物理化学期中试卷答案20141118

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则无水 AlCl3 在 298 K 的标准摩尔生成焓为 [答] 0.5×(1)+1.5×(2)-(4)+3×(3) Al(s)+(3/2)Cl2(g)=AlCl3(s)
$ (AlCl3,s)=-673.5 kJ·mol-1 Δf H m
。
25. 对于任何宏观物质， 其焓 H 一定 _______ 内能 U (填上 ＞、 ＜、 ＝) ， 因为 _________； 对于等温理想气体反应，分子数增多的 ΔH 一定 _________ΔU，因为 ______ ______ 。 [答] 一定大于 (因为 H=U+pV)；一定大于；因为 ΔH=ΔU+ (Δn)RT，而 Δγ 为正。 三、计算题 ( 共 4 题 40 分 ) 26. (10 分)一绝热恒容箱被绝热隔板分为左、右两部分，分别充以理想气体 A,B，起始状态 如下图所示。已知 CV,A= 1.5R，CV,B= 2.5R。抽去绝热隔板当体系达平衡时，求混合过程中 体系的 ΔS。
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(2) H2(g)+ Cl2(g) = 2HCl(g) ΔrH m,2 (298 K) = -184.1 kJ·mol-1
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(3) HCl(g) + nH2O = HCl(aq) ΔrH m,3 (298 K) = -72.45 kJ·mol-1
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(4)
AlCl3(s) + nH2O = AlCl3(aq) ΔrH m,4 (298 K) = -321.5 kJ·mol-1
物理化学期中试卷答案
班级 姓名 分数 一、选择题 ( 共 20 题 40 分 ) 1.某理想气体从同一始态(p1,V1,T1)出发,分别经恒温可逆压缩和绝热可逆压缩至同一压力 p2, 若环境所做功的绝对值分别为 WT 和 WA,问 WT 和 WA 的关系如何? ( A ) (A) WT>WA (B) WT <WA (C) WT =WA (D) WT 和 WA 无确定关系 2.某非理想气体服从状态方程 pV = nRT + bp （b 为大于零的常数） ， 1 mol 该气体经历等温 过程体积从 V1 变成 V2，则熵变∆Sm 等于： ( A ) (A) Rln(V2-b)/(V1-b) (B) Rln(V1-b)/(V2-b) (C) Rln(V2/V1) (D) Rln(V1/V2) 3.1 mol 单原子分子理想气体，从始态 p1= 202 650 Pa，T1= 273 K 沿着 p/V=常数的途径可逆 变化到终态为 p2=405 300 Pa 则 ΔH 为: (A ) (A) 17.02 k J (B) -10.21 k J (C) -17.02 kJ (D) 10.21 k J 4.反应 (1) CaCO3(s) → CaO (s) + CO2(g)； 反应 反应 反应 (2) C2H2(g) + H2O (l) → CH3CHO (g)； (3) C2H4(g) + H2O (l) → C2H5OH (l)； (4) CS2(l) + 3O2(g) → CO2(g) + 2SO2(g)； ΔrHm=179.5 kJ·mol-1 ΔrHm=-107.2 kJ·mol-1 ΔrHm=-44.08 kJ·mol-1 ΔrHm=-897.6 kJ·mol-1
∂U )T =0 ∂V
(B) (
∂U )V =0 ∂p
(C) (
∂U )V =0 ∂T
(D) (
∂U ) p =0 ∂T
