四川大學(xué)2007級(jí)物理化學(xué)I-1半期試題

2007級(jí)化學(xué)學(xué)院物理化學(xué)(I)－1半期考試試題

??231?34

(kB=×1.3810J.Kh=×6.62610J.s)

一、（16分）選擇題

1．將CuSO4水溶液置于絕熱箱中，插入兩個(gè)銅電極，以蓄電池為電源進(jìn)行電解，可以

看作封閉體系的是A.

(A)絕熱箱中所有物質(zhì)(B)兩個(gè)銅電極

(C)蓄電池和銅電極(D)CuSO4水溶液

2．對(duì)于封閉體系來說，當(dāng)過程的始態(tài)與終態(tài)確定后，下列各項(xiàng)中哪一個(gè)無確定值B.

(A)Q-W(B)Q

(C)W(當(dāng)Q=0時(shí))(D)Q(當(dāng)W=0時(shí))

3．用力迅速推動(dòng)氣筒活塞而壓縮氣體，若看作絕熱過程，則過程的體系熵變?yōu)锳。

(A)大于零(B)等于零(C)小于零(D)不能確定

4.101325Pa和373.15K水蒸發(fā)，以水和蒸氣為體系，則體系的哪一種熱力學(xué)量變化為零

D。

(A)?U(B)?H(C)?S(D)?G

5.下列敘述中，哪一種是錯(cuò)誤的D。

(A)熱不能自動(dòng)從低溫物體流向高溫物體，而不留下其它變化

(B)不可能從單一熱源吸熱作功而無其它變化

(C)一切可能發(fā)生的宏觀過程，均向著孤立體系熵增大的方向進(jìn)行

(D)絕熱過程，Q＝0，?S＝0

6.①?<A0②?=HCTTp()21?③QCTT=V2()?1④?S>0上列式子中，對(duì)理

想氣體的恒容過程總是成立的關(guān)系式是B。

(A)①②(B)②③(C)③④(D)①④

7.A,B分子的配分函數(shù)分別為qA,qB,由NA個(gè)A分子和NB個(gè)B分子構(gòu)成的混合理想

氣體體系，總配分函數(shù)為C.

NABNNNAB

NNABqqABqqAB

(A)qqAB××(B)qAqB(C)×(D)+

NNAB!!NNA!!B

8.H2，N2，HBr和CO四種氣體中，平動(dòng)對(duì)摩爾熵貢獻(xiàn)最大的是C。

(A)H2(B)N2(C)HBr(D)CO

St,m=R(2,5lnT+1.5lnM-lnp+AM為摩爾質(zhì)量而HBr摩爾質(zhì)量最大（81g/mol）

1

二、（18分）填空題

1

1.298.15K時(shí)反應(yīng)CH(l)+7O(g)→3HO(l)+6CO(g)的恒壓反應(yīng)熱和恒容反應(yīng)

662222

-1

熱之差Qp－Qv約為-3.718kJ?mol。

Qp－Qv=?ngRT=(6-7.5)×8.314×298.15=－3718J/mol.

2.液體水在298K，飽和蒸氣壓下蒸發(fā)為同溫同壓的水蒸氣，該過程中?H>0，

?S>0，?A<0,?G=0(填>，<或=，每空1分)

等T，P平衡，?G=0；液體水蒸發(fā)為水蒸氣，體系吸熱，混亂度增加，?H

>0?S>0；

A=U-TS=H-PV-TS=G-PV?A=?G-?PV=-P?V<0

3.某化學(xué)反應(yīng)在400K,pθ下進(jìn)行，放熱30.0kJ.mol-1，若在相同條件下通過可逆電池來

完成，吸熱25.0kJ.mol-1，則反應(yīng)過程的熵變?yōu)?2.5J.K-1.mol-1，體系可能作

的最大非體積功為55kJ.mol-1。

-1-1

?S=QR/T=25000/400=62.5J.K.mol

等T，P平衡,體系可能作的最大非體積功為體系吉布斯自由能的減少

-1-1

?G=?H–T?S=30.0kJ.mol-QR=-55.0kJ.mol

4.理想氣體從相同始態(tài)分別經(jīng)絕熱可逆膨脹和絕熱不可逆膨脹到相同的壓力，那么終

態(tài)的溫度：T（可逆）<T（不可逆）；終態(tài)體積：V（可逆）<V（不可逆

(填>，<或=，每空1分)。

體系絕熱可逆膨脹做最大功，終態(tài)溫度為最低，由PV=RTV=RT/P終態(tài)體積

也為最小

h2

5.設(shè)某氣體在體積為V的立方體容器中，若=0.1kT，則平動(dòng)量子數(shù)nx=1，ny=2，

8mV2/3

nz=3的狀態(tài)的能量為1.4kT，該能量的能級(jí)上和基態(tài)間粒子分布數(shù)的比值

為2.00(6e-1.1)。

-21

6.NO(g)分子的電子基態(tài)和第一激發(fā)態(tài)的簡(jiǎn)并度都為2，?εe=ε1－ε0=2.473×10J。在

500K時(shí)NO的電子配分函數(shù)值為3.4。

q=2+2exp[-2.473×10－21/(1.38×10-23×500)]

三、（10分）簡(jiǎn)答題

1.一個(gè)剛性密閉絕熱箱中有H2與Cl2混合氣體，用光引發(fā)使其燃燒發(fā)生反應(yīng)：

H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)

