物理化学试卷及答案3套

三、计算题( 共5题60分)
21. 10 分(0824)
计算1mol He(理想气体) 在下列状态变化过程中的ΔH和ΔG。

He (101.325 kPa,473 K)−−→He (101.325 kPa,673 K)
已知：C p, m [He(g)] = (5/2)R，473K 时S m[He(g)] = 135.1 J·K-1·mol-1。

22. 15 分(1104)
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ΔU，ΔH，ΔF，ΔG，ΔS。

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：5.33×104 Pa。

再加入2 mol B 形成理想液体混合物II，总蒸气压为6.13×104 Pa。

(1) 计算纯液体的蒸气压p A*，p B*；
(2) 理想液体混合物I的平衡气相组成y B；
(3) 理想液体混合物I的混合过程自由能变化Δmix G m；
(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Ⅲ，总蒸气压为多少？
24. 15 分(2419)
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∆fus H m= 8326 J·mol-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。

25. 10 分(2965)
3H2+ N2= 2NH3在350℃的K p= 6.818×10-8(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？
26. 13 分(0957)
4 g Ar（可视为理想气体，其摩尔质量M(Ar)=39.9
5 g·mol-1）在300 K时,压力为506.
6 kPa，今在等温下反抗202.6 kPa的恒定外压进行膨胀。

试分别求下列两种过程的Q,W,ΔU,ΔH,ΔS,ΔF和ΔG。

（1）若变化为可逆过程；
（2）若变化为不可逆过程。

27. 8 分(1822)
液体A和液体B形成理想混合物,含40%(摩尔分数)A的混合蒸气被密封在一带活塞的圆筒中,恒温T下慢慢压缩上述混合蒸气。

已知T时两液体的饱和蒸气压为p A*=0.4p ,p B* =1.2p 。

(1) 求刚出现液体凝结时体系的总压p及液体的组成x A；
(2) 求正常沸点为T时溶液的组成x'A。

28. 9 分(2491)
某物质的熔化热为4526 J⋅mol-1，其液态和固态的蒸气压方程分别为:
ln(p i/p ) = A1/(T/K) +3.162
ln(p s /p ) = A2/(T/K)+5.676
求该物质三相点的温度及三相点的熔化熵。

29. 10 分(3442)
Ag2CO3(s) 分解反应方程为Ag2CO3(s) Ag2O(s) + CO2(g)，设气相为理想气体，298 K 时各物质的Δf H m，S m如下：
Δf H m/kJ⋅mol-1S m/J⋅K-1⋅mol-1
Ag2CO3(s) -506.14 167.36
Ag2O(s) -30.57 121.71
CO2(g) -393.15 213.64
(1) 求298 K，101 352 Pa 下，1mol Ag2CO3(s) 完全分解时吸收的热量；
(2) 求298 K 下，Ag2CO3(s) 分解压力；
(3) 假设反应焓变与温度无关，求383 K下Ag2CO3分解时平衡压力；
(4) 体系组分数与自由度。

30. 12 分(2586)
已知两组分A和B体系的相图如下:
(1) 在图右部画出a，b，c表示的三个体系由t1温度冷却到t2的步冷曲线；
(2) 标出各相区的相态，水平线EF，GH及垂直线DS上体系的自由度；
(3) 使体系P降温，说明达到M，N，Q，R点时体系的相态和相数；
(4) 已知纯A的凝固焓∆fus H m=-18027 J⋅mol-1 (设不随温度变化)，低共熔点时组成x A= 0.6 (摩尔分数)，当把A作为非理想溶液中的溶剂时,求该溶液中组分A 的活度系数。

物理化学试题 3
(玻兹曼常数k B=1.3806×10-23 J.K-1; 普朗克常数h = 6.6262×10-34 J.s;
N A=6.023×1023; F=96500; 摩尔质量: O 16.00; Kr 83.80; He 4.0026)
一、计算题( 共10题100分)
(1). 10 分(1636)
已知 N 2分子的转动惯量 I = 13.9×10-47kg ⋅m 2，求1mol N 2分子在 25℃时各转动热力学
函数G m (r ),F m (r ),H m (r ),U m (r ),S m (r )。

