衡气相中的组成y B ( )它在液相中的组成x B 。 物理化学(上) 试卷1
一、填空(共20分,每空1分)
1. 在临界状态下,任何真实气体在宏观上的特征是( )。
2. 封闭系统下列三个不同类型过程的△H 皆为零:( )。
3.某理想气体反应过程的
)g (B ∑ν=2,反应过程的m ,r V C ?= 3.371J ?mol -1?k -1 , m ,r p C ?=( ) J ?mol -1?k -1
4. 系统内部及系统与环境之间,在( )过程,称为可逆过程。
5. 状态函数在数学上的主要特征是( )。
6.一定量理想气体节流膨胀过程中:
μJ -T =( );△H =( ); △U =( );流动功W =( )。
7.任一不可逆循环过程的热温商的总和,可表示为;?(δQ /T )不可逆( ) 0。
8.式△G =△A 适用的条件为( )。
9. 由热力学基本方程或麦克斯韦关系式可知: (?G/?T )p =( );
10.范德华气体在恒温下,体积由V m (1)变为V m (2)。此过程的△S m 的计算为
△S m =( )
11.已知二组分溶液中溶剂A 的摩尔质量为M A ,溶质B 的质量摩尔浓度为组
B 的摩尔分数x B =( )。
12.在温度T 时,理想稀溶液中溶剂A 的化学势可表示为:μA =( )。
13. 在恒温恒压下,一切相变化必然是朝着化学势( )的方向自动的进行。
14 .在80℃下,将过量的NH 4HCO 3(s )放人真空密闭容器内,NH 4HCO 3(s)
按下式进行分解:
NH HCO (s )= NH (g )+CO (g )+H O (g )
二、选择填空(每题1分,共30分)
1.(1)在一定的T , p 下(假设高于波义耳温度T B ): V m (真实气体)( )
V m (理想气体); (2)在n ,T ,V 皆为定值的条件下,p (范德华气体)( )
p (理想气体);(3)在临界状态下,范德华气体的压缩因子z ( )1。
选择填入:(a )>;(b )=;(c )<(d )不能确定。
2. 在一个密闭的容器中放有足够多的某纯液态物质,在相当大的温度范围内
皆存在气(g)、液(1)两相平衡。当温度逐渐升高时液体的饱和蒸气压p *
变
大,饱和液体的摩尔体积V m (1)( );饱和蒸气的摩尔体积V m (g)
( );△V .=V m (g)-V m (l)( )。
选择填入:(a )变小;(b )变大;(c )不变;(d )无一定变化规律。
3. 在温度恒定为373.15 K ,体积为2 .0 dm 3的容器中含有0.035 mol 的水蒸气
H 2O(g)。若向上述容器中再加入0. 025 mol 的水H 2O(1),则容器中的H 2O
必然是( )。
选择填入:(a)液态; (b)气态;(c )气一液两相平衡; (d)无法确定其相态。
4.某真实气体的压缩因子Z <1,则表示该气体( )。
选择填入:(a )易被压缩;(b )难被压缩;(c )易液化;(d )难液化。
5.在一定温度下,一定量理想气体所进行的可逆过程与不可逆过程,体积功
的大小相比较可知: 可逆过程系统对环境作( ); 环境对系统做
( )功;恒温可逆过程的-W r ( )。
选择填入:(a )最大;(b )最小;(c )大小无法确定。 6.在一定压力下,任一化学反应的
p T H ??? ?????m r ( )。 选择填入:(a )>0;(b )<0;(。)=0;(d )无法确定
7. 气体可视为理想气体的某气相反应,反应式中各物质计量数的代数和
∑B ν=1.5, 反应的m ,r V C ?=
m ,B V C ∑ν=-1.5R, 则
p T H ??? ?????m r ( )。
选择填入:(a )>0;(b )<0;(c )=0;(d )无法确定。
8.在25℃的标准状态下,反应
C 2H 6(g )+3 .5O 2 → 2CO 2(g )+3H 2O (l )
此反应过程的△H m ( ); △U m ( ); W ( )。
选择填入:(a )>0;(b )<0;(c )=0;(d )无法确定。
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9.在恒压、绝热、W ’=0的条件下发生某化学反应,使系统的温度上升、体积
变大,则此过程的△H ( );△U ( );W ( )。
选择填入:(a )>0;(b )=0;(c )<0;(d )无法确定。
