大學物理化學試題及答案匯總

大學物理化學試題及答案匯總物理化學試卷一一、選擇題(共15題30分)1.下列過程中可以應用公式dU=(Cp-nR)dT進行計算的是：(C)(A)實際氣體等壓可逆冷卻(B)恒容攪拌某液體以升高溫度(C)理想氣體絕熱可逆膨脹(D)量熱彈中的燃燒過程。2.理想氣體經(jīng)過可逆與不可逆兩種絕熱過程：(B)(A)可以從同一始態(tài)出發(fā)達到同一終態(tài)因為絕熱可逆ΔS=0(B)從同一始態(tài)出發(fā)，不可能達到同一終態(tài)絕熱不可逆S>0(C)不能斷定(A)、(B)中哪一種正確所以狀態(tài)函數(shù)S不同(D)可以達到同一終態(tài)，視絕熱膨脹還是絕熱壓縮而定故終態(tài)不能相同。3.理想氣體等溫過程的ΔF是：(C)(A)>ΔG(B)<ΔG(C)=ΔG(D)不能確定。4.下列函數(shù)中為強度性質(zhì)的是：(C)(A)S(B)(G/p)T容量性質(zhì)除以容量性質(zhì)為強度性質(zhì)(C)(U/V)T容量性質(zhì)除以容量性質(zhì)為強度性質(zhì)(D)CV。5.273K，10p下，液態(tài)水和固態(tài)水（即冰）的化學勢分別為μ(l)和μ(s)，兩者的關系為：(C)(A)μ(l)>μ(s)(B)μ(l)=μ(s)(C)μ(l)<μ(s)(D)不能確定。6.在恒溫抽空的玻璃罩中封入兩杯液面相同的糖水(A)和純水(B)。經(jīng)過若干時間后，兩杯液面的高度將是(μ(純水)>μ(糖水中水),水從(B)杯向(A)杯轉(zhuǎn)移)：(A)A杯高于B杯(B)A杯等于B杯(C)A杯低于B杯(D)視溫度而定。7.在通常情況下，對于二組分物系能平衡共存的最多相為：(D)(A)1(B)2(C)3(D)4。*Φ=C+2-f=2+2-0=4。硫酸與水可形成H2SO4·H2O(s)、H2SO4·2H2O(s)、H2SO4·4H2O(s)三種水合物，問在101325Pa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？(C)(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。*S=5,R=3,R'=0,C=5-3=2,f*=2-Φ+1=0,最大的Φ=3，除去硫酸水溶液與冰還可有一種硫酸水含物與之共存。9.已知A和B可以形成固溶體。如果加入B可以提高A的熔點，那么B在這個固溶體中的含量必須大于在液相中的含量。(改寫并刪除無關段落)10.反應2NH3=N2+3H2在等溫條件下的標準平衡常數(shù)為0.25。那么，在這個條件下，氨的合成反應(1/2)N2+(3/2)H2=NH3的標準平衡常數(shù)為2K。(改寫)11.在298K時，反應N2O4(g)=2NO2(g)的Kp為0.1132。當p(N2O4)=p(NO2)=1kPa時，反應向生成N2O4的方向進行；當p(N2O4)=10kPa，p(NO2)=1kPa時，反應向生成NO2的方向進行。(改寫)12.在一定溫度和壓力下，可以用ΔrGm來判斷化學反應的反應方向。(改寫)13.下列說法正確的是：(改寫并刪除無關段落)14.在T，p時，理想氣體反應C2H6(g)=H2(g)+C2H4(g)的Kc/Kx為p/(RT)。(改寫)15.標準態(tài)的選擇對物理量a有影響。(改寫并刪除無關段落)二、填空題(共5題10分)16.某理想氣體，在25℃等溫可逆地從1.5dm3膨脹到10dm3時，吸熱為9414.5J，則此氣體的物質(zhì)的量為n=2mol。17.化學位μB是B物質(zhì)的偏摩爾吉布斯自由能。18.N2(g)、O2(g)體系中加入一種固體催化劑，可生成幾種氣態(tài)氮的氧化物，則體系的自由度為f=3。19.完全互溶的二組分溶液，在xB=0.6處平衡蒸氣壓有最高值，那么組成xB=0.4的溶液在氣-液平衡時，xB(g)>xB(總)>xB(l)的大小順序為。