物理化學(xué)試題及答案(二)

物理化學(xué)試題及答案一、填空題（每小題2分，共20分）1、熱力學(xué)第零定律是指：。2、熵與熱力學(xué)概率之間的函數(shù)關(guān)系式是。3、補(bǔ)全熱力學(xué)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(xué)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)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(yīng)的KpΘ=；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?jǐn)?shù)為0.9557，現(xiàn)將含乙醇50%的乙醇水溶液進(jìn)行分餾，最終得到的物質(zhì)為。9、水在101.3kPa時沸點(diǎn)為373K，汽化熱為40.67kJ/mol（設(shè)汽化熱不隨溫度變化）；畢節(jié)學(xué)院的大氣壓約為85.5kPa，則在畢節(jié)學(xué)院水的沸點(diǎn)為K。10、反應(yīng)NH4HS(s)=NH3(g)+H2S(g)已達(dá)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?yàn)?。得分評卷人二、選擇題（每小題2分，共30分）1、下列屬于化學(xué)熱力學(xué)范疇的是（）（A）物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系（B）化學(xué)反應(yīng)速率（C）化學(xué)變化的方向和限度（D）反應(yīng)機(jī)理2、下列關(guān)于熱力學(xué)方法敘述正確的是（）（A）熱力學(xué)研究所得的結(jié)論不適用于分子的個體行為（B）熱力學(xué)可以解決某條件下怎樣把一個變化的可能性變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)性的問題（C）經(jīng)典熱力學(xué)詳細(xì)討論了物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)（D）經(jīng)典熱力學(xué)常需計(jì)算一個變化所需要的時間3、下列函數(shù)中為強(qiáng)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、p5、對一化學(xué)反應(yīng)，若知其△Cp,m=∑νBCp,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（）（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?yàn)轶w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?yàn)槎ㄈ?，所以有CV而沒有Cp值8、某可逆熱機(jī)的高溫?zé)嵩礊門2，低溫?zé)嵩礊門1(1)若選用水蒸氣為工作物質(zhì)，其熱機(jī)效率為ηW(2)若選用汽油為工作物質(zhì)，其熱機(jī)效率為ηO則下列關(guān)系正確的是：（）(A)ηW>ηO(B)ηW<ηO(C)ηW＝ηO(D)無法比較9、已知某溫度下，?fHmΘ(CO2)=－393.3kJ/mol，?cHmΘ(CO)=－282.8kJ/mol，則?fHmΘ(CO)為（）（A）－110.5kJ/mol（B）110.5kJ/mol（C）－676.1kJ/mol（D）－172.3kJ/mol10、過飽和溶液中的溶質(zhì)的化學(xué)勢與純?nèi)苜|(zhì)的化學(xué)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0.01molNaCl，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）兩杯同時結(jié)冰（D）都不會結(jié)冰12、I2(s)與I2(g)平衡共存，系統(tǒng)自由度為（）(A)0(B)1(C)2(D)313、化學(xué)反應(yīng)等溫式?rGm=?rGmΘ+RTlnQ，當(dāng)選取不同標(biāo)準(zhǔn)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)+O2(g)=CO2(g)，2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)，C(s)+1/2O2(g)=CO(g)的平衡常數(shù)分別為K1Θ、K2Θ、K3Θ，這三個平衡常數(shù)之間的關(guān)系是（）(A)K3Θ=K1ΘK2Θ(B)K3Θ=K1Θ/K2Θ(C)K3Θ=K1Θ/(D)K3Θ=15、等溫等壓下，A和B組成的均相系統(tǒng)中，當(dāng)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(jì)算過程必須有公式、代入數(shù)據(jù)后的式子、計(jì)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100kPa和373K時，將2.0molH2O(g)可逆壓縮為液體（已知該條件下水的蒸發(fā)熱為2258kJ/kg，摩爾質(zhì)量為18.0g/mol。