10. 在一个体积恒定的绝热箱中有一绝热隔板,其两侧放有n ,T ,p 皆不相同的
N 2(g ),N 2(g )可视为理想气体。今抽去隔板达到平衡,则此过程的△U
( );W ( ); △H ( )。
选择填入:(a )>0;(b )=0;(c )(0;(d )无法确定。
11.在同一温度下,w ′=0,同一个化学反应的Q p ,m ( )Q V ,m 。
选择填入:(a )>;(b )<;(c )=;(d )无法确定。
12. 在一般温度、压力下的真实气体,经恒温膨胀过程,其T p U ???? ????m ( )。
选择填入:(a )>0;(b )=0;(c )<0;(d )无法确定。
13. 在隔离系统内发生任何明显进行的过程,则此过程系统总的熵变△iso S ( )。
选择填入:(a )>0;(b )=0;(c )<0;(d )条件不全无法确定。
14.在绝热、恒压、w′=0的封闭系统内,发生下列化学过程:
C 2H 5OH(1)+3O 2(g )=2CO 2(g )+3H 2O(g)
此过程的△r H m ( );△r U m ( ); △r S m ( )。
选择填入:(a )大于零;(b )等于零;(c )小于零;(d)无法确定。
15.加压的液态氨NH 3 (1)通过节流阀而迅速蒸发为气态氨NH 3(g ),则此过程
的△U ( );△H ( ); △S ( )。
选择填入:(a )>0;(b )=0;(c )<0;(d )不能确定。
16. 碘I 2(s)在指定温度的饱和蒸气压下升华为碘蒸气I 2(g),此过程的Q ( );
W ( );△U ( );△S ( );△G ( )。(2分)
选择填入:(a )>0;(b )=0;(C )<0;(d )不能确定。
17.一定量的某理想气体,由同一始态p 1,V 1, T 1分别经下列两途径达到具有相
同体积V 2的末态:(2分)
(1)经绝热可逆膨胀至体积V 2,p 2(1);
(2)反抗恒定的外压力P amb 恰为过程(1)末态的压力p 2(1)
[即p amb =p 2(1)],绝热膨胀到V 2。则△U 1( )△ U 2; W 1( )W 2;
△S 1( )△S 2; 末态的压力p 2 (1)( )p 2(2)。
选择填入:(a )>;(b )=;(c )<;(d )不能确定。
18.在一定外压下,易挥发溶剂A 中加入不挥发溶质B ,形成稀溶液。在此稀
溶液浓度范围内A 与B 可形成固溶体。此稀溶液的凝固点随着b B 的增加而
( ),它的沸点随着b B 的增加而( ).
选择填入:(a )升高;(b )降低;(c )不发生变化;(d )无法判断。
19. 在T =300K, p =102.0 kPa 的外压下,质量摩尔浓度b =0.002 mol ?kg -1的蔗糖水溶液的渗透压为∏1。b =0.002 mol ?kg -1 KCl 水溶液的渗透压为∏2,则必存2 1
选择填入:(a )>;(b )<;(c )=;(d )无法判断。
20.在恒温、恒压下,理想液态混合物混合过程的①△mix H m ( ); ②△
mix S m ( )
;③△mix G m ( )。 选择填入:(a )>0;(b )=0:(c )<0;(d )不能确定。
21. 在T ,p 及组成一定的真实溶液中,溶质的化学势可表示为:B μ=O B μ+
RT ln a B ,采用不同的标准态(x B =1, b B =O b ,c B =O c ,…)时,上式中的O
B μ( );a B ( ), B μ ( )。
选择填入:(a )变;(b )不变;(c )变大;(d )变小。
22. 在一定压力下,若在A ,B 两组分系统的温度-组成图(即T -x B 图)中出
现最高恒沸点,则其蒸气总压对拉乌尔定律必产生( )偏差。
选择填入:(a )一般正;(b )一般负;(c )最大正;(d )最大负。
23. 已知CuSO 4(s)与H 2O(g)可形成三种水合物:
CuSO 4(s)+H 2O(g) =CuSO 4? H 2O(s)
CuSO 4? H 2O(s)+2 H 2O(g) =CuSO 4?3 H 2O(s)
CuSO 4?3 H 2O(s) +2 H 2O(g) =CuSO 4?5H 2O(s)
在101.325KPa 下,与H 2O(g)平衡共存的盐最多有( )
种。
选择填入:(a )1;(b )2;(c )3;(d )4。
2
4
.
