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)關系式是 。3、補全熱力學函數(shù)關系式：cp= (¶s/¶t)p4、一定量的單原子理想氣體定壓下從t1變化到t2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nh4hs(s)=nh3(g)+h2s(g)，在298k時測得分解壓為66.66pa，則該溫度下該反應的kp= ；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

2、為 。9、水在101.3kpa時沸點為373k，汽化熱為40.67 kj/mol（設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nh4hs(s)=nh3(g)+h2s(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）物質結構與性能的關系 （b）化學反應速率（c）化學變化的方向和限度 （d）反應機理2、下列關于熱力學方法敘述正確的是 （ ）（a）熱力學研究所得的結論不適用于分子的個體行為（b）熱力學可以解決某條件下怎樣把一個變化

3、的可能性變?yōu)楝F(xiàn)實性的問題（c）經典熱力學詳細討論了物質的微觀結構（d）經典熱力學常需計算一個變化所需要的時間3、下列函數(shù)中為強度性質的是： （ ） (a) s (b) (¶g/¶p)t (c) (¶u/¶v)t (d) cv 4、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、p5、對一化學反應，若知其cp,m = b cp, m, b > 0，則該反應的 （ ）（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

4、氣體 （ ）（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)所含物質的量有關（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，其熱機效率為w (2)若選用汽油為工作物質，其熱機效率為o則下列關系正確的是： （ ）(a)w >o (b)w<o (c)wo (d)無法比較9、已知某溫度下，fhm(co2)=3

5、93.3 kj/mol，chm(co)=282.8 kj/mol，則fhm(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的化學勢與純溶質的化學勢相比較，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杯先結冰 （b）b杯先結冰 （c）兩杯同時結冰 （d）都不會結冰12、i2(s)與i2(g)平衡共存，系

6、統(tǒng)自由度為 （ ）(a) 0 (b) 1 (c) 2 (d) 313、化學反應等溫式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)之間的關系是 （ ）(a) k3=k1k2 (b) k3= k1/k2 (c) k3= k1/ (d) k3=15、等溫等壓下，a和b組成的均相系統(tǒng)中，當改變濃

7、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 h2o(g)可逆壓縮為液體（已知該條件下水的蒸發(fā)熱為2258 kj/kg，摩爾質量為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(

8、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，求對應的氣相中a的摩爾分數(shù)和b的摩爾分數(shù)。3、某溫度時反應 2nahco3(s) = na2co3(s) + h2o(g) + co2(g)的分解壓為3.999 kpa； 反應 cuso4·5h2o(s) = cuso4·3h2o(s) + 2h2o(g)的分解壓為6.053 kpa。計算（1）反應的標準平衡常

9、數(shù)kp1 和反應的標準平衡常數(shù)kp2 ；（2）該溫度下nahco3(s)、na2co3(s)、cuso4·5h2o(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(nh4)2so4h2o 系統(tǒng)的相圖如下（表示質量分數(shù)）。（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(nh4)2so4與20g h2o混合，平衡后系統(tǒng)中存在哪些相？各相組成是什么？各相質量為多少？5、標準壓力，368.5k ，斜方硫可逆相

10、變轉化為單斜硫吸熱402 j/mol。在298k到369k范圍內，斜方硫轉變?yōu)閱涡绷虻腸pø,m =(0.356+2.76×10-3t) (jk-1mol-1)。請表示出在該溫度區(qū)間內斜方硫轉變?yōu)閱涡绷虻膅mø隨溫度變化的關系式，并計算說明在標準壓力，298.2k時兩種硫單質的穩(wěn)定性一、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 ln3、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

11、9、36810、向右移動二、選擇題（每題2分，共30分）c a c d a b d c a a a b d c b三、解答題（每題10分，共50分）1、解：（1）w=-pv(l)-v(g)pv(g)=nrt=(2×8.314×373)j=6.20kj 1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 kj 1分 s= qr/t=-81.2×103 j/373k=-218 j/k 1分a= wr=6.20kj 1分g=0

12、1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，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+pb=pa*xa+pb*xb 所以 50.66kpa= 1/3 pa* +2/3 pb* 2分70.93kpa= 4/6 pa* +2/6 pb* 2分 聯(lián)立這兩個式子可得：pa*=91.20 kpa 1分pb*=30.39 kpa 1分（2）ya=pa/p總= pa*xa/( pa*xa+pb*xb) =91.20×0.5/(91.20×0.5+30.39×0.5)=0.75 3分yb=1- ya

13、 =0.25 1分3、解：（1）kp1=(p1/2) /(p) 2= (3999pa/2)/(105 pa) 2 =3.998×10-4 2分 kp2=(p2 /p) 2=(6053pa/ 105 pa) 2=3.66×10-3 2分（2）同時平衡時，由反應的平衡條件可知 p(h2o)=p2=6.053kpa 2分由反應的平衡條件kp1=p(h2o)p(co2)/ (p)2p(co2)= kp1(p)2/ p(h2o) =3.998×10-4×(105 pa) 2/6053pa=660.5 pa=0.661 kpa 2分 所以系統(tǒng)的平衡壓力為p(h2o)

14、 +p(co2)=6.053+0.661=6.714 (kpa) 2分4、答：（1）在定壓下，二組分系統(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 與溫度的關系。自由度均為1，

15、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=36.4g m固體 =63.6 g 1分5、解： s(斜方) s(單斜) 由基爾霍夫定律，d hmø =cpø,m dt ，將cpø,m隨溫度變化的關系式代入上式作不定積分得hmø =h0ø+0.356t+1.38×10-3t2(jmol-1) 2分將t=368.5k時hmø =402 j/mol代入上式，求得h0ø=84 jmol-1 所以hmø與溫度的關系式為 hmø =84+0.356t+1.38×10-3t2(jmol-1) 2分 由吉-亥公式，d(gmø /t)=-( hmø /t2)dt將hmø與溫度的關系式代入上式作不定積分得gmø /t =84/t-0.356lnt-1.38×10-3t+i (