大学物理化学试题及标准答案

物理化学

试卷一

一、选择题 ( 共15题 30分 )

1. 下列诸过程可应用公式 dU = (Cp- nR)dT进行计算的是： ( C ) (A) 实际气体等压可逆冷却 (B) 恒容搅拌某液体以升高温度 (C) 理想气体绝热可逆膨胀 (D) 量热弹中的燃烧过程

2. 理想气体经可逆与不可逆两种绝热过程： ( B )

(A) 可以从同一始态出发达到同一终态 因为 绝热可逆ΔS = 0 (B) 从同一始态出发，不可能达到同一终态 绝热不可逆(C) 不能断定 (A)、(B) 中哪一种正确 所以 状态函数 S 不同

(D) 可以达到同一终态，视绝热膨胀还是绝热压缩而定 故终态不能相同 3. 理想气体等温过程的ΔF。 ( C )

(A)>ΔG (B) <ΔG (C) =ΔG (D) 不能确定 4. 下列函数中为强度性质的是： ( C )

(A) S

容量性质除以容量性质为强度性质 (D) CV

5. 273 K，下，液态水和固态水（即冰）的化学势分别为μ(l) 和μ(s)，两者的关系为：( C )

(A) μ(l) >μ(s) (B) μ(l) = μ(s) (C) μ(l) < μ(s) (D) 不能确定

6. 在恒温抽空的玻璃罩中封入两杯液面相同的糖水 (A) 和纯水 (B)。经历若干

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时间后，两杯液面的高度将是(μ(纯水)>μ(糖水中水) ,水从(B) 杯向(A) 杯转移 ) ( A )

(A) A 杯高于 B 杯 (B) A 杯等于 B 杯 (C) A 杯低于 B 杯 (D) 视温度而定

7. 在通常情况下,对于二组分物系能平衡共存的最多相为： ( D )

(A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4 * Φ=C+2-f=2+2-0=4 8. 硫酸与水可形成H2SO4·H2O(s)、H2SO4·2H2O(s)、H2SO4·4H2O(s)三种水合物,问在 101325 Pa 的压力下，能与硫酸水溶液及冰平衡共存的硫酸水合物最多可有多少种? ( C )

(A) 3 种 (B) 2 种

(C) 1 种 (D) 不可能有硫酸水合物与之平衡共存。 * S = 5 , R = 3 , R' = 0,C= 5 - 3 = 2

f*= 2 -Φ+ 1 = 0, 最大的Φ= 3 , 除去硫酸水溶液与冰还可有一种硫酸水含物与之共存。

9. 已知 A 和 B 可构成固溶体，在 A 中，若加入 B 可使 A 的熔点提高，则B在此固溶体中的含量必 _______ B 在液相中的含量。 ( A ) (A) 大于 (B) 小于 (C) 等于 (D)不能确定

10. 已知反应 2NH3= N2+ 3H2在等温条件下，标准平衡常数为 0.25，那么，在此条件下，氨的合成反应 (1/2) N2+(3/2) H2= NH3 的标准平衡常数为： ( C ) (A) 4 (B) 0.5 (C) 2 K (D) 1 *

11. 若 298 K 时，反应 N2O4(g) ＝ 2NO2(g) 的 K $p= 0.1132，则： (1) 当 p (N2O4) = p (NO2) = 1 kPa 时，反应将 _____( B )_____； (2) 当 p (N2O4) = 10 kPa，p (NO2) = 1 kPa 时，反应将 ____( A )____ 。

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(A) 向生成 NO2的方向进行 (B) 向生成 N2O4的方向进行 (C) 正好达化学平衡状态 (D) 难于判断其进行方向

12. 在一定温度和压力下，对于一个化学反应，能用以判断其反应方向的是( C ) (A) ΔrG $m (B) Kp (C) ΔrGm (D) ΔrHm 13. （1) 处于标准态的 CO2(g) 和 O2 (g)，其标准燃烧焓值为零

(2) 因为ΔrG $m= -RT lnK $p，而K $p是由平衡时的组成表示的，所以ΔrG $m表示平衡时产物的吉布斯自由能与反应物的吉布斯自由能之差 (3) 水在T

下蒸发，求算熵变的公式为ΔS $m=(ΔH $m -ΔG $m)/

(4) 在恒温，恒压下可逆电池反应，求算熵变的公式为ΔrSm= ΔrHm/ T 上述说法正确的是： （ C ）

(A) 1 , 2 (B) 2 , 3 (C) 1 , 3 (D) 3 , 4

14. 在 T，p 时，理想气体反应 C2H6(g) ＝ H2(g) + C2H4(g)的 Kc/Kx为： ( D) (A) RT (B) 1/(RT) (C) RT/p (D) p/(RT)

15. 标准态的选择对下列物理量有影响的是： ( C ) (A) f，(C) a，

，ΔrG $m (B) m，，ΔrG (D) a，

，ΔF$m ，

二、填空题 ( 共 5题 10分 )

