09-10学年第2学期物理化学试卷A评分标准

（勤奋、求是、创新、奉献）

2009～ 2010 学年第 2 学期考试试卷

主考教师： 徐菁利

学院 化学化工学院 班级 __________ 姓名 __________学号 ___________

《物理化学（一）》课程试卷A参考答案与评分标准

（本卷考试时间 120分钟）

题号 一 题分 20 得分 二 20 三 10 四 10 五 10 六 15 七 15 八 九 十 总得分 100 一、选择题（本题共10小题，每小题2分，共20分）

1、下列宏观过程： (1) 101325 Pa, 273 K 下冰融化为水 (2) 电流通过金属发热 (3) 往车胎内打气 (4) 水在101325 Pa, 373 K 下蒸发

可看作可逆过程的是： ( A ) (A) (1),(4) (B) (2),(3) (C) (1),(3) (D) (2),(4)

2、对于理想气体的热力学有下述四种理解： (1) 状态一定，热力学能也一定 (2) 对应于某一状态的热力学能是可以直接测定的 (3) 对应于某一状态，热力学能只有一个数值，不可能有两个或两个以上的数值 (4) 状态改变时，热力学能一定跟着改变 其中正确的是： ( D ) (A) (1),(2) (B) (3),(4) (C) (2),(4) (D) (1),(3)

3、当体系将热量传递给环境之后,体系的焓： ( D ) (A) 必定减少 (B) 必定增加

(C) 必定不变 (D) 不一定改变

4、1 mol单原子分子理想气体，从始态p1= 202 650 Pa，T1= 273 K沿着p/V=常数的途径可

逆变化到终态为p2=405300 Pa 则ΔH为: ( A )

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(A) 17.02 kJ (B) -10.21 kJ (C) -17.02 kJ (D) 10.21 kJ 5、 某理想气体的γ =Cp/CV =1.40,则该气体为几原子分子气体? ( B ) (A) 单原子分子气体 (B) 双原子分子气体 (C) 三原子分子气体 (D) 四原子分子气体

6、在下列五个物理量中： (1) (?V/?nB)T,pnc?b (2) (??B/?nB)T,pnc?b (3) (?H/?nB)s,p,nc?b

(4) (?A/?nB)T,p,nc?b (5) (?G/?nB)T,p,nc?b

(A) (1)、(4)、(5) 是偏摩尔量；(1)、(3) 是化学势 (B) (1)、(4)、(5) 是偏摩尔量；(3)、(5) 是化学势 (C) (1)、(4)、(5) 是偏摩尔量；(2)、(3) 是化学势 (D) (1)、(2)、(4) 是偏摩尔量；(3)、(5) 是化学势 上述结论正确的是 ( B )

?

7、若298K时，反应N2O4(g)=2NO2(g)的Kp=0.1132, 则当p(N2O4)= p(NO2)=1 kPa时，反应将 ( A ) (A) 向右进行 (B) 向左进行 (C) 达到平衡 (D) 不能确定

8、对实际气体的节流膨胀过程，有 ( A ) (A) ΔH = 0 (B) ΔS = 0

(C) ΔG = 0 (D) ΔU = 0

9、在300K时,2 mol某理想气体的吉布斯自由能G与赫姆霍兹自由能A的差值为： ( C ) (A) G-A=1.247 kJ (B) G-A=2.494 kJ

(C) G-A=4.988 kJ (D) G-A=9.977 kJ

10、在101325Pa，273.15 K下水凝结为冰，判断体系的下列热力学量中何者一定为零？ ( D ) (A) ΔU (B) ΔH (C) ΔS (D) ΔG

二、填空题（本题共10小题，每题2分，共20分）

1、300 K时，将1 mol理想气体在等温下使其体积从15 dm3变到45 dm3，则其吉布斯自由能变化?G?-2.740 kJ。

2、理想气体的化学势表达式为μB=μB?+RTln(PB/p?)，其中标准态的物理意义是：温度T，压力为p?且具有理想气体行为的假想状态。

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3、吉布斯自由能判据的适用条件是 等温、等压、不做非体积功（即Wf=0）。

4、在400K时，液体A的蒸气压为4×104Pa，液体B的蒸气压为6×104Pa，两者组成理想

液态混合物，平衡时溶液中A的物质的量分数为0.6，则气相中B的物质的量分数为 0.50

5、有理想气体反应达化学平衡 A(g) + B(g) ＝ 3C(g)，在等温下维持体系总压不变，向体系中加入惰性气体，平衡 向右 移动；若将气体置于钢筒内加入惰性气体后平衡 不 移动。

?

