大学物理化学试题及标准答案.doc

物理化学试卷一一、选择题 ( 共15题 30分 )1. 下列诸过程可应用公式 dU = (Cp- nR)dT进行计算的是： ( C )(A) 实际气体等压可逆冷却(B) 恒容搅拌某液体以升高温度(C) 理想气体绝热可逆膨胀(D) 量热弹中的燃烧过程2. 理想气体经可逆与不可逆两种绝热过程： ( B )(A) 可以从同一始态出发达到同一终态 因为 绝热可逆S = 0(B) 从同一始态出发，不可能达到同一终态 绝热不可逆DS 0(C) 不能断定 (A)、(B) 中哪一种正确 所以 状态函数 S 不同(D) 可以达到同一终态，视绝热膨胀还是绝热压缩而定 故终态不能相同3. 理想气体等温过程的F。 ( C )(A)G (B) (s) (B) (l) = (s)(C) (l) (糖水中水) ,水从(B) 杯向(A) 杯转移 ) ( A )(A) A 杯高于 B 杯 (B) A 杯等于 B 杯(C) A 杯低于 B 杯 (D) 视温度而定7. 在通常情况下,对于二组分物系能平衡共存的最多相为： ( D )(A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4 * =C+2-f=2+2-0=48. 硫酸与水可形成H2SO4H2O(s)、H2SO42H2O(s)、H2SO44H2O(s)三种水合物,问在 101325 Pa 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多少种? ( C )(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。* S = 5 , R = 3 , R = 0,C= 5 - 3 = 2 f*= 2 -+ 1 = 0, 最大的= 3 , 除去硫酸水溶液与冰还可有一种硫酸水含物与之共存。9. 已知 A 和 B 可构成固溶体，在 A 中，若加入 B 可使 A 的熔点提高，则B在此固溶体中的含量必 _ B 在液相中的含量。 ( A )(A) 大于 (B) 小于(C) 等于 (D)不能确定10. 已知反应 2NH3= N2+ 3H2在等温条件下，标准平衡常数为 0.25，那么，在此条件下，氨的合成反应 (1/2) N2+(3/2) H2= NH3 的标准平衡常数为： ( C )(A) 4 (B) 0.5(C) 2 K (D) 1* $p(2) = K $p(1)-= (0.25)-= 2 11. 若 298 K 时，反应 N2O4(g) 2NO2(g) 的 K $p= 0.1132，则：(1) 当 p (N2O4) = p (NO2) = 1 kPa 时，反应将 _( B )_； (2) 当 p (N2O4) = 10 kPa，p (NO2) = 1 kPa 时，反应将 _( A )_ 。 (A) 向生成 NO2的方向进行 (B) 向生成 N2O4的方向进行(C) 正好达化学平衡状态 (D) 难于判断其进行方向12. 在一定温度和压力下，对于一个化学反应，能用以判断其反应方向的是( C )(A) rG $m (B) Kp (C) rGm (D) rHm13. （1) 处于标准态的 CO2(g) 和 O2 (g)，其标准燃烧焓值为零 (2) 因为rG $m= -RT lnK $p，而K $p是由平衡时的组成表示的，所以rG $m表示平衡时产物的吉布斯自由能与反应物的吉布斯自由能之差 (3) 水在25, p$下蒸发，求算熵变的公式为S $m=(H $m -G $m)/ T (4) 在恒温，恒压下可逆电池反应，求算熵变的公式为rSm= rHm/ T上述说法正确的是： （ C ） (A) 1 , 2 (B) 2 , 3 (C) 1 , 3 (D) 3 , 414. 在 T，p 时，理想气体反应 C2H6(g) H2(g) + C2H4(g)的 Kc/Kx为： ( D)(A) RT (B) 1/(RT)(C) RT/p (D) p/(RT)15. 标准态的选择对下列物理量有影响的是： ( C )(A) f，m，rG $m (B) m，m$，F$m (C) a，m$，rG (D) a，m，(G/x)T,p,wf=0二、填空题 ( 共 5题 10分 )16. 