2008—09学年第1学期物化期中考卷b答案

福建农林大学物理化学课程期中考卷 2008——2009学年第 一 学期

课程名称： 物理化学 专业 年级 班 学号 姓名

一、 选择题（将正确答案填入下列表格内）（共32分）

1、温度为298K、压力为1atm时，某体系以不可逆方式和可逆方式两种途径进行到相同的终态，体系的熵变分别为△S(不可逆)和△S(可逆)，则 （ C ）

(A)△S(不可逆) > △S(可逆) (B)△S(不可逆) < △S(可逆) (C)△S(不可逆) = △S(可逆) (D)不能确定

2、H2(g) 和O2(g)在绝热的刚性容器中发生下述反应：2H2 (g) + O2 (g) →2H2O(g) 下列正确的是：（ A） （A）ΔU=0； （B）ΔU＜0； （C）ΔU＞0； （D）ΔU不确定；

3、在通常情况下，对于四组分系统平衡时所具有的最大自由度数为： ( c ) （A）3 （B） 4 (C) 5 （D）6

4、体系经一个不可逆循环，其吸收的热Q与对外做的功W比较： ( A ) （A）相等 （B）热大于功 （C）功大于热 （D）不能确定

5、对于纯物质的标准态的规定，下列说法中哪一种是不正确的? ( c )

(A) 气体的标准态就是温度为T、压力为100 kPa下具有理想气体性质的纯气体状态。 (B) 纯凝聚物质的标准态就是温度为T及100kPa下的纯态。 (C) 气体的标准态就是温度为T及压力为100kPa时的纯态。

(D) 溶液中组分的标准态，若为溶剂，则指温度为T及压力为100kPa时的纯组分。 6、对一化学反应，若知其△Cp,m =∑vBCp, m, B>0，则 ( B ) (A)△H随温度升高而减少 (B)△H随温度升高而增大

(C)△H不随温度改变而改变 (D)△H随温度的变化没有规律

7、将固体NH4HCO3(s) 放入真空容器中，等温在400 K，NH4HCO3 按下式分解并达到平衡： NH4HCO3(s) === NH3(g) + H2O(g) + CO2(g) 系统的组分数C和自由度数?为： ( C ) (A) C＝2，? ＝1； (B) C＝2，? ＝2； (C) C＝1，? ＝0； (D) C＝3，? ＝2。 8、对任一过程，与反应途径无关的是 （ A ） (A) 体系的内能变化 (B) 体系对外作的功 (C) 体系得到的功 (D) 体系吸收的热

9、在外压恒定为101.325 kPa，温度恒定为0℃的条件下，发生下列相变过程： H2O ( l )→H2O ( s ) 此过程的: ( C )

（A）ΔSm=0； （B）ΔHm=0； （C）ΔGm=0； （D）ΔUm=0；

10、在1000K时,已知反应Ni(s)+H2O(g) NiO(s)+ H2(g)的标准平衡常数K?=0.0059，H2O(g)和H2(g)可视为理想气体，当H2O(g)和H2(g)分压相等时，则此反应 （ B） (A) 正向自发进行 (B) 逆向自发进行 (C) 处于平衡状态

11、体系的始态与终态之间有两条途径，A为可逆途径，B为不可逆途径，以下关系中正确的( D) A、△SA＞ △SB B、C、

D、

12、在一个绝热的刚壁容器中，发生一个化学反应，系统的温度从T1升高到T2.压力从p1升高到p2，则( B ) (A)Q>O，W<0，△U0，W=0，△U>0

1

13、373K,1atm一定量的水经过三种途径 ①外压为1atm ② 外压为 0.5atm ③ 外压为零，终态都是373K 1atm下的水蒸汽，这三种途径的 ( C )

A、功相同 B、热相同 C、内能变化相同 D、热与功都相同

14、298K，pO下液态水的自由函为G1，298K，106pa压力下的液态水的自由函为G2，其关系为： （B ） （A）G1=G2 （B）G1＜G2 （C）G1＞G2 （D）无法判断

15、理想气体进行一个恒温可逆过程，下列表达式中，哪个正确？ （ C） （A）△S=0 （B）

=ds （D）△S≠0

TT

16、25℃，101 325 Pa的液态H2O的化学势为μl，25℃，101 325 Pa的气态H2O的化学势为μg ，二者的关系是 （B ）

（A）μ＞μ； （B）μ＜μ； （C） μ＝μg； （D）无法判断

l

g

l

g

l

?Q=0 （C）

?Q17、下列各式中哪个是化学势? ( C )

