2005年物理化學期中考試題

1、2005年物理化學期中考試題解 答武漢理工大學一、填空題1.已知：fhm(298k)kj/molsm(298k) j/(kmol）cpm(298k) j/(kmol）a018030b012020c-4418030則反應a+3b2c在298k時反應的（rsm/t)p 0，（rgm/t)p 0，（lnk/t)p 0。一、填空題答：(rsm/t)p 0， (lnk/t)p 0。 (rsm/t)p= rcpm/t =(23032030)/t 0 (lnk/t)p= rhm/rt2 = 2 (44)300)/ rt2 0 b)u 0 (u/t)v 0 而 q = 0 , w 0 故 u 0則 dt t2

2、t1，現(xiàn)有一熱機在下面兩種不同情況下工作： (1) 從t3熱源吸取熱量q循環(huán)一周，對外做功w1，放給t1熱源熱量為（q w1）。 (2) t3熱源先將熱量q傳給t2熱源，熱機從t2熱源吸取熱量q循環(huán)一周，對外做功w2，放給t1熱源熱量為（q w2）。 則上述兩過程的功值的大小為w1 w2。答： 1= (t3 - t1)/ t3 2= (t2 - t1)/ t2 - w = q |-w1| |-w2| 一、填空題7.下述說法中，錯誤的是 。 a)體系放出的熱量一定等于環(huán)境吸收的熱量。 b)體系溫度的降低值一定等于環(huán)境溫度的升高值。 c)熱力學平衡時體系的溫度與環(huán)境的溫度相等。 d)若體系1與體系

3、2分別與環(huán)境達成熱平衡，則兩體 系的溫度相等。答： b一、填空題8.已知2fe(s) + o2(g) =2feo(s) rgm/(jmol-1)= -519200 + 125t/k 3/2fe(s) + o2(g) =1/2fe3o4(s) rgm/(jmol-1)= -545600 + 156.5t/k 由fe(s) 、o2(g)、feo(s) 、fe3o4(s) 組成平衡物系的組分數(shù)是 ，自由度數(shù)是 。答：組分數(shù)是 2 ，自由度數(shù)是 0 。 c = s r r/ = 4 2 0 = 2 f = c p + 2 = 2 4 + 2 = 0 一、填空題9.已知反應2h2(g) + o2(g)

4、=2h2o(l)在298k時的恒容反應熱為qv = -569kj/mol，則h2(g)在298k時標準摩爾燃燒焓為 kj/mol。答：285.7 h2(g)在298k時標準摩爾燃燒焓應為反應 h2(g) + 1/2o2(g) = h2o(l)在298k時，恒壓（標準壓力）下的反應焓而反應 2h2(g) + o2(g) =2h2o(l) 的 qp = qv + (-1)rt = 571.5 kj/mol chm(298k) = qp/2 = 285.7 kj/mol一、填空題10.對一封閉體系，非體積功為零時，下列過程中體系的u, s, g ，何者為零？ (1) 絕熱密閉剛性容器中進行的化學反應

5、過程 。 (2) 某物質(zhì)的恒溫恒壓可逆相變過程 。 (3) 某物質(zhì)經(jīng)一循環(huán)恢復原狀態(tài) 。答： (1) u 。 (2) g 。 (3) u, s, g 。一、填空題11.10mol單原子分子理想氣體的(h/t)v = j/k。答：208 (h/t)v (u/t)v + (pv)/tv = (u/t)v + v (p/t)v = cv + v (nrt/v)/tv = cv + v nr/v = ncvm + nr = 10(3/2r + r) = 208j/k一、填空題12.若反應c(s) +o2(g) = co2(g)在恒溫恒壓條件下發(fā)生，其rhm ”，“ 0。 q = 0 ,w = 0 ru

6、m = 0 絕熱自發(fā) rsm 0一、填空題13.對于任何宏觀物質(zhì)，其焓h一定 內(nèi)能u，因為 ；對于理想氣體反應，分子數(shù)增多的焓變h一定 u，因為 。答： h = u + pv h = u + pv = u + nrt 一、填空題14. a) 即使對于標準狀態(tài)下的反應也不能用其rgm判斷反應方向。 b) 因為rgm =-rtlnk ，而k是由平衡時組成表示的，所以rgm表示平衡時產(chǎn)物的吉布斯焓與反應物的吉布斯焓之差。 c) 水在25，p壓力下蒸發(fā)，求算熵變的公式為 。 d) 在恒溫恒壓下，可逆電池反應，求算熵變的公式為c = rhm /t。 上述說法正確的是 。答： ctghsmglmglmgl

7、 一、填空題15.在恒溫恒容只做非體積功的封閉體系里，當熱力學函數(shù) 到達最 值時，體系處于平衡狀態(tài)。答：a 小 二、計算題1.1mol雙原子分子理想氣體，始態(tài)的p1 = 100kpa，t1 = 300k，經(jīng)等壓可逆過程到終態(tài)t2 = 500k ，計算過程的q，w及體系的u, h, s, a, g 。已知始態(tài)熵s1 = 13.50j/k。解：q = h = n cpm (t2-t1) = 17/2r(500-300) = 5819.8j w = - p(v2-v1) = n r (t2-t1) = 8.314 (800-400) = -1662.8 j u = q + w = 4157j（或u

8、= n cvm (t2-t1) = 4157j)二、計算題s = = n cpm ln(t2/t1) = 17/2r ln(500/300) = 14.86 jk-1s2 = s + s1 = 14.86 + 13.50 = 28.36 jk-1a = u - (ts) = u - (t2 s2 - t1 s1) = 4157 - (50028.36 - 30013.50) = -5565jg = h - (ts) = h - (t2 s2 - t1 s1) = 5819.8 - (50028.36 - 30013.50) = -3902.2j dttcttp21二、計算題2.計算反應co2(

9、g) + 4h2(g) = ch4(g) + 2h2o(g)在800 k時的平衡常數(shù)k 。已知有關(guān)物質(zhì)的熱力學數(shù)據(jù)如下：fhm(300k)kj/molsm(300k) j/(kmol）cpm j/(kmol）co2(g)393.505213.92845.56h2(g)0130.75028.33ch4(g)74.894186.52349.56h2o(g)241.835188.94936.02二、計算題解： rhm(300k) = bvbfhm(b,300k) = -165.059kjmol-1 rsm(300k) = bvbsm(b,300k) = -172.507j k-1mol-1 rcpm

10、(300k) = bvbcpm(b,) = -37.28j k-1mol-1 rhm(800k) = rhm(300k) + = -183.699kjmol-1800300dtcpr二、計算題 rsm(800k) = rsm(300k) + = -209.072j k-1mol-1 rgm(800k) = rhm(800k) - 800 rsm(800k) = -16.44kjmol-1 rgm (800k) =-rtlnk (800k) k (800k)exp- rgm (800k)/800r = 11.8800300dttcpr三、相圖題某二元凝聚系統(tǒng)相圖如下圖所示：1. 在相區(qū)中填入穩(wěn)定存在的相；2. 用式子表示在線pq、mn、rs和hi上所進行的過程；3. 畫出熔體x、y的布冷曲線。三、相圖題答：(1)ll+l