某理想气体，等温(25)可逆地从1.5 dm3膨胀到10 dm3时，吸热9414.5 J，则此气体的物质的量为 Q=W=nRTln(V2/V1)，n=2 mol 摩尔。17. 化学位B就是 B 物质的偏摩尔 吉布斯自由能 。18. N2(g)，O2(g) 体系中加入一种固体催化剂，可生成几种气态氮的氧化物，则体系的自由度为 f = 3 。19. 完全互溶的二组分溶液，在xB= 0.6 处平衡蒸气压有最高值，那么组成xB=0.4的溶液在气-液平衡时,xB(g)，xB(l)，xB(总)的大小顺序为_ xB(g) xB(总) xB(l) _ 。将xB=0.4 的溶液进行精镏，塔顶将得到 _ xB= 0.6 恒沸混合物 。20. 低压气相反应的平衡常数与温度，压力的关系分别是：Kp只是温度的函数, Kc是 _T_的函数，Kx是 _ T, p _ 的函数。三、计算题 ( 共 5题 60分 )21. 计算 1mol He(理想气体) 在下列状态变化过程中的H和G。He (101.325 kPa,673 K) He (101.325 kPa,473 K)已知：Cp, m He(g) = (5/2)R ，473K 时 S $mHe(g) = 135.1 JK-1mol-1 。答 H = T2T1nCp,m dT = 4.157 kJ (2分) S = T2Cp,m /T)dT = nCp,m ln(T2/T1)= 7.3 JK-1 (4分) S2= S + S1= 142.4 JK-1 (2分) G =H -(TS) = H - T2S2+ T1S1= 27.780 kJ22.某气体状态方程为 pV = n(RT + Bp)，始态为p1T1，该气体经绝热真空膨胀后终态压力为p2，试求该过程的Q，W及气体的U，H，F，G，S。答 Q = 0 , W = 0 , U = 0 (3分)(U/V)T = T(p/T)V -p = 0 dU = CVdT + (U/V)TdV = CVdT = 0 温度不变 H =U +(pV) = nB(p2- p1) (5分)p2T1(n SySS = (V/T)pdp = nRln(p1/p2)surrS = -Q/T = 0 isoS = nRln(p1/p2) (3分) F =U-TS = -nRT1ln(p1/p2) (2分) G =H-TS = nB(p2-p1)-nRT1ln(p1/p2)23. 10 分 (1809)两液体A, B形成理想液体混合物。在320 K，溶液I含3 mol A和1 mol B，总蒸气压为：5.33104 Pa。再加入2 mol B 形成理想液体混合物II，总蒸气压为 6.13104 Pa。(1) 计算纯液体的蒸气压 p A*，pB*；(2) 理想液体混合物I的平衡气相组成 yB；(3) 理想液体混合物I的混合过程自由能变化mixGm；(4) 若在理想液体混合物II中加入3 mol B形成理想液体混合物，总蒸气压为多少？答 (a) p = p*AxA+ p*BxB5.33104 Pa = 0.75 p*A+ 0.25 p*B - (1)6.13104 Pa = 0.5 p*A+ 0.5 p*B - (2)联立 (1) 式与 (2) 式得： p*A= 4.53104 Pa p*B= 7.73104 Pa (2.5分) (b) yB(I) =p*BxB(I)/p(I) = 0.36 (2.5分) p1- (c)DmixGm(I)=RTnBBlnxB = -5984 Jmol (2.5分)(d) p()=p*AxA() +p*BxB()= 6.66104 Pa (2.5分)24.固体 CO2的蒸气压与温度间的经验式为：ln(p/Pa)=-3116 K/T + 27.537已知熔化焓DfusHm= 8326 Jmol-1，三相点的温度为 217 K。试求出液体 CO2的蒸气压与温度的经验关系式。答： 已知 ln(p/Pa) = -3116 K/T + 27.537对固气平衡： dln(p/Pa)/dT =subHm/RT2dln(p/Pa)/dT = 3116 K/T2=subHm/RT2subHm= 25 906 Jmol-1 (4分)vapHm=subHm-fusHm= 17 580 Jmol-1 (4分)-vapHm/RT + B = -3116 K/T + 27.537 B = 22.922 (4分)所以液体 CO2的蒸气压与温度的经验关系为： ln(p/Pa) = -vapHm/RT + 22.922 = -2115 K/T + 22.922 (3分)25. 