(A) (?H/?nB)T,p,nB (B) (?A/?nB)T,p,nB (C) (?G/?nB)T,p,nB (D) (?U/?nB)T,p,nB 18、下列气体溶于水中，那种气体不能应用亨利定律计算气体平衡分压: ( C ) A、N2 B、O2 C、NO2 D、CO 19、经历一个卡诺循环后 （A ）

A)dH=dU=dS=dG=0 B)dS≤0 C)dS＞0 D) dU＜0 20、某气体由状态（P1V1）膨胀到（P2V2），下列各项中哪一项有确定值？ （C ） （A）W （B）Q （C）Q+W （D）都无法确定 21、冰的熔点随压力 （ A）

(A) 升高而降低 (B) 升高而升高 (C) 升高而不变 (D) 升高而升高或降低 22、某系统如图所示： 1 mol O2 20℃，V 1 mol N2 20℃，V 抽去隔板，则系统的熵 （A ） (A) 增加； (B) 减少； (C) 不变； (D) 不能确定如何变化 23、在某温度下，反应SO2 (g) +

12 O2(g) ＝ SO3(g)的标准平衡常数K1? =0.54，在相同温度下，反应

?2SO2 (g) + O2(g) ＝ 2SO3(g)的标准平衡常数K2为 （D） (A) 0.54 (B) 1.08 (C) 0.27 (D)0.2916 24、△U=Q+W条件限制为： （ A）

(A)封闭体系 (B)隔离体系可逆过程 (C)封闭体系只做膨胀功 (D)等温等压只做膨胀功

25、在某温度下，挥发性气体A、B在某一溶剂中的亨利常数分别为kA、kB，且kA＜kB。则在相同的压力时，A、B在溶液中的浓度比较 ： （A ）

（A）XA＞XB； （B）XA＜XB； （C）XA=XB； （D）无法确定

26、40℃时，纯液体A的饱和蒸气压是纯液体B的饱和蒸气压的21倍，且组分A和B能形成理想液态混合物，若平衡气相中组分A和B的摩尔分数相等，则平衡液相中组分A和B的摩尔分数之比xA：xB应为： （A ） （1）1：21；（2）21：1； （3）22：21； （4）1：22 。

27、在100℃, 101.325 kPa下有1 mol的H2O( l )，使其与100℃的大热源接触并使其向真空中蒸发，变为100℃，101.325 kPa的H2O( g )，对于这一过程可以用哪个量来判断过程的方向？ （B ）

2

（A）ΔS(系统) （B）ΔS(系统)+ΔS(环境) （C）ΔG （D）ΔS(环境)

28、在298K，1atm下，有1升溶有I2的CCl4溶液，I2的化学势为μ1，自由焓为G1，现取出0.5升溶液，这0.5升中碘的化学势设为μ2，自由焓为G2，则（ B） (A) μ1=μ2， G1=G2 (B) μ1=μ2，G1=2G2 (C) μ1=1.5μ2，G1=1.5G2 (D) μ1=μ2，G1=1.5G2

29、某反应A(s) == Y(g) + Z(g)的ΔrG与温度的关系为ΔrG= (－45 000＋110 T/K) J ·mol ， 在标准压力下, 要防止该反应发生，温度必须 ： (C )

(A) 高于 136 ℃ ； (B) 低于184 ℃ ； (C) 高于184 ℃； (D) 低于136 ℃； (E) 高于136 ℃而低于 184 ℃。 30、在孤立体系中无论发生何种变化，其△U ( C )

