物理化学试卷 B.doc含答案

2010/2011学年第2学期期末考试

化学专业 2009 级 物理化学 试卷 (B卷)

题号 得分

一 二 三 四 五 六 七 总分 一、判断题 (每小题1.5，共15分)

( ) 1．对二组分体系能平衡共存的最多相数为4。 ( ) 2．在相图中，相点就是物系点。 ( ) 3．状态改变后，状态函数一定都改变。

( ) 4．理想气体绝热变化过程中，W可逆?CV?T，W不可逆?CV?T，所以W绝热可逆?W绝热不可逆。 ( ) 5．不可逆过程的熵永不减少。

( ) 6．在同一稀溶液中组分B的浓度可用xB,mB,cB表示，其标准态的选择不同，但相应的化学势相同。 ( ) 7．在298K时，0.01mol/kg糖水的渗透压与0.01mol/kg食盐水的渗透压相等。

( ) 8．在一定温度、压力下，某反应的?rGm?0，所以要选择合适的催化剂，使反应得以进行。 ( ) 9．Dalton分压定律能应用于实际气体。

( ) 10．在分子速率的三个统计平均值—最概然速率、数学平均速率与根均方速率中，最概然速率最小。

二、单项选择题 (每小题2分，共30分)

1．范德华状态方程为：（ ）

（A）nRT?(p?n2a/V2)(V?b) （B）nRT?(p?n2a/V2)(V?nb) （C）nRT?(p?n2a/V2)(V?nb) （D）nRT?(p?n2a/V2)(V?nb) 2．对实际气体的节流膨胀过程，有：（ ）

（A）?U?0 （B）?H?0 （C）?T?0 （D）?P?0

3．两个体积相同的烧瓶中间用玻璃管相通，通入0.7mol氮气后，使整个系统密封。今若将一个烧瓶保持400K温度不

变，另一个烧瓶保持300K温度不变，则两瓶中氮气的物质的量之比为：（ ） （A）3:7 （B）1:1 （C）3:4 （D）4:7

4．在101.325kPa下，385K的水变为同温下的水蒸气，对该变化过程，下列各式中哪个正确：（ ） （A）?S体＋?S环?0 （B）?S体＋?S环?0 （C）?S体＋?S环?0 （D）?S体＋?S环的值不能确定 5．对于理想气体，下述结论中正确的是：（ ）

??T?（C）??H??T（A）?HV?0p?0??H?V???H?V?TT???0 （D）??H?V??0 （B）?H?Tp?0?0T??H?p???H?p??0 ?0

TT6．下述说法中，哪一个错误：（ ）

（A）体系放出的热量一定等于环境吸收的热量

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（B）体系温度的降低值一定等于环境温度的升高值 （C）热力学平衡时体系的温度与环境的温度相等

（D）若体系1与体系2分别与环境达成热平衡，则此两体系的温度相同

7．欲测定有机物燃烧热Qp，一般使反应在氧弹中进行，实测得热效应为QV。公式Qp?QV??nRT中的?n为：（ ） （A）生成物与反应物总物质的量之差 （B）生成物与反应物中气相物质的量之差 （C）生成物与反应物中凝聚相物质的量之差 （D）生成物与反应物的总热容差 8．吉布斯自由能判据可以写作：（ ） （A）dG（C）dG??T,p,W?0?0 （B）?dG?T,p,W?0?0

ff??T,p,W?0?0 （D）?dG?T,p,W?0?0

9．A，B，C三种物质组成的溶液，物质C的偏摩尔量为：（ ）

????G???H???F?（A）??? （B） （C） （D） ??n???????n?n?nC?T,p,n,nA?T,p,n,nC?T,p,n,nC?S,p,n,n????ABABABAB10．已知373.15K时，纯液体A的饱和蒸气压为133.32kPa，另一液体B可与A构成理想液体混合物。当A在溶液中

的物质的量分数为1/2时，A在气相中的物质的量分数为2/3时，则在373.15K时，纯液体B的饱和蒸气压应为：（ ）

（A）66.66kPa （B）88.88kPa （C）133.32kPa （D）266.64kPa

11．硫酸与水可形成H2SO4?H2O(s)、H2SO4?2H2O(s)、H2SO4?4H2O(s)三种水合物，问101325Pa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几种：（ ）

（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 12．单组分系统的固液平衡线的斜率dp/dT的值：（ ）

