物理化学考试参考答案

参考答案一、是非题（10分）1.×2.√3.√4.×5.√6.×7.×8.√9.√10.×二、选择题（8分）1.①2.②3.③4.①5.②6.②7.①8.③三、填空题（8分）1.lBgBlAgA,2.2)(41ppK3.2121,SSUU4.1种5.6.0,0SU四、综合填空题（16分）1.Q=33.38kJ；U=30.17kJ；G=02.S=191.44J·K-13.1.554.T2=226K；U=-0.25kJ;H=-0.35kJ5.cH（CH4,g,298K）=-894.34kJ·mol-16.p*(Hg，l)=0.3337Pa，vapHm=58.398kJ·mol-17.①②③l(A+B),s(B);0.8kg,0.2kg五、证明题（4分）T500600700800900100000.20.40.60.81Temp.(K)AwB→B时间p一定因为ppTHC)(pTTpTpTpHpTHpC)()()(因为理想气体0)(TpH,所以0)(TppC六、计算题（前6题每题5分，后6题每题4分）1.1mrmolkJ0.31)K15.298(H113mrmolkJ35.31molkJ}100662720.3121100.31{)K15.398(H11mrmolKJ5.66)K15.298(S1111mrmolKJ51.67molK}J298398ln662720.31215.66{)K15.398(S113mrmolkJ48.4molkJ)51.67398100.31()K15.398(GKRTGln)K15.398(mr2582.0K2．（1）1mrmrmolkJ4.24121RTHU（2）(298K)(T)U1U1U2(298K)U=U1+U2=0△V=0,△U=0H2O(g)+19.5O2H2+1/2O2+19.5O2H2O(g)+19.5O2)298)(2.275.1938.31(104.241)298)]((5.19)(1[32,2,2TKTOmolCOHmolCUmVmVT=727.7K3、解：（1）W=-P[V(l)-V(g)]≈PV(g)=nRT=(2×8.314×373)J=6.20kJQ=△H=2258kJ/kg×18.0×10-3kg/mol×2mol=-81.2kJ△U=Q+W=（6.20-81.2）kJ=-75.0kJ△S=QR/T=-81.2×103J/373K=-218J/K△A=WR=6.20kJ△G=0（2）由于状态函数的改变量只决定于始、终态，与变化途径无关，所以△U、△H、△S、△A和△G均与(1)的相等。4、解：（1）由道尔顿分压定律和拉乌尔定律，P总=PA+PB=PA*xA+PB*xB所以50.66kPa=1/3PA*+2/3PB*70.93kPa=4/6PA*+2/6PB*联立这两个式子可得：PA*=91.20kPaPB*=30.39kPa（2）yA=PA/P总=PA*xA/(PA*xA+PB*xB)=91.20×0.5/(91.20×0.5+30.39×0.5)=0.75yB=1-yA=0.255、解：（1）KpΘ1=[(P1/2)/(pΘ)]2=[(3999Pa/2)/(105Pa)]2=3.998×10-4KpΘ2=(P2/pΘ)2=(6053Pa/105Pa)2=3.66×10-3（2）同时平衡时，由反应②的平衡条件可知P(H2O)=P2=6.053kPa由反应①的平衡条件KpΘ1=P(H2O)﹒P(CO2)/(pΘ)2P(CO2)=KpΘ1﹒(pΘ)2/P(H2O)=3.998×10-4×(105Pa)2/6053Pa=660.5Pa=0.661kPa所以系统的平衡压力为P(H2O)+P(CO2)=6.053+0.661=6.714(kPa)6、答：（1）在定压下，二组分系统相律为f=C-Φ+1=3-Φ，所以单相时自由度为2，两相共存时自由度为1。即：溶液区的自由度为2，独立变量为温度、浓度；冰+溶液区和固体硫酸铵+溶液区自由度均为1，温度和浓度只有一个是独立变量。冰+固体硫酸铵区域，自由度均为1，独立变量为温度。（2）EF线为溶液的冰点下降曲线，表示出冰+溶液两相平衡时，溶液组成与温度的关系。自由度均为1，温度和浓度只有一个是独立变量。EM线为溶解度曲线，表示出固体硫酸铵+溶液两相平衡时，溶液组成与温度的关系。自由度均为1，温度和浓度只有一个是独立变量。E点为三相点，表示冰+溶液+固体硫酸铵三相共存。该点的温度及浓度均取决于系统自身特性，自由度为0，没有独立变量。（3）由图可知，系统中为硫酸铵质量分数为0.45的溶液和固体硫酸铵两相。