3H2+ N2= 2NH3在 350的Kp= 6.81810-8(kPa)-2，并设与压力无关，从3:1的 H2，N2混合物出发，在 350下要获得物质的量分数为 0.08 的 NH3，压力至少要多大？答 3H2(g) + N2(g) 2NH3(g) (2分) 平衡时：3 mol-3n 1 mol-n 2nB= 4 mol- 2n (1分) 2n/(4 mol-2n) = 0.08 n = 0.148 mol (2分)故 x(H2) = 0.69 x(N2) = 0.23 (2分) Kp =(xNH3p)2/(xH2p)3(xN2p)= 6.81810-8 kPa2解得 p = 1115 kPa (3分) nB试卷二一、选择题(每题2分，共50分,将唯一的答案填进括号内)1. 下列公式中只适用于理想气体的是. BA. U=QV B. W=nRTln(p2/p1) C. U=2. H是体系的什么. CA. 反应热 B. 吸收的热量 C. 焓的变化 D. 生成热3. 2000K时反应CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)的Kp为6.443,则在同温度下反应为2CO2(g)=2CO(g)+O2(g)的Kp应为. CA. 1/6.443 B. (6.443) C. (1/6.443) D. 1/(6.443)4. 固态的NH4HS放入一抽空的容器中，并达到化学平衡，其组分数、独立组分数、相数及自由度分别是 . CA. 1，1，1，2 B. 1，1，3，0 C. 3，1，2，1 D. 3，2，2，25. 下列各量称做化学势的是 .D 1/221/22TT1CV,mdT D. H=U+pVpmU)S,V,nji()T,V,nji()T,p,nji()S,V,nji A. ni B. ni C. ni D. ni (6. A和B能形成理想溶液。已知在100时纯液体A的饱和蒸汽压为133.3kPa, 纯液体B的饱和蒸汽压为66.7 kPa, 当A和B的二元溶液中A的摩尔分数为0.5时，与溶液平衡的蒸气中A的摩尔分数是.CA. 1 B. 0.75 C. 0.667 D. 0.57. 理想气体的真空自由膨胀，哪个函数不变？DA. S=0 B. V=0 C. G=0 D. H=0 8. A、B两组分的气液平衡T-x图上，有一最低恒沸点，恒沸物组成为xA=0.7。现有一组成为xA=0.5的AB液体混合物，将其精馏可得到 。BA. 纯A和恒沸混合物 B. 纯B和恒沸混合物 C. 只得恒沸混合物 D. 得纯A和纯B9. 实验测得浓度为0.200moldm-3的HAc溶液的电导率为0.07138Sm-1，该溶液的摩尔电导率m(HAc)为 .BA. 0.3569Smmol B. 0.0003569SmmolC. 356.9Smmol D. 0.01428Smmol10. 表面活性物质溶于水时，关于溶液的表面张力和溶液表面的描述正确的是 .DA. 表面张力升高，正吸附 B. 表面张力降低，正吸附C. 表面张力升高，负吸附 D. 表面张力显著降低，正吸附11. 一体积的氢气在0，101.3kPa下等温膨胀至原来体积的3倍，其内能变化是多少？(设氢气是理想气体).BA. 0.4J B. 0 C. 6J D.0.04J12. 已知反应CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)的H，下列说法中何者不正确。AA. H是CO2(g)的生成热 B. H是CO(g)的燃烧热C. H是负值 D. H与反应U的数值不等13. 对于0.002mol/kg的Na2SO4溶液，其平均质量摩尔浓度m=0.219是 AA. 3.17510 B. 2.82810 C. 1.78910 D. 41014. 对弯曲液面所产生的附加压力.BA. 一定等于零 B. 一定不等于零 C. 一定大于零 D. 一定小于零15. 已知下列反应的平衡常数： .AH2(g) + S(s) = H2S(g) K1S(s) + O2(g) = SO2(g) K2则反应H2S(g) + O2(g)= H2(g) + SO2(g) 的平衡常数为A. K2/K1 B. K1K2 C. K1K2 D. K1/K216. 