-1

光能忽略，若將氣體視為理想氣體，巳知?fHm(HCl)=-94.56kJ·mol，試判斷該過

程中?U、?H、?S、?A、?G是大于零，小于零，還是等于零？

2

【答】?U=Q-W=0；?S>0(孤立體系內(nèi)的自發(fā)過程)

?H＝?U＋?(pV)＝nR(T2-T1)>0?A＝?U－?(TS)＝－?(T2S2－T1S1)<0

?G無法確定。

2.298K的大氣中有一真空絕熱筒，絕熱筒有一活塞與大氣相通，打開活塞，氣體迅速

進(jìn)入筒內(nèi)，當(dāng)筒內(nèi)壓力與大氣相等時(shí)關(guān)閉活塞，則筒內(nèi)氣體溫度為多少K?(大氣視為

雙原子理想氣體，試簡(jiǎn)要寫出解題過程)。

【答】如圖所示，將進(jìn)入筒內(nèi)的氣體視為體系，

氣體進(jìn)入筒內(nèi)是因?yàn)橹車髿鈱?duì)其做功的結(jié)果。

WpVnRT'＝00=0Q=0?UWW=?='∴nCV,m()T?=T0nRT0

RT0RC+Vm,Cpm,7

TT=+0=T0=T0=γT0＝×298＝417K

CV,mCVm,CVm,5

四、（14分）1mol單原子理想氣體從202.65kPa、0.0112m3的始態(tài)沿著pT=K（K為常

數(shù)）可逆壓縮至405.3kPa，求過程的W、Q、?U和?H。

pV11202650×0.0112Tp11273.0×202.650

【解】TK1===273.0TK2===136.5

nR1×8.314p2405.3

3

?=UnCTT(?)=××18.314×(136.5?273.0)=?1702J

vm212

5

?=HnCTT(?)=××18.314×(136.5?273.0)=?2837J

pm212

2

VT22KnRTKnR

W==pdVd()=?=?22()TdnRT21T

∫∫VT11TK∫TK

=×28.314×(136.5?273.0)=?2270J

QUW=?+=?1702?2270=?3972J

五、（14分）將1mol甲苯在大氣壓p?，正常沸點(diǎn)（383.75K）下與熱源接觸，使它向真

空中蒸發(fā)變?yōu)閜?下的蒸氣。求過程的W、Q、?U，?H、?A、?S與?G。能否用?G

-1

說明過程的不可逆性？已知在該溫度時(shí)甲苯的?vapHm=33.5kJ·mol,并假設(shè)甲苯

蒸氣為理想氣體。

1molCHCH(l)????真空蒸發(fā)→1molCHCH(g)

【解】653653

TpK,ΘΘTpK,

TK,pΘ,恒溫恒壓可逆蒸發(fā)

W=0?Hn=?vapHm=33.5kJ

3

?=???UH(pVHnRT)≈??=33500?×18.314×383.75=30.31kJ

QU=?=30.31kJ

?H33500Q?U30310

?=S==87.30J.K-1?=?S體=-=?=?78.98J.K-1

T383.75環(huán)TT383.75

-1

?=?+?=SSS總體環(huán)87.30?78.98=8.32J.K>0

?=???=AUTS30310?383.75×87.30＝-3.19kJ

?=G0不能用?=G說明過程可逆性。

4

六、（16分）已知298.2K時(shí)下列數(shù)據(jù):

物質(zhì)CH325325222COOH(l)CHOH(l)CHCOOCH(l)HO(l)CO(g)HO(g)

Θ-1

?cHm/kJ.mol-874.5-1366

Θ-1

?fHm/kJ.mol-393.5-241.83

Θ-1-1

Cp,m/J.K.mol123.4111.5169.075.30

Θ-1

?vapHm/kJ.mol44.01

以及298.2K時(shí)反應(yīng)：CHCOOH(l)+CHOH(l)CHCOOCH(l)+HO(l)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾

3253252

Θ-1

反應(yīng)焓?rHm(298.2K)=-9.20kJ.mol：

Θ

(1)計(jì)算上述反應(yīng)在330K進(jìn)行時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓?rHm(330K)；

Θ

(2)計(jì)算298.2K時(shí)乙酸乙酯的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓?f325Hm(CHCOOCH(l),298.2K)。

【解】（）-1-1

1?=rpCC∑νBp,m(B)=169.0+75.30-123.4-111.5=9.4J.K.mol

ΘΘ

??rrHmm(330K)=HCTT(298.2K)+??rp21()=－9200+9.4*(330－298.2)＝－8.90kJ

（2）CHCOOH(l)+CHOH(l)CHCOOCH(l)+HO(l)

3253252

ΘΘΘΘ

??rHHmm(298.2K)=c(CH3COOH(l))+?cHm(C25HOH(l))-?cHm(CH3COOC25H(l))

ΘΘΘΘ

????c325c3HHHHmmmm(CHCOOCH(l))=(CHCOOH(l))+c25r(CHOH(l))－(298.2K)

＝－874.5－1366－（－9.20）＝-2231.3kJ.mol-1

乙酸乙脂的燃燒反應(yīng)：

Θ

?cHm

CH3252COOCH(l)＋5O(g)???→4CO2(g)+4H2O(l)

ΘΘ

?r,2Hm??4vapHm

4CO22(g)+4HO(g)

????HHHΘΘΘ(CHCOOCH(l))=4(HO,l)

c325r,2vap2mmm

ΘΘΘ