水蒸氣視為理想氣體；計(jì)算中可以忽略液體體積）（1）計(jì)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50.66kPa；若在混合物中再加入3mol純A，則總蒸氣壓為70.93kPa，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?jǐn)?shù)和B的摩爾分?jǐn)?shù)。3、某溫度時反應(yīng)①2NaHCO3(s)=Na2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g)的分解壓為3.999kPa；反應(yīng)②CuSO4·5H2O(s)=CuSO4·3H2O(s)+2H2O(g)的分解壓為6.053kPa。計(jì)算（1）反應(yīng)①的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)KpΘ1和反應(yīng)②的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)KpΘ2；（2）該溫度下NaHCO3(s)、Na2CO3(s)、CuSO4·5H2O(s)和CuSO4·3H2O(s)所組成的系統(tǒng)達(dá)到同時平衡時的壓力。4、標(biāo)準(zhǔn)壓力下(NH4)2SO4－H2O系統(tǒng)的相圖如下（ω表示質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。（1）圖中各區(qū)域的自由度數(shù)分別為PΘ多少？并分別說明有哪些獨(dú)立變量。（2）EF線、EM線、E點(diǎn)分別表示什么？各有幾個自由度？分別說明有哪些獨(dú)立變量。（3）通過作圖和計(jì)算說明，在20℃將80g(NH4)2SO4與20gH2O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(biāo)準(zhǔn)壓力，368.5K，斜方硫可逆相變轉(zhuǎn)化為單斜硫吸熱402J/mol。在298K到369K范圍內(nèi)，斜方硫轉(zhuǎn)變?yōu)閱涡绷虻?Cp?,m=(0.356+2.76×10-3T)(J﹒K-1﹒mol-1)。請表示出在該溫度區(qū)間內(nèi)斜方硫轉(zhuǎn)變?yōu)閱涡绷虻?Gm?隨溫度變化的關(guān)系式，并計(jì)算說明在標(biāo)準(zhǔn)壓力，298.2K時兩種硫單質(zhì)的穩(wěn)定性一、填空題（每題2分，共20分）1、若兩個熱力學(xué)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=klnΩ3、T4、5:35、（偏摩爾吉布斯自由能）6、蒸氣壓降低、沸點(diǎn)升高、凝固點(diǎn)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=-P[V(l)-V(g)]≈PV(g)=nRT=(2×8.314×373)J=6.20kJ1分Q=△H=2258kJ/kg×18.0×10-3kg/mol×2mol=-81.2kJ各1分△U=Q+W=（6.20-81.2）kJ=-75.0kJ1分△S=QR/T=-81.2×103J/373K=-218J/K1分△A=WR=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+PB=PA*xA+PB*xB所以50.66kPa=1/3PA*+2/3PB*2分70.93kPa=4/6PA*+2/6PB*2分聯(lián)立這兩個式子可得：PA*=91.20kPa1分PB*=30.39kPa1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-yA=0.251分3、解：（1）KpΘ1=[(P1/2)/(pΘ)]2=[(3999Pa/2)/(105Pa)]2=3.998×10-42分KpΘ2=(P2/pΘ)2=(6053Pa/105Pa)2=3.66×10-32分（2）同時平衡時，由反應(yīng)②的平衡條件可知P(H2O)=P2=6.053kPa2分由反應(yīng)①的平衡條件KpΘ1=P(H2O)﹒P(CO2)/(pΘ)2P(CO2)=KpΘ1﹒(pΘ)2/P(H2O)=3.998×10-4×(105Pa)2/6053Pa=660.5Pa=0.661kPa2分所以系統(tǒng)的平衡壓力為P(H2O)+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-Φ+1=3-Φ，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(dú)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(dú)立變量。各1分冰+固體硫酸銨區(qū)域，自由度均為1，獨(dú)立變量為溫度。1分（2）EF線為溶液的冰點(diǎn)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(dú)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(dú)立變量。1分E點(diǎn)為三相點(diǎn)，表示冰+溶液+固體硫酸銨三相共存。該點(diǎn)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(dú)立變量。1分（3）由圖可知，系統(tǒng)中為硫酸銨質(zhì)量分?jǐn)?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=63.6g1分5、解：S(斜方)S(單斜)由基爾霍夫定律，d?Hm?=?Cp?,mdT，將?Cp?,m隨溫度變化的關(guān)系式代入上式作不定積分得?Hm?