如
图
所
示
,
用
绝
热隔板
将透明绝热箱分隔为左、右两部分。右部为-1℃的水与水蒸气共存。若将
绝热隔板上方打一大孔,则:(1)放置到最后,绝热箱中为
( )平衡。
选择填入:(a )固气两相;(b )固液两相;(c )液气两相;(d) 固液气三
相。
25.A(低沸点)与B(高沸点)两种纯液体组成液态完全互溶的气液平衡系统。在
一定温度下,将B(1)加入平衡系统中时,测得系统的压力增大,说明此系
统( )。
选择填入:(a )一定具有最大正偏差;(b )一定具有最大负偏差;(c )有
可能是最大正偏差也有可能是最大负偏差;(d)数据不够,无法确定。
26. 组分A(s)与组分B(s)组成的凝聚系统相图中,若已知形成以下四种化合物:
A 2B(稳定), AB(稳定),A
B 2(不稳定),AB 3(稳定)则该相图中有( )最
低共熔点和( )条三相线。( )
选择填入:(a)3,3; (b)4,4;(c )3, 4; (d)4,5
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27. 有H 2O -NH 4Cl 相图如下图 (2分)
试根据相图选择回答下列问题,
(1)在绝热容器中,放有0℃的冰水混合物(冰占 98%),若往其中放入
NH 4Cl 晶体,则容器的温度下降,最后温度降至( )。
选择填入:(a )-10℃;(b )-15℃;(c )-16.15℃(最低共熔点);
(d )低于-16.15℃。
(2)将100g 的w = 0.15 NH 4Cl 溶液降温至-10℃并达平衡后,欲要将析出
的冰完全溶化,则需加入NH 4C1(s )( )g 。
选择填入,(a )15.12;(b )16.43;(c )18.24;(d )20.15。
三、 4 mol 某理想气体, C p ,m =2.5 R ,由始态100 kPa, 100dm 3,先恒压加热使体
积增大到150 dm 3,再恒容加热使压力增大到150 kPa ,求过程的Q ,W ,U
及H 。(15分)
四、 已知在101.325 kPa 下,水的沸点为100℃,其比蒸发焓?vap h =2257.4
kJ ?kg -1。又知液态水和水蒸气在100~200℃范围内的平均比定压热容分别为
c p (l)=4.224 kJ ?K -1?kg -1,c p (g)=2.033 kJ ?K -1?kg -1。今有101.325kPa 下120℃,
1kg 过热水变成同样温度、压力下的水蒸气。设计可逆途径,并按可逆途径
分别求出过程的?S 及?G 。(15分)
五、以知樟脑(C10H16O)的凝固点降低系数为40 K﹒mol-1?kg。(10分)
(1)某一溶质相对分子质量为210,溶于樟脑形成质量分数5%的溶
液,求凝固点降低多少?
(2)另一溶质相对分子质量为9000,溶于樟脑形成质量分数5%的溶
液,求凝固点降低多少?
六、某A-B二组之凝聚系统相图如图所示.指出各相区的稳定相,三相线上的
相平衡关系. (10分)
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2006年物理化学上册试题1标准答案
一、填空题(20分)
1.(气相、液相不分)。
2.(理想气体恒温过程; Q=0,d p=0,w’ =0;节流膨胀过程)。
3. ( 20 ) J?mol-1?k-1 ,
4.(一系统无限接近平衡条件下进行的),
5.(所有状态函数在数
学上都具有全微分的性质)。 6.μJ -T =( 0 );△H =( 0 ); △U =(0 );流动功W =( 0 )。 7.(<) 0, 8.(封闭系统, △(PV )=0的一切过程 )。 9.( -S );
10.(R ln b V b
V m m --)1()2( ),11.(b B /(b B +1/M A ))。12.(O A μ+RT In x A )或(O A μ-RTM A ∑B b )。
13.( 变小), 14 . C =(1);F =(0)。(大于)
二、单项选择填空题(30分)
1.(1)( a ),(2)( c ),(3)( c ); 2. (b );(a );(a )。 3.( b )。 4.( a )。
5.(a ), ( b ), ( a )。 6. ( d )。 7.( c )。 8.( b );(b ); ( a )。
9.△H (b );△U (c );W (c )。 10.(b );( b ); ( b )。11. ( d ),12.( c )。 13.(a )。14.(b );(c );(a )。15.(c );(b );(a )。16. Q ( a );W ( c );△U ( a );△S ( a );△G ( b )。(2分). 17△U 1(c )△ U 2; W 1(c )W 2; △S 1(c )△S 2; p 2 (1)(c )p 2(2)。(2分)
18.(d )( a )。 19.( a )。20.①△mix H m ( b ); ②△mix S m (a );③△mix G m (c )。
21. O B μ( a );a B ( a ), B μ ( b )。22.(d )。23. ( b )。24.( d )。 25.(c )。26.( 4 ),
(5) ( d )。27. (2分)(1)(c ),(2)( b )
三、2.11解:题给过程可表示为 (15分)
n =4mol , 理想气体, C p ,m =2.5 R ,C V ,m =1.5 R
???????==13dm 1001kPa 1001T V p ?????==123dm 1502p p V ?????==323kPa 1503T V V p
T 1 = p 1V 1/nR ={100×100/(4×8.3145)}K=300.68K
T 2 = p 3V 3/nR ={150×150/(4×8.3145)}K=676.53K
由于U 及H 只取决于始态而与中间过程无关,所以
U = nC V ,m (T 3-T 1)={4×1.5×8.3145(676.53-300.68)}J
=18.75kJ
H = nC p ,m (T 3-T 1)={4×1.5×8.3145(676.53-300.68)}J
=31.25kJ W = 1W +2W =1W =﹣p 2(V -)1V
=﹣100kPa×(100150-)dm 3=﹣5.00kJ
=-?U W =(18.75+5)kJ=23.75kJ 若要直接求Q ,还需要求中间状态的温度。 =22V P /nR ={10}K=451.02K
Q=1Q +2Q =21U H ?+?
