物化期末试卷样题及答案

华南农业大学期末考试试卷（B 卷）2013~2014学年第一学期 考试科目： 物理化学Ⅰ 考试类型：（闭卷）考试 考试时间： 120 分钟 学号 姓名 年级专业一、选择题（本大题共12小题，每小题2分，共24分）( )1.在p θ，263.15 K 下过冷水结成同温度下的冰，则该过程中：(A) ΔS=0 ΔG=0 (B) ΔS>0 ΔG<0 (C) ΔS <0 ΔG<0 (D) ΔS>0 ΔG>0( )2.在系统温度恒定的变化中，体系与环境之间: (A) 一定有热交换(B) 不一定有热交换 (C) 一定没有热交换(D) 温度恒定与热交换无关( )3.在下列哪种情况下，实际气体的性质与理想气体相近?(A) 高温和低压 (B) 低温和低压 (C) 高温和高压 (D) 低温和高压( )4.偏摩尔量的加和公式 Z =∑n B Z B 的成立条件是: (A) 不需要任何条件 (B) 等容等熵 (C) 等温等容 (D) 等温等压( )5.硫酸与水可组成三种化合物：H 2SO 4·H 2O （s ）、H 2SO 4·2H 2O （s ）、H 2SO 4·4H 2O （s ），在p θ下，能与硫酸水溶液共存的化合物最多有几种?(A)1种 (B)2种 (C)3种 (D)4种( )6.一定温度下，一定量的 PCl 5(g)在某种条件下的解离度为 ，改变下列条件，何者可使 增大？(A) 增加压力使体积缩小一倍(B) 体积不变，通入N2气使压力增大一倍(C) 压力不变，通入N2气使体积增大一倍(D) 体积不变，通入Cl2气使压力增大一倍( )7.在一定T，p下，某实际气体的V m大于理想气体的V m，则该气体的压缩因子Z:(A) 等于1 (B) 小于1(C) 大于1 (D) 小于零( )8.在隔离体系中发生一个自发过程，则ΔG应为:(A) ΔG < 0 (B) ΔG > 0(C) ΔG =0 (D) 不能确定( )9.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x A=0.7。

现有一组成为x A=0.5的A与B液体混合物，将其精馏可得到:(A) 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B( )10.用相律和Clapeyron方程分析常压下水的相图所得出的下述结论中不正确的是:(A) 在水的凝固点曲线上，ΔH m(相变)和ΔV m的正负号相同(B) 在每个单相区，自由度f=2(C) 在每条曲线上，自由度f=1(D) 在水的沸点曲线上某一点，压力随温度的变化率大于零( )11.关于热机的效率，以下结论正确的是:(A) 可逆热机的效率与工作物质的种类无关(B) 可逆热机的效率与工作物质的种类有关(C) 可逆热机的效率可以等于1，但不能大于1(D) 任意热机的效率均可表示为η=1－T2/T1( )12.下列热力学变量中广度性质是(A) 热力学温度T (B) 等压摩尔热容C p,m(C) 化学势μB(D) 质量m二、填空题（本大题共20小题，每小题1分，共20分）1.固态的NH4HS放入一抽空的容器中，并达到化学平衡，其物种数为、独立组分数为、相数为、自由度为。