=?H0?+0.356T+1.38×10-3T2(J﹒mol-1)2分將T=368.5K時?Hm?=402J/mol代入上式，求得?H0?=84J﹒mol-1所以?Hm?與溫度的關(guān)系式為?Hm?=84+0.356T+1.38×10-3T2(J﹒mol-1)2分由吉-亥公式，d(?Gm?/T)=-(?Hm?/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(J﹒K-1﹒mol-1)2分即：?Gm?=84-0.356TlnT-1.38×10-3T2+IT(J﹒mol-1)將T=368.5K時?Gm?=0代入上式，求得I=2.38J﹒K-1﹒mol-1所以?Gm?與溫度的關(guān)系式?Gm?=84-0.356TlnT-1.38×10-3T2+2.38T(J﹒mol-1)2分將T=295.2代入上式，得?Gm?=67J﹒mol-1>0所以在標(biāo)準(zhǔn)壓力，298.2K時斜方硫穩(wěn)定。物理化學(xué)試題及答案一、是非題下列各題中的敘述是否正確？正確的在題后括號內(nèi)畫“”，錯誤的畫“”。1.某一反應(yīng)在定溫、定壓且無非體積功的條件下，當(dāng)該反應(yīng)的rGm<0時，則該反應(yīng)能正向進(jìn)行。()2.如果某一化學(xué)反應(yīng)的rH0，該反應(yīng)的K隨著溫度升高而減小。（）3.對理想氣體反應(yīng)：0=BBB，在定溫定壓下當(dāng)BB>0時，隨著惰性氣體的加入而平衡向左移動。（）4.對理想氣體反應(yīng)：0=BBB，在定溫定壓下當(dāng)BB>0時，隨著惰性氣體的加入而平衡向左移動。（9.如果某一化學(xué)反應(yīng)的rH不隨溫度變化，那么其rS也不隨溫度變化，但是其rG卻與溫度有關(guān)。（）5.對于真實(shí)氣體混合物的反應(yīng)，該反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K僅僅是溫度的函數(shù)。（）二、選擇題選擇正確答案的編號，填在各題后的括號內(nèi)：1.PCl5的分解反應(yīng)PCl5(g)==PCl3(g)+Cl2(g)在473K達(dá)到平衡時PCl5(g)有48.5%分解，在573K達(dá)到平衡時，有97%分解，則此反應(yīng)是（）（1）吸熱反應(yīng)；（2）放熱反應(yīng)；（3）反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變?yōu)榱愕姆磻?yīng)；（4）在這兩個溫度下標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)相等的反應(yīng)。2.設(shè)反應(yīng)aA(g)==yY(g)+zZ(g),在101.325kPa、300K下，A的轉(zhuǎn)化率是600K的2倍，而且在300K下系統(tǒng)壓力為101325Pa的轉(zhuǎn)化率是2×101325Pa的2倍，故可推斷該反應(yīng)()（1）標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)與溫度，壓力成反比；（2）是一個體積增加的吸熱反應(yīng)；（3）是一個體積增加的放熱反應(yīng)；(4)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)與溫度成正比，與壓力成反比。3.理想氣體反應(yīng)N2O5（g）==N2O4（g）+1/2O2（g）的rH為41.84kJmol－1，。要增加N2O4（g）的產(chǎn)率可以（）（1）降低溫度；（2）提高溫度；（3）提高壓力；（4）定溫定容加入惰性氣體。4.影響任意一個化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)值的因素為：（）。(1)催化劑；(2)溫度；(3)壓力。5.溫度升高時，固體氧化物的分解壓力（分解反應(yīng)是吸熱反應(yīng)）：（）（1）降低；（2）增大；（3）恒定；（4）無法確定。6.反應(yīng)2NO(g)+O2(g)==2NO2(g)是放熱的,當(dāng)反應(yīng)在某溫度、壓力下達(dá)平衡時，若使平衡向右移動。則應(yīng)采取的措施是：（）（1）降低溫度和減小壓力；（2）降低溫度和增大壓力；（3）升高溫度和減小壓力；（4）升高溫度和增大壓力。三、填空題在以下各小題的“”處填上答案。1.某氣相反應(yīng)A==Y+Z是吸熱反應(yīng),在25℃時其標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K=1,則25℃時反應(yīng)的rS0，此反應(yīng)在40℃時的K25℃時的K。(選填，=，)四、計(jì)算題1．將丁烯脫氫制取丁二烯的反應(yīng)如下：C4H8(g)=C4H6(g)+H2(g)各物質(zhì)在298K的△fHm和Sm的數(shù)值為：物質(zhì)C4H8(g)C4H6(g)H2(g)△fHm/(kJ·mol-1)0.125110.060Sm/(J·mol-1·K-1)305.3278.5130.6計(jì)算該反應(yīng)298K的△rHm和△rSm;計(jì)算該反應(yīng)在298K的△rGm和K;計(jì)算該反應(yīng)830K的K（假定該反應(yīng)的△rHm不隨溫度而變）;為提高丁烯的轉(zhuǎn)化率，在反應(yīng)時加入惰性氣體水蒸氣。若反應(yīng)開始時，丁烯與水蒸氣物質(zhì)的量之比為1:15,反應(yīng)在830K,202.65kPa條件下進(jìn)行，C4H8(g)的平衡轉(zhuǎn)化率為多少？