青島科技大學物理化學試題三套及答案.doc

青島科技大學物理化學試題之一第一套一、填空題（每小題2分，共20分）1、系統(tǒng)處于熱力學平衡狀態(tài)時，必須同時滿足 、 、 、 四個條件平衡。2、同一個系統(tǒng)的U、H、A、G這四個熱力學量， 最大， 最小。3、補全熱力學函數(shù)關(guān)系式：dG= + VdP ； (G/p)T = 。4、理想氣體與溫度為T的大熱源接觸作等溫膨脹，吸熱Q，所做的功是變化到相同終態(tài)的最大功的20%，則系統(tǒng)的熵變?yōu)?（用T和Q表示）。5、等溫等壓下兩種純物質(zhì)混合形成理想溶液，則mixV 0，mixH 0，mixS 0，mixG 0（填“”或“”或“=”）。6、非理想氣體的標準態(tài)是指： 。7、熱分析法繪制相圖時，常需畫出不同組成混合物的溫度時間曲線，這種線稱之為 。8、寫出化學反應(yīng)等溫式： 。9、反應(yīng)C(s)+O2(g)=CO2(g)，2 CO(g) +O2(g)= 2CO2(g)，C(s)+ 1/2 O2(g)=CO(g)的平衡常數(shù)分別為K1、K2、K3，這三個平衡常數(shù)之間的關(guān)系是K3= 。10、298K時有一僅能透過水的滲透膜將0.01mol/L和0.001mol/L的蔗糖溶液分開，欲使該體系達平衡，需在濃度為 的溶液上方施加壓力，該壓力為 Pa。二、選擇題（每小題2分，共30分）1、下列說法不符合近代化學的發(fā)展趨勢與特點的是 （ ）（A）從單一學科到交叉學科 （B）從宏觀到微觀（C）從平衡態(tài)研究到非平衡態(tài)研究 （D）從表相到體相2、下列關(guān)于熱力學方法的敘述，不正確的是 （ ）（A）熱力學研究對象是大量分子的集合，所得的結(jié)論不適用于分子的個體行為。（B）熱力學可以解決怎樣把一個變化的可能性變?yōu)楝F(xiàn)實性的問題（C）經(jīng)典熱力學不考慮物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)和反應(yīng)機理（D）經(jīng)典熱力學不能解決一個具體變化所需要的時間3、下列參數(shù)中屬于過程量的是 （ ）(A)H (B)U (C)W (D)V4、實際氣體處于下列哪種情況時，其行為與理想氣體接近 （ ）(A)高溫高壓 (B)高溫低壓 (C)低溫高壓 (D)低溫低壓5、在一個剛性絕熱容器內(nèi)發(fā)生苯在氧氣中燃燒的反應(yīng) （ ）(A) U=0，H0，Q=0 (B) U=0，H0，W=0(C) U=0，H=0，Q=0 (D) U=0，H=0，W=06、關(guān)于Joule-Thomson系數(shù)J-T，下列說法錯誤的是 （ ）（A）J-T是系統(tǒng)的強度性質(zhì)（B）J-T0，表示節(jié)流膨脹后氣體的溫度下降（C）常溫下，大多數(shù)氣體的J-T為正值，而H2和He的J-T為負值（D）理想氣體的J-T = 07、工作在393K和293K的兩個大熱源間的卡諾熱機，其效率約為 （ ）(A) 83 (B) 25 (C) 100 (D) 208、當10mol N2和20mol H2混合通過合成氨塔，反應(yīng)一段時間后有5mol NH3生成。對反應(yīng)式N2+3H2=2NH3，反應(yīng)進度 （ ）(A) 等于2.5mol (B) 等于2.5mol (C) 對不同反應(yīng)物計算結(jié)果不一樣 (D) 反應(yīng)物沒反應(yīng)完而無法計算9、在標準狀態(tài)下 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) 的 rHm是 （ ） (A) 水的標準生成熱fHm(H2O，l)； (B) H2(g)的標準燃燒熱cHm(H2，g)； (C) 1/2rHm是水的標準生成熱fHm(H2O，g)；(D) 1/2rHm是水的標準生成熱fHm(H2O，l)。