2.热力学基本公式dG=，所以(∂G/∂T)p=。

3.稀溶液中溶剂A的化学势表达式为。

4.某实际气体在400K，1700kPa时的对比温度T r=0.9589，对比压力p r=0.2208。

该气体的临界温度T c=K，临界压力p c=kPa。

5.在温度T时，反应C2H5OH (l) + 3O2(g) → 2CO2 (g) + 3H2O(l)的△r H m与△r U m的关系为。

6.系统经可逆循环后，△S系统0，经不可逆循环后△S环境0。

（填>，=，<）。

7.在等温等压条件下，系统吉布斯自由能能的减少等于。

8.298K，标准压力下，1摩尔甲苯和1摩尔苯混合形成理想液态混合物，混合过程的Δmix H=；Δmix S=。

9.理想的完全互溶双液系p-x(y)相图中，液相线在气相线的方，Ｔ-x(y)相图中，液相线在气相线的方。

10.四份1kg水中分别加入相同数量(0.01mol)的溶质：葡萄糖，NaCl，CaCl2和KNO3形成稀溶液。

沸点最高的是溶液。

沸点最低的是溶液。

三、简答题（本大题共4小题，每小题4分，共16分）1.判断下列各过程中的Q，W，ΔU和可能知道的ΔH值，用>0，<0或=0表示。

(1)恒容绝热容器中发生反应：H2(g）+Cl2(g)→2HCl(g)；(2)理想气体Joule-Thomson的节流过程。

2.液体苯在293K时的蒸气压为10.0kPa，此温度下密闭容器中的气、液苯达到平衡：C6H6(l) = C6H6(g)，可以把此平衡看成化学平衡，那么标准平衡常数K pθ和Δr G mθ分别为多少？3.试比较下列几种状态水的化学势哪个大？说明原因。

(1)373K、100kPa、H2O（l）和373K、100kPa、H2O（g）(2)373K、100kPa、H2O（l）和373K、200kPa、H2O（g）4.理想气体进行等温可逆膨胀，ΔU=0，Q=W，即所吸收的热全部转化成了功，ηr=1，此结果是否违反了热力学第二定律？为什么？四、计算题（本大题共3小题，共40分）1.标准压力下将一盛有100℃、1mol水的密闭玻璃球放在100dm3的真空容器中，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，∆U，∆H，∆S，∆A，和∆G。

已知100℃水的气化热为40.59 kJ·mol–1。

(本题14分)2.已知甲苯、苯在90℃下纯液体的饱和蒸气压分别为54.22kPa和136.12kPa。

两者可形成理想液态混合物。

取200.0g甲苯和200.0g苯置于带活塞的导热容器中，始态为一定压力下90℃的液态混合物。

在恒温90℃下逐渐降低压力，问：（1）压力降到多少时，开始产生气相，此气相的组成如何？（2）压力降到多少时，液相开始消失，最后一滴液相的组成如何？（3）压力为92.00kPa时，系统内气-液两相平衡，两相的组成如何？两相的物质的量各为多少？(本题14分)3.合成氨反应为3H2(g)+N2(g) = 2NH3(g) ，所用反应物氢气和氮气的摩尔比为3:1，在673K、1000kPa压力下达成平衡，平衡产物中氨的摩尔分数为0.0385。

试求：（1）该反应在该条件下的标准平衡常数和Δr G mθ；（2）在该温度下，若要使氨的摩尔分数为0.05，应控制总压为多少? (本题12分)华南农业大学期末考试试卷（B卷）参考答案、评分标准一、选择题（本大题共12小题，每小题2分，共24分）1C，2B，3A ，4D ，5B ，6C，7 C，8 D，9 B，10 A ，11A，12 D二、填空题（本大题共20小题，每小题1分，共20分）1. 3 ， 1 ， 2 ， 1 。

2. －SdT + Vdp ，－S 。

3. μA= μA* + RTlnx A。

4. 417.1 ，7699 kPa。

5. △r H m= △r U m－RT 。

6. = 0，> 0。

7. 系统所能做的最大非膨胀功。

8. 0 ，11.5 J·K-1。

9. 上，下10. CaCl2，葡萄糖三、简答题（本大题共4小题，每小题4分，共16分）1. (1)Q=Q V=0，W=0，ΔU=0放热，升温ΔH=ΔU+Δ(pV)>0．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．２分(2)绝热Q=0，恒焓ΔH=0，理想气体温度不变ΔU=0，所以W=0 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．２分2. K pθ=p/pθ=10.0/100=0.100．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．２分Δr G mθ=－RTlnK pθ＝5609 J·mol－1．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．２分3. (1)相等，因为两相达平衡。

