《物理化學(xué)》試卷及答案解析

PAGE1《物理化學(xué)》試卷及答案解析得分評(píng)卷人一、填空題（每小題2分，共20分）1、狀態(tài)函數(shù)可分為兩類：其數(shù)值在系統(tǒng)中具有加和性的是，請(qǐng)舉三個(gè)這類函數(shù)的例子；其數(shù)值取決于系統(tǒng)自身而與系統(tǒng)中物質(zhì)數(shù)量無關(guān)的是，請(qǐng)舉三個(gè)這類函數(shù)的例子。2、寫出Joule-Thomson系數(shù)的定義式：。若Joule-Thomson系數(shù)大于0，則該氣體經(jīng)節(jié)流過程后，隨壓力降低，溫度。3、可逆熱機(jī)的效率與兩熱源溫度的關(guān)系是；在其他條件都相同的前提下，用可逆熱機(jī)去牽引機(jī)車，機(jī)車的速度將會(huì)是。4、Zn與稀硫酸作用，其他條件相同的情況下，分別在敞口容器中進(jìn)行和在密閉容器中進(jìn)行，所放出的熱量進(jìn)行比較，前者后者。（填“<”、“>”或“=”）5、NH4Cl(s)在真空容器中分解生成NH3(g)和HCl(g)達(dá)平衡，該系統(tǒng)的組分?jǐn)?shù)為，相數(shù)為，自由度數(shù)為。6、某分解反應(yīng)為A(s)=2B(g)+C(g)，氣體視為理想氣體，其標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)Ko與解離壓力P之間的關(guān)系是。7、雙變量體系的熱力學(xué)基本公式：dU=PdV；dG=VdP。8、在200℃和25℃之間工作的卡諾熱機(jī)，其效率為%。9、純物質(zhì)混合形成理想液態(tài)混合物時(shí)，△mixV0，△mixH0，△mixS0，△mixG0。（填“<”、“>”或“=”）10、理想氣體反應(yīng)，標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)Ko與用分壓表示的經(jīng)驗(yàn)平衡常數(shù)Kp之間的關(guān)系是；標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)Ko與用物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)表示的經(jīng)驗(yàn)平衡常數(shù)Kx之間的關(guān)系是。得分評(píng)卷人二、選擇題（每小題2分，共20分）1、某氣體的壓縮因子Z>1，表示該氣體比理想氣體（）（A）容易壓縮（B）不易壓縮（C）容易液化（D）不易液化2、關(guān)于氣體的隙流，下列說法錯(cuò)誤的是（）（A）氣體隙流速度與摩爾質(zhì)量的平方根成正比（B）隙流定律可以用來求氣體的摩爾質(zhì)量（C）利用隙流作用可以分離摩爾質(zhì)量不同的氣體（D）氣體分子運(yùn)動(dòng)論是隙流定律的理論依據(jù)3、系統(tǒng)從一個(gè)狀態(tài)經(jīng)不可逆過程到達(dá)另一狀態(tài)，系統(tǒng)的ΔS（）（A）大于零（B）小于零（C）等于零（D）無法確定4、碳酸鈉和水可以形成Na2CO3·H2O，Na2CO3·7H2O，Na2CO3·10H2O三種水合物，在101.3kPa時(shí)該物系共存的相數(shù)最多為（）（A）2（B）3（C）4（D）55、常壓下-10℃過冷水變成-10℃的冰，此過程的（）（A）ΔG<0,ΔH>0（B）ΔG>0,ΔH>0（C）ΔG=0,ΔH=0（D）ΔG<0,ΔH<06、A、B兩組分的氣液平衡T-x圖上，有一最低恒沸點(diǎn)，恒沸物組成為xA=0.7。現(xiàn)有一組成為xA=0.5的AB液體混合物，將其精餾可得到（）（A）純A和恒沸混合物（B）純B和恒沸混合物（C）只得恒沸混合物（D）得純A和純B7、在101℃時(shí)，水在多大外壓下沸騰？（）（A）101.3kPa（B）1013kPa（C）略高于101.3kPa（D）略低于101.3kPa8、實(shí)際氣體的化學(xué)勢(shì)μi=μi⊙+RTln(f/p)中標(biāo)準(zhǔn)態(tài)化學(xué)勢(shì)μi⊙是指（）（A）該氣體在標(biāo)準(zhǔn)壓力下的化學(xué)勢(shì)（B）該氣體在標(biāo)準(zhǔn)壓力和298.2K下的化學(xué)勢(shì)（C）該氣體在標(biāo)準(zhǔn)壓力下且符合理想氣體行為時(shí)的化學(xué)勢(shì)（D）該氣體在標(biāo)準(zhǔn)壓力和298.2K下且符合理想氣體行為時(shí)的化學(xué)勢(shì)9、一定溫度壓力下，在A與B兩種液體互溶形成的體系中，改變一定濃度后，若A的偏摩爾體增加，B的偏摩爾體積將（）（A）增加（B）減?。