对于N2和H2混合气体的绝热可逆压缩(没有生产NH3)，则 .CA. U=0 B. H=0 C. S=0 D. G=017. 温度升高溶胶的稳定性.BA. 增加 B. 下降 C. 不变 D. 先增加后下降18. 101时，水在多大外压下沸腾？. CA. 101.3kPa B. 1013kPa C. 略高于101.3kPa D. 略低于101.3kPa19. 在HAc电离常数测定实验中，直接测定的物理量是不同浓度的HAc溶液的BA. 电导率 B. 电阻 C. 摩尔电导 D. 电离度20. 定温下气相反应Kp有什么特点？. AA. 恒为常数 B. 恒等于Kc C. 随压力而变 D. 与体积有关21. 某化学反应其反应物消耗8/7所需的时间是它消耗掉4/3所需的时间的1.5倍，则反应的级数为 .BA. 零级反应 B. 一级反应 C. 二级反应 D. 三级反应22. 在一定量AgI溶胶中加入下列不同电解质溶液，则使溶胶在一定时间内完全聚沉所需电解质的量最少的是 . BA. La(NO3)3 B. Mg(NO3)2 C. NaNO3 D. KNO323. 接触角可确定固体某种性质，若亲液固体表面能被液体润湿，其相应的接触角是. Cooo A.0 B.90 C.90 D.为任意角24. 混合等体积0.08moldmKI和0.1moldmAgNO3溶液得到一溶胶体系，在该体系中分别加入下述三个电解质：(1) MgSO4, (2) CaCl2, (3) Na2SO4, 则其聚沉能力的大小为CA.(1)(2)(3) B.(2)(1)(3) C.(3)(1)(2) D.(3)(2)(1)25. 298K时反应Zn+Fe2+=Zn2+Fe的E0为0.323V，则其平衡常数为BA. 2.89105 B. 8.341010 C. 5.53104 D. 2.35102二、计算题：(共50分)1 (10分) A(熔点651)和B(熔点419)的相图具有一个低共熔点，为368(42% A,质量百分数，下同)。(1) 绘出该二组分系统的示意相图，标出各相区相态，及自由度。(2)分别指出80% A和30% A的系统从700冷却到300的过程的相变。(3) 画出49% A的溶液的步冷曲线。3 3单相区为B(s)+l2、(20分) 某抗菌素施于人体后在血液中的反应呈现一级反应。如在人体中注射0.5克某抗菌素，然后在不同时间测其在血液中的浓度，得到下列数据：t (h) CA (血液中药含量mg/100ml)4 0.488 0.3112 0.2416 0.15lncA-t的直线斜率为-0.0979, lncA,0=-0.14。(1) 求反应速率常数。(2) 计算半衰期（3）若使血液中某抗菌素浓度不低于0.37mg/100ml，问需几小时后注射第二针。 解： 设cA,0为抗菌素开始浓度ln(1)反应速率方程积分形式 -k=-0.0979 .k=0.0979h-1(2)cA,0cA ktlncA=-kt+lncA,0 斜率为t1=ln2k=7.08h(3)t=0时，ln cA= ln cA,0=-0.14lnt=1/kcA,0cA=1/0.0979ln(0.72/0.37)=6.8h约需6.8小时后注射第二针。3、 (20分) 5mol过冷水在-5, 101.3kPa下凝结为冰，计算过程的G, 并判断过程在此条件下能否发生。已知水在0, 101.3kPa下凝固热Hm,凝=-6.009JK-1mol-1，水的平均热容为75.3 JK-1mol-1, 冰的平均热容为37.6 JK-1mol-1。 解： H2O(l) H2O(s) n=5.00mol, n=5.00mol, t1= -5 t1= -5 p=101.3kPa p=101.325kPaG1G3H2O(l) H2O(s) n=5.00mol, G 3 n=5.00mol, t1= 0 t1=0 P=101.3kPa p=101.3kPa H=H1+H2+H3=1883-30045-940=-29102J， S1=nCp,m,水lnT1/T2=575.3ln273.2/268.2=6.93JK， S2=Hm,凝/T=5(-600910)/273.2=-110.0 JK S3=nCp,m,冰lnT2/T1=537.6ln268.2/273.2=3.47JK， S=S1+S2+S3=6.95-110.0-3.47=-106.5 JK G=H-TS=-29102-268.2(-106.5)=-539 J 0，W 0，U 0 B. Q = 0，W = 0，U 0C. Q = 0，W = 0，U = 0 D. Q 0，U 0，则该反应一定是：（d ）。