物理化學(上)期末試題四及參考答案

得分評卷人一、填空題（每小題2分，共20分）1、系統(tǒng)處于熱力學平衡狀態(tài)時，必須同時滿足、、、四個條件平衡。2、同一個系統(tǒng)的U、H、A、G這四個熱力學量，最大，最小。3、補全熱力學函數(shù)關(guān)系式：dG=+VdP；(?G/?p)T=。4、理想氣體與溫度為T的大熱源接觸作等溫膨脹，吸熱Q，所做的功是變化到相同終態(tài)的最大功的20%，則系統(tǒng)的熵變?yōu)椋ㄓ肨和Q表示）。5、等溫等壓下兩種純物質(zhì)混合形成理想溶液，則△mixV0，△mixH0，△mixS0，△mixG0（填“＞”或“＜”或“=”）。6、非理想氣體的標準態(tài)是指：。7、熱分析法繪制相圖時，常需畫出不同組成混合物的溫度－時間曲線，這種線稱之為。8、寫出化學反應(yīng)等溫式：。9、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K3Θ=。10、298K時有一僅能透過水的滲透膜將0.01mol/L和0.001mol/L的蔗糖溶液分開，欲使該體系達平衡，需在濃度為的溶液上方施加壓力，該壓力為Pa。得分評卷人二、選擇題（每小題2分，共30分）1、下列說法不符合近代化學的發(fā)展趨勢與特點的是（）（A）從單一學科到交叉學科（B）從宏觀到微觀（C）從平衡態(tài)研究到非平衡態(tài)研究（D）從表相到體相2、下列關(guān)于熱力學方法的敘述，不正確的是（）（A）熱力學研究對象是大量分子的集合，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)典熱力學不考慮物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)和反應(yīng)機理（D）經(jīng)典熱力學不能解決一個具體變化所需要的時間3、下列參數(shù)中屬于過程量的是（）(A)H(B)U(C)W(D)V4、實際氣體處于下列哪種情況時，其行為與理想氣體接近（）(A)高溫高壓(B)高溫低壓(C)低溫高壓(D)低溫低壓5、在一個剛性絕熱容器內(nèi)發(fā)生苯在氧氣中燃燒的反應(yīng)（）(A)△U=0，△H＜0，Q=0(B)△U=0，△H＞0，W=0(C)△U=0，△H=0，Q=0(D)△U=0，△H=0，W=06、關(guān)于Joule-Thomson系數(shù)μJ-T，下列說法錯誤的是（）（A）μJ-T是系統(tǒng)的強度性質(zhì)（B）μJ-T＜0，表示節(jié)流膨脹后氣體的溫度下降（C）常溫下，大多數(shù)氣體的μJ-T為正值，而H2和He的μJ-T為負值（D）理想氣體的μJ-T=07、工作在393K和293K的兩個大熱源間的卡諾熱機，其效率約為（）(A)83％(B)25％(C)100％(D)20％8、當10molN2和20molH2混合通過合成氨塔，反應(yīng)一段時間后有5molNH3生成。對反應(yīng)式N2+3H2=2NH3，反應(yīng)進度（）(A)等于2.5mol(B)等于－2.5mol(C)對不同反應(yīng)物計算結(jié)果不一樣(D)反應(yīng)物沒反應(yīng)完而無法計算9、在標準狀態(tài)下2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)的ΔrHm?是（）(A)水的標準生成熱ΔfHm?(H2O，l)；(B)H2(g)的標準燃燒熱ΔcHm?(H2，g)；(C)1/2ΔrHm?是水的標準生成熱ΔfHm?(H2O，g)；(D)1/2ΔrHm?是水的標準生成熱ΔfHm?(H2O，l)。10、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11、FeCl3和H2O能形成四種水合物，則在25℃，標準壓力下，該系統(tǒng)最多可平衡共存的相數(shù)為（(A)2(B)3(C)4(D)512、兩液體的混合物在T-x圖上出現(xiàn)最高點，則該混合物對拉烏爾定律產(chǎn)生偏差的情況為（）(A)正偏差(B)負偏差(C)無偏差(D)無規(guī)則13、等溫等壓下，某反應(yīng)的?rGmΘ=5kJ/mol，則該反應(yīng)變化（）(A)正向自發(fā)(B)反向自發(fā)(C)不能判斷(D)不能進行14、反應(yīng)3O2(g)=2O3(g)，在25℃時ΔrHm?=－280J/mol，對該反應(yīng)正向進行有利的條件是（(A)加壓升溫(B)加壓降溫(C)降壓升溫(D)降壓降溫15、過飽和溶液中的溶劑的化學勢與純?nèi)軇┑幕瘜W勢相比較，前者（）(A)大(B)小(C)與后者相等(D)無法比較得分評卷人四、解答題（每小題10分，共50分）1、在273K，1000kPa時，10.0dm3單原子理想氣體（1）經(jīng)過絕熱可逆膨脹到終態(tài)壓力100kPa；（2）在恒外壓100kPa下絕熱膨脹到終態(tài)壓力100kPa。分別計算兩個過程的終態(tài)溫度、W、△U、△H、△S。2、室溫下，液體A與液體B能形成理想溶液?，F(xiàn)有一A、B混合物的蒸氣相，其中A的摩爾分數(shù)為0.4，把它放在一個帶活塞的汽缸內(nèi)，在室溫下將汽缸緩慢壓縮。已知純A與純B的飽和蒸氣壓分別為40.0kPa和120.0kPa，求（1）當液體開始出現(xiàn)時，汽缸內(nèi)氣體的總壓；（2）當氣體全部液化后，再開始汽化時氣體的組成。