西南科技大学2012-2013下半学年物理化学A1期末考试试题（学生命题）

西南科技大学2012-2013第二学期物理化学A1期末考试试题

一、选择题（共20个小题，每题1分）

1. 已知NO和Cl2的临界参数为Tc.NO=177k,Pc.NO=6.4x10pa,Tc.Cl2=550K,Pc. Cl2=4.5x10pa,判断两种气体a、b的大小（ ） A．a(NO)>a(Cl2)、b(NO)>b(Cl2) C．a(NO)b(Cl2)

B．a(NO)>a(Cl2)、b(NO)3

5

5

2.在289时，有2molN2（ ），始态体积为15dm,保持温度不变，经可逆膨胀到终态，体

3

积为50dm，该过程中△U、△H、W和Q值 分别为（ ） A. △U=0，△H=-5965.9J，W=-5965.9J，Q=5965.9J B. △U=-5965.9J，△H=0，W=0，Q=-5965.9J C. △U=0，△H=0，W=-5965.9J，Q=5965.9J D. △U=0，△H=0，W=5965.9J，Q=-5965.9J

3.理想气体经Joule实验后，气体的△U和△H值将（ ） A．△U=0，△H<0 C．△U<0，△H=0

B．△U<0，△H<0 D．△U=0，△H=0

4.在含有C（s）、CO（g）、CO2（g）、O2（g）和H2O（g），五个物质的平衡系统中，其 独立组分数为（ ）

A．3 B.2 C.1 D.4

5.合成氨反应N2（g）+3H2（g）=2NH3（g），达到平衡后加入惰性气体，且保持系统温度总 压不变（气体为理想气体），则（ ）

A.N(N2)减少,N(H2)减少,Ｎ（NH３）增加，Kp不变 B.N(N2)减少,N(H2)减少,Ｎ（NH３）增加，Kp增加 C.N(N2)不变,N(H2)不变,Ｎ（NH３）不变，Kp不变 D.N(N2)增加,N(H2)增加,Ｎ（NH３）减少，Kp不变

6.在413K时，纯A（I）和纯Ｂ（Ｉ）的蒸汽压分别为125.24kpa和66kpa,两种液体能形 成理想混合液在101.33kpa沸腾，理想也太混合物的组成成分（ ）

A．XA=0.5957,XB=0.4043 B. XA=0.5892,XB=0.4108 C. XA=0.5346,XB=0.4654 D. XA=0.5109,XB=0.4043 7.理想气体向真空膨胀，则（ ）

A、△U=0，△S=0，△G=0 B、△U＞0，△S＞0，△G＞0

○○○○

C、△U＜0，△S＜0，△G＜0 D、△U=0，△S＞0，△G＜0

8.在298K已知2CO+O2→2CO2，，△rGm为—514.2KJ.Mol，则△rAm（ ） A、△rAm= —514.2KJ.Mol

-1

-1

B、△rAm=0

D、△rAm＜—514.2KJ.Mol

-1

C、△rAm＞—514.2KJ.Mol

-1

9.使一过程时△A=0，应满足条件（ ）

A、绝热可逆过程 B、恒容绝热且不做非体积功过程 C、恒温恒压且不做非体积功可逆过程 D、 恒温恒容且不做非体积功可逆过程

10.可逆机的效率最高，在其他条件相同的情况下假设由可逆机牵引火车，其速度将（ ） A.最快 B.最慢 C.中等 D.不确定 11.保持压力不变，在稀溶液中溶剂的化学势随温度降低而（ ） A.降低 B增大 C不变 D不确定

12.反应CO(g) + H2O(g)＝CO2(g) + H2(g)，在 600℃、100kPa 下达到平衡后，将压力增 大到 5000kPa，这时各气体的逸度系数为γ(CO2) = 1.09、γ(H2) = 1.10、γ(CO) = 1.23、 γ(H2O) = 0.77。这时平衡点应当：（ ） A.保持不变 B.无法判断

C.移向右方(产物一方) D.移向左方(反应物一方) 。

13.下列各系统中属于独立子系统的是（ ）

A.绝对零度的晶体 B.理想液体混合物 C.理想气体混合物 D.纯气体 14.对于一定量的理想气体，可能发生的过程是（ ） （1）对外做功且放出热量 （2）恒容绝热升温且无非体积功 （3）恒压绝热膨胀 （4）恒温绝热膨胀

