΔG=0(D)ΔU=04.2分(0891)在101.3kPa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)S体0(B)S环不确定(C)S体+S环0(D)S环05.1分(2842)2842在等温等压下，当反应的ΔrGm$=5kJmol-1时，该反应能否进行？()(A)能正向自发进行(B)能逆向自发进行(C)不能判断(D)不能进行6.2分(0392)某化学反应在恒压、绝热和只作体积功的条件下进行，体系的温度由T1升高到T2,则此过程的焓变ΔH：()(A)小于零(B)等于零(C)大于零(D)不能确定7.2分(0459)石墨(C)和金刚石(C)在25℃,101325Pa下的标准燃烧焓分别为-393.4kJ·mol-1和-395.3kJ·mol-1，则金刚石的标准生成焓ΔfHm$(金刚石,298K)为：()(A)-393.4kJ·mol-1(B)-395.3kJ·mol-1(C)-1.9kJ·mol-1(D)1.9kJ·mol-18.2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：lnKp$=4.184-2059K/T则25℃的ΔrHm$=_________Jmol-1ΔrSm$=_________JK-1mol-110.2分(0079)007910mol单原子理想气体,在恒外压0.987p下由400K,2p等温膨胀至0.987p,物体对环境作功kJ。11.2分(0101)如图。两条等温线的温度分别为Ta，Tb。1mol理想气体经过路径1231的WI与经过路径4564的WII大小关系是。12.2分(1225)NaCl水溶液总体积随NaCl浓度变化关系表示为：V/m3=[1002.874+17.8213(m2/mol·kg-1)+0.87391(m2/mol·kg-1)]2×0.047225(m2/mol·kg-1)3×10-6则在m2=1.000mol·kg-1时,NaCl的偏摩尔体积VNaCl,m=________________m3·mol-1。13.2分(0258)1mol单原子分子理想气体，从p1=202650Pa，T1=273K在p/T=常数的条件下加热，使压力增加到p2=405300Pa，则体系做的体积功W=J。14.2分(0745)选择“＞”、“＜”、“＝”中的一个填入下列空格。理想气体恒温可逆压缩，S_____0，G_____0。15.2分(0384)在横线上填上＞、＜、＝或？（？代表不能确定）。氢气和氯气在绝热刚性容器中反应，则：(A)W____0(B)ΔU____0(C)ΔH____0(D)Q____016.2分(0388)0388已知反应2H2(g)+O2(g)2H2O(l)在298K时恒容反应热QV=-564kJ·mol-1，则H2(g)在298K时标准摩尔燃烧焓ΔcHm$=_______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1.5dm3膨胀到10dm3时，吸热9414.5J，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)1mol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)若在1000K及12000K时的Kp$分别为2.472及37.58，试计算在此温度范围内的平均反应焓ΔrHm$，及在1100K时反应的平衡常数Kp$(1100K)。23.5分(0269)用搅拌器对1mol理想气体作搅拌功41.84J，并使其温度恒压地升高1K，若此气体Cp,m=29.28J·K-1·mol-1，求Q，W，ΔU和ΔH。24.5分(1198)某液体的蒸气压与温度的关系为：ln(p/p)=-(0.12052K)a/T+b,式中a,b为常数,利用Clapeyron方程导出a与汽化焓ΔvapHm间的关系;b与汽化焓ΔvapHm和正常沸点Tb间的关系。25.5分(3298)反应NH4Cl(s)＝NH3(g)+HCl(g)的平衡常数在250～400K温度范围内为lnKp$=37.32-[21020/(T/K)]，请计算300K时反应的ΔrGm$，ΔrHm$，ΔrSm$。26.5分(0403)棕榈酸氧化反应：CH3(CH2)14COOH(s)+24O2(g)=17CO2(g)+16H2O(l)ΔrHm$(298K)为-9958kJ·mol-1,计算(1)ΔrUm$(298K)；(2)计算上述条件下1mol棕榈酸氧化时所做的功。27.10分(1761)液体A和B可形成理想液态混合物。把组成为yA=0.400的二元蒸气混合物放入一带有活塞的气缸中进行恒温压缩。已知该温度时pA和pB分别为40530Pa和121590Pa。（1）计算刚开始出现液相时的蒸气总压；（2）求A和B的液态混合物在上述温度和101325Pa下沸腾时液相的组成。28.10分(1925)物质A与B的物质的量分别为nA和nB的二元溶液，其吉布斯函数为：G=nAμA$+nBμB$+RT(nAlnxA+nBlnxB)+cnAnB/(nA+nB)其中c是T，p的函数。