《物理化学》期中试卷答案.doc
息考生信栏 院（系） 班级 姓名 学号 装订线2007 2008 学年 第 一 学期化学与材料学院2006级材料科学与工程专业物理化学期中试卷答案题号分数一 二三四（1）四（2）四（3）四（4）五（1）五（2）总分评卷人复核人试卷类别： 开卷（ ）闭卷（） 考试用时： 120 分钟考试时间： 2008 年 10 月 20 日 上 午考试地点： 注意事项1、学生的院（系）别、专业、班级、姓名、学号必须填写在考生信息栏内指定的位置。2、学生在考试之前必须填写考试时间和地点。3、答题字迹要清楚，并保持卷面清洁。 物理化学期中试卷 共9页 第 1 页 考生考试诚信承诺书在我填写考生信息后，表示我已阅读和理解龙岩学院考试纪律与违纪处分办法的有关规定，承诺在考试中自觉遵规守纪，如有违反将接受处理；我保证在本科目考试中，本人所提供的个人信息是真实、准确的。考生签名： 物理化学期中试卷 共9页 第 2 页 息考生信栏 院（系） 班级 姓名 学号 装订线一、判断题（每题1分，其10分，正确的打“”，错误的打“×”。）1. 绝热过程都是等熵过程（×）。2. 热力学第二定律的开尔文说法是：从一个热源吸热使之完全转化为功是不可能的（×）。3. 在等温等压条件下，DG > 0的过程一定不能进行（×）。4. 在-10，101.325 kPa下过冷的H2O ( l )凝结为冰是一个不可逆过程，故此过程的熵变大于零（×）。5. 理想气体在恒定的外压力下绝热膨胀。因为是恒压，所以DH = Q；又因为是绝热，Q = 0，故DH = 0（×）。6. 100时，1 mol H2O(l)向真空蒸发变成1mol H2O(g)，这个过程的热量即为H2O( l )在100的摩尔汽化焓（×）。7. 系统从同一始态出发，经绝热不可逆到达终态，若经绝热可逆过程，则一定达不到此终态（）。8. 在临界点，饱和液体与饱和蒸气的摩尔体积相等（）。9. 对应状态的两种不同气体，各自对于理想气体行为的偏离程度相同（）。10. 因为Qp = DH，Qv= DU，而焓与热力学能是状态函数，所以Qp与Qv也是状态函数（×）。二、选择题（每题1分，共10分，填上正确答案。）1. 一定量的N2气在恒定的温度下增大压力，则其吉布斯函数( A ) A增大 B不变 C减小2. 理想气体从状态I等温自由膨胀到状态II，可用哪个状态函数的变量来判断过程的自发性（C）。A. G B. U C. S D. H3. 工作在100和25的两大热源间的卡诺热机，其效率（A）。 物理化学期中试卷 共9页 第 3 页 A20 % B. 25 % C. 75% D. 100 %。4. 在一定的温度和压力下，已知反应A2B反应的标准摩尔焓变为DrH,1(T)及反应2AC的标准摩尔焓变为DrH,2(T) 则反应C4B 的DrH,3(T)是：（D）。A. 2rH,1(T) +rH, 2(T) B. rH, 2(T)2rH,1(T)C. rH, 2(T) +rH,1(T) D. 2rH,1(T)rH, 2(T)5. 理想气体节流膨胀时， = 0。（选填：>，=，<）6. 25时有反应 C6H6(l) + 7O2(g)3H2O(l) + 6CO2(g)若反应中各气体物质均可视为理想气体，则其反应的标准摩尔焓变rH与反应的标准摩尔热力学能变DrU之差约为：（1）。A. 3.7 kJ·mol-1 B. 1.2 kJ·mol-1 C. 1.2 kJ·mol-1 D. 3.7 kJ·mol-17. 1 mol理想气体从相同的始态（p1，V1，T1）分别经绝热可逆膨胀到达终态（p2，V2，T2），经绝热不可逆膨胀到达，则T > T2， V > V2，S > S2。（选填：>， =， <）8. 范德华气体经绝热自由膨胀后，气体的温度：（2）。A. 上升 B. 下降 C. 不变。9. 某坚固容器容积100 dm3，于25，101.3 kPa下发生剧烈化学反应，容器内压力、温度分别升至5066 kPa和1000。数日后，温度、压力降至初态（25和101.3 kPa），正确的为：（D）。A. 该过程U = 0，H = 0 B. 该过程H = 0，W¹0C. 该过程U = 0，Q¹0 D. 该过程W = 0，Q¹010、H2和O2以2：1的摩尔比在绝热的钢瓶中反应生成H2O，在该过程中( D)是正确的。A. H = 0 B. T = 0 C. pV = 常数 D. U = 0。 物理化学期中试卷 共9页 第 4 页 三、填空题（共20分，在题中“_”处填上正确答案）息考生信栏 院（系） 班级 姓名 学号 装订线1. (本题2分)热力学基本方程dH=TdS+Vdp+mBdnB的适用条件为组成 可 变的 均相封闭 系统和 不做非体积功Wf=0 。2. (本题2分)今有等温等压下的化学反应：aA+bB = yY+zZ 则用化学势表示的该反应自发向正方向（向右）进行的条件为： 或 。3. (本题2分)某些情况下混合气体中组分B的逸度fB可用路易斯-兰德尔规则fB=fB*.yB计算，式中fB*是 纯物质B在系统温度和总压力下的逸度 ，是 物质B在混合气体中的摩尔分数 。4. (本题2分)已知fH(FeO , s , 298 K) =226.5 kJ·mol-1； fH(CO2 , g , 298 K) =393.51 kJ·mol-1； fH(Fe2O3 , s , 298 K) =821.32 kJ·mol-1； fH(CO , g , 298 K) =110.54 kJ·mol-1；则 Fe2O3(s) + CO(g) = 2FeO(s) + CO2(g)反应的rH(298K) = 85.35 kJ·mol-1 。