16. 某理想气体，等温(25℃)可逆地从1.5 dm3膨胀到10 dm3时，吸热9414.5 J，则此气体的物质的量为 Q=W=nRTln(V2/V1)，n=2 mol 摩尔。 17. 化学位μ

B就是 B 物质的偏摩尔 吉布斯自由能 。

18. N2(g)，O2(g) 体系中加入一种固体催化剂，可生成几种气态氮的氧化物，则体系的自由度为 f = 3 。

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19. 完全互溶的二组分溶液，在

xB= 0.6 处平衡蒸气压有最高值，那么组成

xB=0.4的溶液在气-液平衡时,xB(g)，xB(l)，xB(总)的大小顺序为__ xB(g) >

xB(总) > xB(l) _ 。将xB=0.4 的溶液进行精镏，塔顶将得到 _ xB= 0.6 恒沸混合物 。

20. 低压气相反应的平衡常数与温度，压力的关系分别是：Kp只是温度的函数, Kc是 _T___的函数，Kx是 _ T, p __ 的函数。 三、计算题 ( 共 5题 60分 )

21. 计算 1mol He(理想气体) 在下列状态变化过程中的ΔH和ΔG。He

已知：Cp, m [He(g)] =

(5/2)R ，473K 时 S $m[He(g)] = 135.1 J·K-1·mol-1 。 答] ΔH = T2T1nCp,m dT = 4.157 kJ (2分) ΔS = T2Cp,m /T)dT = nCp,m ln(T2/T1)

= 7.3 J·K-1 (4分) S2= ΔS + S1= 142.4 J·K-1 (2分) ΔG =ΔH -Δ(TS) = ΔH - T2S2+ T1S1 = 27.780 kJ

22.某气体状态方程为 pV = n(RT + Bp)，始态为p1T1，该气体经绝热真空膨胀后终态压力为p2，试求该过程的Q，W及气体的ΔU，ΔH，ΔF，ΔG，ΔS。 [答] Q = 0 , W = 0 , ΔU = 0 (3分)

-度不变 ΔH =ΔU +Δ(pV) = nB(p2- p1) (5分)

Δ

dT = 0 温

ΔsurrS = -Q/T = 0 ΔisoS = nRln(p1/p2) (3分) ΔF =ΔU-TΔS = -nRT1ln(p1/p2) (2分) ΔG =ΔH-TΔS = nB(p2-p1)-nRT1ln(p1/p2) 23. 10 分 (1809)

两液体A, B形成理想液体混合物。在320 K，溶液I含3 mol A和1 mol B，总蒸气压为：5.33×104 Pa。再加入2 mol B 形成理想液体混合物II，总蒸气压为 6.13×104 Pa。

(1) 计算纯液体的蒸气压 p A*，pB*；

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(2) 理想液体混合物I的平衡气相组成 yB；

(3) 理想液体混合物I的混合过程自由能变化ΔmixGm；

(4) 若在理想液体混合物II中加入3 mol B形成理想液体混合物Ⅲ，总蒸气压为多少？

[答] (a) p = p*AxA+ p*BxB

5.33×104 Pa = 0.75 p*A+ 0.25 p*B ------------- (1) 6.13×104 Pa = 0.5 p*A+ 0.5 p*B ------------- (2)

联立 (1) 式与 (2) 式得： p*A= 4.53×104 Pa p*B= 7.73×104 Pa (2.5分) (b) yB(I) =p*BxB(I)/p(I) = 0.36 (2.5分 BlnxB = -5984 J·mol (2.5分)

(d) p(Ⅲ)=p*AxA(Ⅲ) +p*BxB(Ⅲ)= 6.66×104 Pa (2.5分)

24.固体 CO2的蒸气压与温度间的经验式为：ln(p/Pa)=-3116 K/T + 27.537 已知熔化焓-1，三相点的温度为 217 K。试求出液体 CO2的蒸气压与温度的经验关系式。

答： 已知 ln(p/Pa) = -3116 K/T + 27.537 对固气平衡： [dln(p/Pa)/dT] =ΔsubHm/RT2 [dln(p/Pa)/dT] = 3116 K/T2=ΔsubHm/RT2 ΔsubHm= 25 906 J·mol-1 (4分)

ΔvapHm=ΔsubHm-ΔfusHm= 17 580 J·mol-1 (4分) -ΔvapHm/RT + B = -3116 K/T + 27.537 B = 22.922 (4分)

所以液体 CO2的蒸气压与温度的经验关系为： ln(p/Pa) = -ΔvapHm/RT + 22.922 = -2115 K/T + 22.922 (3分)

25. 3H2+ N2= 2NH3在 350℃的Kp= 6.818×10-8(kPa)-2，并设与压力无关，从3:1的 H2，N2混合物出发，在 350℃下要获得物质的量分数为 0.08 的 NH3，压力至少要多大？

[答] 3H2(g) + N2(g) ＝ 2NH3(g) (2分) 平衡时：3 mol-3n 1 mol-n 2n

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