2．在1500K下，金屬Ni土存在總壓為101.325kPa的CO(g)和CO2(g)混合氣體，可能進(jìn)行的反應(yīng)為：Ni(s)+CO2(g)=NiO(s)+CO(g)為了不使Ni(s)被氧化，在上述混合氣體中CO2(g)的分壓力p(CO2)不得大于多大的壓力？已知下列反應(yīng)的△rGm與溫度T的關(guān)系為：(ⅰ)2Ni(s)+O2(g)=2NiO(s),△rGm,i=(－489.1+0.1917T/K)kJ·mol-1(ⅱ)2C(石墨)+O2(g)=2CO(g),△rGm,ii=(－223.0－0.1753T/K)kJ·mol-1(ⅲ)C(石墨)+O2(g)=CO2(g),△rGm,iii=(－394.0－0.84×10-3T/K)kJ·mol-13．已知下列反應(yīng)在373Ｋ時，K=1.25×108 CO(g)+Cl2(g)=COCl2(g)（１）已知上述反應(yīng)的△rSm(373k)=-125.52J·mol-1·K-1，求COCl2(g)的解離反應(yīng)在373Ｋ下的△rHm=___;(２)設(shè)反應(yīng)的∑BCp,m=0,且反應(yīng)開始時系統(tǒng)中只有COCl2(g)，則保持系統(tǒng)壓力的條件下，若要COCl2(g)的解離度為0.001，則反應(yīng)溫度為_______(p=100kPa)。4．在200K~400K濕度范圍內(nèi)，反應(yīng) NH4Cl(s)=NH3(g)+HCl(g)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)與T的關(guān)系為: (1)計(jì)算300K時，反應(yīng)的△rHm,△rGm,△rSm；(2)在300K時，若反應(yīng)開始只有NH4Cl(s)放在一真空容器內(nèi)，求平衡時HCl(g)的分壓；化學(xué)平衡習(xí)題答案一、是非題1.2.3.4.5.二、選擇題1.(1)2.(2)3.(1)4.(2)5.(2)6(2) 三、填空題1.＞，＞四、計(jì)算題1．【題解】：(1)△rHm(298K)=∑B△fHm(B,298K)=[110.6－(－0.125)]kJ·mol-1=110.19kJ·mol-1△rSm(298K)=∑BSm(B,298K)=103.8J·mol-1·K-1(2)△rGm(298K)=△rHm(298K)－298K×△rSm(298K)=(110.19-298×103.8×10-3)kJ·mol-1=79.26kJ·mol-1由△rGm(298K)=－298RlnK(298K)㏑K(298K)=解得K=1.278×10-14(3)由㏑解得K(830K)=3.07×10-2(4)C4H8(g)=C4H6(g)+H2(g)開始：n/mol100平衡：neq/mol1－xAxAxA平衡：∑neq=[(1－xA)+xA+xA+15]=(16+xA)mol代入p=202.65kpa,解得，C4H8(g)的平衡轉(zhuǎn)化率xA=0.389【剖析】：本題從物質(zhì)的熱力學(xué)數(shù)據(jù)△fHm(298K)、Sm(298K)出發(fā)計(jì)算反應(yīng)的△rHm(298K)及△rSm(298K),繼而算出△rGm(298K),并算得K(298K)，再忽略溫度對△rHm的影響，由范特荷夫方程算出830K時的K(830K),最后利用K(830K),計(jì)算C4H8(g)脫氫制取丁二烯時，C4H8(g)的平衡轉(zhuǎn)化率。比較全面考察了標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的熱力學(xué)計(jì)算及其應(yīng)用。這一整套熱力學(xué)計(jì)算的思路，是必須掌握的重點(diǎn)內(nèi)容。2．【題解】：可能進(jìn)行的反應(yīng)=,故可能進(jìn)行的反應(yīng)的則得△rGm(1500K)=55.45kJ·mol由△rGm(T)=－RTlnK(T)△rGm(1500K)=－1500KRlnK(1500K)55.45kJ·mol-1=-1500K×8.0314J·mol-1·K-1K(1500K)解得K(1500K)=0.0117而為使可能進(jìn)行的反應(yīng)不發(fā)生，則根據(jù)范特荷夫定溫方程△rGm(1500K)=－RTlnK(1500K)+RTlnJ(1500K)J>K,△rGm(1500K)>0才行。故即p(CO2)不得大于100.15kPa【剖析】：本題所給反應(yīng)是理想氣體純固體的多相反應(yīng)。(i)先由給定的三個反應(yīng)△rGm與溫度T的關(guān)系式通過線性組合求出可能發(fā)生的反應(yīng)的△rGm(1500K)，進(jìn)而求出K(1500K)；(ii)再列出J(1500K)的表達(dá)式，此時應(yīng)注意對有純固體參加的多相反應(yīng)的表達(dá)式，式中只出現(xiàn)氣體的分壓；(iii)最后根據(jù)范特荷夫定溫方程，確定防止可能進(jìn)行的反應(yīng)發(fā)生，CO2(g)分壓的最大值。3．