（A）大于零 （B）等于零 （C）小于零 （D）不能确定 13．在

p?下，用水蒸气蒸馏法提纯某不溶于水的有机物时，体系的沸点：（ ）

（A）必高于373.15K （B）必低于373.15K

（C）取决于水和有机物的相对数量 （D）取决于有机物的分子量大小

14．在刚性密闭容器中，有下列理想气体的反应达到平衡A(g)?B(g)?C(g)若在恒温下加入一定量的惰性气体，则平

衡将：（ ）

（A）向右移动 （B）向左移动 （C）不移动 （D）无法确定 15．在1100℃时，发生下列反应：

(1)C(s)?2S(s)?CS2(g)(2)Cu2S(s)?H2(g)?2Cu(s)?H2S(g)(3)2H2S(g)?2H2(g)?2S(s)K1?0.258K2?3.9?10?3 K3?2.29?10?2则1100℃时反应C(s)?2Cu2S(s)?4Cu(s)?CS2(g)的K为：（ ）

（A）8.99?10?8 （B）8.99?10?5 （C）3.69?10?5 （D）3.69?10?8

三、计算题 ( 10分)

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在298K的等温情况下，在一个中间有导热隔板分开的盒子中，一边放0.2molO2(g)，压力为20kPa，另一边放0.8molN2(g)，压力为80kPa。抽去隔板使两种气体混合，试求 （1） 混合后，盒子中的压力；

（2） 混合过程中的Q，W，△U，△S，△G；

（3） 如果假设在等温情况下，使混合后的气体再可逆地回到始态，计算该过程的Q和W的值。

四、计算题 ( 10分)

（1） 人类血浆的凝固点为－0.5℃（272.65K），求在37℃（310.15K）时血浆的渗透压。已知水的凝固点降低常数

kf?1.86K?mol?1?kg，血浆的密度近似等于水的密度，为1?103kg?m?3；

（2） 假设某人在310.15K时其血浆的渗透压为729.54kPa，试计算葡萄糖等渗溶液的质量摩尔浓度。

五、计算题 ( 10分)

银可能受到H2S气体的腐蚀而发生下列反应：H2S(g)?2Ag(s)?Ag2S(s)?H2(g)

?已知在298K和100kPa压力下，Ag2S(s)和H2S(g)的标准摩尔生成Gibbs自由能?fGm分别为?40.26kJ?mol?1和

?33.02kJ?mol?1。试问：在298K和100kPa压力下，

（1） 在H2S(g)和H2(g)的等体积的混合气体中，Ag是否会被腐蚀生成Ag2S(s)？

（2） 在H2S(g)和H2(g)的混合气体中，H2S(g)的摩尔分数低于多少时便不至于使Ag发生腐蚀？

六、绘图题 ( 13分)

电解熔融的LiCl(s)制备金属Li(s)时，常常要加一定量的KCl (s)固体，这样可节约电能。已知LiCl(s)的熔点为878K，KCl (s)的熔点为1048K，LiCl(A) 与KCl (B)组成的二组分系统的低共熔点为629K，这时含KCl (B)的质量分数为

wB?0.50。在723K时，KCl (B)含量为wB?0.43的熔化物冷却时，首先析出LiCl(s)，而wB?0.63的熔化物冷却时，首先析出KCl(s)。

（1） 绘出LiCl(A) 与KCl (B)二组分系统的低共熔相图； （2） 简述加一定量KCl (s)的原因；

（3） 电解槽的操作温度应高于哪个温度，为什么？

七、证明题 ( 12分)

??P???V?CP?CV??T????

?V?T??T??P

22010—2011学年第2学期期末考试

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09化学物理化学试卷B参考答案及评分标准

一、判断题（每小题1.5分，共15分）

1~5√×××× 6~10√×××√

二、选择题（每小题2分，共30分）

1~5 DBCAD 6~10 BBDCA 11~15 CDBCA

三、计算题(10分) 解：（1）V?0.2mol?8.314J?mol?1?K?1?298K3O2?nO2RTp)

O220?103Pa?0.02478m ( 1分 VnN2RTp?0.8mol?8.314J?mol?1?K?1?298KN2?N280?103Pa?0.02478 ( 1分) pn总RT?1mol?8.314J?mol?1?K?1?298K总＝V2?0.02478m3?49991Pa ( 1分) 总（2）以整个盒子气体为系统，混合过程没有对外做功，W=0，又是等温过程，( 1分)

?总总mixS??SO2??SN2?nORlnV2V?nNRlnV2O2VN2

?(0.2mol?ln2?0.8mol?ln2)?8.314J?mol?1?K?1 ( 2分) ?5.763J?K?1

?miGx??mHix?T?mSix0??T?Smi??298K?5.7J63?K?1??1 x7J 1 7 ( 2分)