–）不變（D）先增后減10、已知①2H2O(g)=2H2(g)+O2(g)K1⊙②CO2(g)=CO(g)+1/2O2(g)K2⊙則反應(yīng)CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)應(yīng)為（）（A）K1⊙/K2⊙（B）(K1⊙)1/2/K2⊙（C）K1⊙K2⊙（D）K1⊙/2-K2⊙得分評(píng)卷人三、判斷題（每小題1分，共10分）1、等壓、絕熱條件下機(jī)械攪拌一定量溶液，使其溫度上升，ΔH=Qp=0。（）2、某體系發(fā)生一絕熱不可逆變化后，保持絕熱條件，系統(tǒng)將無法回復(fù)其最初狀態(tài)。（）3、對(duì)于純組分，其化學(xué)勢(shì)就等于它的Gm。（）4、同溫同壓下，同濃度的蔗糖和食鹽水溶液的滲透壓相等。（）5、等邊三角形坐標(biāo)表示A、B、C三組分系統(tǒng)組成（用質(zhì)量分?jǐn)?shù)）時(shí)，某直線平行于BC邊，該直線上的點(diǎn)代表的系統(tǒng)，其A的質(zhì)量分?jǐn)?shù)都相同。（）6、等邊三角形坐標(biāo)表示A、B、C三組分系統(tǒng)組成（用質(zhì)量分?jǐn)?shù)）時(shí)，通過頂點(diǎn)A的直線上的系統(tǒng)，B和C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之比不變。（）7、某氣體反應(yīng)A(g)+B(g)=C(g)的△rGm⊙大于0，則該反應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)態(tài)不能進(jìn)行，即將反應(yīng)物置于標(biāo)準(zhǔn)壓力下，系統(tǒng)中不會(huì)出現(xiàn)C氣體。（）8、狀態(tài)函數(shù)都固定后，狀態(tài)固定，反之亦然。（）9、只有系統(tǒng)的容量性質(zhì)才有偏摩爾量，強(qiáng)度性質(zhì)是沒有偏摩爾量的。（）10、化學(xué)反應(yīng)的△rHm>0時(shí)，升高溫度，K⊙減小。（）得分評(píng)卷人四、綜合題（每小題10分，共50分）按下列要求寫出相應(yīng)公式（對(duì)于有多個(gè)符合條件公式的情況，只需任意寫出一個(gè)）：(1)理想氣體狀態(tài)方程：(2)Clausius不等式：(3)一定量理想氣體非等溫非等壓非等容過程的熵變計(jì)算式：(4)Clausius-Clapeyron方程：(5)根據(jù)熱容計(jì)算一定量物質(zhì)等壓變溫過程的焓變：(6)偏摩爾量加和公式：(7)Raoult定律：(8)化學(xué)反應(yīng)等溫式：(9)化學(xué)勢(shì)定義式：(10)Maxwell關(guān)系式中任一個(gè)：2、在273K，800kPa時(shí)，20.0dm3單原子理想氣體，（1）經(jīng)過絕熱可逆膨脹到終態(tài)壓力100kPa；（2）在恒外壓100kPa下絕熱膨脹到終態(tài)壓力100kPa。分別計(jì)算兩個(gè)過程的W、△U、△H和△S。標(biāo)準(zhǔn)壓力下A-B二組分溶液，已知：A的沸點(diǎn)為70℃，B的沸點(diǎn)為100℃；含A40%的溶液在50℃沸騰，當(dāng)溫度升到65℃時(shí)剩下最后一滴液體，其中含A20%；含A85%的溶液蒸餾，在55℃時(shí)餾出第一滴液體，其中含A65%；含B40%的溶液蒸餾，在45℃時(shí)沸騰，此時(shí)氣相和液相組成相同。在下方粗略繪出此二組分的沸點(diǎn)-組成圖；指出各相區(qū)的相態(tài)和自由度數(shù)。4、298K時(shí)，反應(yīng)NH4HS(s)=NH3(g)+H2S(g)△rGm⊙=5.51kJ/mol，①計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)和解離壓力；②若將NH3和H2S各1.00mol放入體積20dm3的容器中，平衡時(shí)NH4HS的量為多少？（氣體均作理想氣體處理）5、反應(yīng)(CH3)2CHOH(g)=(CH3)2CO(g)+H2(g)，已知△rCp,mo=16.72J·K-1·mol-1；457K時(shí)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)為0.36；298K時(shí)△rHmo=61.5kJ·mol-1。