A（1），（4） B（2），（3） C（1），（3） D（2），（4）

15.对于组成不变的封闭系统，则

??G???p???应为（ ）

TA -S B V C T D ?V

16.在383 K,101 325 Pa下，1 mol过热水蒸气凝聚成水，则则系统、环境及总的熵变为

（ ）

A ⊿S系﹤0，⊿S环﹤0，⊿S总﹤0

B ⊿S系﹤0，⊿S环﹥0，⊿S总﹥0 C ⊿S系﹥0，⊿S环﹥0，⊿S总﹥0 D ⊿S系﹤0，⊿S环﹥0，⊿S总﹤0

17. 对于理想气体，焦耳-汤姆逊系数（ ）

A. 小于0 B.大于0 C. 等于0 D. 不确定

18.物质的量为n的单原子理想气体等压升高温度，从T1至T2，△U=( ) A. nCp,m△T B. nC v,m△T C. nR△T D. nRln(T2/T1)

19.在二组分双液T-x(或 p-x)相图中，状态点由单相区进入两相区时，体系的自由度( ) A. 增加 B. 减少 C. 不变 D. 不确定 20. 下列过程中△S为负值的是（ ）

A.液态溴蒸发成气态溴 B. SnO2(S)+2H2(g)=Sn(s)+2H20(l) C.电解水生成H2和O2 D.公路上撒盐使冰融化

二、填空题（共14题，每空1分）

1.给自行车打气时，把气筒内的空气作为系统，设气筒,橡皮管和轮胎均不导热，则该过程 Q____0(填“大于”、“等于”或“小于”)。

2.绝热系统或隔离系统达到平衡时， 最大，等温、等压不做非膨胀功的条件下，系统 达到平衡时______ 最小。

3.已知反应 C（g）+ O2（g）→CO2（g） △rHm＜0 若该反应在恒容、绝热条件下进行，则△U____ 0 , △T____ 0 , △H____0(填“大于”、“等于”或“小于”)。

4.1mol理想气体在温度T时，从10dm3恒温可逆膨胀，若某熵变为57.6KJ·mol。则其终态的体积为_____。

θ-4

5.已知反应NH2COONH4（s）= 2NH3(g）+C02（g)在303K平衡常数K=6.55X10，则此时NH2COONH4（s）时分解压力约为_______。

6.理想气体A(g)+2B(g)=C（g)达到平衡，当T不变P↑，则反应平衡常数K______（填增大，变小，不变），平衡_____移动(填向右，向左或不变)。 7.真空中，NH4CL（s）=NH3+HCL（g）达到某一温度到分解平衡，则系统组分数C=___,相数=______，自由度=_____。

8.将空气通过红热的焦炭制备发生炉煤气，若有92%的氧变为CO，其余的变为CO2,在同温同压下,每通过一单位体积的空气可产生发生炉煤气的体积为_________。

9.2mol理想气体B，在300K时等温膨胀，W = 0时体积增加一倍，则其?S(J·K)为________。

-1

θ

-1

10.一定物质的量的某种实际气体，向真空绝热膨胀之后，系统的p与V之积变小，温度降低，则此过程的⊿S_______0(填“大于”、“等于”或“小于”)。

11.将NH4Cl固体置于一抽空的容器中发生分解反应，今控制温度为298 K，达到分解平衡后，系统的自由度数为________。

12.在一定温度下，CaCO3(s)，CaO(s)及CO2(g)的平衡系统压力为p，已知它们之间存在着反应CaCO3(s) ?CaO(s)+CO2(g)，若向该平衡系统中加入CO2(g)，当重新达到平衡时，系统的压力将________(填“变大”、“变小”或“不变”)

13. 5mol某理想气体由27°C,10kPa恒温可逆压缩到100kPa，则该过程的Q=

14. 2mol物质A和3mol物质B在等温等压下混合形成液体混合物，该系统中A和B的偏 摩尔体积分别为1.79×10m/mol,2.15×10m/mol,则混合物的总体积为＿＿

三、判断题（共20题，每题0.5分）

1. 气缸内有一定的理想气体，反抗一定外压做绝热膨胀，则△H=QP=0。 （ ） 2. 绝热循环过程一定是可逆循环过程。 （ ） 3. 反应CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)，因为反应前后分子数相等，所以无论压力如何变化，对于

平衡均无影响。 （ ） 4. 在分子配分函数的表达式中与压力有关的是电子运动的配分函数。 （ ） 5. 绝热过程，只要系统变化的始终态相同。那么变化过程的功就一定相同。 （ ） 6. 把水箱全套放置在室内然后打开冰箱，让冰箱的制冷机运转，整个室温下降。 （ ） 7. 分子能量零点的选择不同，所有与的热力学函数值因此发生改变。 （ ） 8. 当系统向环境传热时(Q < 0)，系统的熵一定减少。 （ ） 9．在等温等压条件下，?rGm > 0的反应一定不能进行。 （ ） 10.两瓶不同种类的理想气体，如果他们的平均平动能相同，密度相同，则他们的压力也相同。 （ ）

