、学年二学期物理化学期末考试试卷（A卷）

攀枝花学院

2011-2012学年二学期物理化学期末考试试卷(A卷)

班级:___________学号:___________姓名:___________得分:___________

题号 得分 阅卷 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 成绩 复核 题目部分，(卷面共有17题,100.0分,各大题标有题量和总分) 一、填空(6小题,共16.0分)

[3.0分]1. 计算1 mol理想气体在25℃，80 kPa下的?－? = 。 [3.0分]2. 已知?fH(C6H5Cl , l , 298 K) =－10?65 kJ·mol-1； ?fH(NH3 , g , 298 K) =－46?19 kJ·mol-1； ?fH(C6H5NH2 , l , 298 K) =－29?7 kJ·mol-1； ?fH(NH4Cl , s , 298 K) =－315?39 kJ·mol-1；

则反应C6H5Cl(l) + 2NH3(g) == C6H5NH2(l) + NH4Cl(s)在298 K时反应的标准摩尔焓变?rH(298 K) = 。

[1.0分]3.双液电池中不同电解质溶液间或不同浓度的同种电解质溶液的接界处存在???????电势 ，通常采用加???????的方法来消除。

[3.0分]4. 隔离系统是与环境??能量交换及??物质交换的体系； 封闭系统是与环境??能量交换及??物质交换的体系； 开放系统是与环境??能量交换及??物质交换的体系。

（选填：有或无） [5.0分]5. 在20℃时，C6H6( l )的摩尔体积为88.9 cm3，设摩尔体积不随压力而变，则1 mol液态苯在20℃时，将压力从0.1 MPa加大到10 MPa时的?G = 。 [1.0分]6.当一根金属Fe棒插入含氧浓度不同的区域，其中处在含氧浓度?????????的那一段金属遭受腐蚀。

二、选择(1小题,共1.0分)

[1.0分]1.由A及B双组分构成的α和β两相系统，则在一定T，p下物质A由α相自发向β相转移的条件为：（ ）。

（1）（2）（3）

； ； 。

三、是非(1小题,共1.0分)

[1.0分]1.垂直插入汞槽中一支干净的玻璃毛细管，当加热使汞的温度升高时，毛细管中汞柱会上升。是不是?（ ）

四、问答(1小题,共15.0分)

[15.0分]1.

试从Fe-V 二组分相图回答下列问题：

（6）确定系统处于a，b，c，d 点时的条件自由度数；

（7）当w(V)=0.625 的熔融液体很缓慢地固化时液相与固相的变化各如何?

（8）当固相的组成已知时，与之平衡的液相组成与温度能否知道，试举例说明之； （9）w(V)= 0.75 的熔融液体冷却到 1600 ?C 时，固相中含V 多少克？

（10）500 g ，w(V) =0.14 的合金加热到 1480 ?C时已有多少Fe进入液相中？

五、计算(7小题,共61.0分)

[5.0分]1. 将一恒定电流通过硫酸铜溶液2h，阴极上沉积出铜0.0600 g，串连在电路中的

-1

毫安表读数为25 mA，试求该毫安计的刻度误差为多少？铜的原子量为63.55 g-mol。 [10.0分]2. 固态苯和液态苯的蒸气压p与温度T的关系分别如下所示：

lg(pS/Pa)===11.971?2310 K/T 250 K

（1） 苯的三相点温度及三相点时的蒸气压； （2） 苯在三相点时的熔化焓及熔化熵。

[12.0分]3. （1）1 g H2O( l )在100℃, 101.3 kPa下蒸发为蒸气（设为理想气体），吸热2259 J·g-1，问此过程的Q，W，?U和?H为多少？（2）始态同上，当外压力恒为0.05 MPa时，

100℃1 g水蒸气慢慢加压变为终态101.3 将H2O( l )恒温蒸发，然后将此0.05 MPa，（100℃，

kPa）的水蒸气，求此过程总的Q，W，?U和?H各为多少？（3）若将1g水（100℃，101.3 kPa）突然移放到恒温100℃的真空箱中，水蒸气充满整个真空箱，测其压力为101.3 kPa，

