《物理化學》試卷及答案解析

PAGE1《物理化學》試卷及答案解析得分評卷人一、填空題（每小題2分，共20分）1、狀態(tài)函數(shù)可分為兩類：其數(shù)值在系統(tǒng)中具有加和性的是，請舉三個這類函數(shù)的例子；其數(shù)值取決于系統(tǒng)自身而與系統(tǒng)中物質數(shù)量無關的是，請舉三個這類函數(shù)的例子。2、寫出Joule-Thomson系數(shù)的定義式：。若Joule-Thomson系數(shù)大于0，則該氣體經節(jié)流過程后，隨壓力降低，溫度。3、可逆熱機的效率與兩熱源溫度的關系是；在其他條件都相同的前提下，用可逆熱機去牽引機車，機車的速度將會是。4、Zn與稀硫酸作用，其他條件相同的情況下，分別在敞口容器中進行和在密閉容器中進行，所放出的熱量進行比較，前者后者。（填“<”、“>”或“=”）5、NH4Cl(s)在真空容器中分解生成NH3(g)和HCl(g)達平衡，該系統(tǒng)的組分數(shù)為，相數(shù)為，自由度數(shù)為。6、某分解反應為A(s)=2B(g)+C(g)，氣體視為理想氣體，其標準平衡常數(shù)Ko與解離壓力P之間的關系是。7、雙變量體系的熱力學基本公式：dU=PdV；dG=VdP。8、在200℃和25℃之間工作的卡諾熱機，其效率為%。9、純物質混合形成理想液態(tài)混合物時，△mixV0，△mixH0，△mixS0，△mixG0。（填“<”、“>”或“=”）10、理想氣體反應，標準平衡常數(shù)Ko與用分壓表示的經驗平衡常數(shù)Kp之間的關系是；標準平衡常數(shù)Ko與用物質的量分數(shù)表示的經驗平衡常數(shù)Kx之間的關系是。得分評卷人二、選擇題（每小題2分，共20分）1、某氣體的壓縮因子Z>1，表示該氣體比理想氣體（）（A）容易壓縮（B）不易壓縮（C）容易液化（D）不易液化2、關于氣體的隙流，下列說法錯誤的是（）（A）氣體隙流速度與摩爾質量的平方根成正比（B）隙流定律可以用來求氣體的摩爾質量（C）利用隙流作用可以分離摩爾質量不同的氣體（D）氣體分子運動論是隙流定律的理論依據(jù)3、系統(tǒng)從一個狀態(tài)經不可逆過程到達另一狀態(tài)，系統(tǒng)的ΔS（）（A）大于零（B）小于零（C）等于零（D）無法確定4、碳酸鈉和水可以形成Na2CO3·H2O，Na2CO3·7H2O，Na2CO3·10H2O三種水合物，在101.3kPa時該物系共存的相數(shù)最多為（）（A）2（B）3（C）4（D）55、常壓下-10℃過冷水變成-10℃的冰，此過程的（）（A）ΔG<0,ΔH>0（B）ΔG>0,ΔH>0（C）ΔG=0,ΔH=0（D）ΔG<0,ΔH<06、A、B兩組分的氣液平衡T-x圖上，有一最低恒沸點，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（）（A）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B7、在101℃時，水在多大外壓下沸騰？（）（A）101.3kPa（B）1013kPa（C）略高于101.3kPa（D）略低于101.3kPa8、實際氣體的化學勢μi=μi⊙+RTln(f/p)中標準態(tài)化學勢μi⊙是指（）（A）該氣體在標準壓力下的化學勢（B）該氣體在標準壓力和298.2K下的化學勢（C）該氣體在標準壓力下且符合理想氣體行為時的化學勢（D）該氣體在標準壓力和298.2K下且符合理想氣體行為時的化學勢9、一定溫度壓力下，在A與B兩種液體互溶形成的體系中，改變一定濃度后，若A的偏摩爾體增加，B的偏摩爾體積將（）（A）增加（B）減小（C）不變（D）先增后減10、已知①2H2O(g)=2H2(g)+O2(g)K1⊙②CO2(g)=CO(g)+1/2O2(g)K2⊙則反應CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)的標準平衡常數(shù)應為（）（A）K1⊙/K2⊙（B）(K1⊙)1/2/K2⊙（C）K1⊙K2⊙（D）K1⊙/2-K2⊙得分評卷人三、判斷題（每小題1分，共10分）1、等壓、絕熱條件下機械攪拌一定量溶液，使其溫度上升，ΔH=Qp=0。（）2、某體系發(fā)生一絕熱不可逆變化后，保持絕熱條件，系統(tǒng)將無法回復其最初狀態(tài)。（）3、對于純組分，其化學勢就等于它的Gm。（）4、同溫同壓下，同濃度的蔗糖和食鹽水溶液的滲透壓相等。（）5、等邊三角形坐標表示A、B、C三組分系統(tǒng)組成（用質量分數(shù)）時，某直線平行于BC邊，該直線上的點代表的系統(tǒng)，其A的質量分數(shù)都相同。（）6、等邊三角形坐標表示A、B、C三組分系統(tǒng)組成（用質量分數(shù)）時，通過頂點A的直線上的系統(tǒng)，B和C的質量分數(shù)之比不變。（）7、某氣體反應A(g)+B(g)=C(g)的△rGm⊙大于0，則該反應在標準態(tài)不能進行，即將反應物置于標準壓力下，系統(tǒng)中不會出現(xiàn)C氣體。（）8、狀態(tài)函數(shù)都固定后，狀態(tài)固定，反之亦然。（）9、只有系統(tǒng)的容量性質才有偏摩爾量，強度性質是沒有偏摩爾量的。（）10、化學反應的△rHm>0時，升高溫度，K⊙減小。