物理化學(上)期末試題及參考答案

1、.一、填空題（每小題 2分，共 20 分）1、熱力學第零定律是指：。2、熵與熱力學概率之間的函數(shù)關(guān)系式是。3、補全熱力學函數(shù)關(guān)系式： CP=( S/ T)P4、一定量的單原子理想氣體定壓下從T 1 變化到 T 2 的熵變與定容下從T1變化到 T2的熵變之比為：5、化學勢的表示式中，是偏摩爾量。6、稀溶液的依數(shù)性包括、和。7、反應(yīng) NH 4HS(s)=NH 3(g)+H 2S(g)，在 298K時測得分解壓為66.66Pa，則該溫度下該反應(yīng)的 K p=； Kp=。8、1atm 壓力下水和乙醇系統(tǒng)的最低恒沸混合物含乙醇質(zhì)量分數(shù)為0.9557，現(xiàn)將含乙醇50%的乙醇水溶液進行分餾，最終得到的物質(zhì)為。

2、9、水在 101.3kPa 時沸點為 373K ，汽化熱為40.67 kJ/mol （設(shè)汽化熱不隨溫度變化）；畢節(jié)學院的大氣壓約為85.5 kPa，則在畢節(jié)學院水的沸點為K 。10、反應(yīng) NH 4HS(s)=NH 3(g)+H 2S(g)已達平衡；保持總壓不變，往系統(tǒng)中充入一定量的惰性氣體，平衡移動方向為。得分評卷人二、選擇題（每小題 2分，共 30 分）1、下列屬于化學熱力學范疇的是（）（ A ）物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系（ B）化學反應(yīng)速率（ C）化學變化的方向和限度（ D）反應(yīng)機理2、下列關(guān)于熱力學方法敘述正確的是（）（ A ）熱力學研究所得的結(jié)論不適用于分子的個體行為（ B）熱力學可以解決某

3、條件下怎樣把一個變化的可能性變?yōu)楝F(xiàn)實性的問題（ C）經(jīng)典熱力學詳細討論了物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)（ D）經(jīng)典熱力學常需計算一個變化所需要的時間3、下列函數(shù)中為強度性質(zhì)的是：（）(A)S(B)( G/ p)T(C)( U/ V) T(D)CV4、一定量的純理想氣體，下列哪組量確定后，其他狀態(tài)函數(shù)方有定值。（）（ A ） T（ B）V（ C） T 、U（ D） T、 p;.5、對一化學反應(yīng)，若知其Cp,m = BCp, m, B > 0，則該反應(yīng)的（）（ A ） H 隨溫度升高而增大（ B） H 隨溫度升高而減少（ C） H 大于零（D） H 小于零6、某氣體的壓縮因子 Z > 1，表示該氣體（

4、）（ A ）易于壓縮（B ）不易壓縮（ C）易于液化（ D）不易液化7、下列說法錯誤的是（）（ A ）熱容的大小與系統(tǒng)所含物質(zhì)的量有關(guān)（ B）對于氣體來說，其 Cp, m 恒大于 CV, m（ C）對于任意系統(tǒng)，因為體積隨溫度升高可能減小，所以其Cp,可能小于 CV（ D）對于體積不變的剛性容器中的系統(tǒng)，因為定容，所以有CV 而沒有 Cp 值8、某可逆熱機的高溫熱源為T2，低溫熱源為 T1(1)若選用水蒸氣為工作物質(zhì)，其熱機效率為W(2)若選用汽油為工作物質(zhì)，其熱機效率為O則下列關(guān)系正確的是：（）(A) W >O(B) W <O(D) 無法比較(C) WO9、已知某溫度下， ? f

5、H m (CO 2)= 393.3 kJ/mol ， ? cHm (CO)= 282.8 kJ/mol ，（）則? fH m (CO) 為（ A ） 110.5 kJ/mol（ B） 110.5 kJ/mol（ C） 676.1 kJ/mol（D ） 172.3 kJ/mol10、過飽和溶液中的溶質(zhì)的化學勢與純?nèi)苜|(zhì)的化學勢相比較，前者（）(A)大(B)小(C) 與后者相等(D) 無法比較11、兩支燒杯各有 1kg 水，向 A 杯中加入 0.01mol 蔗糖，向 B 杯中加入 0.01mol NaCl ，兩支燒杯在相同條件下按同樣的速度降溫，則（）（A）A 杯先結(jié)冰（ B ）B 杯先結(jié)冰（ C）