【題解】：（１）已知COCl2(g)的合成反應(yīng)K(373K)=1.25×108，則其解離反應(yīng)的 故COCl2解離反應(yīng)的△rGm’(373K)=-RTlnK’(3773K) =-8.314J·mol-1·K-1×373Kln(0.8×10-8) =57816.8J·mol-1而解離反應(yīng)的△rSm’(373K)=-△rSm(373K)=125.52J·mol-1·K-1所以解離反應(yīng)△rHm’(373K)=△rGm’(373K)+373K△rSm’(373K) =57816.8J·mol-1+373K×125.52J·mol-1·K-1 =104635J·mol-1（２） COCl2(g)=CO(g)+Cl2(g)開始n/mol：100平衡neq/mol：1-0.0010.001 0.001 平衡 ∑neq/mol=1-0.001+0.001+0.001=1+0.001代入p=200kPa,解得K’(T)=2×10-6因解離反應(yīng)的△rCp,m=0，即△rHm’與溫度無關(guān)，則由范特荷夫方程： 代入K’(373K)=0.8×10-8,△rHm’(373K)=104635J·mol-1,解得T=446K【剖析】：解本題需要正確應(yīng)用最基本的熱力學(xué)公式外，關(guān)鍵還在于要把COCl2(g)解離反應(yīng)與合成反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的關(guān)系(互為倒數(shù)，即)以及熱力學(xué)函數(shù)變化值的關(guān)系[正、負(fù)號相反，如,,]理順，這是是否得到正確結(jié)果的關(guān)鍵所在，稍不留神就會鑄成錯誤。4．【題解】：（１）若視△rHm與溫度無關(guān)，可視為常數(shù)，則 △rHm=9127K×8.314J·mol-1·K-1 =75882J·mol-1300K時，由K=f(T)關(guān)系式，代入T=300K,得K=6.65×10-7△rGm(300K)=-RTlnK(300K)=-8.314J·mol-1·K-1×300Kln(6.65×10-7)=35476J·mol-1△rGm(300K)=△rHm(300K)-300K×△rSm(300K)則 △rSm(300K)=134.69J·mol-1·K-1(2)解得 p(HCl)=81.55Pa 【剖析】：所給反應(yīng)為純固體與理想氣體的反應(yīng)，１應(yīng)明確其標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)表示式的表示法；物理化學(xué)試題及答案一、選擇題(共15題30分)1.下列諸過程可應(yīng)用公式dU=(Cp-nR)dT進(jìn)行計(jì)算的是：(C)(A)實(shí)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)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(dá)到同一終態(tài)因?yàn)榻^熱可逆ΔS=0(B)從同一始態(tài)出發(fā)，不可能達(dá)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(dá)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。(C)(A)>ΔG(B)<ΔG(C)=ΔG(D)不能確定4.下列函數(shù)中為強(qiáng)度性質(zhì)的是：(C)(A)S(B)(G/p)T(C)(U/V)T容量性質(zhì)除以容量性質(zhì)為強(qiáng)度性質(zhì)(D)CV5.273K，10p下，液態(tài)水和固態(tài)水（即冰）的化學(xué)勢分別為μ(l)和μ(s)，兩者的關(guān)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)歷若干時間后，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)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=48.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=2f*=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可構(gòu)成固溶體，在A中，若加入B可使A的熔點(diǎn)提高，則B在此固溶體中的含量必_______B在液相中的含量。(A)(A)大于(B)小于(C)等于(D)不能確定10.已知反應(yīng)2NH3=N2+3H2在等溫條件下，標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)為0.25，那么，在此條件下，氨的合成反應(yīng)(1/2)N2+(3/2)H2=NH3的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)為：(C)(A)4(B)0.5(C)2K(D)1*$p(2)=[K$p(1)]=(0.25)=211.若298K時，反應(yīng)N2O4(g)＝2NO2(g)的K$p=0.1132，則：(1)當(dāng)p(N2O4)=p(NO2)=1kPa時，反應(yīng)將_____(B)_____；(2)當(dāng)p(N2O4)=10kPa，p(NO2)=1kPa時，反應(yīng)將____(A)____。(A)向生成NO2的方向進(jìn)行(B)向生成N2O4的方向進(jìn)行(C)正好達(dá)化學(xué)平衡狀態(tài)(D)難于判斷其進(jìn)行方向12.在一定溫度和壓力下，對于一個化學(xué)反應(yīng)，能用以判斷其反應(yīng)方向的是(C)(A)ΔrG$m(B)Kp(C)ΔrGm(D)ΔrHm13.