(A)＜0 （B）＞0 （C） =0 （D）不好判断 31、对于化学反应进度，下面的表述中不正确的是： （B ）

（A）化学反应进度随着反应的进行而变化，其值越大，反应完成的程度越大； （B）化学反应进度与化学方程式的写法无关；

（C）化学反应进度与所选择表示反应进度的特殊反应物或产物无关； （D）反应进度之值只能为正，单位是mol。 32、公式△H ＝Qp适用于哪一个过程:（ C）

（A） 理想气体从101325Pa反抗恒定的10132.5Pa膨胀到10132.5Pa （B）电解CuSO4的水溶液

（C）在0℃、101325Pa下，冰融化成水

（D）气体从(298K，101325Pa)可逆变化到(373K，10132.5Pa ) 二、填空题（共20分）

1、非电解质稀溶液溶质的化学势为μB=μB,m(T P)+RTln

OOO-1

mBmO，μ

OB,m(T P)代表的意义是溶质在在T,K

时,P下，m=m=1mol/kg时，又符合亨利定律的假想态化学势。 2、稀溶液中溶剂A的化学势的表达式为μA=μ

θA

+RTlnXA

3、已知某化学反应在温度T下其K=1，而且在此温度下该反应的ΔrH=248.04 kJ·mol-1, ΔrS = 184.10 J ·K-1 ·mol-1，则该温度T = 1347K。（填入具体的数值）

4、对于任意的不可逆循环，ΔU = 0，ΔH = 0，△S（体系） = 0，△S（体系）+△S（环境）≠ 0。（填≠、＝）

5、Na2CO3(s)与H2O(l)可生成水合物Na2CO3·H2O(s), Na2CO3 ·7H2O(s), Na2CO3·10H2O(s)则30℃时，与Na2CO3水溶液、冰平衡共存的水合物最多可有___1____种。

6、反应NH4HS（s）== NH3（g）+ H2S（g）的Kθ写成平衡压力商的表达式为Kθ = (PNH3 /Pθ) ·(PH2S /Pθ) 。 7、组分相变化的方向总是从组分化学势 高 的相向组分化学势 低 的相变化。（填 高或低）

8、△G=nRT㏑(P2/P1)的适用条件为 封闭体系理气等温非体积功为零

9、W=-nCv,m(T2-T1)适用条件为 封闭体系理气非体积功为零的绝热过程

θ

10化学反应的等温方程式△rGm(T)= △rGm(T)+RT㏑Qp中用来判断反应进行方向的物理量是△rGm(T) ,用来判断反应进行限度（程度）的物理量是 Qp 三、判断题（共12分）

1、任何热力学过程不可能出现△S总<0 （√ ） 2、克拉贝龙方程适用于纯物质的任何两相平衡。 （√ ）

3、在等温等压下，CO2由饱和液体转变为饱和蒸气，因温度不变，CO2的热力学能和焓也不变。 （× ） 4、在恒温恒压不作非体积功的情况下,△H<0, △S>0这个过程肯定可以自发进行。 （√ ）

3

5、封闭体系发生了不可逆绝热过程，不可以设计一个绝热可逆过程来计算它的熵变。 （√ ） 6、热力学标准状态的温度指定为25℃。 （× ）

θθθ

7、某化学反应的△rHm(298k) < 0, △rSm(298k) > 0, △rCP,m(298k) = 0,则该反应的标准平衡常数K>1,且随温度升高而增大 ( × )

8、对于封闭系统，始、终状态完全相同的可逆过程的熵变大于其不可逆过程的熵变。 ( × ) 9、当一个化学反应处于平衡状态时，反应的标准摩尔吉布斯函数ΔrGθm=0。（×） 10、气体经不可逆绝热膨胀后，因为Q = 0，故其熵变等于零 。 ( ×)

11、组成可变的均相系统的热力学基本方程 dG??SdT?Vdp???BdnB，既适用于封闭系统也适用于

B?1敞开系统。 （√ ）

12、如同理想气体一样，理想液态混合物中分子间没有相互作用力。 （× ） 四、简答题（共32分）

1、写出下列定律的数学表达式，用简单的一句话说明其主要应用或要解决什么问题？ （1）热力学第一定律：

答：?U=Q+W，解决过程的能量交换问题。 （2）热力学第二定律：

答：dS ? (δQ / d T)，解决过程的方向问题。

2、在100℃、1atm下，1mol水等温蒸发为水蒸气，水蒸气可视为理想气体。因为过程为等温过程，且气体为理想气体。则该过程体系内能的改变值△U=0。对此叙述的正误作一评价。

答：不对！因为理想气体U仅是温度的函数，指的是理气仅为单纯状态变化过程（无相变、无化变、无其他功），而上述过程为液—气相变过程，可逆相变过程尽管温度不变，但有吸热和放热， 故△U≠0。

3、简单说明热Q与温度T之间的联系和区别。

答：T为温度，其高低与体系所处状态所含的内能高低直接相关，是体系的性质，是状态函数；Q为热量，是体系与环境因温差所造成的能量的传递，即其大小取决于体系与环境温差大小和过程，是过程量。所以，二者间有密切联系但又有根本区别。 4、熵变不可能为负值，对否？试说明之。

