物理化学模拟试卷一

21、对于理想气体，试证明： (T/p)S ＝V/Cp。 22、高温时，Cu-Sn 二组分相图如图所示，填出 6 个所标相区中 由哪几相组成。 (C 稳定化合物)
23、回答下列问题，对者用 (+)，错者用 (-)。 (1)适当选定温度和压力，正交硫、单斜硫、液态硫与气态硫可以 同时平衡共存； (2)定温定压下，二元系中 A 组分的化学势增大，B 组分的化学 势必减少； (3)CH3CH2OH-C6H5Cl，C2H5OH-H2O 为完全互溶，C6H5Cl-H2O 为部分互溶。利用水进行液－液萃取，可从 C2H5OH-C6H5Cl 中分离 出较纯的氯苯； (4)高压反应 CO(g)+H2O(g)→CO2(g)+H2(g)，压力变化时，平衡不 会移动。 24、有两种液体，其质量均为 m，比热均为 Cp，温度分别为 T1 和 T2，试证明在等压下绝热混合的熵变为：
4000 13.42J • K 1 • mol 1......2分 298.15 1
(2)S
环
Qp T
40000 134.2J • K 1 • mol 1 2分 298.15 1
24. [答] 终态温度为 T = (T1+ T2)/2 ΔS1= mCpln[(T1+ T2)/2T1] ， ΔS2= mCpln[(T1+ T2)/2T2] ΔS =ΔS1+ΔS2 = 2m[Cpln(T1+ T2)/2(T1T2)1/2] 当 T1≠ T2，(T1-T2)2> 0 则 T1+ T2> 2(T1T2)1/2 所以ΔS > 0
H2
NH3
CH4,Ar 等
CO2
19.31 58.30 9.87
12.52
10-6
压力是 13.61×106Pa，温度是 43℃，问：
(1) 在此条件下能否生成氨基甲酸胺。已知反应
CO2 (g) + 2NH3 (g) = NH2COONH4 (s)
在此温度下的标准平衡常数 K p = 6.82 。
(2) 为避免氨基甲酸胺的生成，混合气中 CO2 的物质的量分数不应超过什 么值？
ΔS = 2mCpln[(T1+ T2)/2(T1-T2)1/2] 并证明 T1≠T2 时，ΔS > 0，假设 Cp 与温度无关。
3
参考答案
一、选择题 ( 共 10 题 20 分 ) 1. (D) 2. (B) 3. (C) 6. (D) 7. (A) 8. (A)
二、填空题 ( 共 5 题 10 分 )
所以 p(O2)= pexp(2ΔrG m /RT) = 4.46×10-9 Pa 19. [答] (1) a H2O = p/ ( p*) = 2733 Pa/133.1 Pa = 20.5
(2) a H2O = p/p*= 2733 Pa/3173 Pa = 0.861
4
20. [答] mixV 0
3、恒温恒压条件下，某化学反应若在电池中可逆进行时吸热，据 此可以判断下列热力学量中何者一定大于零？
(A) ΔU； (B) ΔH； (C) ΔS ； (D) ΔG。 4、已知在 373 K 时液体 A 的饱和蒸气压为 66 662 Pa，液体 B 的 饱和蒸气压为 1.01 325×105 Pa，设 A 和 B 构成理想液体混合物，则 当 A 在溶液中的物质的量分数为 0.5 时，气相中 A 的物质的量分数 应为：
15、理想气体经节流膨胀，ΔS __>__ 0，ΔG _<__ 0。
三、计算题 ( 共 5 题 50 分 ) 16、1 mol 双原子分子理想气体，始态的 p1=100 kPa，T1=300 K，
经等压可逆过程到终态 T2=500 K，计算过程的 Q，W 及体系的ΔU、 ΔH、ΔS、ΔF、ΔG。已知始态熵 S1=13.50 J·K−1。
2Cu(s) + (1/2) O2(g) ＝ Cu2O(s) 若在 600℃时，使反应达到平衡，试问经处理后在氢气中剩余氧的浓 度为多少？已知：ΔrG m = (-166 732 + 63.01 T / K )Jmol-1。