(2). 10 分 (1570)
有1 mol Kr ，温度为300 K 、体积为V ，有1 mol He 具有同样的体积V ，如要使这两种
气体具有相同的熵值（忽略电子运动的贡献），则He 的温度应多高？并用熵的统计意义解释
此结果。

（M r (Kr) = 83.8, M r (He) = 4.0026）
(3). 10 分 (5447)
含有相同物质量的A, B 溶液，等体积相混合，发生反应 A+B=C, 在反应 1 h 后, A 的
75%已反应掉, 当反应时间为2 h 时, 在下列情况下, A 有多少未反应?
[1] 当该反应对A 为一级, 对B 为零级
[2] 当对A, B 均为一级
[3] 当A, B 均为零级
(4). 10 分 (5416)
碳的放射性同位素14C ，在自然界树木中的分布基本保持为总碳量的1.10×10-13％。

某
考古队在一山洞中，发现一些古代木头燃烧的灰烬, 经分析14C 的含量为总碳量的9.57×
10-14％, 已知14C 的半衰期为 5700 a (年), 试计算这灰距今约有多少年?
(5). 10 分 (5371)
300 K 时，研究反应 A 2+ 2B ＝ 2C + 2D 有下列实验事实：
[1] 当按化学计量比进料时，测得下列数据
t / s 0 90 217
[B] /mol ·dm -3 0.02 0.010 0.0050
[2] 当二次实验中 [B]0相同，[A]0增加一倍时，反应速率增大至 1.4 倍，假设反应速
率方程为 r = k [A 2]x [B]y ，请求 x ，y ，并求算反应速率常数。

(6). 10 分 (6127)
由实验得知下述单分子气相重排反应 A ＝ B ,
在393.2 K 时，k 1= 1.806×10-4 s -1；在413.2 K 时，k 2= 9.14×10-4 s -1。

请计算该反应的活化能
E a ，393.2 K 时的活化焓∆≠H m 和活化熵∆≠
S m ，该反应是几级反应？ 已知：玻耳兹曼常
数 k B = 1.3806×10-23 J ·K -1 ,普朗克常数 h = 6.6262×10-34 J ·s 。

(7). 10 分 (3854)
291K 时，已知 KCl 和 NaCl 的无限稀释摩尔电导率分别为
Λm ∞(KCl) = 129.65×10-4 S ·m 2·mol -1, Λm ∞(NaCl) = 108.60×10-4 S ·m 2·mol -1， K +和 Na +
的迁移数分别为 0.496 和 0.397，精确求出在 291K 和无限稀释时 ：
（甲） KCl 溶液中 K +和 Cl -的离子摩尔电导率
（乙） NaCl 溶液中 Na +和 Cl -的离子摩尔电导率
(8). 10 分 (4662)
一个原电池是由固态铝电极和固态的 Al- Zn 合金电极以及熔融的 AlCl 3- NaCl 混合物
作电解质形成，当铝在合金电极中的物质的量分数是 0.38，电池电动势在653 K 时为 7.43
mV 试计算 Al(s) 在 Al - Zn(s) 合金中的活度。

(9). 10 分 (4268)
标准惠斯登镉电池在 293 K 时的电动势为 1.0186 V ，温度每升高一度，电动势降低
4.06×10-5 V ，试列出惠斯登电池电动势的数学表达式，并计算 298 K 时，该电池每消耗 1
mol 镉时的 ∆r H m 和∆r G m 。

(10). 10 分 (4942)
298 K ，压力为p 时，用电解沉积法分离 Cd 2+，Zn 2+混合溶液，已知 Cd 2+和 Zn 2+的浓
度均为 0.10 mol ·kg -1（设活度系数均为1），H 2(g) 在 Cd(s) 和 Zn(s) 上的超电势分别为 0.48
V 和 0.7 V ，设电解液的 pH 保持为 7.0，试问：
（甲）阴极上首先析出何种金属？
（乙）第二种金属析出时第一种析出的离子的残留浓度为多少？
（丙）氢气是否有可能析出而影响分离效果？
已知：φ (Cd2+/Cd)= -0.403 V, φ (Zn2+/Zn)= -0.763 V .。