答：不对.它成立的条件是封闭体系绝热过程或隔离体系所发生的过程。

5、只要体系始终态一确定，不管经历何种过程，△S都是一定的，与之相对应的热温熵的和也是一定的。 答：前半句是对的S是状态函数，所以只要体系始终态一确定，不管经历何种过程，△S都是一定的；但热温熵Q/T的大小与过程密切相关，过程不同，其值就不同。 6、试说明??p仅是温度的函数。

答：∵?G??Y(T)??Z(T)??A(T)??B(T) ??(T)仅为温度的函数，

??∴?G也仅为温度的函数，又∵?G???RTlnKP此关系式中仅包含温度的变量，故KP也仅为温度的

????????函数。

7、△G≤0作为体系状态变化方向的判据，有何条件限制？ 答：封闭体系等温等压非体积功为零。

8、当温度发生变化时，平衡如何移动？为什么？

4

答：对于吸热反应，ΔrHmθ>0，根据Van’f Hoff公式，dlnK0/dT）=ΔH/RT2，dlnK0/dT）P>0即Kθ随温度的上升而增大，增加温度对正向反应有利。对于放热反应，ΔrHmθ＜0，根据Van’f Hoff公式，dlnK0/dT＝P<0，即Kθ随温度的上升而减小，升高温度对正向反应不利。 五、计算题

1、某理想气体Cv, m=2.5 R(在所有的温度范围内)，当1mol该理想气体经受等压可逆过程(从1bar、20.0dm3到1bar、40.0dm3)过程时，计算Q、W、△U，△H。（5分） 解：等压可逆：根据PV=nRT和1mol理气 T1?PV1R T2?PV2RPR ?T?T2?T1?5PR?V2?V1?

?3?U?Cv,m?T?2.5R((V2?V1)?2.5?10?(40?20)?10PR(V2?V1)?3.5R(-5

?5KJ

?H?Cp,?T?(Cv,m?R)PR(V2?V1)?7KJ-3

Qp=△H=7KJ W=－Pe·△V=－10×(40－20)×10= －2KJ

2、计算1mol，-10℃的冰转变为25℃时的水的△Hm和△Sm。已知：C P,m (冰)=37.2J·K·mol，C P,m (水)=75.3 J·K-1·mol-1。正常熔点时熔化热6.025 kJ·mol-1。（7分） 解：H2O(S,263K,) H2O(l,298K,) ↓△S1 ↑△S3 温度不一样 △S2

———→ H2O(l,273K,) H2O(S,273K,)

?S1?Cp,H2O(S)ln273263?37.2ln3-1-1

273263?1.386J/K

?S2??HmT298273o?6.025?10273?22.068J/K

?S3?Cp,H2O(l)ln?75.3ln298273?6.606 △S=△S1+△S2+△S3=30.06J/k

3?H?37.2?(273?263)?6.025?10?75.3?(298?273)?8280J

3、已知固体苯的蒸气压在273.2K时为3.27kPa，293.2K时为12.30kPa，液体苯的蒸气压在293.2K时为10.21kPa，液体苯的摩尔蒸发热为34.17kJ·mol，求（1）在303.2K时液体苯的蒸气压；（2）苯的的摩尔升华热；（3）苯的摩尔熔化热。（7分） 解：（1）lnP2P1??HR(T2?T1T1T234.17?10?303?293?)????0.46298.314303?293??3-1

P2=(e0.4629)P1=16.21 kPa （2）ln

12.303.27??H升?293?273??? △H8.314?293?273?升

=44.16KJ/mol

5

△H熔 ——→ △H蒸

——→

(3)苯（S） 苯（l） 苯（g） ↓ △H升 ↑ △H升=△H熔+△H蒸

△H熔=△H升-△H蒸=44.16-34.17=9.99KJ/mol

4、25℃，P下由1mol苯和2mol的甲苯形成理想溶液，计算△G混、△V混、 △S混和△H混。（5分）

解： △V混=0 △H混=0

?S混?-R?nilnXiOi??8.314(1?ln13?2?ln1323)?15.88J/mol?K23)??4732.24J/mol?G混?RT?inilnXi?8.314?298(1?ln?2?ln

6

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