6、兩杯同時結(jié)冰（ D）都不會結(jié)冰12、 I2(s)與 I 2(g)平衡共存，系統(tǒng)自由度為（）(A) 0(B) 1(C) 2(D) 313、化學反應(yīng)等溫式 ? rGm =? rGm+RT lnQ ，當選取不同標準態(tài)時（）（ A ） ? rGm 和 Q 的值都改變（ B ）? rGm 和 Q 的值都改變（ C） ? rGm 的值改變， Q 不變(D)? rGm 不變， Q 的值改變14、反應(yīng) C(s)+O 2(g)=CO 2(g) ， 2 CO(g) +O 2(g)= 2CO2(g)， C(s)+ 1/2 O 2(g)=CO(g) 的平衡常數(shù)分別為 K 1、K2、K3，這三個平衡常數(shù)之間的關(guān)系是（）

7、(A) K 3=K 1K 2(B) K 3= K 1/K 2(C) K 3= K1/K 2(D)K3= K1 /K215、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;.得分評卷人三、解答題（計算過程必須有公式、代入數(shù)據(jù)后的式子、計算結(jié)果以及必要的文字說明；回答問題須簡要說明理由。每 小題 10 分，共 50 分 ）1、在 100 kPa 和 373 K 時，將 2.0 mol H 2O(g) 可逆壓縮為液體（已知該條件下水的蒸發(fā)熱為 2258 kJ/kg ，摩爾質(zhì)量為

8、 18.0 g/mol 。水蒸氣視為理想氣體；計算中可以忽略液體體積）（ 1）計算該過程的Q、 W、 U、 H、 S、 A 和 G；（ 2）如果該氣體是經(jīng)過非可逆途徑變化到相同終態(tài)，則Q、W、U 、 H、 S、 A和 G 中有哪些與 (1) 的相等？2、某溫度下液體A 與液體 B 能形成理想溶液。（ 1）將 1mol 純 A 與 2mol 純 B 混合后總蒸氣壓為50.66 kPa；若在混合物中再加入3mol純 A ，則總蒸氣壓為70.93 kPa，求純 A 的飽和蒸氣壓和純B 的飽和蒸氣壓；（ 2）若將 1mol 純 A 與 1mol 純 B 混合，求對應(yīng)的氣相中A 的摩爾分數(shù)和B 的摩爾分

9、數(shù)。3、某溫度時反應(yīng)2NaHCO 3(s) = Na2CO3(s) + H 2O(g) + CO 2 (g)的分解壓為3.999 kPa；反應(yīng) CuSO4·5H2O(s) = CuSO 4·3H 2O(s) + 2H 2O(g) 的分解壓為 6.053 kPa。計算（ 1）反應(yīng)的標準平衡常數(shù)K p1 和反應(yīng)的標準平衡常數(shù)K p2 ；（ 2）該溫度下 NaHCO 3(s)、Na2CO3(s)、CuSO4·5H 2O(s)和 CuSO4 ·3H2O(s)所組成的系統(tǒng)達到同時平衡時的壓力。4、標準壓力下(NH 4)2SO4H 2O 系統(tǒng)的相圖如下（表示質(zhì)量分數(shù)

10、） 。（ 1）圖中各區(qū)域的自由度數(shù)分別為P多少？并分別說明有哪些獨立變量。（ 2）EF 線、 EM 線、 E 點分別表示什么？各有幾個自由度？分別說明有哪些獨立變量。（ 3）通過作圖和計算說明，在20將80g(NH 4)2 SO4 與 20g H 2O 混合，平衡后系統(tǒng)中存在哪些相？各相組成是什么？各相質(zhì)量為多少？5、標準壓力， 368.5K，斜方硫可逆相變轉(zhuǎn)化為單斜硫吸熱402 J/mol 。在 298K 到 369K 范圍內(nèi)，斜方硫轉(zhuǎn)變?yōu)閱涡绷虻膮^(qū)間內(nèi)斜方硫轉(zhuǎn)變?yōu)閱涡绷虻臅r兩種硫單質(zhì)的穩(wěn)定性?-3-1-1)。請表示出在該溫度?Cp ,m =(0.356+2.7610× T) (J

11、 K mol?Gm? 隨溫度變化的關(guān)系式，并計算說明在標準壓力，298.2K;.一、填空題（每題2 分，共 20 分）1、若兩個熱力學系統(tǒng)均與第三個系統(tǒng)處于熱平衡狀態(tài)，則這兩個系統(tǒng)彼此也必定處于熱平衡。2、 S=k ln 3、 T4、 5:35、（偏摩爾吉布斯自由能）6、蒸氣壓降低、沸點升高、凝固點降低和滲透壓7、 0.111； 1.11× 109Pa28、純水和恒沸混合物9、 36810、向右移動二、選擇題（每題2 分，共 30 分）CACDABDCAAABDCB三、解答題（每題 10 分，共50 分）1、解：（ 1） W=-PV(l)- V(g) PV(g)=nRT=(2

