物化期末考試試卷A2015

1、中山大學(xué)本科生期末考試考試科目：物理化學(xué)（上）（A卷）學(xué)年學(xué)期：2014學(xué)年第三學(xué)期姓 名： 學(xué) 院/系：化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院學(xué) 號(hào)： 考試方式：閉卷+A4紙雙面小結(jié)年級(jí)專業(yè)： 考試時(shí)長(zhǎng)：120分鐘班 別： 警示 中山大學(xué)授予學(xué)士學(xué)位工作細(xì)則第八條：“考試作弊者，不授予學(xué)士學(xué)位?！?以下為試題區(qū)域，共3道大題，總分100分,考生請(qǐng)?jiān)诖痤}紙上作答-一、選擇題（共 15 小題，每小題 2 分，共 30 分）1. 硫酸與水可形成H2SO4H2O(s)、H2SO42H2O(s)、H2SO44H2O(s)三種水合物,問(wèn)在 101 325 Pa 的壓力下，能與硫酸水溶液及冰平衡共存的硫酸水合物最多可有多少種

2、? ( ) (A) 3 種 (B) 2 種 (C) 1 種 (D) 不可能有硫酸水合物與之平衡共存。 2. 理想氣體卡諾循環(huán)的圖為下列四種情況中的哪一種? ( B、C ) 答案為何無(wú)C?3. 液體B比液體A易于揮發(fā),在一定溫度下向純A液體中加入少量純B液體形成稀溶液,下列幾種說(shuō)法中正確的是： ( ) (A) 該溶液的飽和蒸氣壓必高于同溫度下純液體A的飽和蒸氣壓 (B) 該液體的沸點(diǎn)必低于同樣壓力下純液體A的沸點(diǎn) (C) 該液體的凝固點(diǎn)必低于同樣壓力下純液體A的凝固點(diǎn)(溶液凝固時(shí)析出純固態(tài)A) (D) 該溶液的滲透壓為負(fù)值 4. 在下列狀態(tài)變化中，哪些可以應(yīng)用公式dU = TdS-pdV ? (

3、A) NO2氣體緩慢膨脹，始終保持化學(xué)平衡NO2=NO+O2 (B) NO2氣體以一定速度膨脹,解離出來(lái)的NO+O2總是落后于平衡組成 (C) SO3氣體在不解離為SO2+O2的條件下膨脹 (D) 水在-10時(shí)等溫結(jié)冰 5. 假定某原子的電子態(tài)有兩個(gè)主要能級(jí)，即基態(tài)和第一激發(fā)態(tài)，能級(jí)差為1.3810-21 J，其余能級(jí)可以忽略，基態(tài)是二重簡(jiǎn)并的。則在100 K時(shí)，第一激發(fā)態(tài)與基態(tài)上的原子數(shù)之比為： ( ) (A) 3 (B) 0.184 (C) 1 (D) 0.016. 下列條件哪一個(gè)錯(cuò)誤? ( ) 理論上使公式Hp = Qp成立的條件是: (A) 封閉體系 (B) 只做體積功 (C) 恒壓可

4、逆 (D) 等壓不可逆 7. 主要決定于溶解在溶液中粒子的數(shù)目，而不決定于這些粒子的性質(zhì)的特性叫_。 (A) 一般特性 (B) 依數(shù)性特征 (C) 各向同性特性 (D) 等電子特性 8. 25時(shí)，1 mol 理想氣體等溫膨脹，壓力從 10p$ 變到p$，體系吉布斯自由能變化多少？ ( ) (A) 0.04 kJ (B) -12.4 kJ (C) 1.24 kJ (D) -5.70 kJ 9. 關(guān)于理想液體混合物，下面的表述中不正確的是： ( ) (A) 理想液體混合物一定是無(wú)熱溶液，但無(wú)熱溶液不一定是理想溶液 (B) 理想液體混合物可以是電解質(zhì)溶液，也可是非電解質(zhì)溶液 (C) 理想液體混合物中

5、任一組分在所有濃度時(shí)都遵守拉烏爾定律 (D) 理想液體混合物是指所有分子之間的引力和分子體積都相仿的多組分體系 10. 在 101.325 kPa 壓力下，1.5 mol H2O(l) 由 10 升至 50，已知 H2O(l) 的平均摩爾定壓熱容為 75.295 J K-1 mol-1，則此過(guò)程中體系的熵變?yōu)椋?( ) (A) 6.48 J K-1 (B) 1.8225 kJ K-1 (C) 78.94 J K-1 (D) 14.93 J K-1 11已知化合物：CaCO3的分解溫度為897；MnCO3的分解溫度為525，它們?cè)?98K下分解反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp關(guān)系為：( )(A) Kp Kp