11.状态固定后，状态函数也一定，反之亦然。 （ ） 12.熵增加过程都是自发过程。 （ ） 13.溶液的化学势等于溶液中各组分的化学势之和。 （ ） 14.纯水在临界点呈雾状，气液共存，两相平衡，根据相律

-53

-53

f?C?2???1?2?2?1（ ）

15. Dalton分压定律适用于任何气体。 （ ） 16.恒温过程一定是可逆过程。 （ ） 17. Cp恒大于Cv。 （ ）

18.若A、B两液体完全不互溶，那么当有B存在时，A的蒸气压与系统中A的摩尔分数成正比。 （ ） 19.对于纯组分，则化学势等于其自由能。 （ ） 20. 溶液的化学势等于溶液中各组分的化学势之和。 （ ） 四、计算题（共5题，每题6分）

1.在一个带有活塞的绝热装置中，盛有298 K，1 mol的氮气，活塞上的压力为300 kPa，突然将活塞上的压力降至100 kPa，气体膨胀，试计算氮气在膨胀过程中的⊿U，⊿H。已知氮

-1-1

气的CV,m=20.71 J·mol·K。

2.在10g的水中加入1g 273.2k的冰，求该过程的Q，W，△U，△H，△S的值各位多少？ 已知冰的熔化热为6025J.mol,水的热熔Cp,m=75.31J.mol-.k

3. 1mol单原子理想气体，由298K、5P的始态膨胀到压力为p的终态，经过下列途径：⑴等温可逆膨胀；⑵外压恒为p的等温膨胀；⑶绝热可逆膨胀；计算各途经的Q、W、?U、?H、?S、?A与?G 。已知Sm(298K) = 126 J·K·mol

4. 在300K时，液态A蒸气压为37.33KPA，液态B蒸气压为22.66KPA，当2molA与2molB混合，液体上的蒸气压为50.66KPA，在蒸气中A的摩尔分数为0.6，求（1）溶液中，A、B活度及其活度系数。 （2）△mixG ？

5. 酚水体系在60°C分成两液相，第一相含16.8%（质量分数）的酚，第二相含44.9%的水。

（1） 如果体系中含90g水和60g酚，那么每相重量为多少？ （2） 如果要使含80%酚的100g溶液变浑浊，必须加水多少克？ 五、证明题（5分）

1、已知某种气体的状态方程为

pVm=RT+ap(a﹥0)

试证明此种物质不能作为电冰箱的工作介质。 六、相平衡（15分）

NaCl－H2O二组分体系的低共熔点为 -21.1℃，此时冰、NaCl·2H2O(s) 和浓度为22.3％(重量百分数)的NaCl水溶液平衡共存，在 -9℃时有一不相合熔点，在该熔点温度时，不稳定化合物NaCl·2H2O分解成无水NaCl和27％ 的NaCl水溶液，已知无水NaCl在水中的溶解度受温度的影响不大(当温度升高时，溶解度略有增加)。 (1) 请绘制相图，并指出图中线、面的意义；

(2) 若在冰水平衡体系中加入固体NaCl作致冷剂可获得最低温度是几度？

(3) 若有1000 g28％的NaCl溶液，由160 ℃冷到-10 ℃，问此过程中最多能析出多少纯NaCl？

-1

-1

θ

θ

θ

-1

1

-1

答案

一、选择题

题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 答案 D C C A D A D D B B 二、填空题 1.=

2.熵值，自由能 3.＞, ＞, ＜ 4.20dm3 5.16.617KPa 6.不变，向右 7.1， 2， 0 8. 1.1932m9. 11.52 10.大于 11.0 12.不变 13.、-28.72kJ

3

B D C A B D C B B B 14. 1.003×10-5m3

三、判断题

1.错 2.正确 3.错 4.错 5.对 6.错 7.错 8.错 9.错 10.错 11.对 12.错 13. 错 14.错 15.错 16.对 17.错 18.错 19.错 20.错 四．计算题

1.解：设膨胀后氮气的温度为T2。

W =?p外⊿V

⊿U =

（1）

?T2T1nCV,mdT （2）

绝热过程中，Q=0，W=⊿U，即

?p外(

nRT2nRT1? ) =nCV,m?T2?T1?

p1p2?RT2+

p2RT1

=nCV,m?T2?T1? p1

代入数据解得T2 = 241 K，代入（2）式得

⊿U =nCV,m?T2?T1?