3、CO2(g)與H2S(g)在高溫的反應(yīng)為CO2(g)+H2S(g)=COS(g)+H2O(g)，在610K時將0.1molCO2(g)加入體積為2.5dm3的空瓶中，然后再充入H2S(g)使總壓為1000kPa。達平衡后取樣分析，其中H2O(g)的摩爾分數(shù)為0.02。設(shè)該反應(yīng)的ΔrHm?=2.74×105J/mol且不隨溫度變化，視氣體為理想氣體。分別求610K和620K時該反應(yīng)的標準平衡常數(shù)。4、在標準壓力下蒸餾時，乙醇—乙酸乙酯系統(tǒng)有如下數(shù)據(jù)（x表示液相中的摩爾分數(shù)；y表示氣相中的摩爾分數(shù)）：x乙醇y乙醇溫度/℃x乙醇y乙醇溫度/℃0077.150.5630.50772.00.0250.07076.700.7100.60072.80.1000.16475.00.8330.73574.20.2400.29572.60.9420.88076.40.3600.39871.80.9820.96577.70.4620.46271.61.0001.00078.3請根據(jù)以上數(shù)據(jù)在右框畫出該系統(tǒng)的T-x圖，并回答下列問題：對x乙醇=0.80的溶液，（1）進行蒸餾，最初餾出物的組成為？（2）普通蒸餾到最后一滴時，余液組成為？（3）在帶有活塞的密閉容器中平衡蒸發(fā)到最后一滴時，余液組成為？5、合成氨的反應(yīng)可表示為N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)，在298K和各氣體均處于標準壓力時該反應(yīng)的ΔrHm?=－92.22kJ/mol，ΔrGm?=－32.90kJ/mol。已知：Cp,m(N2)=28.58+3.76×10-3T(J﹒K-1﹒mol-1)；Cp,m(H2)=27.28+3.26×10-3T(J﹒K-1﹒mol-1)；Cp,m(NH3)=29.75+25.1×10-3T(J﹒K-1﹒mol-1)，請表示出ΔrGm?與溫度的函數(shù)關(guān)系，并計算1000K時該反應(yīng)的ΔrGm?和K?。畢節(jié)學院課程試卷參考答案及評分標準化學系07級化學專業(yè)2009~2010學年度第一學期《物理化學》B卷一、填空（每題2分，共20分）1、熱平衡、力學平衡、相平衡、化學平衡。2、H，A3、－SdT；V4、5Q/T5、=，=，>，<6、在標準壓力下，且符合理想氣體性質(zhì)的假想態(tài)7、步冷曲線8、?rGm=?rGmΘ+RTlnQ9、K3Θ=K1Θ/10、0.01mol/L，22298二、選擇（每題2分，共30分）DBCBBBBADBABCBB三、解答題（每題10分，共50分）1、每一問的T2、W、△U、△H、△S五個量各1分解：n=PV/(RT)=4.41mol(1)γ=Cp,m/CV,m=5/3由絕熱可逆過程方程式P1V1γ=P2V2γ，代入數(shù)據(jù)得V2=39.8dm3T2=P2V2/(nR)=108.6KW=△U=nCV,m(T2-T1)=—9.04kJ△H=△U+△(PV)=—9.04×103+(105×39.8×10-3-106×10.0×10-3)(J)=—15.06kJ△S=0(2)絕熱：W=nCV,m(T2-T1)等外壓：W=—P2(V2-V1)=—P2(nRT2/P2-nRT1/P1)兩式相等，代入數(shù)據(jù)，解得T2=175KW=△U=nCV,m(T2-T1)=—5.39kJV2=nRT2/P2=64.16dm3△H=△U+△(PV)=—5.39×103+(105×64.16×10-3-106×10.0×10-3)(J)=8.97kJ△S=nRln(V2/V1)+nCV,mln(T2/T1)=43.7J/K2、解：（1）P總=PA+PB=PA*xA+PB*xB=[40.0xA+120.0(1-xA)]=120.0-80.0xA(kPa)3分yA=PA/P總=PA*xA/P總1分開始時，氣相組成yA=0.4即：0.4=40.0xA/(120.0-80.0xA)解得xA=0.6671分所以P總=120.0-80.0×0.667=66.67(kPa)1分（2）全部液化后，液相組成與原始組成一致，即xA=0.4PA=PA*xA=40.0×0.40=16.0(kPa)1分PB=PB*xB=120.0×0.60=72.0(kPa)1分yA=PA/P總=16.0/(16.0+72.0)=0.1821分yB=0.8181分3、解，初始H2S(g)的量=n總-n0(CO2)=PV/(RT)-n0(CO2)=0.393mol2分設(shè)生成H2O(g)物質(zhì)的量為xCO2(g)+H2S(g)=COS(g)+H2O(g)開始時物質(zhì)的量/mol0.10.393平衡時物質(zhì)的量/mol0.1-x0.393-xxx由于該反應(yīng)Σν=0，反應(yīng)前后n總不變n總=0.493mol2分H2O(g)的摩爾分數(shù)為0.02，即x=0.02×0.493=0.00986(mol)該反應(yīng)Σν=0，KΘ(610K）=Kn=x2/[(0.1-x)(0.393-x)]=2.82×10-33分由ln[KΘ(620K）/KΘ(610K）]=(1/610K-1/620K)ΔrHm?/R代入數(shù)據(jù)后解得：KΘ(620K）=6.74×10-33分4、解：（作圖略）4分（1）最初餾出物的組成為x乙醇=0.692分（2）普通蒸餾到最后一滴時，余液為純乙醇2分（3）在帶有活塞的密閉容器中平衡蒸發(fā)到最后一滴時，余液組成為x乙醇=0.882分5、?Cp?,m=—50.92+36.66×10-3T(J﹒K-1﹒mol-1)由基爾霍夫定律，d?Hm