6、在温度为1000 K时的理想气体反应2SO3(g) = 2SO2(g) + O2(g) 的ΔrG m=10293 J?mol-1,则该反应的平衡常数Kp?= 0.29 。

7、100°C时, 100 g水中含有35.4 g NaCl的溶液上方蒸气压为78020.25 Pa。则溶液中水的活度为 0.770 。水的活度系数为 0.8540 。（已知 M(NaCl)=58.44)

8、异构化反应：环己烷 (l) ＝ 甲基环戊烷 (l)的平衡常数可以用如下的方程式表示：

??-1

lnK p= 4.184 -2059 K/T 则 25℃的ΔrHm= 17119 J?mol 。

?33

9、理想气体在恒定外压p下,从10 dm膨胀到16 dm,同时吸热126 J。此过程的ΔU= -482J 。

10、在 200℃ 和 25℃ 之间工作的热机，其最大效率为 37% 。

三、计算298 K下，CO(g)和CH3OH(g)的标准生成焓，并计算反应CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)

的标准焓变。已知如下燃烧焓数据：

ΔcHm? (298 K)(CH3OH(g))=-763.9 kJ·mol-1 (1)

ΔcHm? (298 K)(C(s))=-393.5 kJ·mol-1 (2)

?-1

ΔcHm (298 K)(H2(g))=-285.8 kJ·mol (3)

ΔcHm? (298 K)(CO(g))=-283.0 kJ·mol-1 (4)

[答] (2)?(4),C(s)?12O2(g)?CO(g)得ΔfHm (298 K,CO(g))=-110.5 kJ·mol

?

-1

(4分) (2)?2?(3)?(1),C(s)?2H2(g)?12O2(g)?CH3OH(g)

得 ΔfHm? (298 K,CH3OH(g))=-201.2 kJ·mol-1 (4分)

反应 CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)

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?-1

ΔfHm (298 K)=-90.7 kJ·mol (2分)

四、0.645 g萘(C10H8)溶于43.25 g二氧杂环己烷[(CH2)4O2]时，沸点升高0.364°C。当0.784 g联苯酰[(C6H5CO)2]溶于45.75 g二氧杂环己烷时沸点升高0.255°C。已知二氧杂环己烷[(CH2)4O2]的正常沸点为100.8°C。计算：

（1）沸点升高常数Kb；

（2）联苯酰的摩尔质量。

[答] （1）m(萘)?WB/MWAB?0.1165mol?kg?1

Kb??Tb/mB?3.124kg?K?mol?1 （5分）

(2) 联苯酰B?的质量摩尔浓度为 mB? ?WB? /MB? WA? ??Tb? Kb

M

B? ?WB? KbWA? ?Tb? ?209.9 （5分）

五、在750℃，总压力为4266 Pa，反应：1/2SnO2(s) + H2(g) =1/2Sn (s) + H2O(g) 达平衡时，

水蒸气的分压力为3160 Pa。 (1)求该反应在750℃下的K?；

(2)若知反应 H2(g) + CO2(g) = CO (g) + H2O(g) 在750℃时的K1?= 0.773，试求下列反应K2?： 1/2SnO2(s) + CO(g) = 1/2Sn(s) + CO2 (g) ( p= 100 kPa)

[答] (1) 求1/2SnO2(s) + H2(g) =1/2Sn (s) + H2O(g)的K ? ① K ? =[ p(H2O)/ p?] / [ p(H2)/ p?] p(H2) + p(H2O) = p(总) 因为 p(H2O)=3160 Pa 所以 p(H2) = 1106 Pa 故 K ? = 2.86（6分） (2) 再由已知反应 H2(g) + CO2(g) = CO2 (g) + H2O(g) ② 被反应①所减 ，则可得

1/2SnO2(s) + CO(g) = 1/2Sn(s) + CO2 (g) 则 K ? = K ? / K ? = 3.70 （4分）

2

1

?

六、1 mol双原子分子理想气体，始态的p1=100 kPa,T1=300 K,经等压可逆过程到终态T2=500

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K，计算过程的Q,W及体系的ΔU,ΔH,ΔS,ΔA,ΔG。已知始态熵S1=13.50 J·K。

[答] Qp=ΔH=nCp,mΔT=5.82 kJ (3分) W=p(V2-V1)=nR(T2-T1)=1.663 kJ (2分) ΔU=nCV,m(T2-T1)=4.157 kJ (2分) ΔS=nCp,mln(T2/T1)=14.86 J·K (2分) S2=ΔS+S1=28.36 J·K-1 (2分) ΔA=ΔU-Δ(TS)= -5.97 kJ (2分) ΔG=ΔH-Δ(TS)=9.19 kJ (2分)

?-1 ?

七、 苯在正常沸点353 K下的?vapHm =30.77 kJ·mol,今将353 K及p下的1mol C6H6(l)向真空等温汽化为同温同压的苯蒸气(设为理想气体)。 (1) 求算在此过程中苯吸收的热量Q与做的功W ； (2) 求苯的摩尔汽化熵?vapS m?及摩尔汽化吉布斯自由能?vapGm ?； (3) 求环境的熵变?S环 ； (4) 应用有关原理判断上述过程是否为不可逆过程?

[答] (1) W=0 (3分) Q=n(?vapHm ? -RT)= 27.835 kJ (3分) (2) ?vapS m =?vapHm /T=87.2 J·K·mol (2分)

?

?vapGm ? =?vapHm? -T?vapS m =0 (1分) (3) ?S环=-Q/T=-78.9 J·K-1 (3分) (4) ?S隔离=?S体+?S环=8.3 J·K-1>0 (3分) 故为不可逆过程

?

?

-1

-1

-1

-1

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