（1)處于標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的CO2(g)和O2(g)，其標(biāo)準(zhǔn)燃燒焓值為零(2)因?yàn)棣G$m=-RTlnK$p，而K$p是由平衡時的組成表示的，所以ΔrG$m表示平衡時產(chǎn)物的吉布斯自由能與反應(yīng)物的吉布斯自由能之差(3)水在25℃,p下蒸發(fā)，求算熵變的公式為ΔS$m=(ΔH$m-ΔG$m)/T(4)在恒溫，恒壓下可逆電池反應(yīng)，求算熵變的公式為ΔrSm=ΔrHm/T上述說法正確的是：（C）(A)1,2(B)2,3(C)1,3(D)3,414.在T，p時，理想氣體反應(yīng)C2H6(g)＝H2(g)+C2H4(g)的Kc/Kx為：(D)(A)RT(B)1/(RT)(C)RT/p(D)p/(RT)15.標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的選擇對下列物理量有影響的是：(C)(A)f，，ΔrG$m(B)m，，ΔF$m(C)a，，ΔrG(D)a，，(G/)T,p,wf0二、填空題(共5題10分)16.某理想氣體，等溫(25℃)可逆地從1.5dm3膨脹到10dm3時，吸熱9414.5J，則此氣體的物質(zhì)的量為Q=W=nRTln(V2/V1)，n=2mol摩爾。17.化學(xué)位μB就是B物質(zhì)的偏摩爾吉布斯自由能。18.N2(g)，O2(g)體系中加入一種固體催化劑，可生成幾種氣態(tài)氮的氧化物，則體系的自由度為f=3。19.完全互溶的二組分溶液，在xB=0.6處平衡蒸氣壓有最高值，那么組成xB=0.4的溶液在氣-液平衡時,xB(g)，xB(l)，xB(總)的大小順序?yàn)開_xB(g)>xB(總)>xB(l)_。將xB=0.4的溶液進(jìn)行精鎦，塔頂將得到_xB=0.6恒沸混合物。20.低壓氣相反應(yīng)的平衡常數(shù)與溫度，壓力的關(guān)系分別是：Kp只是溫度的函數(shù),Kc是_T___的函數(shù)，Kx是_T,p__的函數(shù)。三、計(jì)算題(共5題60分)21.計(jì)算1molHe(理想氣體)在下列狀態(tài)變化過程中的ΔH和ΔG。He(101325kPa,673K)He(101325kPa,473K)已知：Cp,m[He(g)]=(5/2)R，473K時S$m[He(g)]=135.1J·K-1·mol-1。答]ΔH=T2T1nCp,mdT=4.157kJ(2分)ΔS=T2Cp,m/T)dT=nCp,mln(T2/T1)=7.3J·K-1(4分)S2=ΔS+S1=142.4J·K-1(2分)ΔG=ΔH-Δ(TS)=ΔH-T2S2+T1S1=27.780kJ22.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(3分)(U/V)T=T(p/T)V-p=0dU=CVdT+(U/V)TdV=CVdT=0溫度不變ΔH=ΔU+Δ(pV)=nB(p2-p1)(5分)p2T1(nΔSySS=(V/T)pdp=nRln(p1/p2)ΔsurrS=-Q/T=0ΔisoS=nRln(p1/p2)(3分)ΔF=ΔU-TΔS=-nRT1ln(p1/p2)(2分)ΔG=ΔH-TΔS=nB(p2-p1)-nRT1ln(p1/p2)23.10分(1809)兩液體A,B形成理想液體混合物。在320K，溶液I含3molA和1molB，總蒸氣壓為：5.33×104Pa。再加入2molB形成理想液體混合物II，總蒸氣壓為6.13×104Pa。(1)計(jì)算純液體的蒸氣壓pA*，pB*；(2)理想液體混合物I的平衡氣相組成yB；(3)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3molB形成理想液體混合物Ⅲ，總蒸氣壓為多少？[答](a)p=p*AxA+p*BxB5.33×104Pa=0.75p*A+0.25p*B-------------(1)6.13×104Pa=0.5p*A+0.5p*B-------------(2)聯(lián)立(1)式與(2)式得：p*A=4.53×104Pap*B=7.73×104Pa(2.5分)(b)yB(I)=p*BxB(I)/p(I)=0.36(2.5分)p1(c)mixGm(I)RTnBBlnxB=-5984J·mol(2.5分)(d)p(Ⅲ)=p*AxA(Ⅲ)+p*BxB(Ⅲ)=6.66×104Pa(2.5分)24.固體CO2的蒸氣壓與溫度間的經(jīng)驗(yàn)式為：ln(p/Pa)=-3116K/T+27.537已知熔化焓fusHm=8326J·mol-1，三相點(diǎn)的溫度為217K。試求出液體CO2的蒸氣壓與溫度的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式。答：已知ln(p/Pa)=-3116K/T+27.537對固氣平衡：[dln(p/Pa)/dT]=ΔsubHm/RT2[dln(p/Pa)/dT]=3116K/T2=ΔsubHm/RT2ΔsubHm=25906J·mol-1(4分)ΔvapHm=ΔsubHm-ΔfusHm=17580J·mol-1(4分)-ΔvapHm/RT+B=-3116K/T+27.537B=22.922(4分)所以液體CO2的蒸氣壓與溫度的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系為：ln(p/Pa)=-ΔvapHm/RT+22.922=-2115K/T+22.922(3分)25.3H2+N2=2NH3在350℃的Kp=6.818×10-8(kPa)-2，并設(shè)與壓力無關(guān)，從3:1的H2，N2混合物出發(fā)，在350℃下要獲得物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.08的NH3，壓力至少要多大？