（3）等温可逆分离使气体各回原态。

Q?T?mixS?2?98K?5.76J3??1R?K??17 1J 7 ( 1分) ?U?0,W??QR?1717J ( 1分)

四、计算题( 10分)

解：（1）水的Kf?1.86K?kg?mol?1，则

m?Tf0.5KB?K?1.86K?kg?mol?1?0.2688mol?kg?1 (2分) f 血浆为稀溶液，视溶液密度为纯水密度，以1kg稀溶液为基准。

??nBVRT?mB?1kg1kg/?RT (2分) 0.2688mol?kg?1??1kg1kg/(10kg?m)?8.314J?mol?13?K?13??310.15K (2分) ?6.93?105Pa

（2）以1kg稀溶液为基准，则

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?U?0，则Q?0。 ??mB?nBm?1kgRT?BRT ( 2分) V1kg/??(1kg/?)RT?1kg729540Pa?1kg/(103kg?m?3)? (2分) 8.314J?mol?1?K?1?310.15K?1kg?0.2829mol?kg?1

五、计算题( 10分)

?解： （1）?rGm??rGm?RTlnQp (1分)

????rGm??fGm(Ag2S,s)??fGm(H2S,g)

??7.24kJ?molm?1 Qp?pH2pH2S?1 (2分)

? 故 ?rGm??rG 0 (1分) ?7.?24kJ?m?1ol?可能发生腐蚀生成Ag2S（s）。 (1分)

1?x (1分) x1?x?0 (2分) ?rGm??7.24kJ?mol?1?8.314J?mol?1?K?1?298K?lnx （2）设H2S（g）的摩尔分数为x，则Qp?1?xln?2.922 (1分) xx?0.051 H2S（g）的摩尔分数应低于0.051才不至于使Ag发生腐蚀。 (1分)

六、绘图题( 13分)

解：(1)据题意LiCl与KCl混合物在629K，质量分数wKCl为0.50时，有一低共熔物。通过该点c应有一根三相平衡共存线ab。( 2分)当wKCl为0.43时，熔化物从高温冷却到723K析出LiCl（s），说明该点d一定落在LiCl的凝固点下降曲线上。同理e点（723K，wKCl为0.63）一定落在KCl的凝固点下降曲线上。( 2分)LiCl（A）与KCl（B）的凝固点分别为878K（f点）和1048K（g点），连接fdc，gec曲线，即得到完整相图( 2分)（如下图）：

1100 1000 900 f 800 700 600 0 20 A LiCl a sA+l c 40 d e g l l+sB b sA+sB 60 80 100 B KCl WB/% (3分)

（2）加入KCl可与LiCl形成低共熔混合物，降低LiCl的熔点，节约电能。

( 2分)

（3）电解槽操作温度应高于629K。如果低于629K，电解液全部凝固，Li+无法向阴极移动而析出金属Li

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( 2分)

七、证明题( 12分)

因为dU?TdS?pdV,??U???S?CV???T??? ( 1分)

?T?T??V??V因为dH?TdS?Vdp,??H???S?C???T??? ( 1分)

p??T?p??T?pC??S???S?p?CV?T???T???T??（1）( 1分)

p??T?V因为S?S(T,V)，根据全微分的性质：dS????S???S??T??dT?????V??dV VT此式再对p求导得：???S???T??????S???S???V?P??T????V??V???T??T??（2） p将（2）式代入（1）式得：C??S?p?CV?T???V?????V?? T??T?p利用麦克斯韦关系式：???S???V??????p??? T??TV Cp??p?CV?T?????T????V???T??（3） Vp又因为 ???p?????T???V???T???V??????1（4） Vp??p?T将（4）式代入（3）式得：C??p???V?2p?CV??T???V???? T??T? p

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( 1分)

( 1分) ( 1分) ( 2分) (1分) ( 2分) ( 1分)

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七、证明题( 12分)

因为dU?TdS?pdV,??U???S?CV???T??? ( 1分)

?T?T??V??V因为dH?TdS?Vdp,??H???S?C???T??? ( 1分)

p??T?p??T?pC??S???S?p?CV?T???T???T??（1）( 1分)

p??T?V因为S?S(T,V)，根据全微分的性质：dS????S???S??T??dT?????V??dV VT此式再对p求导得：???S???T??????S???S???V?P??T????V??V???T??T??（2） p将（2）式代入（1）式得：C??S?p?CV?T???V?????V?? T??T?p利用麦克斯韦关系式：???S???V??????p??? T??TV Cp??p?CV?T?????T????V???T??（3） Vp又因为 ???p?????T???V???T???V??????1（4） Vp??p?T将（4）式代入（3）式得：C??p???V?2p?CV??T???V???? T??T? p

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