12、5; 8.314 × 373)J=6.20kJ1 分Q= H=2258 kJ/kg 18×.0 ×10-3 kg/mol 2mol=×-81.2 kJ各 1 分 U= Q+ W= （ 6.20-81.2 ） kJ =-75.0 kJ1 分 S= QR/T=-81.210×3 J/373K=-218 J/K1 分 A= W R=6.20kJ1 分 G=01 分（ 2）由于狀態(tài)函數(shù)的改變量只決定于始、終態(tài)，與變化途徑無關(guān)，所以 U、 H 、 S、 A 和 G 均與 (1) 的相等。3 分2、解：（ 1）由道爾頓分壓定律和拉烏爾定律，P 總=PA+P

13、B =PA * xA+PB* xB所以50.66kPa= 1/3 P A*+2/3 PB*2 分70.93kPa= 4/6 P A*+2/6 PB*2 分聯(lián)立這兩個式子可得： PA* =91.20 kPa1 分PB* =30.39 kPa1 分（ 2） yA=PA /P 總 = PA* xA /( PA * xA+PB* xB )=91.20 ×0.5/(91.20 0.5+30×.39 0×.5)=0.753 分yB=1- y A =0.251 分3、解：（ 1） Kp 1=(P 1/2) /(p ) 2= (3999Pa/2)/(10 5 Pa) 2 =3.9

14、98 10×-42 分 2=(6053Pa/ 1052-32 分Kp 2=(P2/p )Pa) =3.66×10（ 2）同時平衡時，由反應(yīng)的平衡條件可知P(H2O)=P2 =6.053kPa 22 分由反應(yīng)的平衡條件K p1=P(H 2O) P(CO2)/ (p )P(CO2)= K p1 (p)2/ P(H 2O)=3.998 ×10-4×(105 Pa) 2/6053Pa=660.5 Pa=0.661 kPa2 分所以系統(tǒng)的平衡壓力為P(H 2O) +P(CO 2)=6.053+0.661=6.714 (kPa)2 分4、答：（ 1）在定壓下，二組分

15、系統(tǒng)相律為f=C- +1=3-，所以單相時自由度為2，兩相共存時自由度為1。即：溶液區(qū)的自由度為2，獨立變量為溫度、濃度；1 分冰 +溶液區(qū) 和 固體硫酸銨 +溶液區(qū) 自由度均為1，;.溫度和濃度只有一個是獨立變量。各 1 分冰 +固體硫酸銨區(qū)域，自由度均為1，獨立變量為溫度。1 分（ 2） EF 線為溶液的冰點下降曲線，表示出冰+溶液兩相平衡時，溶液組成與溫度的關(guān)系。自由度均為1，溫度和濃度只有一個是獨立變量。1 分EM 線為溶解度曲線，表示出固體硫酸銨+溶液兩相平衡時，溶液組成與溫度的關(guān)系。自由度均為1，溫度和濃度只有一個是獨立變量。1 分E 點為三相點，表示冰 +溶液 +固體硫酸銨三相共

16、存。該點的溫度及濃度均取決于系統(tǒng)自身特性，自由度為0，沒有獨立變量。1 分（3）由圖可知，系統(tǒng)中為硫酸銨質(zhì)量分數(shù)為 0.45 的溶液和 固體硫酸銨兩相。1 分由杠桿原理：m 溶液 ×（ 0.8-0.45） = m 固體 ×（ 1-0.8）1 分又m 溶液 + m 固體 = 100g聯(lián)立這兩式，可得 m 溶液 =36.4gm 固體 =63.6 g1 分5、解：S(斜方 )S(單斜 )由基爾霍夫定律，?d ?Hm=? Cp ,m dT ，將 ?Cp?,m 隨溫度變化的關(guān)系式代入上式作不定積分得?-32(J mol-1)2 分?Hm=? H 0 +0.356T+1.38 × 10T將 T=368.5K 時 ?H m? =402 J/mol 代入上式，求得 ?H 0?=84 J mol-1所以 ?H m? 與溫度的關(guān)系式為?H m? =84+0.356T+1.38 × 10-3T 2(J mol -1)2 分由吉 -亥公式， d(?G m? /T)=- ( ?H m? /T2)dT將 ?Hm? 與溫度的關(guān)系式代入上式作不定積分得?Gm? /T =84/T-0.356lnT-1.38 × 10-3T+I(