2
19、298 K 时，水的饱和蒸气压为 3173 Pa，某水溶液上水蒸气平 衡压力为 2733 Pa，若选 298 K 下与 133.1 Pa 水蒸气达平衡时的假想 纯水为标准态，试求该溶液中水的活度；若选用同温度下纯水的真实 状态为标准态，该溶液中水的活度又为多少？ 四、问答题 ( 共 4 题 20 分 )
物理化学模拟试卷一
一、选择题 (共 10 题 20 分) 1、一恒压反应体系，若产物与反应物的 Cp＞0，则此反应： (A)吸热；(B)放热； (C)无热效应；(D)吸放热不能肯定。 2、将某理想气体从温度 T1 加热到 T2。若此变化为非恒压过程，
则其焓变 ΔH 应为何值?： (A) ΔH＝0； (B) ΔH＝Cp(T2－T1)； (C) ΔH 不存在； (D) ΔH 等于其它值。
4. (C) 5. (D) 9. (A） 10. (D)
11. [答] a H2O / p* H2O ＝ (1702 Pa－42 Pa)/ 1702 Pa=0.9253
γx(H2O)= a H2O / x H2O = 0.9948 12. [答] (1) 大； (2) 等于 13. [答] 5/2R，7/2R 14. [答] 一定大于；因为 H=U+pV；一定大于；因为 ΔH=ΔU+ (Δn)RT， 而 Δγ 为正。 15. [答] > ， <
因为 理想气体经节流膨胀后温度不变，而压力降低，体积增大。 所以ΔS = nRln(V2/V1) > 0，ΔG = nRTln(p2/p1) < 0 。 三、计算题 ( 共 5 题 50 分 ) 16.[答] Qp=ΔH=nCp,mΔT=5.82 kJ W=p(V2-V1)=nR(T2-T1)=1.663 kJ ΔU=nCV,m(T2-T1)=4.157 kJ ΔS=nCp,mln(T2/T1)=14.86 J·K-1 S2=ΔS+S1=28.36 J·K-1 ΔF=ΔU-Δ(TS)= -5.97 kJ ΔG=ΔH-Δ(TS)=9.19 kJ 17.[答] (p*A-pA)/p*A= xB=nB/(nA+nB)= mBMA/( mAMB+ mBMA)
= ( V/ T)p/(Cp/T) = [T( V/ T)p] /Cp = V/Cp 1. 固溶体 ；2. 固溶体 与熔液 l ； 3. 固溶体 ；4.
固溶体 与熔液 l ；5. 固溶体 ；6. 固溶体 与稳定化合物 C 。
23. [答] (1) (-)； (2) (+)； (3) (+)；(4) (-)。
MB= [p*AmBMA/(p*A- pA) - mBMA ]/mA = 0.195 kg·mol-1 18. [答] ΔrG m = (-166 732 + 63.01×873.2) J·mol-1 = -111 722 J·mol-1
因为ΔrG m = -RT lnK p RT ln(p(O2)/p)1/2
17、293.15 K，乙醚的蒸气压为 58.95 kPa。今在 0.100 kg 乙醚中 溶入某非挥发性有机物质 0.010 kg，乙醚的蒸气压降低到 56.79 kPa， 试求该非挥发性有机物的摩尔质量。
18、通常在钢瓶里的压缩氢气中含有少量氧气。实验中常将氢气 通过高温下的铜粉，以除去少量氧气，其反应为：
mixH 0
mixU mix H p mixV 0 mixG RTnB ln xB 3436 n J mol 1 mixS RnB ln xB 11.53n J K 1 mol 1
四、问答题 ( 共 4 题 20 分 )
21. [答] 根据循环关系式：
22. [答]
( T/ p)S( p/ S)T( S/ T)p=-1 所以 ( T/ p)S = -( S/ p)T/( S/ T)p
(A) 0.200；(B) 0.300；(C) 0.397；(D) 0.603。 5、非理想气体进行绝热自由膨胀时，下述答案中哪一个错误?