將xB=0.4的溶液進行精餾，塔頂將得到xB=0.6恒沸混合物。20.低壓氣相反應的平衡常數(shù)與溫度、壓力的關系分別是：Kp只是溫度的函數(shù)，Kc是T的函數(shù)，Kx是T、p的函數(shù)。三、計算題(共5題60分)21.計算1molHe(理想氣體)在下列狀態(tài)變化過程中的ΔH和ΔG。He(101325kPa,673K)→He(101325kPa,473K)已知：Cp,m[He(g)]=(5/2)R，473K時Sm[He(g)]=135.1J·K-1·mol-1。答：ΔH=nCp,mΔT=4.157kJ，ΔS=nCp,mln(T2/T1)=7.3J·K-1，S2=ΔS+S1=142.4J·K-1，ΔG=ΔH-TΔS=27.780kJ。22.某氣體狀態(tài)方程為pV=n(RT+Bp)，始態(tài)為p1T1，該氣體經(jīng)絕熱真空膨脹后終態(tài)壓力為p2，試求該過程的Q、W及氣體的ΔU、ΔH、ΔF、ΔG、ΔS。答：Q=0，W=0，ΔU=0，ΔH=nB(p2-p1)，ΔF=ΔU-TΔS=-nRTln(p2/p1)，ΔG=ΔH-TΔS=nB(p2-p1)-nRTln(p2/p1)，ΔS=nRln(p1/p2)。23.10分(1809)兩種液體A和B形成理想液體混合物。在320K下，溶液I含有3摩爾的A和1摩爾的B，總蒸氣壓為5.33×10^4Pa。再加入2摩爾的B，形成理想液體混合物II，總蒸氣壓為6.13×10^4Pa。(1)計算純液體的蒸氣壓pA*，pB*；(2)計算理想液體混合物I的平衡氣相組成yB；(3)計算理想液體混合物I的混合過程自由能變化ΔmixGm；(4)若在理想液體混合物II中加入3摩爾的B，形成理想液體混合物III，總蒸氣壓為多少？【答案】(a)p=pA*xA+pB*xB5.33×10^4Pa=0.75pA*+0.25pB*……(1)6.13×10^4Pa=0.5pA*+0.5pB*……(2)聯(lián)立(1)式和(2)式得：pA*=4.53×10^4Pa，pB*=7.73×10^4Pa(b)yB(I)=pB*xB(I)/p(I)=0.36(c)ΔmixGm(I)=RTnBlnxB=-5984J/mol(d)p(III)=pA*xA(III)+pB*xB(III)=6.66×10^4Pa24.固體CO2的蒸氣壓與溫度間的經(jīng)驗式為：ln(p/Pa)=-3116K/T+27.537。已知熔化焓fusHm=8326J/mol，三相點的溫度為217K。試求出液體CO2的蒸氣壓與溫度的經(jīng)驗關系式?！敬鸢浮恳阎猯n(p/Pa)=-3116K/T+27.537對固氣平衡：[dln(p/Pa)/dT]=ΔsubHm/RT^2[dln(p/Pa)/dT]=3116K/T^2=ΔsubHm/RT^2ΔsubHm=25906J/molΔvapHm=ΔsubHm-ΔfusHm=17580J/mol-ΔvapHm/RT+B=-3116K/T+27.537B=22.9227.在理想氣體的真空自由膨脹中，保持不變的函數(shù)是ΔH=0。8.在AB液體混合物精餾后，可以得到純A和純B。9.0.3569S·m·mol是濃度為0.200mol·dm-3的HAc溶液的摩爾電導率Λm(HAc)。10.表面活性物質(zhì)溶于水時，溶液的表面張力顯著降低，正吸附。11.一體積的氫氣在0℃，101.3kPa下等溫膨脹至原來體積的3倍，其內(nèi)能變化為0，因為氫氣是理想氣體。12.ΔH是CO(g)的燃燒熱，而不是CO2(g)的生成熱。13.0.002mol/kg的Na2SO4溶液的平均質(zhì)量摩爾濃度m±=2.828×10。14.彎曲液面所產(chǎn)生的附加壓力一定不等于零。15.反應H2S(g)+O2(g)=H2(g)+SO2(g)的平衡常數(shù)為K1×K2。16.在N2和H2混合氣體的絕熱可逆壓縮中，沒有生產(chǎn)NH3。1.ΔU=0，表示內(nèi)能不變；ΔH=0，表示焓不變；ΔS=0，表示熵不變；ΔG=0，表示自由能不變。