[答]3H2(g)+N2(g)＝2NH3(g)(2分)平衡時：3mol-3n1mol-n2nB=4mol-2n(1分)2n/(4mol-2n)=0.08n=0.148mol(2分)故x(H2)=0.69x(N2)=0.23(2分)Kp=(xNH3p)2/(xH2p)3(xN2p)=6.818×10-8kPa2解得p=1115kPa(3分)nB試卷二一、選擇題(每題2分，共50分,將唯一的答案填進(jìn)括號內(nèi))1.下列公式中只適用于理想氣體的是.BA.ΔU=QVB.W=nRTln(p2/p1)C.ΔU=2.ΔH是體系的什么.CA.反應(yīng)熱B.吸收的熱量C.焓的變化D.生成熱3.2000K時反應(yīng)CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)的Kp為6.443,則在同溫度下反應(yīng)為2CO2(g)=2CO(g)+O2(g)的Kp應(yīng)為.CA.1/6.443B.(6.443)C.(1/6.443)D.1/(6.443)4.固態(tài)的NH4HS放入一抽空的容器中，并達(dá)到化學(xué)平衡，其組分?jǐn)?shù)、獨(dú)立組分?jǐn)?shù)、相數(shù)及自由度分別是.CA.1，1，1，2B.1，1，3，0C.3，1，2，1D.3，2，2，2下列各量稱做化學(xué)勢的是.D1/221/22TT1CV,mdTD.ΔH=ΔU+pΔVpU)S,V,nji()T,V,nji()T,p,nji()S,V,njiA.niB.niC.niD.ni(6.A和B能形成理想溶液。已知在100℃時純液體A的飽和蒸汽壓為133.3kPa,純液體B的飽和蒸汽壓為66.7kPa,當(dāng)A和B的二元溶液中A的摩爾分?jǐn)?shù)為0.5時，與溶液平衡的蒸氣中A的摩爾分?jǐn)?shù)是.CA.1B.0.75C.0.667D.0.57.理想氣體的真空自由膨脹，哪個函數(shù)不變？DA.ΔS=0B.V=0C.ΔG=0D.ΔH=08.A、B兩組分的氣液平衡T-x圖上，有一最低恒沸點(diǎn)，恒沸物組成為xA=0.7?，F(xiàn)有一組成為xA=0.5的AB液體混合物，將其精餾可得到。BA.純A和恒沸混合物B.純B和恒沸混合物C.只得恒沸混合物D.得純A和純B9.實(shí)驗(yàn)測得濃度為0.200mol·dm-3的HAc溶液的電導(dǎo)率為0.07138S·m-1，該溶液的摩爾電導(dǎo)率Λm(HAc)為.BA.0.3569S·m·molB.0.0003569S·m·molC.356.9S·m·molD.0.01428S·m·mol10.表面活性物質(zhì)溶于水時，關(guān)于溶液的表面張力和溶液表面的描述正確的是.DA.表面張力升高，正吸附B.表面張力降低，正吸附C.表面張力升高，負(fù)吸附D.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)能變化是多少？(設(shè)氫氣是理想氣體).BA.0.4JB.0C.6JD.0.04J12.已知反應(yīng)CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)的ΔH，下列說法中何者不正確。AA.ΔH是CO2(g)的生成熱B.ΔH是CO(g)的燃燒熱C.ΔH是負(fù)值D.ΔH與反應(yīng)ΔU的數(shù)值不等13.對于0.002mol/kg的Na2SO4溶液，其平均質(zhì)量摩爾濃度m±=0.219是AA.3.175×10B.2.828×10C.1.789×10D.4×1014.對彎曲液面所產(chǎn)生的附加壓力.BA.一定等于零B.一定不等于零C.一定大于零D.一定小于零15.已知下列反應(yīng)的平衡常數(shù)：.AH2(g)+S(s)=H2S(g)K1S(s)+O2(g)=SO2(g)K2則反應(yīng)H2S(g)+O2(g)=H2(g)+SO2(g)的平衡常數(shù)為A.K2/K1B.K1—K2C.K1×K2D.K1/K216.對于N2和H2混合氣體的絕熱可逆壓縮(沒有生產(chǎn)NH3)，則.CA.ΔU=0B.ΔH=0C.ΔS=0D.ΔG=017.溫度升高溶膠的穩(wěn)定性.BA.增加B.下降C.不變D.先增加后下降18.101℃時，水在多大外壓下沸騰？.CA.101.3kPaB.1013kPaC.略高于101.3kPaD.略低于101.3kPa19.在HAc電離常數(shù)測定實(shí)驗(yàn)中，直接測定的物理量是不同濃度的HAc溶液的BA.電導(dǎo)率B.電阻C.摩爾電導(dǎo)D.電離度20.定溫下氣相反應(yīng)Kp有什么特點(diǎn)？.AA.恒為常數(shù)B.恒等于KcC.隨壓力而變D.與體積有關(guān)21.某化學(xué)反應(yīng)其反應(yīng)物消耗8/7所需的時間是它消耗掉4/3所需的時間的1.5倍，則反應(yīng)的級數(shù)為.BA.零級反應(yīng)B.一級反應(yīng)C.二級反應(yīng)D.三級反應(yīng)22.在一定量AgI溶膠中加入下列不同電解質(zhì)溶液，則使溶膠在一定時間內(nèi)完全聚沉所需電解質(zhì)的量最少的是.BA.La(NO3)3B.Mg(NO3)2C.NaNO3D.KNO323.接觸角可確定固體某種性質(zhì)，若親液固體表面能被液體潤濕，其相應(yīng)的接觸角是.CA.0B.90C.90D.為任意角24.混合等體積0.08mol·dmKI和0.1mol·dmAgNO3溶液得到一溶膠體系，在該體系中分別加入下述三個電解質(zhì)：(1)MgSO4,(2)CaCl2,(3)Na2SO4,則其聚沉能力的大小為CA.(1)>(2)>(3)B.(2)>(1)>(3)C.