(A) Q=0；(B) W=0；(C) ΔU=0；(D) ΔH=0 。 6、对于下列的四种表述中正确的是： (A) 因为ΔH=Qp，所以只有等压过程才有ΔH； (B) 因为ΔH=Qp，所以 Qp 也具有状态焓数的性质； (C) 公式ΔH=Qp 只适用于封闭体系； (D) 对于封闭体系经历一个不作其它功的等压过程，其热量只决 定于体系的始态和终态。 7、今有 298 K、p的 N2 气[Ⅰ]和 323 K、p的 N2 气[Ⅱ]各一瓶， 问哪瓶 N2 气的化学势大? (A)μ(Ⅰ)> μ(Ⅱ)；(B) μ(Ⅰ)< μ(Ⅱ)；(C) μ(Ⅰ)= μ(Ⅱ)；(D) 不可比较。 8、对实际气体的节流膨胀过程，有 (A) ΔH = 0；(B) ΔS = 0； (C) ΔG = 0； (D) ΔU = 0。 9、在某温度下，当 B 溶解于 A 中形成溶液时，若纯 B 的摩尔体
二 三证明：若一气体状态方程满足 pVm = RT+bp 时，则该气体的内能仅是温
度的函数。
四、绘图题（共 10 分）
已知 Hg-TL 二组分体系的数据如下
物质
Hg
TL2Hg5
溶点
-39℃
+15℃
E1
E2
(含 TL18%) (含 TL41%）
-60℃
+0.4℃
TL 303℃
5
（E1、E2 均为低共熔点，Hg 原子量 200.59，TL 的原子量为 204.383）绘制 t/℃--w% 相图，并标出各区域、各线、各交点的相数，自由度数。
五、计算题（共 40 分）
1、（10 分）某一化学反应若在等温等压下(298.15K,pθ)进行，放热 40.0 kJ，若使
该反应通过可逆电池来完成，则吸热 4.0kJ。
⑴ 计算该反应的ΔrSm
⑵ 当该反应自发进行时(即不做电功时)，求环境的熵变和总熵变；
⑶ 计算体系可能做的最大功为多少？（10 分）
du TdS pdV
2分
U T S p V T V T
T p p T V
T
T
R Vm
T
b
V
p
T R p0 Vm b
及内能的变化与体积无关
2分 2分
6
2分
解：共10分，公式正确，计算结果错误给一半分，没有注明单位共扣1分。
2分
(1) r Sm
rSm
QR T
12、从多孔硅胶的强烈吸水性说明自由水分子的化学势比吸附在 硅胶表面的水分子的化学势___ ___。当硅胶吸水达到饱和时，自由 水分子的化学势_____吸附在硅胶表面水分子的化学势。
13、氢气可看作理想气体，其 CV,m = _____ ，Cp,m = _____，以气 体常数 R 表示。
14、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 _____ 。
2、（10 分）已知 1000K 时，AB 双原子分子的振动配分函数 q0,V = 1.25，(q0,V 为 振动基态能量规定为零的配分函数)。
(1) 求振动特征温度？
(2) 求处于振动基态能级上的分布分数 N0/N = ？
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3、（10 分）合成氨循环气压机第二缸内混合气组成如下（体积分数/％）∶
N2
4、（10 分）在单斜硫与斜方硫的晶态转变点附近，它们的蒸气压公式分为 斜方硫：lg(p/pθ)=－5267/T + 11.866，单斜硫：lg(p/pθ)=－5082/T + 11.364，试计
算：①硫的晶态转变温度；②转变点时的晶型转变热。 答案
三、证明题（共 10 分）
证明：（其它合理证明也得分）
1
积大于溶液中 B 的偏摩尔体积时，(设 B 的偏摩尔体积大于零)，若增 加压力则 B 在 A 中的溶解度将： （A） 增大；（B）减小；（C） 不变； （D）不确定。 二、填空题 ( 共 5 题 10 分 )
11、摩尔分数为 0.5 的甲醇水溶液在 293.15 K 和 p下，每摩尔 溶液的体积为 2.83×10-5 m3mol-1，甲醇的偏摩尔体积为 3.95×10-5 m3mol-1，把 1 mol 甲醇加入上述大量溶液中，体积增加 ____ m3， 加入 1 mol 水体积又增加 ____ m3。