6、；(B) Kp Kp ；(C) Kp = Kp ；(D) 無(wú)法比較 。12. 在等溫等壓下進(jìn)行下列相變： H2O (s, -10, p$) = H2O (l, -10, p$) 在未指明是可逆還是不可逆的情況下，考慮下列各式哪些是適用的? ( ) (1) Q/T = fus S (可逆過(guò)程) (2) Q = fus H (等壓過(guò)程，非體積功等于零) (3) fus H/T = fus S (可逆相變) (4) fus G = 最大凈功 (可逆過(guò)程) (A) (1)，(2) (B) (2)，(3) (C) (4) (D) (2) 13. 恒溫下，單一組分的過(guò)冷液體的化學(xué)勢(shì)比其固體的化學(xué)勢(shì)： (

7、) (A) 高 (B) 低 (C) 相等 (D) 不可比較 14. 把下列化學(xué)勢(shì)與偏摩爾量區(qū)別開(kāi)來(lái)： ( ) (1) (S/nB (2) (H/nB)S,p, (3) (U/nB)T,V, (4) (F/nB)T,V, (A) (1)、(4) 偏摩爾量；(2)、(3) 化學(xué)勢(shì) (B) (1) 偏摩爾量；(2) 化學(xué)勢(shì)； (3)、(4) 都不是 (C) (1) 偏摩爾量；(2)、(4) 化學(xué)勢(shì)；(3) 都不是 (D) (2) 化學(xué)勢(shì)；(3)、(4) 偏摩爾量；(1) 都不是 15. 理想氣體從狀態(tài) I 經(jīng)自由膨脹到狀態(tài) II，可用哪個(gè)熱力學(xué)判據(jù)來(lái)判斷該過(guò)程的自發(fā)性？ ( ) (A) H (B)

8、G (C) S (D) U 二、填空題（共 10 小題，每小題 2 分，共 20 分）1. 已知反應(yīng)2 H2(g) + O2(g)2 H2O(l)在298 K時(shí)恒容反應(yīng)熱QV =-564 kJmol-1，則 H2(g)在298 K時(shí)標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓cH= _-285.7_kJmol-1。 -284.42. 1 kg水中分別加入相同數(shù)量(0.01 mol)的溶質(zhì)：葡萄糖, NaCl, CaCl2和乙醇溶液。相應(yīng)的沸點(diǎn)為T(mén)b（水），Tb（糖），Tb(NaCl) , Tb(CaCl2) , Tb（乙）。試將其沸點(diǎn)的次序由高到低排列： 。3. 理想氣體向真空膨脹，體積由V1變到V2，其U _= 0_ ，

9、S _= nRln(V2/V1)_ 。 4. 已知Cl2的共價(jià)半徑為1.98810-10 m, k =1.38, h =6.6, Cl原子的相對(duì)摩爾質(zhì)量為35.0，的第一激發(fā)態(tài)的能量等于kT時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)對(duì)配分函數(shù)的貢獻(xiàn)變得重要，則此時(shí)的溫度T= 0.7 K 。5. 在二級(jí)相變過(guò)程中： = 0， = 0。6. 298 K, p$ 下，1 mol甲苯與1 mol苯混合形成理想溶液，混合過(guò)程的mixH = _0_ ，mixS = _ 11.53 JK-1。 7設(shè)A和B可析出穩(wěn)定化合物AxBy和不穩(wěn)定化合物AmBn，其Tx圖如圖所示，其中阿拉伯?dāng)?shù)字代表相區(qū)，根據(jù)相圖判斷，要分離出純凈的化合物AmBn，物

10、系點(diǎn)所處的相區(qū)是：(A) 9 ； (B) 7 ； (C) 8 ； (D) 10 。8水蒸氣蒸餾通常適用于某有機(jī)物與水組成的：(A) 完全互溶雙液系 ； (B) 互不相溶雙液系 ；(C) 部分互溶雙液系 ； (D) 所有雙液系 。9分配定律不適用下列哪個(gè)體系：(A) I2溶解在水與CCl4中 ；(B) Na2CO3溶解在正庚烷和二乙二醇醚中 ；(C) NH4Cl溶解在水與苯中 ；(D) Br2溶解在CS2與水中 。10如圖是恒溫恒壓下的三組分鹽水體系相圖，復(fù)鹽可形成水合物，存在幾個(gè)三相平衡區(qū)：(A) 2個(gè) ； (B) 3個(gè) ； (C) 4個(gè) ； (D) 5個(gè) 。1.5CM三、計(jì)算題（共 5 小題