-1

问Q，W，?U，?H又为多少？（已知H2O的摩尔质量为18.02 g·mol）

[10.0分]4. 将一小玻璃瓶放入真空容器中，瓶中已封入1 mol液态水（100℃，101?3 kPa），真空容器恰好能容纳1 mol水蒸气（100℃，101?3 kPa）。若保持整个系统的温度为100℃，将瓶击破后，水全部汽化为水蒸气。计算此过程的Q，W，?U，?S，?A，?G。根据计算结

101?3 kPa的汽化果说明此过程是否可逆？用那一个热力学函数作为判据？已知水在100℃，

-1

焓为40?64 kJ·mol。设蒸气为理想气体。

[8.0分]5.25℃时，电池Ag | AgCl | HCl溶液|Cl2(p) | Pt的电动势为1.1362V，电动势的温度

-4-1

系数为?5.95×10 V·K，试计算电池反应：

Ag(s)+

Cl2(p)===AgCl(s) 在25℃时的?rG m，?rSm，?rHm和标准平衡常数。 [10.0分]6. 丁烯脱氢制丁二烯的反应为

CH3CH2CH=CH2(g) == CH2=CHCH=CH2(g) + H2(g)

反应过程中通以惰性组分H2(g)，丁烯与H2O(g)的物质的量比为 1：15，操作总压力为203 kPa，温度为593℃，计算丁二烯的平衡转化率。已知

物 质 丁二烯 丁 烯 ? f H (298 K) / k ? f G (298 K) / k 110.16 －0.13 150.67 71.29 (p= 100 kPa)

[6.0分]7. 已知水的蒸发焓为2259 J·g-1，水在101?325 kPa下的正常沸点为100℃，求水

-1

在202?65 kPa下的沸点为多少？水的摩尔质量M = 18?02 g·mol。 六、证明(1小题,共6.0分)

[6.0分]1. 试证明理想液态混合物中组分B的偏摩尔吉布斯函数G和偏摩尔熵SB与纯组分B的摩尔吉布斯函数G

和摩尔熵S

之间符合G< G

和SB < S

。

答案部分，(卷面共有17题,100.0分,各大题标有题量和总分) 一、填空(6小题,共16.0分)

[3.0分]1.答案解： －553.1 J·mol-1 [3.0分]2.答案解： －203?96 kJ·mol-1 [1.0分]3.答案 解：

液接 盐桥

[3.0分]4.答案解： 无 无 有 无 有 有

[5.0分]5.答案解： 80.0 J [1.0分]6.答案解： 低

二、选择(1小题,共1.0分) [1.0分]1.答案解：（1）

三、是非(1小题,共1.0分)

[1.0分]1.答案解： 是

四、问答(1小题,共15.0分) [15.0分]1.答案解：（1）a 点 ?‘ = 2 – 2 + 1 = 1， b 点 ?‘ = 2 – 1 + 1 = 2， c点 ?‘ = 2 – 2 + 1 - 1 = 0， d 点 ?‘ = 1 – 2 + 1 = 0；

（2）1 550 ?C 开始结晶，1 485 ?C 完全固化。液体组成从e点? w(V)=0.625?沿ef 曲线改变到 f 点? w(V)=0.48?，而固相组成从g 点? w(V)=0.75? 沿gh 曲线改变到h 点? w(V)=0.625?

（3）固相组成为已知时，如图中w(V)=0.81的j点，与之相平衡的液相组成为i点 ? w(V)=0.71? 系统温度1 600 ?C。

（4）w(V)= 0.75（a点）冷却到1 600 ?C时，固化的百分数为： m(l) ：m (s) = a J ：a I = 6 ：4 ； w(s) =

= 0.60

1 000 g 液体要固化600 g，固相组成为w(V)=0.81的j点固相中含V 的质量为 600 g ?0.81 =486 g ；

（5）w(V)=0.14 合金 500g 加热至1 480 ?C，m(l)：m (s) = 3∶6； w(l)=0.333，液相中Fe的质量为500 g ? 0.333 ?0.8 =133 g 。

五、计算(7小题,共61.0分)