(3)>(1)>(2)D.(3)>(2)>(1)25.298K時反應(yīng)Zn+Fe2+=Zn2++Fe的E0為0.323V，則其平衡常數(shù)為BA.2.89×105B.8.34×1010C.5.53×104D.2.35×102二、計(jì)算題：(共50分)1．(10分)A(熔點(diǎn)651℃)和B(熔點(diǎn)419℃)的相圖具有一個低共熔點(diǎn)，為368℃(42%A,質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，下同)。(1)繪出該二組分系統(tǒng)的示意相圖，標(biāo)出各相區(qū)相態(tài)，及自由度。(2)分別指出80%A和30%A的系統(tǒng)從700℃冷卻到300℃的過程的相變。(3)畫出49%A的溶液的步冷曲線。33單相區(qū)為B(s)+l2、(20分)某抗菌素施于人體后在血液中的反應(yīng)呈現(xiàn)一級反應(yīng)。如在人體中注射0.5克某抗菌素，然后在不同時間測其在血液中的濃度，得到下列數(shù)據(jù)：t(h)CA(血液中藥含量mg/100ml)40.4880.31120.24160.15lncA-t的直線斜率為-0.0979,lncA,0=-0.14。(1)求反應(yīng)速率常數(shù)。(2)計(jì)算半衰期（3）若使血液中某抗菌素濃度不低于0.37mg/100ml，問需幾小時后注射第二針。解：設(shè)cA,0為抗菌素開始濃度ln(1)反應(yīng)速率方程積分形式-k=-0.0979.k=0.0979h-1(2)cA,0cAktlncA=-kt+lncA,0斜率為t1ln2k=7.08h(3)t=0時，lncA=lncA,0=-0.14lnt=1/kcA,0cA=1/0.0979ln(0.72/0.37)=6.8h約需6.8小時后注射第二針。(20分)5mol過冷水在-5℃,101.3kPa下凝結(jié)為冰，計(jì)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：H2O(l)H2O(s)n=5.00mol,n=5.00mol,t1=-5℃t1=-5℃p=101.3kPap=101.325kPaΔG1ΔG3H2O(l)H2O(s)n=5.00mol,ΔG3n=5.00mol,t1=0℃t1=0℃P=101.3kPap=101.3kPaΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3=1883-30045-940=-29102J，ΔS1=nCp,m,水lnT1/T2=5×75.3ln273.2/268.2=6.93J·K，ΔS2=ΔHm,凝/T=5×(-6009×10)/273.2=-110.0J·KΔS3=nCp,m,冰lnT2/T1=5×37.6ln268.2/273.2=3.47J·K，ΔS=ΔS1+ΔS2+ΔS3=6.95-110.0-3.47=-106.5J·KΔG=ΔH-TΔS=-29102-268.2×(-106.5)=-539J<0w=0,等溫，等壓，ΔG〈0，水可以自動結(jié)冰。試卷三一、判斷題。判斷下列說法的正誤，在正確的說法后面打“√”，錯誤的說法后面打“×”。1、溫度一定的時候，氣體的體積與壓力的乘積等于常數(shù)。(x)2、熱力學(xué)過程中W的值應(yīng)由具體過程決定(√)3、系統(tǒng)的混亂度增加，則其熵值減小。(x)4、處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的CO(g)，其標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱為零。(x)5、1mol理想氣體從同一始態(tài)經(jīng)過不同的循環(huán)途徑后回到初始狀態(tài)，其熱力學(xué)能不變。(√)6、吉布斯判據(jù)適用于理想氣體的任意過程。(x)7、四個熱力學(xué)基本方程適用于所有封閉體系的可逆過程。(√)8、在純?nèi)軇┲屑尤肷倭坎粨]發(fā)的溶質(zhì)后形成的稀溶液沸點(diǎn)將升高。(√)9、惰性組分的加入將使反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率降低。（x）10、只受溫度影響的平衡系統(tǒng)自由度F=C-P+1。(√)二、選擇題1.一定壓力下，當(dāng)2L理想氣體從0℃升溫到273℃時，其體積變?yōu)椋╞）。A.5LB.4LC.6LD.1L2、A、B兩種理想氣體的混合物總壓力為100kPa，其中氣體A的摩爾分?jǐn)?shù)0.6，則氣體B的分壓為（c）。A.100kPaB.60kPaC.40kPaD.不確定3、當(dāng)實(shí)際氣體的壓縮因子Z大于1的時候表明該氣體(b)。A.易于壓縮B.不易壓縮C.易于液化D.不易液化4、如圖，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(jìn)行電解，可以看作封閉體系的是（a）。A.絕熱箱中所有物質(zhì)B.兩個銅電極C.蓄電池和銅電極D.CuSO4水溶液5、在體系溫度恒定的變化中,體系與環(huán)境之間（c）。A.一定產(chǎn)生熱交換B.一定不產(chǎn)生熱交換C.不一定產(chǎn)生熱交換D.溫度恒定與熱交換無關(guān)6、下列定義式中，表達(dá)正確的是（b）。A.G=H＋TSB.G=A＋PVC.A=U＋TSD.H=U—PV7、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(xué)反應(yīng)，那么（c）。A.Q>0，W>0，ΔU>0B.ΔQ=0，W=0，ΔU<0