11、，每小題 10 分，共 50 分）1. 已知甲醇在-10C80C范圍內(nèi)蒸氣壓與溫度的關(guān)系為： lg(pT根據(jù)我國(guó)法定計(jì)量單位的要求，毫米汞柱已被廢除。(1) 請(qǐng)將該式中壓力單位改用Pa表示，并將常用對(duì)數(shù)改用自然對(duì)數(shù)表示，正確寫(xiě)出甲醇的蒸氣壓與溫度關(guān)系的表達(dá)式。lg(p/Pa) = lg(p/mmHg) + lg(mmHg/Pa) = 8.802 2001 K/T + lg(101325/760)答案計(jì)算有誤？(2) 試計(jì)算在此溫度區(qū)間甲醇的蒸發(fā)熱。ln(p2/p1) = (vapHm/R) (1/T1 1/T2) 答案少了（T2-T1）？2. 某量熱學(xué)實(shí)驗(yàn)如下進(jìn)行：(1)在一封閉的絕熱恒容量熱

12、器中，盛有初始溫度為298.15 K、質(zhì)量為1.298 g乙酸乙酯。在過(guò)量O2存在下燃燒后，量熱器溫度升高2.13 K；(2)然后讓量熱器冷卻到 298.15 K；(3)再使電流強(qiáng)度為2.134 76 A的電流通過(guò)量熱器中電阻為125.9 W的加熱線圈75.26 s，引起溫度升高2.78 K，試求： (A) 步驟 (1) 中，整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置的rU 0 （因?yàn)镼=W=0?） (B) 步驟 (3) 中，整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置的rU = W = I2Rt (C) 由最初狀態(tài)的反應(yīng)物變成最終產(chǎn)物的rU = n(EA)cHm(298.15K) + n(EA) Cv,m(EA) + n(O2) Cv,m(O2)T1

13、=T1rU(B)/T2 (D) 該反應(yīng) (CH3COOC2H5+ 5O2= 4CO2+ 4H2O) 在 298.15 K的rUm = 3. 已知 25 下列各物質(zhì)的熱力學(xué)數(shù)據(jù): fH/kJmol-1 fG/kJmol-1 Cp,m/JK-1mol-1 CaCO3(s) -1206.9 -1128.8 82.349.810-3T CaO(s) -635.1 -604.2 41.820.310-3T CO2(g) -393.5 -394.4 28.735.710-3T 試計(jì)算298 K時(shí) CaCO3的分解壓及平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系式。Kp = exp(-rG m /RT), Kp = p(CO2)/

14、pq （聯(lián)立求出p(CO2)即為分解壓）rH m = Cp,mdT+H0 （將298 K的相關(guān)數(shù)據(jù)代入，求出H0）rG m /T= -(rH m /RT2)dT+I0 （將298 K的相關(guān)數(shù)據(jù)代入，求出I0） rG m (T) =H0 - (41.8 +28.7 -82.3)TlnT 0.5(20.3 + 35.7 49.8)T2 + I0T lnK =rG m (T) / (-R T2) （將上式代入即可） 4. 333 K時(shí),苯胺和水的蒸氣壓分別是0.760 kPa和19.9 kPa,在此溫度下苯胺和水部分互溶形成兩相,兩相中苯胺的摩爾分?jǐn)?shù)分別為0.732和0.088，(1)假設(shè)每一相中溶

15、劑遵守拉烏爾定律、溶質(zhì)遵守亨利定律,計(jì)算兩個(gè)亨利常數(shù)k1(苯胺層中)和k2. (水層中)， (2)求出水層中每個(gè)組分的活度系數(shù)，活度的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)分別先以拉烏爾定律為參考，后以亨利定律為參考。 (1)k(H2O)= p*(H2O) x(H2O ,水層) / x(H2O ,苯胺層)k(苯胺)= p*(苯胺) x(苯胺,苯胺層) / x(苯胺,水層)(2) 在水層中以拉烏爾定律為參考 (H2O)= a(H2O) /x(H2O) = p (H2O)/p*(H2O) x(H2O) = 1 (苯胺)= a(苯胺)/x(苯胺)=p(苯胺)/p*(苯胺) x(苯胺) = k(苯胺) x(苯胺)/p*(苯胺)x(苯胺) = k(苯胺) /p*(苯胺) 在水層中以亨利定律為參考： (H2O)= p(H2O)/k(H2O) x(H2O) = p*(H2O) x(H2O)/k(H2O)x(H2O) = p*(H2O) /k(H2O) (苯胺)= p(苯胺)/k(苯胺)x(苯胺)= 15. 有一固定的導(dǎo)熱良好的隔板(a)將一個(gè)帶有無(wú)摩擦的絕熱活塞的絕熱氣缸分為左右兩室，左室中充入1 mol單原子分子理想氣體，右室中充入2 mol雙原子分子理想氣體（始態(tài)如下圖所示）。若將絕熱活