10、等溫等壓下，A和B組成的均相系統(tǒng)中，當改變濃度時A的偏摩爾體積增加，則B的偏摩爾體積將 （ ）(A) 增加 (B) 減小 (C) 不變 (D) 隨A和B的比例不同而不同11、FeCl3和H2O能形成四種水合物，則在25，標準壓力下，該系統(tǒng)最多可平衡共存的相數(shù)為 （ ）(A) 2 (B) 3 (C) 4 (D) 512、兩液體的混合物在T-x圖上出現(xiàn)最高點，則該混合物對拉烏爾定律產(chǎn)生偏差的情況為 （ ）(A) 正偏差 (B)負偏差 (C) 無偏差 (D) 無規(guī)則13、等溫等壓下，某反應(yīng)的rGm=5kJ/mol，則該反應(yīng)變化 （ ）(A) 正向自發(fā) (B)反向自發(fā) (C) 不能判斷 (D) 不能進行14、反應(yīng)3O2(g)=2O3(g)，在25時rHm=280 J/mol，對該反應(yīng)正向進行有利的條件是 （ ）(A) 加壓升溫 (B) 加壓降溫 (C) 降壓升溫 (D) 降壓降溫15、過飽和溶液中的溶劑的化學勢與純?nèi)軇┑幕瘜W勢相比較，前者 （ ）(A) 大 (B) 小 (C) 與后者相等 (D) 無法比較得分評卷人四、解答題（每小題10分，共50分）1、在273K，1000 kPa時， 10.0dm3單原子理想氣體（1）經(jīng)過絕熱可逆膨脹到終態(tài)壓力100 kPa；（2）在恒外壓100 kPa下絕熱膨脹到終態(tài)壓力100 kPa。分別計算兩個過程的終態(tài)溫度、W、U、H、S。2、室溫下，液體A與液體B能形成理想溶液?，F(xiàn)有一A、B混合物的蒸氣相，其中A的摩爾分數(shù)為0.4 ，把它放在一個帶活塞的汽缸內(nèi)，在室溫下將汽缸緩慢壓縮。已知純A與純B的飽和蒸氣壓分別為40.0 kPa和120.0 kPa，求（1）當液體開始出現(xiàn)時，汽缸內(nèi)氣體的總壓；（2）當氣體全部液化后，再開始汽化時氣體的組成。3、CO2(g)與H2S(g)在高溫的反應(yīng)為CO2(g) + H2S(g) = COS(g) + H2O(g) ，在610K時將0.1 mol CO2(g)加入體積為2.5 dm3的空瓶中，然后再充入H2S(g)使總壓為1000 kPa。達平衡后取樣分析，其中H2O(g)的摩爾分數(shù)為0.02 。設(shè)該反應(yīng)的rHm = 2.74105J/mol且不隨溫度變化，視氣體為理想氣體。分別求610K和620K時該反應(yīng)的標準平衡常數(shù) 。4、在標準壓力下蒸餾時，乙醇乙酸乙酯系統(tǒng)有如下數(shù)據(jù)（x表示液相中的摩爾分數(shù)；y表示氣相中的摩爾分數(shù)）：x乙醇y乙醇溫度/x乙醇y乙醇溫度/0077.150.5630.50772.00.0250.07076.700.7100.60072.80.1000.16475.00.8330.73574.20.2400.29572.60.9420.88076.40.3600.39871.80.9820.96577.70.4620.46271.61.0001.00078.3請根據(jù)以上數(shù)據(jù)在右框畫出該系統(tǒng)的T-x圖，并回答下列問題：對x乙醇=0.80的溶液，（1）進行蒸餾，最初餾出物的組成為？（2）普通蒸餾到最后一滴時，余液組成為？（3）在帶有活塞的密閉容器中平衡蒸發(fā)到最后一滴時，余液組成為？5、合成氨的反應(yīng)可表示為 N2(g) + 3 H2(g) = 2 NH3(g)，在298K和各氣體均處于標準壓力時該反應(yīng)的rHm = 92.22 kJ/mol，rGm =32.90 kJ/mol。已知：Cp,m(N2) =28.58 + 3.7610-3T (JK-1mol-1) ；Cp,m(H2) =27.28 + 3.2610-3T (JK-1mol-1) ；Cp,m(NH3) =29.75 +25.110-3T (JK-1mol-1) ，請表示出rGm與溫度的函數(shù)關(guān)系，并計算1000K時該反應(yīng)的rGm 和K。