A. 吸热反应 B. 放热反应 C. 温度升高 D. 无法确定13、将1mol H2O(l)（100、101.325kPa）置于密闭真空容器中，蒸发为同温同压的水蒸气并达平衡，该过程的G（ b ）。A.大于0 B.小于0 C.等于0 D.不能确定14、1mol双原子理想气体的Cp是：（ c ）。A. 1.5R B. 2.5R C. 3.5R D. 2R15、 2mol理想气体B在300K时等温膨胀，W =0时体积增加一倍，则其S(JK)为（ d ）。A. -5.76 B. 331 C. 5.76 D. 11.52三、填空题：以下各题，请将正确的答案填在空白处。1、已知稀溶液中溶质的摩尔分数为0.03，纯溶剂的饱和蒸汽压为91.3kPa，则该溶液中溶剂的蒸汽压为 88.561 kPa。2、化学式的定义式为B= 3、已知下列反应的平衡常数：H2(g) + S(s) = H2S(s)为K1 ；S(s) + O2(g) = SO2(g)为K2 。则反应 H2(g) + SO2(g) = O2(g) + H2S(g)的平衡常数为_ K1/K2 。4、NH4HS(s)放入真空容器中，并与其分解产物NH3(g)和H2S(g)达到平衡，则该系统中组分数K= 2 ；相数= 2 ；自由度F= 2 。5、A及B二组分组成的凝聚体系能生成三种稳定的化合物，则于常压下在液相开始冷却的过程中，最多有 2 种固相同时析出？四、计算题。（1小题6分，2、3小题各12分，共30分）1、在一定压力p和温度298.2 K的条件下，1molC2H5OH(l)完全燃烧时所做的功是多少？设体系中气体服从理想气体行为。解：反应方程C2H5OH(l) +3O2(g)2CO2(g)+H2O(l)这是等温、等压下的化学反应：W=-p(V2-V1)=n1RT3RTnRT2RT=V2=2=pppp2RT3RTW=-p(-)=-(2-3)RTpp=RT=8.314298.2=2479JV1=2、101325Pa下将一盛有100、1mol的密闭玻璃球放在100dm3的容器中，整个容器放在100的恒温槽内。将玻璃小球击破，水即发生气化（设蒸气为理想气体），计算该过程的Q，W，DU，DH，DS，DA，和DG。已知100水的气化热为40.59 kJmol1。解： 首先判断水是否全部气化，在101325Pa下，1mol水全部气化应占体积：V=8.315373.153 m=30.62 dm3101325或在恒容下，1mol水全部气化后的压力：p=8.315373.15 Pa=31025.7 Pa10010-3（2分）体积和压力均小于始态，表明能全部气化，末态压力应为31025.7Pa选择整个容器为系统，设计下过程理想气体恒温过程 DH2=0， DU2=0DH= DH1+ DH2= DH1=40.59 kJ （2分） DU= DU1+ DU2= DU1= DH1D(pV)= DH1RT=37.47 kJ （2分） 因对整个容器系统 DV=0，故W=0，Q= DU = 37.47 kJ （2分） DS= DS1+ DS2= DH1/T nRln(p2/p1) =118.60 JK1 （2分） DA= DU TDS=37.49kJ 118.60373.15 J = 6.771 kJ （1分）DG= DH TDS=40.59kJ 118.60373.15 J = 3.672 kJ （1分）3、已知甲苯的摩尔质量为 9210-3 kgmol-1，沸点为383.15K，平均摩尔气化焓为 33.84kJmol-1；苯的摩尔质量为 7810-3 kgmol-1，沸点为353.15K，平均摩尔气化焓为 30.03kJmol-1。有一含苯 100g 和甲苯 200g 的理想液态混合物，在373.15K，101.325 kPa下达气液平衡。求（1）373.15K 时苯和甲苯的饱和蒸气压；（2）平衡时液相和气相的组成；（3）由两组分物质形成该理想液态混合物时的混合焓和混合熵。 （2分） （2分） （2分） （2分）