（）得分評卷人四、綜合題（每小題10分，共50分）按下列要求寫出相應公式（對于有多個符合條件公式的情況，只需任意寫出一個）：(1)理想氣體狀態(tài)方程：(2)Clausius不等式：(3)一定量理想氣體非等溫非等壓非等容過程的熵變計算式：(4)Clausius-Clapeyron方程：(5)根據(jù)熱容計算一定量物質等壓變溫過程的焓變：(6)偏摩爾量加和公式：(7)Raoult定律：(8)化學反應等溫式：(9)化學勢定義式：(10)Maxwell關系式中任一個：2、在273K，800kPa時，20.0dm3單原子理想氣體，（1）經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W、△U、△H和△S。標準壓力下A-B二組分溶液，已知：A的沸點為70℃，B的沸點為100℃；含A40%的溶液在50℃沸騰，當溫度升到65℃時剩下最后一滴液體，其中含A20%；含A85%的溶液蒸餾，在55℃時餾出第一滴液體，其中含A65%；含B40%的溶液蒸餾，在45℃時沸騰，此時氣相和液相組成相同。在下方粗略繪出此二組分的沸點-組成圖；指出各相區(qū)的相態(tài)和自由度數(shù)。4、298K時，反應NH4HS(s)=NH3(g)+H2S(g)△rGm⊙=5.51kJ/mol，①計算標準平衡常數(shù)和解離壓力；②若將NH3和H2S各1.00mol放入體積20dm3的容器中，平衡時NH4HS的量為多少？（氣體均作理想氣體處理）5、反應(CH3)2CHOH(g)=(CH3)2CO(g)+H2(g)，已知△rCp,mo=16.72J·K-1·mol-1；457K時標準平衡常數(shù)為0.36；298K時△rHmo=61.5kJ·mol-1。寫出該反應ΔrGmo與溫度的函數(shù)關系，并計算500K時該反應的ΔrGmo和Ko?！段锢砘瘜W》答案解析一、填空題（每小題2分，共20分）1、廣度性質【或容量性質】，【m、V、U、H、G等等任舉3個】；強度性質，【T、P、ρ、Gm等等任舉3個】2、μ=(?T/?P)H，降低3、η=(Th-Tc)/Th，無限慢【或最慢】4、>5、1，2，16、Ko=4P3/(27Po2)7、TdS-；-SdT+8、379、=，=，>，<10、Ko=Kp(Po)-Σν；Ko=Kx(P/Po)Σν二、選擇題（每小題2分，共20分）1~5：BADBD6~10：BCCBB三、判斷題（每小題1分，共10分）錯對對錯對對錯對對錯四、綜合題（每小題10分，共50分）1、（每個公式1分）（1）PV=nRT（2）dS-(δQ/T)≥0【或ΔS-Σ(δQ/T)≥0】（3）ΔS=nRln(V2/V1)+CVln(T2/T1)【或ΔS=nRln(P1/P2)+CPln(T2/T1)等】（4）dlnP/dT=ΔH/(RT2)（5）ΔH=（6）（7）PA=PA*xA【或(PA*-PA)/PA*=xB】（8）?rGm=?rGmo+RTlnQ（9）【或或或】（10）【或或或】2、解：n=PV/(RT)=(800×103×20.0×10-3)/(8.314×273)=7.05mol(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=0.0690m3T2=P2V2/(nR)=(100×103×0.0690)/(7.05×8.314)=117.7(K)（1分）W=△U=nCV,m(T2-T1)=7.05×1.5×8.314×(117.7-273)=—1.37×104(J)（2分）△H=△U+△(PV)=—1.37×104+(105×0.0690-800×103×20.0×10-3)(J)=—22.8kJ（1分）△S=0（1分）(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=177.2K（1分）W=△U=nCV,m(T2-T1)=7.05×1.5×8.314×(177.2-273)=8.42×103(J)（2分）V2=nRT2/P2=104dm3△H=△U+△(PV)=—8.42×103+(105×0.104-800×103×20.0×10-3)(J)（1分）=—14.0kJ△S=nRln(V2/V1)+nCV,mln(T2/T1)=58.6J/K（1分）3、（1）繪制圖形如下：（繪圖共8分。圖形正確規(guī)范得8分；未標或錯標一個數(shù)據(jù)點扣1分；未標明Po扣0.5分；未標明縱坐標量及單位扣1分；未標明橫坐標量扣1分）Po（2）上方區(qū)域為氣相單相，下方區(qū)域為液態(tài)單相。單相區(qū)自由度為2。(1分)中間兩個區(qū)域為氣-液兩相共存。兩相區(qū)自由度為1。(1分)（可直接在圖上標注）4、解：①K⊙=exp(-△rGm⊙/RT)=exp[-5.51×103/(8.314×298)]=0.108（2分）令分解壓為P，由反應式，K⊙=（P/2P⊙）2，P=P⊙（4K⊙）1/2=（4×0.108）1/2P⊙=6.67×104Pa（3分）②平衡時的總壓力就是分解壓，所以平衡時（1分）氣體總物質的量n=PV/RT=6.67×104×20×10-3/(8.314×298)=0.54(mol)（2分）n(NH3)=n(H2S)=0.54/2=0.27(mol)由反應式可知,消耗掉的NH3或H2S的物質的量等于產生的NH4HS物質的量所以n(NH4HS)=1.00-0.27=0.73(mol)（2分）5、解：由基爾霍夫定律，d?rHm?=?rCp?,mdT，(1分)將?rCp?,m=16.72J·K-1·mol-1代入上式作不定積分得?rHm?=?H0?+16.72T