答案一、填空（每題2分，共20分）1、熱平衡、力學平衡、相平衡、化學平衡。2、H，A3、SdT ；V4、5Q/T5、=，=，(2)(3) B. (2)(1)(3) C. (3)(1)(2) D. (3)(2)(1)( ) 25. 298K時反應(yīng)Zn+Fe2+=Zn2+Fe的E0為0.323V，則其平衡常數(shù)為 A. 2.89105 B. 8.341010 C. 5.53104 D. 2.35102一、 二、計算題：(共50分)1(10分) A(熔點651)和B(熔點419)的相圖具有一個低共熔點，為368(42% A,質(zhì)量百分數(shù)，下同)。(1) (1) 繪出該二組分系統(tǒng)的示意相圖，標出各相區(qū)相態(tài)，及自由度。(2) (2) 分別指出80% A和30% A的系統(tǒng)從700冷卻到300的過程的相變。(3) (3) 畫出49% A的溶液的步冷曲線。2、(20分) 某抗菌素施于人體后在血液中的反應(yīng)呈現(xiàn)一級反應(yīng)。如在人體中注射0.5克某抗菌素，然后在不同時間測其在血液中的濃度，得到下列數(shù)據(jù)：t (h)481216CA (血液中藥含量mg/100ml)0.480.310.240.15lncA-t的直線斜率為-0.0979, lncA,0=-0.14(1) (1) 求反應(yīng)速率常數(shù)。(2) (2) 計算半衰期(3) 若使血液中某抗菌素濃度不低于0.37mg/100ml，問需幾小時后注射第二針。3、(20分) 5mol過冷水在-5, 101.3kPa下凝結(jié)為冰，計算過程的G, 并判斷過程在此條件下能否發(fā)生。已知水在0, 101.3kPa下凝固熱Hm,凝=-6.009JK-1mol-1，水的平均熱容為75.3 JK-1mol-1, 冰的平均熱容為37.6 JK-1mol-1。答案：一、1. B 2. C 3. C 4. C 5.D 6.C 7. D 8. B 9.B 10.D 11.B 12.A 13.A 14.B 15.A 16.C 17.B 18. C 19. B 20. A 21.B 22. B 23. C 24. C 25.B二、1(10分)A(熔點651)和B(熔點419)的相圖具有一個低共熔點，為368(42% A,質(zhì)量百分數(shù)，下同)。(4) (4) 繪出該二組分系統(tǒng)的示意相圖，標出各相區(qū)相態(tài)，及自由度。(5) (5) 分別指出80% A和30% A的系統(tǒng)從700冷卻到300的過程的相變。(6) (6) 畫出49% A的溶液的步冷曲線。B(s)+l20040060080020406080BAB%t ()lA(s)-lA(s)+B(s)單相區(qū)為2，兩相區(qū)為1，三相線為02、(20分) 二、(20分) 某抗菌素施于人體后在血液中的反應(yīng)呈現(xiàn)一級反應(yīng)。如在人體中注射0.5克某抗菌素，然后在不同時間測其在血液中的濃度，得到下列數(shù)據(jù)：t (h)481216CA (血液中藥含量mg/100ml)0.480.310.240.15lncA-t的直線斜率為-0.0979, lncA,0=-0.14(3) (3) 求反應(yīng)速率常數(shù)。(4) (4) 計算半衰期(3) 若使血液中某抗菌素濃度不低于0.37mg/100ml，問需幾小時后注射第二針。解： 設(shè)cA,0為抗菌素開始濃度(1)反應(yīng)速率方程積分形式 lncA=-kt+lncA,0 斜率為-k=-0.0979 .k=0.0979h-1(2) =7.08h(3)t=0時，ln cA= ln cA,0=-0.14 t=1/k=1/0.0979ln(0.72/0.37)=6.8h約需6.8小時后注射第二針。3、(20分) 5mol過冷水在-5, 101.3kPa下凝結(jié)為冰，計算過程的G, 并判斷過程在此條件下能否發(fā)生。