．．．．．．．．．．．．．．．２分(2)后者大，因为相变的方向是水蒸气转化成水。

．．．．．．２分4.不违反热力学第二定律。

．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．２分这个变化没有满足热力学第二定律的前提条件，热力学第二定律的前提是“不发生其他变化”，即“系统和环境都完全复原”，上述过程不是一个循环，该变化不受“热不能全部转化为功的限制”。

．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．２分四、计算题（本大题共3小题，共40分）1. (本题14分) 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：或在恒容下，1mol 水全部气化后的压力： ………2分体积和压力均小于始态，表明能全部气化，终态压力应为31025.7Pa 选择整个容器为系统，设计下过程理想气体恒温过程 ∆H 2=0， ∆U 2=0 ……………………….1分∆H = ∆H 1+ ∆H 2= ∆H 1=40.59 kJ ……………….2分∆U= ∆U 1+ ∆U 2= ∆U 1= ∆H 1–∆(pV )= ∆H 1–RT =37.47 kJ ……………2分因对整个容器系统 ∆V =0，故W=0，Q= ∆U = 37.47 kJ …………..2分∆S = ∆S 1+ ∆S 2= ∆H 1/T – nR ln(p 2/p 1) =118.60 J·K –1………..….….….2分∆A= ∆U –T ∆S =37.49kJ –118.60⨯373.15 J = –6.771 kJ ………….2分∆G= ∆H –T ∆S =40.59kJ –118.60⨯373.15 J = –3.672 kJ …………..1分2. (本题14分) 解：设甲苯为A ，苯为B 。

M A =92.14g·mol －1，M B =78.11g·mol －1 x B =0.5412，x A =0.4588 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1分(1)系统原为液体系统，当开始出现气相时，气相的量极少，可忽略。

p=x B p B * +x A p A*=98.54kPa338.315373.15 m 30.62 dm 101325V ⨯==38.315373.15Pa 31025.7 Pa 10010p -⨯==⨯y B = x B p B */p=0.7476 ………………………………………3分(2)剩最后一滴液体时，液相极少，可认为气相组成等于原始溶液的组 成，y B ＇=0.5412p =p B +p A =p B ∗x B ′+p A ∗x A ′=p B ∗x B ′+p A ∗(1−x B ′)=p A ∗+(p B ∗−p A ∗)x B ′y B ′=x B ′p B ∗p B ∗+(p B ∗−p A ∗)x B ′x B ′=y B ′p A ∗pB ∗−(p B ∗−p A ∗)y B′=0.3197 …………….3分p =p A ∗+(p B ∗−p A ∗)x B ′=80.40kPa ………….1分 (3)p =p A ∗+(p B ∗−p A ∗)x Bx B =p −p A ∗B A =0.4613y B =p B ∗x B p=0.6825 ……………………2分x B =0.4613 x B,0=0.5412 y B =0.6825n(l) n n(g)n(g)/n(l)=(0.5412-0.4613)/(0.6825-0.5412)=0.5655n=n(g)+n(l)=4.731mol ………….3分n(l)=3.022mol n(g)=1.709mol ..……...… 1分3. (本题12分) 解:(1)设平衡时氨的摩尔分数为x,反应前与平衡时各物质的摩尔分数如下:3H 2(g) + N 2(g) = 2NH 3(g)反应前 1/4 3/4 0平衡时 0.25(1-x) 0.75(1-x) x ．．．．．．．２分 设平衡时系统总压为p ，则K p θ=[p(NH 3)p θ]2p(N 2)p θ[p(H 2)pθ]3=256x 227(1−x)4(p p θ)−2=1.64×10−4 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3分Δr G m θ=－RTlnK p θ＝48.77 kJ·mol －1 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．２分物化期末试卷样题及答案11 / 11 (2)K p θ=[p(NH 3)p θ]2p(N 2)p θ[p(H 2)p θ]3=256×0.05227×(1−0.05)4(p p θ)−2=1.64×10−4 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．３分 解得p=1332.1kPa ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．２分。