7.在体系温度恒定的变化中,体系与环境之间: ( C ) (A) 一定产生热交换 (B) 一定不产生热交换 (C) 不一定产生热交换 (D) 温度恒定 与热交换无关 8.下面陈述中，正确的是： (C ) (A) 虽然 Q 和 W 是过程量，但由于 QV =ΔU，Qp=ΔH，而 U 和 H 是状态函数，所以 QV 和 Qp 是状态函数 (B) 热量是由于温度差而传递的能量， 它总是倾向于从含热量较多的高温物体流向含热 量较少的低温物体 (C) 封闭体系与环境之间交换能量的形式非功即热 (D) 两物体之间只有存在温差，才可传递能量，反过来体系与环境间发生热量传递后, 必然要引起体系温度变化 9.理想气体在恒定外压 p∃下,从 10 dm3 膨胀到 16 dm3,同时吸热 126 J。计算此气体的 ΔU。
其中热效应 │Qp│>│QV│ 的反应是： (C ) (A) (1),(4) (B) (1),(2) (C) (1),(3) (D) (4),(3) 5. Cl2(g)的燃烧热为何值? ( D ) (A) HCl(g)的生成热 (B) HClO3 的生成热 (C) HClO4 的生成热 (D) Cl2(g)生成盐酸水溶液的热效应 6.若一气体的方程为 pVm=RT+αp (α>0 常数),则: ( A ) (A) (
…………… (3)
( B ) 根据上述数据可获得 H—O 键的平均键能 εH—O 约为： -1 -1 -1 (A) 925.5 kJ·mol (B) 462.8 kJ·mol (C) 120.9 k J·mol (D) 241.8 k J·mol-1 12.一可逆热机与另一不可逆热机在其他条件都相同时,燃烧等量的燃料,则可逆热机拖动的 列车运行的速度: ( B ) (A) 较快 (B) 较慢 (C) 一样 (D) 不一定 13. 1mol 单原子分子理想气体从 298 K， 202.65 kPa 经历：① 等温, ② 绝热, ③ 等压。三 条途径可逆膨胀使体积增加到原来的 2 倍，所作的功分别为 W1,W2,W3，三者的关系是： ( D ) (A) W1> W2> W3 (B) W2> W1> W3 (C) W3> W2> W1 (D) W3> W1> W2 14.下述说法,何者正确? (C ) (A) 水的生成热即是氧气的燃烧热 (B) 水蒸气的生成热即是氧气的燃烧热 (C) 水的生成热即是氢气的燃烧热 (D) 水蒸气的生成热即是氢气的燃烧热 15.体系经历一个正的卡诺循环后，试判断下列哪一种说法是错误的？ ( D ) (A) 体系本身没有任何变化 (B) 再沿反方向经历一个可逆的卡诺循环，最后体系和环境都没有任何变化 (C) 体系复原了，但环境并未复原 (D) 体系和环境都没有任何变化 16.用 1 mol 理想气体进行焦耳实验（自由膨胀） ，求得 ΔS = 19.16 J· K-1，则体系的吉布斯 自由能变化为： ( B ) (A) ΔG = 1 . 91 6 J (B) ΔG < 19.16 J (C) ΔG > 1 9 1.6J (D) ΔG = 0 17. 物质的量为 n 的理想气体从 T1, p1, V1 变化到 T2, p2, V2， 下列哪个公式不适用 (设 CV, m 为 常数)？ ( A ) (A) ΔS = nCp, m ln(T1/T2) + nRln(p2/p1)
-1 ΔrH $ m (1) = -241.8 kJ·mol
H2(g, 298 K) = 2H (g, 298 K)
-1 ΔrH $ m (2) = 436.0 kJ·mol
…………… (2)
O2(g, 298 K) = O (g, 298 K)
-1 ΔrH $ m (3) = 247.7 kJ·mol
[答] VA= nARTA/pA= 0.02462 m3，VB= nBRTB/pB= 0.06564 m3 V = VA+ VB= 0.9026 m3 Q = 0 , W = 0 , ΔU = 0 (2 分) 由 nACV,A(T - TA) + nBCV,B(T - TB) = 0 解得 T = 37 6.9 K (3 分) ΔS = ΔSA+ ΔSB= [nARln(V/VA) + nACV,Aln(T/TA)] + [nBRln(V/VB) + nBCV,Bln(T/TB)] (5 分) = 16.72 J·K-1 27. (10 分)利用下列所给数据，计算甲烷在纯氧中完全绝热恒压燃烧，反应进度为 1mol 时 火焰的温度，甲烷和氧气在 25℃时按化学方程式的化学计量数比混合。 (1) CH4(g) + 2O2(g) = CO2(g) + 2H2O(g)； ΔcH(298 K)=-820 kJ·mol-1 (2) 物质 Cp/J·K-1·mol-1 CO2(g) 26.4 + 4.26 ×10-2T/K H2O(g) 32.4 + 0.21 ×10-2T/K 这里 T 为绝对温度。 [答] 设火焰温度为 T