已知水在0, 101.3kPa下凝固熱Hm,凝=-6.009JK-1mol-1，水的平均熱容為75.3 JK-1mol-1, 冰的平均熱容為37.6 JK-1mol-1。G(2) H2O(l) H2O(s) n=5.00mol, n=5.00mol, t1= -5 t1= -5 p=101.3kPa p=101.325kPa G3G1 H2O(l) H2O(s)G3 n=5.00mol, n=5.00mol, t1= 0 t1=0 P=101.3kPa p=101.3kPa H=H1+H2+H3=1883-30045-940=-29102J，S1=nCp,m,水lnT1/T2=575.3ln273.2/268.2=6.93JK-1，S2=Hm,凝/T=5(-6009103)/273.2=-110.0 JK-1S3=nCp,m,冰lnT2/T1=537.6ln268.2/273.2=3.47JK-1，S=S1+S2+S3=6.95-110.0-3.47=-106.5 JK-1G=H-TS=-29102-268.2(-106.5)=-539 J 0，W 0，U 0 B. Q = 0，W = 0，U 0C. Q = 0，W = 0，U = 0 D. Q 0，U 0，則該反應(yīng)一定是：（ ）。A. 吸熱反應(yīng) B. 放熱反應(yīng) C. 溫度升高 D. 無法確定13、將1mol H2O(l)（100、101.325kPa）置于密閉真空容器中，蒸發(fā)為同溫同壓的水蒸氣并達平衡，該過程的G（ ）。A.大于0 B.小于0 C.等于0 D.不能確定14、1mol雙原子理想氣體的Cp是：（ ）。A. 1.5R B. 2.5R C. 3.5R D. 2R 15、 2mol理想氣體B在300K時等溫膨脹，W =0時體積增加一倍，則其S(JK-1)為（ ）。A. -5.76 B. 331 C. 5.76 D. 11.52三、填空題：以下各題，請將正確的答案填在空白處。（每小題3分，共15分）1、已知稀溶液中溶質(zhì)的摩爾分數(shù)為0.03，純?nèi)軇┑娘柡驼羝麎簽?1.3kPa，則該溶液中溶劑的蒸汽壓為 kPa。2、化學式的定義式為B= 。3、已知下列反應(yīng)的平衡常數(shù)：H2(g) + S(s) = H2S(s)為K1 ；S(s) + O2(g) = SO2(g)為K2 。則反應(yīng) H2(g) + SO2(g) = O2(g) + H2S(g)的平衡常數(shù)為_ 。4、NH4HS(s)放入真空容器中，并與其分解產(chǎn)物NH3(g)和H2S(g)達到平衡，則該系統(tǒng)中組分數(shù)C= ；相數(shù)P= ；自由度F= 。5、A及B二組分組成的凝聚體系能生成三種穩(wěn)定的化合物，則于常壓下在液相開始冷卻的過程中，最多有 種固相同時析出？四、計算題。（1小題6分，2、3小題各12分，共30分）1、在一定壓力p和溫度298.2 K的條件下，1molC2H5OH(l)完全燃燒時所做的功是多少？設(shè)體系中氣體服從理想氣體行為。2、101325Pa下將一盛有100、1mol的密閉玻璃球放在100dm3的容器中，整個容器放在100的恒溫槽內(nèi)。將玻璃小球擊破，水即發(fā)生氣化（設(shè)蒸氣為理想氣體），計算該過程的Q，W，DU，DH，DS，DA，和DG。已知100水的氣化熱為40.59 kJmol1。3、已知甲苯的摩爾質(zhì)量為 9210-3 kgmol-1，沸點為383.15K，平均摩爾氣化焓為 33.84kJmol-1；苯的摩爾質(zhì)量為 7810-3 kgmol-1，沸點為353.15K，平均摩爾氣化焓為 30.03kJmol-1。有一含苯 100g 和甲苯 200g 的理想液態(tài)混合物，在373.15K，101.325 kPa下達氣液平衡。求 （1）373.15K 時苯和甲苯的飽和蒸氣壓； （2）平衡時液相和氣相的組成； （3）由兩組分物質(zhì)形成該理想液態(tài)混合物時的混合焓