=n R ()(){} 1.5+ 2.52312T T T T --
=4×8.3145×{2.5×(451.02-300.68)+1.5×(676.53-451.02)}J
=23.75kJ
四、(15分)3.34解:题给过程为不可逆相变,欲求过程的?S 及?G ,应根据题给条件设计出可逆途径,才可进行计算。可设计如下:
Q
2T
C 120kPa
325.101O(l)
H kg,1o 12===t p m ???→?一定p T , 143
42O(g)H t t p p ==
(1) (3)
C 100O(l)
H 21
22o t p p == ?→?
)2( 23232O (g )H t t p p == 过程(1)为H 2O(l)恒压降温过程;(2)为恒温、恒压可逆相变;(3)为H 2O(g)的恒压升温过程。
方法1: ?S =?S 1+?S 2+?S 3
=mc p (l)ln(T 2/T 1)+m ?vap h /T 2+mc p (g)ln(T 4/T 3)
因为(T 4/T 3)= T 1/T 2=(T 2/T 1)-1,故
?S =m [{c p (l)-c p (g)}ln(T 2/T 1)+?vap h /T 2] ={(4.224-2.033)ln(373.15/393.15)+2257.4/373.15} kJ ?K -1
=(﹣0.11439+6.0496) kJ ?K -1 =5.9352 kJ ?K -1
?H =?H 1+?H 2+?H 3
=m [{c p (l)-c p (g)}(T 2-T 1)+?vap h ]
={(4.224-2.033) ×(100-120)+2257.4}kJ=2213.58kJ
?G =?H -T ?S =(2213.58-393.15×5.9352)kJ = ﹣119.84kJ
方法2:?G 也可直接计算。由d G =V d p -S d T 可知,当d p =0时,d G =-S d T ,故 ?G 1= ﹣?2
1(l)d T S , ?G 2=0 , ?G 3= ﹣
?43(g)d T S
?G=?G 1+?G 2+?G 3=?-12(g)}d (l){T S S (1)
在恒压下,纯物质的S 只是T 的函数,其函数关系可由下式求出。
d S =mc p dln(T /K)
积分上式可得S =mc p ln(T /K)+C 1式中C 为积分常数。
故 S (l)= mc p (l) ln(T /K) +c l (2) S (g)= mc p (g) ln(T /K) +c g (3) 将式(2)及(3)代入式(1)得
?G =?-+-12T T g l d )]c c ()K /ln((g)}(l){[T T c c m p p (4) 上式中的(c 1-c g )可由过程(2)的熵变?S 2求出
?S 2=S 3-S 2=m{c p (g)-c p (l)}ln(T 2/K)+(c g -c l )
=m ?vap h /T 2
所以 c l -c g = m{c p (g)-c p (l)}ln(T 2/K)-m ?vap h /T 2
={(2.033-4.224)ln373.15-2257.4/373.15} kJ·K -1
c p (l)-c p (g)=2.191 kJ ?kg -1?K -1
式(4)积分可得
?G = m {c p (l)-c p (g)}{T 1 ln(T 1/K)-T 1-T 2 ln(T 2/K)+T 2}+(c l -c g ) (T 2-T 1) ={2.191×?vap H m (393.15ln339.15-373.15ln373.15-20) -19.0246×20} kJ =(260.655-380.492)kJ=﹣119.84
五、(10分)4.23解:樟脑(C 10H 16O )相对分子质量为152.238。设溶液总质量为100g 。
(1)63.25.01000/95210/5==
B b
所以K 025.1025063.040f f =?==?B b k T (2)3
108480.51000/959000/5-B ?==b
K 2339.0108480.5403
f =??=?-T
六、(10分)6.17解:本题的相图可以看共熔型的二组分固相部分互溶凝聚系统相图中三相线上左边相区(虚线部分),被另一共熔型的二组分固相部分互溶相图所取代而重叠而成.只是后一相图中三相线上右边相区为液-液相区所取代.因此图中定有固溶体区.附图的个各相区的稳定相如下:
单相区: 1为液相(1)区; 2为α固熔体; 8为β固熔体.
两相区:3为l )s (+β; 4为12l l +; 5为l )s (+β; 6为)(s (s)αβ+;
7为)(s l α+。
三相线:abc 线为 )(s (s)l αβ+?, efg 线为 21l (s)l +?β