(A) -284 J (B) 842 J (C) -482 J (D) 482 J ( C ) 10.1mol 单原子分子理想气体， 从 273 K， 202.65 kPa, 经 pT=常数的可逆途径压缩到 405.3 kPa 的终态，该气体的 ΔU 为： ( D ) (A) 1702 J (B) -406.8 J (C) 406.8 J (D) -1702 J 11.已知 H2(g,298 K) + (1/2)O2 (g, 298 K) = H2O (g, 298 K)…………… (1)
ΔcH=ΔH1+ΔH2=0 T= 4 383 K
(2 分) (5 分)
$ -1 28. (10 分) 298 K 时，乙醇(l)的ΔcH $ m =-1366.9 kJ·mol , CO2(g)和 H2O(l)的ΔfH m 分别为
-393.5 和 285.9 kJ·mol-1。 （1）写出乙醇燃烧反应以及 CO2(g)，H2O(l)的生成反应的热化学方程式。 （2）计算 C2H5OH(l)的标准摩尔生成热。 （3）若 2.0 mol C2H5OH(l)在氧弹中燃烧，其热效应 QV 为多少？ [答] （1） C 2 H 5OH(l) + 3O 2 (g) → 2CO 2 (g)+3H 2 O(l)
(B) ΔS = nCV, m ln(p2/p1) + nCp,m ln(V2/V1) (C) ΔS = nCV, m ln(T2/T1) + nRln(V2/V1) (D) ΔS = nCp, m ln(T2/T1) + nRln(p1/p2) 18.有一真空绝热瓶子， 通过阀门和大气隔离， 当阀门打开时， 大气(视为理想气体)进入瓶内， 此时瓶内气体的温度将： ( A ) (A) 升高 (B) 降低 (C) 不变 (D) 不定 19.理想气体由同一始态出发,分别经 (1) 绝热可逆膨胀， (2) 多方过程膨胀,达到同一体积 V2,则熵变ΔS1 和ΔS2 之间的关系为： ( C ) (A) ΔS1>ΔS2 (B) ΔS1<ΔS2 (C) ΔS1=ΔS2 (D) 两者无确定关系 20. 某气体的状态方程为 p[(V/n)-b]=RT,式中 b 为常数, n 为物质的量。若该气体经一等温过 程,压力自 p1 变至 p2,则下列状态函数的变化,何者为零? ( A ) (A) ΔU (B) ΔH (C) ΔS (D) ΔG 二、填空题 ( 共 5 题 10 分 ) 21.某气体服从状态方程 pVm= RT + αp （α＞ 0 的常数） ，若该气体经恒温可逆膨胀，其内 能变化ΔUm= _________ J。 [答] 零 dU = TdS - pdV ( ∂ U/ ∂ V)T = T( ∂ S/ ∂ V)T -p = T( ∂ p/ ∂ T)V -p = TR/(V- α )-RT/(V- α ) = 0 所以 ΔU = 0 22.选择“＞” 、 “＜” 、 “＝”中的一个填入下列空格： 若反应 C(s) + O2(g) = CO2(g) 在恒温、恒压条件下发生，其 ΔrHm< 0，若在恒容绝热条件下 发生，则 ΔrUm _____ 0，ΔrSm _____ 0。 [答] = > 3 3 23. 某理想气体，等温(25℃)可逆地从 1.5 dm 膨胀到 10 dm 时，吸热 9414.5 J，则此气体的 物质的量为 摩尔。 [答] Q=W=nRTln(V2/V1)，n=2 mol 24.已知 (1) 2Al(s) + 6HCl(aq) = 2AlCl3(aq) + 3H2(g) ΔrH m,1 (298 K) = -1003 kJ·mol-1