2.隨著溫度升高，溶膠的穩(wěn)定性下降。3.在101℃時，水在略高于101.3kPa的外壓下沸騰。4.在HAc電離常數(shù)測定實驗中，直接測定的物理量是不同濃度的HAc溶液的電導率。5.定溫下氣相反應Kp恒為常數(shù)。6.反應的級數(shù)為二級反應。7.在一定量AgI溶膠中加入Mg(NO3)2電解質(zhì)溶液，可以使溶膠在一定時間內(nèi)完全聚沉所需電解質(zhì)的量最少。8.親液固體表面能被液體潤濕時，其相應的接觸角為0度。9.在混合等體積0.08mol·dm^-3KI和0.1mol·dm^-3AgNO3溶液得到的溶膠體系中，加入Na2SO4電解質(zhì)可使其聚沉能力最強。10.反應Zn+Fe2+=Zn2++Fe的平衡常數(shù)為8.34×10^10。11.(1)相圖示意圖見下；(2)80%A系統(tǒng)從700℃冷卻到300℃的過程中，先由液相變成固相A和液相，再由固相A和液相變成固相B和液相，最后由固相B和液相變成固相B；(3)49%A的溶液的步冷曲線見下。相圖示意圖：步冷曲線：（橫軸為溫度，縱軸為組成）2、某抗菌素在人體中的反應呈現(xiàn)一級反應。人體中注射0.5克某抗菌素后，測得不同時間血液中藥含量的數(shù)據(jù)如下：t(h)CA(血液中藥含量mg/100ml)40.4880.31120.24160.15求該抗菌素的反應速率常數(shù)和半衰期，并計算需幾小時后注射第二針才能使血液中藥含量不低于0.37mg/100ml。解：設cA,0為抗菌素開始濃度。(1)根據(jù)反應速率方程的積分形式-ln(cA/cA,0)=kt，可得反應速率常數(shù)k=0.0979h-1。(2)根據(jù)半衰期公式t1/2=ln2/k，可得半衰期為7.08h。(3)根據(jù)血液中藥含量不低于0.37mg/100ml，代入公式ln(cA/cA,0)=-kt，可得需約6.8小時后注射第二針。3、5mol過冷水在-5℃，101.3kPa下凝結(jié)為冰。計算過程的ΔG，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ΔHm,凝=-6.009J·K-1·mol-1，水的平均熱容為75.3J·K-1·mol-1，冰的平均熱容為37.6J·K-1·mol-1。解：根據(jù)ΔG=-nΔH+TΔS，可得ΔG=-nΔHm,凝+TΔS。其中，ΔHm,凝為凝固熱，ΔS為體系的熵變。在此條件下，ΔS=ΔS水+ΔS冰=5mol×(75.3J·K-1·mol-1ln(273.15K/268.15K)+5mol×(37.6J·K-1·mol-1ln(273.15K/268.15K)=-82.5J·K-1。代入可得ΔG=-5mol×(-6.009J·K-1·mol-1)+(-5℃+273.15K)×(-82.5J·K-1)=+30.2J。因為ΔG>0，所以該過程在此條件下不能發(fā)生。1.錯誤。溫度一定的時候，氣體的體積與壓力的乘積并不等于常數(shù)，而是正比于溫度。2.正確。3.錯誤。系統(tǒng)的混亂度增加，其熵值也會增加。4.錯誤。處于標準狀態(tài)的CO(g)的標準燃燒熱不為零。5.正確。6.錯誤。吉布斯判據(jù)只適用于理想氣體的等溫過程。7.正確。8.正確。9.錯誤。惰性組分的加入不會影響反應的平衡轉(zhuǎn)化率。10.正確。選擇題：1.B.根據(jù)查理定律，當溫度升高至絕對零度時，理想氣體的體積會變?yōu)樵瓉淼?/273，因此2L的氣體在273℃時會變?yōu)?/1365L，約等于0.00073L，即約為1L的1/2000。2.C.根據(jù)道爾頓分壓定律，氣體混合物中各組分氣體的分壓等于其摩爾分數(shù)乘以總壓力，因此氣體B的分壓為(1-0.6)×100kPa=40kPa。3.B.當實際氣體的壓縮因子Z大于1時，表明氣體分子之間存在吸引力，壓力比理論值更小。