5. (本题2分)绝热不可逆膨胀过程系统的S > 0，绝热不可逆压缩过程系统的S > 0。（选填 >，< 或 = ）6. (本题2分)1 mol理想气体在绝热条件下向真空膨胀至体积变为原体积的10倍，则此过程的S = 19.14 J·K-1 。7. (本题2分)一绝热气缸带有一无磨擦无质量的活塞，内装理想气体，气缸内壁绕有电阻为R的电阻丝，以电流I通电加热，气体慢慢膨胀，这是一个 等压可逆 过程，当通电时间t后，H = I2RT 。(以I，R，t表示)8. (本题6分)将一电热丝浸入水中（如图），通以电流，如图： 物理化学期中试卷 共9页 第 5 页 （1）以电热丝为系统，Q < 0，W > 0，U > 0；（2）以电热丝和水为系统，Q = 0，W > 0，U > 0；（3）以电热丝、电源、水及其他一切有关的部分为系统Q = 0，W = 0，U = 0。（选填： >、= 或< ）四、计算题(共40分)1、(本题5分) 20时，乙醚（A）的蒸气压为58.955 kPa，今在100 g乙醚中溶入某非挥发性有机物质（B）10.0 g，乙醚的蒸气压降低为56.795 kPa，试求该有机物质的摩尔质量。(MA=74.08g.mol-1)解：由拉乌尔定律: =58.955 kPa× =56.795 kPa 解得：MB=195 g·mol-1 （5分）2、(本题5分) 已知樟脑(C10H16O)的正常凝固点为178.4，摩尔熔化焓为6.50 kJ·mol，计算樟脑的摩尔降低系数kf = ?（M樟脑=152.2 g·mol。) 解：kf = = = 39.7 K·kg·mol ( 5 分) 物理化学期中试卷 共9页 第 6 页 3、(本题15分)1 mol理想气体(Cp,m = 5R / 2)从0.2 MPa，5 dm3等温(T1)可逆压缩到1 dm3；再等压膨胀到原来的体积(即5 dm3)，同时温度从T1变为T2，最后在等容下冷却，使系统回到始态的温度T1和压力。息考生信栏 院（系） 班级 姓名 学号 装订线( 1 )在p-V图上绘出上述过程的示意图；( 2 )计算T1和T2；( 3 )计算每一步的Q，W，DU和DH。解：( 1 ) （2分）( 2 ) T1 =p1V1/nR= 0.2×106 Pa×5×10-3 m3 /8.314 = 120.3K (1分) T2 = p2V2/nR =1×106 Pa×5×10-3 m3 /8.314= 601.4 K (1分)( 3 ) A ® B：H = 0，DU = 0。 (1分)1×8.314×120.3ln1/5=1.61kJ (1分)Q =W=1.61 kJ。 (1分) B ® C: H = nCp,m ( TCTB) = 1×2.5×8.314×(601.4-120.3)=10kJ (1分)U = nCv,m( TCTB ) = 1×1.5×8.314×(601.4-120.3)=6.0kJ (1分)W =pe( VCVB ) =1×106 Pa×(5-1)×10-3 m3=4.0 kJ (1分)Qp=H=10.0kJ (1分) C ® A: H=nCp,m(TATC)=1×2.5×8.314×(120.3-601.4)=10 kJ (1分)U = nCv,m (TATC) = 1×1.5×8.314×(120.3-601.4)=6.0 kJ (1分)W = 0 (1分)Qv=U =6.0 kJ (1分)4. (本题15分)将1molO2(g)从298K，200kPa的始态，绝热可逆压缩到800kPa，试求该过程的Q，W，U，H，A，G，S和Siso。 物理化学期中试卷 共9页 第 7 页 (已知O2(g)的Cp,m=3.5R，S=205.14J.K-1.mol-1)解：绝热可逆，Q=0，DS=0 (2分)T2=T1(p1/p2) 1- (2分)=Cp,m/Cv,m=7/5 (1分)lnT2=lnT1+(1-1/)ln4，T2/T1=42/7， T2=442.8K (2分)DU=nCv,m(T2-T1)=1×2.5×8.314×(442.8-298)= 3009.7J (1分)DH=nCp,m(T2-T1) =1×3.5×8.314×(442.8-298)= 4213.5J (1分)W=DU= 3.01kJ (1分)S2 =S1+DS= S1 (1分)DG=DH -D(TS)=DH-S(T2-T1)= 3009.7-205.14×(442.8-298)= -26694.57 (1分)DA=DU-D(TS)=DU-S(T2-T1)=4213.5-205.14×(442.8-298)= -25490.77J (1分)DSsub=0 (1分)DSiso=DSsys+DSsub =0 (1分)五、证明题（每题10分，共20分）1. (本题10分)试证明物质的量恒定的单相纯物质，只有p，V，T变化过程的 证明： (3分) (3分)设S=S(p，V)，则： (2分) 即证。 (2分) 物理化学期中试卷 共9页 第 8 页 2、(本题10 )试证明：，mJ-T为焦耳-汤姆孙系数息考生信栏 院（系） 班级 姓名 学号 装订线证明：设Hm = Hm（T，p） （2分） （2分）当dHm = 0时，上式对T求导即得： （1分） （2分） 由 ， 可得： （2分） 物理化学期中试卷 共9页 第 9 页 （1分）