=1 mol×20.71 J·mol-1·K--1×(298 K – 241 K)

=?1180.47 J

⊿H =⊿U+⊿（pV）= ⊿U+nR⊿T

=?1180.47 J+1 mol×8.314 J·mol-1·K--1×(298 K – 241 K)

=?1654.37 J

2.解答：以10g水和1g冰为系统，设热量不传递到环境，并设终温温度为T。 N冰△fusHm+ N冰Cp,m(T-273.2k)=N冰Cp,m(373.2k-T)

1 ∕18mol X 6025J.mol+ 11 ∕8mol X 75.31J.mol-.kX (T-273.2K)=

1-1

10 ∕18mol X 75.31J.mol-.kX (373.2k-T) T=356.8k Q=0 W=-P△V=0 △U=Q+W=0 △H=△U+ P△V=0 △S=△S1+△S2+△S3

=N冰△fusHm∕Tf+ N冰Cp,m ln(T ∕Tf) + N水Cp,mln(T ∕Tb)

=[ (1 ∕18mol)X6025J.mol ∕273.2k+ (1 ∕18mol) X 75.31J.mol.kX ln(356.8k ∕273.2k)+ (10 ∕18mol) X 75.31J.mol.kX ln(356.8k ∕

1

373.2k) = 0.4618J.k- 3. 解：（1）等温过程：ΔU = ΔH = 0 Q=－W=nRT ln?-1

-1

-1

-1

-1

○

-1

1

-1

○

?p1??=1×8.314×298×ln5=3987.5 J ; W=－3987.5 J ?p2? ?S=

QR3987.5-1

==13.38 J·K ?A=?G=－3987.5 J 298T (2) ΔU = ΔH = 0 Q= －W=P(V2－V1)=RT?1???P2??=8.14 ×298×(1-5)=1982 P1??S =nR ln??p1?-1

?A=?G=－3987.5 J ?=13.38 J·K

?p2??P?1??P2?1?rr(3) γ=5/3, T2=T1?=298×5

-2/5

=156.8K

ΔU=nCV,m?T=3/2R ×(156.8-298)= －1761J Q=0

ΔH=nCP,m?T=5/2R×(156.8-298)= －2934J W=ΔU=-1761J

?p1?-1

?S =0, S1－S2=S(298K) －Rln?=126－Rln5=112.6 J·K??p2?

?A=ΔU－S(T2－T1)=－1761－112.6×(156.8－298)=14318 J ?G=ΔH－S(T2－T1)=－2934－112.6×(156.8－298)=12965 J

4. 解：（1）由Raoult定律，分压定律得 PA=PA* ×aA y

PA=P总×A

y

则 aA=P总×A÷PA* =50.66×0.6÷37.33=0.8142 aB=P总×yB÷PB*50.66×0.04÷22.66=0.8943 (2)△mixG=n1RTlna1+n2RTlna2

=2×8.314×300ln0.8142＋2×8.314×300ln0.8943 =-1583J

5. 解：在第一相中含16.8%的酚，在第二相中含44.9%的水，则含酚为55.1%。

（1）设物系点为O，其中酚含量为：60/150=40%

于是w1+w2=150,且w1/w2=(55.1-40)/(40-16.8)

解得：w1=59.1g w2=90.9g

（2） 80/[100+w(水)]=55.1% 需加水w(水)=45.2g

五、证明题

证明：

?J?T?(?T)H?p

??1(?H?p)p?()T?T?H1?H???()TCp?pT(???S)T?V?pCp?V)p?V?TCp?T(??T(??V)p?V?TCpnRT??Vp?CpnRTnRT?na?pp?

Cpnap??Cp﹤0

?J?T﹤0说明该气体压力减小（液化）时，温度升高，即证明得到该种气体不能作为冰箱

的工作介质。

六、相平衡

解：(1)图中的ac为水的冰点下降曲线；ec为水化物NaCl·2H2O的溶解曲线；eh为NaCl的溶解度曲线；bd为三相线，线上任意一点代表冰、水化物和具有c点组成的NaCl溶液三相平衡共存；eg为三相线，线上任意一点代表NaCl、水化物和具有e点组成的NaCl溶液三相平衡共存。

Ⅰ是液相区；Ⅱ是固(NaCl)液平衡区；Ⅲ是冰液平衡区；Ⅳ是固(NaCl·2H2O)液平衡区 (2)由相图可知，在冰水平衡体系中加入NaCl，随着加入NaCl的增多，体系温度 沿c线下降，至c点温度降为最低，这时体系的温度为-21.1℃。

(3)在冷却到-9℃时，已达到低共熔点，此时已开始有NaCl·2H2O析出，到-10℃，纯NaCl已消失，因此在冷却到-10℃过程中，最多析出的纯NaCl可由杠杆规则计算： W (液) × 1 = W (NaCl) ×72W (NaCl) / W总 = 1/(72 + 1) = 1/73W (NaCl) = W总/ 73 = 1000/73 = 13.7 g

即冷却到-10℃过程中，最多能析出纯NaCl 13.7 g

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/ffa2.html