1、易于壓縮的物質(zhì)通常是氣體，因為氣體分子之間的間距較大，壓縮時分子之間的相互作用力變?。徊灰讐嚎s的物質(zhì)通常是固體或液體，因為它們的分子間距較小，分子之間的相互作用力較大，難以改變其體積。2、易于液化的物質(zhì)通常是氣體，因為液體分子之間的相互作用力較強，可以克服氣體分子之間的相互作用力，使氣體變?yōu)橐后w；不易液化的物質(zhì)通常是具有較強分子間相互作用力的氣體，如氫氣和氦氣。4、將CuSO4水溶液置于絕熱箱中，插入兩個銅電極，以蓄電池為電源進行電解，可以看作封閉體系的是CuSO4水溶液。5、在體系溫度恒定的變化中，體系與環(huán)境之間不一定產(chǎn)生熱交換。6、表達正確的定義式是G=H-TS，其中G表示自由能，H表示焓，T表示溫度，S表示熵。7、在一個絕熱鋼瓶中，發(fā)生一個放熱的分子數(shù)增加的化學反應，熱量不會流入或流出體系，因此Q=0，體系對外做功也為0，因為沒有物質(zhì)流出或流入，因此ΔU=0。8、ΔH=Qp適用于0℃，105Pa下冰融化成水的過程。9、焓是體系與環(huán)境進行交換的能量，具有能量量綱，是人為定義的一種熱力學量，同時也是體系狀態(tài)函數(shù)。說焓只有在某些特定條件下才與體系吸熱相等是不正確的。10、凝固熱在數(shù)值上與熔化熱相等。11、在100℃和25℃之間工作的熱機，其最大效率為20%。12、在等壓下，進行一個反應A+B=C，若ΔrHm>0，則該反應是吸熱反應。13、將1molH2O(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小于0。14、1mol雙原子理想氣體的Cp是5R/2，其中R為氣體常數(shù)。15、一摩爾理想氣體B在溫度為300K時，進行等溫膨脹使得體積增加一倍，且做功為0。求該過程的熵變?S（單位為J/K）。（選項d）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88.561kPa。2、化學式的定義式為μB。3、已知下列反應的平衡常數(shù)：H2(g)+S(s)=H2S(s)的平衡常數(shù)為K1，S(s)+O2(g)=SO2(g)的平衡常數(shù)為K2。則反應H2(g)+SO2(g)=O2(g)+H2S(g)的平衡常數(shù)為K1/K2。4、將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)中的組分數(shù)K=2，相數(shù)Φ=2，自由度F=2。5、在常壓下，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，則在液相開始冷卻的過程中，最多有兩種固相同時析出。計算題：1、在一定壓力p和溫度298.2K的條件下，1molC2H5OH(l)完全燃燒時所做的功為多少？設體系中氣體服從理想氣體行為。解：反應方程為C2H5OH(l)+3O2(g)→2CO2(g)+H2O(l)這是等溫、等壓下的化學反應，所以W=-p(V2-V1)=nRTln(V2/V1)=nRTln(2)=2nRTln(2)。代入數(shù)據(jù)，得W=2×1×8.314×ln(2)≈-2479J。2、在101325Pa下，將一個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（設蒸氣為理想氣體）。求該過程的Q、W、U、H、S、A和G。已知100℃水的氣化熱為40.59kJ/mol。解：首先判斷水是否全部氣化。在101325Pa下，1mol水全部氣化應占體積：V=nRT/p=1×8.314×373/101325≈0.029m3。而100dm3=0.1m3，所以水不會全部氣化。因此，該過程為等溫、等容過程。根據(jù)熱力學第一定律，ΔU=Q-W，而在等容過程中W=0，所以ΔU=Q。又因為該過程為等溫過程，所以ΔU=ΔH，即Q=ΔH=nΔHvap=1×40.59=40