由杠杆原理：m溶液×（0.8-0.45）=m固体×（1-0.8）又m溶液+m固体=100g联立这两式，可得m溶液=36.4gm固体=63.6g7、解：S(斜方)S(单斜)由基尔霍夫定律，d∆Hmø=∆Cpø,mdT，将∆Cpø,m随温度变化的关系式代入上式作不定积分得∆Hmø=∆H0ø+0.356T+1.38×10-3T2(J﹒mol-1)将T=368.5K时∆Hmø=402J/mol代入上式，求得∆H0ø=84J﹒mol-1所以∆Hmø与温度的关系式为∆Hmø=84+0.356T+1.38×10-3T2(J﹒mol-1)由吉-亥公式，d(∆Gmø/T)=-(∆Hmø/T2)dT将∆Hmø与温度的关系式代入上式作不定积分得∆Gmø/T=84/T-0.356lnT-1.38×10-3T+I(J﹒K-1﹒mol-1)即：∆Gmø=84-0.356TlnT-1.38×10-3T2+IT(J﹒mol-1)将T=368.5K时∆Gmø=0代入上式，求得I=2.38J﹒K-1﹒mol-1所以∆Gmø与温度的关系式∆Gmø=84-0.356TlnT-1.38×10-3T2+2.38T(J﹒mol-1)将T=295.2代入上式，得∆Gmø=67J﹒mol-10所以在标准压力，298.2K时斜方硫稳定。8.每一问的T2、W、△U、△H、△S五个量各1分解：n=PV/(RT)=4.41mol(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=39.8dm3T2=P2V2/(nR)=108.6KW=△U=nCV,m(T2-T1)=—9.04kJ△H=△U+△(PV)=—9.04×103+(105×39.8×10-3-106×10.0×10-3)(J)=—15.06kJ△S=0(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=175KW=△U=nCV,m(T2-T1)=—5.39kJV2=nRT2/P2=64.16dm3△H=△U+△(PV)=—5.39×103+(105×64.16×10-3-106×10.0×10-3)(J)=8.97kJ△S=nRln(V2/V1)+nCV,mln(T2/T1)=43.7J/K9、解：（1）P总=PA+PB=PA*xA+PB*xB=[40.0xA+120.0(1-xA)]=120.0-80.0xA(kPa)yA=PA/P总=PA*xA/P总开始时，气相组成yA=0.4即：0.4=40.0xA/(120.0-80.0xA)解得xA=0.667所以P总=120.0-80.0×0.667=66.67(kPa)（2）全部液化后，液相组成与原始组成一致，即xA=0.4PA=PA*xA=40.0×0.40=16.0(kPa)PB=PB*xB=120.0×0.60=72.0(kPa)yA=PA/P总=16.0/(16.0+72.0)=0.182yB=0.81810、解，初始H2S(g)的量=n总-n0(CO2)=PV/(RT)-n0(CO2)=0.393mol设生成H2O(g)物质的量为xCO2(g)+H2S(g)=COS(g)+H2O(g)开始时物质的量/mol0.10.393平衡时物质的量/mol0.1-x0.393-xxx由于该反应Σν=0，反应前后n总不变n总=0.493molH2O(g)的摩尔分数为0.02，即x=0.02×0.493=0.00986(mol)该反应Σν=0，KΘ(610K）=Kn=x2/[(0.1-x)(0.393-x)]=2.82×10-3由ln[KΘ(620K）/KΘ(610K）]=(1/610K-1/620K)ΔrHmø/R代入数据后解得：KΘ(620K）=6.74×10-311、解：（作图略）最初馏出物的组成为x乙醇=0.69（2）普通蒸馏到最后一滴时，余液为纯乙醇（3）在带有活塞的密闭容器中平衡蒸发到最后一滴时，余液组成为x乙醇=0.8812、∆Cpø,m=—50.92+36.66×10-3T(J﹒K-1﹒mol-1)由基尔霍夫定律，d∆Hmø=∆Cpø,mdT，将∆Cpø,m随温度变化的关系式代入上式作不定积分得∆Hmø=∆H0ø-50.92T+18.33×10-3T2(J﹒mol-1)将T=298K时∆Hmø=-92.22×103J/mol代入上式，求得∆H0ø=-78680J﹒mol-1所以∆Hmø与温度的关系式为∆Hmø=-78680-50.92T+18.33×10-3T2(J﹒mol-1)由吉-亥公式，d(∆Gmø/T)=-(∆Hmø/T2)dT将∆Hmø与温度的关系式代入上式作不定积分得∆Gmø/T=—78680/T+50.92lnT-18.33×10-3T+I(J﹒K-1﹒mol-1)即：∆Gmø=—78680+50.92TlnT-18.33×10-3T2+IT(J﹒mol-1)将T=298K时∆Gmø=－32.90×103J/mol代入上式，求得I=－131J﹒K-1﹒mol-1所以∆Gmø与温度的关系式∆Gmø=—78680+50.92TlnT-18.33×10-3T2-131T(J﹒mol-1)将T=1000K代入，的∆Gmø(1000K)=123.8kJ﹒mol-1)Kø=EXP(-∆Gmø/RT)=3.41×10-7