[5.0分]1.答案解：电解过程实际需要的电量： (

×2×96485 ) C=182.82 C

根据毫安表算出的电量： （25×

×2×60×60 ) C = 180 C

所以，误差为：

×100%=－1.54%

[10.0分]2.答案解：（1） 因为三相点时，ps==pl则11.971?2310 K/T=10.087?1784 K/T 所以 T=279.2 K ； lg(p/Pa) = 11.971?2310/279.2 = 3.697 所以 p = 4977 Pa （2）lg(p/Pa)=-?Hm/RT+C

?subHm=2.303?8.314 J·K-1·mol-1?2310 K=44.23 kJ·mol-1

?vapHm=2.303?8.314 J·K-1·mol-1?178 4 K=34.16 kJ·mol-1 ?fusHm= ?subHm - ?vapHm =10.07 kJ·mol-1

-1-1

则 ?fusSm = ?fusHm / T=36.07 J·K·mol [12.0分]3.答案解：（1）恒温恒压相变化（可逆）：

Q1 = 2259 J = ?H1，?U1 = Q1 + W1 = 2087 J （2）恒温恒外压相变（不可逆）及恒温变压过程： ?U2 = ?U1 = 2087 J，?H2 = ?H1 = 2259 J

=－nRT－nRTln Q2 = ?U2－W2 = 2140 J （3）真空膨胀（不可逆）：

W3 = 0，?U3 = ?U1 = 2087 J = Q3

?H3 = ?H1 = 2259 J

[10.0分]4.答案解：?H = 40?64 kJ ?U = ?H－?( pV )≈?H－pVg≈?H－nRT

= ( 40?64－1×8.314×373×10-3) kJ = 37?54 kJ

?A = ?U－T?S = ( 37?54－40?64 ) J=－3?10 kJ ?G = ?H－T?S = 0

W = 0

Q = ?U－W = ?U = 37?54 kJ ?AT?V < 0，故为不可逆过程

[8.0分]5.答案解：?rG m=－zFE=（－1×96485×1.1362×10-3） kJ·mol-1

=－109.6 kJ·mol-1

?rSm=zF

=[1×96485×（－5.95×10-4）] J·K-1·mol-1

=－57.4 J·K-1·mol-1

-3-1

?rHm=?rG m+T?rSm=（－109.6+298015×（－57.4）×10 kJ·mol =－126.7 kJ·mol-1

K=exp(－?rG

/RT) =exp(

) =1.58×1019

[10.0分]6.答案解：反应的 ? r H(298 K) = 110.29 k ? rG (298 K) = 79.38 k则 ? r S (298 K) = 用近似法：

? rG (866 K) = (110.29－866.2×103.7×10－3) k = 20.46 k

= 103.7

K (866 K) = exp = 0.058

H2O(g) + 丁烯(g) == 丁二烯(g) + H2(g) + H2O(g) 开始时：n0/mol： 15 1 0 0 15 平衡时：n/mol： 1－? ? ? 15

K =

解得 ? = 0.49 [6.0分]7.答案解：根据克拉贝龙-克劳修斯公式

T2=393.98 K (t2 = 120.83 ℃)

只增加一个大气压，沸点增加了20?83℃。说明p外对T沸的影响明显。

或

=393.96 K (t2 = 120.81 ℃)

六、证明(1小题,共6.0分)

[6.0分]1.答案解：对理想液态混合物因为

= GB , ?(l , T) = G

= ?(l , T) +RTlnxB

所以 GB = G+RTlnxB

因为 xB<1 , lnxB<0 所以 GB

在恒p恒组成下将化学势表达式对T微分 则

=

+ －SB = －S SB－S则 SB > S

+RlnxB

= －RlnxB > 0

K =

解得 ? = 0.49 [6.0分]7.答案解：根据克拉贝龙-克劳修斯公式

T2=393.98 K (t2 = 120.83 ℃)

只增加一个大气压，沸点增加了20?83℃。说明p外对T沸的影响明显。

或

=393.96 K (t2 = 120.81 ℃)

六、证明(1小题,共6.0分)

[6.0分]1.答案解：对理想液态混合物因为

= GB , ?(l , T) = G

= ?(l , T) +RTlnxB

所以 GB = G+RTlnxB

因为 xB<1 , lnxB<0 所以 GB

在恒p恒组成下将化学势表达式对T微分 则

=

+ －SB = －S SB－S则 SB > S

+RlnxB

= －RlnxB > 0

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