(1)试推导μA的表达式；(2)给出活度系数A的表达式；(3)上述溶液的G有怎样的表达式，才能使A=1？四、问答题(共4题20分)29.5分(0272)单原子分子理想气体的内能为(3/2)nRT+C(C为常数)，请由此导出理想气体的(U/V)T和(H/V)T。30.5分(0793)有两种液体，其质量均为m，比热均为Cp，温度分别为T1,T2，试证明在等压下绝热混合的熵变为：ΔS=2mCpln[(T1+T2)/2(T1-T2)1/2]并证明T1≠T2时，ΔS0，假设Cp与温度无关。31.5分(3360)N2O4部分解离为NO2，在恒温恒压下建立下面的平衡：N2O4(g)＝2NO2(g)，试讨论温度一定，改变总压时平衡的移动（设体系为理想气体反应体系）.32.5分(2445)试用相律分析，在保持恒温下向NH4Cl固体分解达平衡的体系中通入HCl(g)后,体系压力是否改变?参考答案一、选择题(共8题14分)1.2分(0123)[答](D)2.2分(1232)[答](B)3.1分(0739)[答](A)4.2分(0891)[答](B)(2分)因环境供热给体系,则ΔS环=-Qp/383.15K0,此为恒温恒压下的自发变化,所以G体0；体系由液态变为气态,ΔS体0；将体系与环境加在一起组成新的孤立体系,在此体系中有自发变化,所以ΔS孤立=ΔS体+ΔS环0。5.1分(2842)[答](C)6.2分(0392)[答](B)(2分)7.2分(0459)[答](D)(2分)8.2分(2640)答：（B）（2分）2122211fC二、填空题(共12题26分)9.5分(3310)[答]ΔrGm$=-RTlnKp$,lnKp$=4.184-(2059K/T)ΔrHm$=RT2(dlnK/dT)=RT2(2059/T2)=17119J·mol-1(2分)ΔrSm$=(ΔrHm$-ΔrGm$)/T(1分)ΔrGm$=-RTlnKp$=-4.184RT+(2059KR)(1分)ΔrSm$=4.184R=34.78J·K-1·mol-1(1分)10.2分(0079)[答]16.85kJ11.2分(0101)[答]WI=WII12.2分(1225)[答]以1kg溶剂为基准VNaCl,m=(V/m)T,p,n1=19.50×10-6m3·mol-113.2分(0258)[答]W=0J因为p/T=常数，当p2=2p1时，T2=2T1，即V2=V1所以W=014.2分(0745)[答],因为ΔS=nRln(V2/V1)0ΔG=nRTln(p2/p1)015.2分(0384)[答](A)=；(B)=；(C)=；(D)=16.2分(0388)[答]rmH$=Qp=QV+ΔνRT，cmH$=1/2rmH$=-285.7kJ·mol-117.2分(1009)[答]减少(2分)18.2分(0285)[答]Q=W=nRTln(V2/V1)，n=2mol19.2分(0836)[答](1)nARln(V/VA)+nBRln(V/VB)=0(2)nRln(2V/2V)=020.1分(0080)[答]dU=δQ+δW；-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ΔS=nRln(V2/V1)=(1mol)(8.314J·K-1·mol-1)ln(10V1/V2)=19.14J·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ΔS=19.14J·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,2p$/K,1p$)=(ΔrHm$/R)×[(T2-T1)/(T2T1)](2分)ΔrHm$=[T2T1/(T2-T1)](8.314J·K-1·mol-1)×ln(37.58/2.472)=135.8kJ·mol-1(1分)lnKp$(1100K)=lnKp$(1000K)+(ΔrHm$/R)[(1100-1000)/(1100×1000)]=2.390Kp$(1100K)=10.91(2分)23.5分(0269)[答]We=pΔV=nRΔT=8.31JWf=-41.84JW=We+Wf=8.31-41.82=-33.51J(2分)Qp=CpdT=29.28J(1分)ΔU=Qp-W=29.28+33.51=62.79J(1分)ΔH=ΔU+Δ(pV)=ΔU+nRΔT=71.12J(1分)24.5分(1198)[答]已知ln(p/p)=-(0.12052K)a/T+b--------(1)克劳修斯－克拉贝龙方程的不定积分式为:ln(p/p)=-ΔvapHm/(RT)+b--------(2)将(1)、(2)两式对比,即得：ΔvapHm=(0.12052K)aR(2分)当在正常沸点时,ln(p/p)=0,故得ΔvapHm=bRTb(3分)25.5分(3298)[答]300K时，ΔrGm$=-RTlnKp$=81677J·mol-1(2分)ΔrSm$=-(ΔrGm$/