寫出該反應(yīng)ΔrGmo與溫度的函數(shù)關(guān)系，并計(jì)算500K時(shí)該反應(yīng)的ΔrGmo和Ko。《物理化學(xué)》答案解析一、填空題（每小題2分，共20分）1、廣度性質(zhì)【或容量性質(zhì)】，【m、V、U、H、G等等任舉3個(gè)】；強(qiáng)度性質(zhì)，【T、P、ρ、Gm等等任舉3個(gè)】2、μ=(?T/?P)H，降低3、η=(Th-Tc)/Th，無限慢【或最慢】4、>5、1，2，16、Ko=4P3/(27Po2)7、TdS-；-SdT+8、379、=，=，>，<10、Ko=Kp(Po)-Σν；Ko=Kx(P/Po)Σν二、選擇題（每小題2分，共20分）1~5：BADBD6~10：BCCBB三、判斷題（每小題1分，共10分）錯(cuò)對(duì)對(duì)錯(cuò)對(duì)對(duì)錯(cuò)對(duì)對(duì)錯(cuò)四、綜合題（每小題10分，共50分）1、（每個(gè)公式1分）（1）PV=nRT（2）dS-(δQ/T)≥0【或ΔS-Σ(δQ/T)≥0】（3）ΔS=nRln(V2/V1)+CVln(T2/T1)【或ΔS=nRln(P1/P2)+CPln(T2/T1)等】（4）dlnP/dT=ΔH/(RT2)（5）ΔH=（6）（7）PA=PA*xA【或(PA*-PA)/PA*=xB】（8）?rGm=?rGmo+RTlnQ（9）【或或或】（10）【或或或】2、解：n=PV/(RT)=(800×103×20.0×10-3)/(8.314×273)=7.05mol(1)γ=Cp,m/CV,m=5/3由絕熱可逆過程方程式P1V1γ=P2V2γ，代入數(shù)據(jù)得V2=0.0690m3T2=P2V2/(nR)=(100×103×0.0690)/(7.05×8.314)=117.7(K)（1分）W=△U=nCV,m(T2-T1)=7.05×1.5×8.314×(117.7-273)=—1.37×104(J)（2分）△H=△U+△(PV)=—1.37×104+(105×0.0690-800×103×20.0×10-3)(J)=—22.8kJ（1分）△S=0（1分）(2)絕熱：W=nCV,m(T2-T1)等外壓：W=—P2(V2-V1)=—P2(nRT2/P2-nRT1/P1)兩式相等，代入數(shù)據(jù)，解得T2=177.2K（1分）W=△U=nCV,m(T2-T1)=7.05×1.5×8.314×(177.2-273)=8.42×103(J)（2分）V2=nRT2/P2=104dm3△H=△U+△(PV)=—8.42×103+(105×0.104-800×103×20.0×10-3)(J)（1分）=—14.0kJ△S=nRln(V2/V1)+nCV,mln(T2/T1)=58.6J/K（1分）3、（1）繪制圖形如下：（繪圖共8分。圖形正確規(guī)范得8分；未標(biāo)或錯(cuò)標(biāo)一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)扣1分；未標(biāo)明Po扣0.5分；未標(biāo)明縱坐標(biāo)量及單位扣1分；未標(biāo)明橫坐標(biāo)量扣1分）Po（2）上方區(qū)域?yàn)闅庀鄦蜗?，下方區(qū)域?yàn)橐簯B(tài)單相。單相區(qū)自由度為2。(1分)中間兩個(gè)區(qū)域?yàn)闅?液兩相共存。兩相區(qū)自由度為1。(1分)（可直接在圖上標(biāo)注）4、解：①K⊙=exp(-△rGm⊙/RT)=exp[-5.51×103/(8.314×298)]=0.108（2分）令分解壓為P，由反應(yīng)式，K⊙=（P/2P⊙）2，P=P⊙（4K⊙）1/2=（4×0.108）1/2P⊙=6.67×104Pa（3分）②平衡時(shí)的總壓力就是分解壓，所以平衡時(shí)（1分）氣體總物質(zhì)的量n=PV/RT=6.67×104×20×10-3/(8.314×298)=0.54(mol)（2分）n(NH3)=n(H2S)=0.54/2=0.27(mol)由反應(yīng)式可知,消耗掉的NH3或H2S的物質(zhì)的量等于產(chǎn)生的NH4HS物質(zhì)的量所以n(NH4HS)=1.00-0.27=0.73(mol)（2分）5、解：由基爾霍夫定律，d?rHm?=?rCp?,mdT，(1分)將?rCp?,m=16.72J·K-1·mol-1代入上式作不定積分得?rHm?=?H0?+16.72T