大学物理化学试题及标准答案

物理化学

试卷

一、选择题(共15题30分)

1.下列诸过程可应用公式dU = (Cp- nR)dT 进行计算的是：(C )

(A)实际气体等压可逆冷却

(B)恒容搅拌某液体以升高温度

(C)理想气体绝热可逆膨胀

(D)量热弹中的燃烧过程

2.理想气体经可逆与不可逆两种绝热过程：(B )

(A)可以从同一始态出发达到同一终态因为绝热可逆△ S = 0

(B)从同一始态出发，不可能达到同一终态绝热不可逆S > 0

(C)不能断定(A)、(B)中哪一种正确所以状态函数S不同

(D)可以达到同一终态，视绝热膨胀还是绝热压缩而定故终态不能相同

3.理想气体等温过程的△ F。( C )

(A)> △ G (B) < △ G (C) = △ G (D) 不能确定

4.下列函数中为强度性质的是：(C )

(A) S 皿(C'/ 龙 T

(0 ( 1.1/ V)T容量性质除以容量性质为强度性质(D) CV

5.273 K, 下，液态水和固态水(即冰)的化学势分别为卩(1)和y(s), 两者的关系为：(C )

(A)讥I) > 讥s) (B) 讥1)= 讥s)

(C)讥1) < y(s) (D) 不能确定

6.在恒温抽空的玻璃罩中封入两杯液面相同的糖水(A)和纯水(B)。经历若干时间后，两杯液面的高度将是(讥纯水)> 讥糖水中水),水从(B)杯向(A)杯转移)(A )

(A) A 杯高于B杯(B) A 杯等于B杯

(C) A杯低于B杯(D) 视温度而定

7.在通常情况下，对于二组分物系能平衡共存的最多相为：(D )

(A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4 * ①=C+2-f=2+2-0=4

8.硫酸与水可形成 H2SO4 H20(s)、H2SO4 2H2O(s)、H2SO4 4H2O(s)三种水合物，问在101325 Pa的压力下，能与硫酸水溶液及冰平衡共存的硫酸水合物最多可有多少种？( C )

(A) 3 种(B) 2 种

(C) 1种(D) 不可能有硫酸水合物与之平衡共存。

* S = 5 , R = 3 , R' = 0,C= 5 - 3 = 2

f*= 2 - ①+ 1 = 0,最大的①=3 ,除去硫酸水溶液与冰还可有一种硫酸水

含物与之共存。

9.已知A和B可构成固溶体，在A中，若加入B可使A的熔点提高，贝U B

在此固溶体中的含量必 ___________ B在液相中的含量。(A )

(A)大于(B)小于

(C)等于(D)不能确定

10.已知反应2NH3= N2+ 3H2在等温条件下，标准平衡常数为 0.25，那么，在此条件下，氨的合成反应(1/2) N2+(3/2) H2= NH3 的标准平衡常数为：(C )

(A) 4 (B) 0.5

(C) 2 K (D) 1

*七谊:；二出和⑴］二0 25〕二2

11.若 298 K 时，反应 N2O4(g) = 2NO2(g)的 K $p= 0.1132，贝U:

(1)当 p (N2O4) = p (NO2) = 1 kPa 时，反应将 _______________ ( B ) ______ ;

(2)当 p (N2O4) = 10 kPa ，p (NO2) = 1 kPa 时，反应将 ______________ ( A ) _____ 。

(A)向生成N02的方向进行(B) 向生成N2O4的方向进行

(C)正好达化学平衡状态(D) 难于判断其进行方向

12.在一定温度和压力下，对于一个化学反应，能用以判断其反应方向的是(C)

(A) △ rG $m (B) Kp (C) △ rGm (D) △ rHm

13.(1)处于标准态的CO2(g)和O2 (g)，其标准燃烧焓值为零

(2)因为△ rG $m= -RT lnK $p，而K $p是由平衡时的组成表示的，所以

△ rG $m表示平衡时产物的吉布斯自由能与反应物的吉布斯自由能之差

(3)水在Up下蒸发，求算熵变的公式为△ S $□=(△ H $m - △ G $m)/ T

(4)在恒温，恒压下可逆电池反应，求算熵变的公式为△ rSm= △ rHm/ T 上述说法正确的是： (C )

(A) 1 , 2 (B) 2,3 (C) 1 , 3 (D) 3,4

14.在 T,p 时，理想气体反应 C2H6(g) = H2(g) + C2H4(g)的 Kc/Kx 为：(D)

(A) RT (B) 1/(RT)

(C) RT/p (D) p/(RT)

15.标准态的选择对下列物理量有影响的是：(C )

(A) f ，，△ rG $m (B) m ，，△ F$m

(C) a，，△ rG (D) a ，，('■/ 汀 0

二、填空题(共5题10分)

16.某理想气体，等温(25 C)可逆地从1.5 dm3彭胀到10 dm3寸，吸热9414.5 J，则此气体的物质的量为 Q=W= nRTIn(V2/V1)，n=2 mol摩尔。

17.化学位卩B就是B物质的偏摩尔吉布斯自由能

18.N2(g) ，O2(g)体系中加入一种固体催化剂，可生成几种气态氮的氧化物, 则体系的自由度为f= 3 。

X B=0.4的溶液在气-液平衡时,xB(g)，xB(l)，xB(总)的大小顺序为—xB(g) > xB(总)>

19.完全互溶的二组分溶液，在X B= 0.6处平衡蒸气压有最高值，那么组成

xB(l) _ 。将X B=0.4的溶液进行精镏，塔顶将得到 _ xB= 0.6 恒沸混合物。

20.低压气相反应的平衡常数与温度，压力的关系分别是：Kp只是温度的函数，Kc是_T___的函数，Kx是_ T, p __ 的函数。

三、计算题(共5题60分)

21.计算1mol He(理想气体)在下列状态变化过程中的△ H和△ G。He (101 325 kl^ 673 K) He (101 325 K) 已知：Cp, m [He(g)]=

(5/2)R ，473K 时 S $m[He(g)] = 135.1 J ?K -1 ? mol-1。

答]△ H = T2T1 nCp,m dT = 4.157 kJ (2 分)

△ S = T2Cp,m /T)dT = n Cp,m ln (T2/T1)

=7.3 J ?K-1 (4 分)S2= △ S + S1= 142.4 J ?K-1 (2 分)△ G =△ H - △ (TS)=

△H - T2S2+ T1S1

=27.780 kJ

22.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△U, △H, △F，△ G, △ So

[答]Q = 0 , W = 0 , △ U = 0 (3 分)

(1.1/ 巧 T 二 Ti 1」/ T讥-1」二 U 4 二「讥「「- ( 1.1/ 门T供二 CV dT = 0 温度不变△ H = △ U +△ (pV) = n B(p2- p1) (5 分)

p2T I △ SvSS 二 I V门]」山」=iiRli (pl/?2)

△surrS = -Q/T = 0 △ isoS = nRln(p1/p2) (3 分)△ F = △ U-T△ S = -nRT1ln(p1/p2) (2 分)△ G =△ H-TA S = nB(p2-p1)-nRT1ln(p1/p2)

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 x 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 x 104 Pao

(1)计算纯液体的蒸气压p A* , pB*;

(2)理想液体混合物I的平衡气相组成yB ;

⑶理想液体混合物I的混合过程自由能变化△ mixGm

(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川，总蒸气压为多少？［答］(a) p = p*AxA+ p*BxB

5.33 X 104 Pa = 0.75 p*A+ 0.25 p*B --------------------- (1)

6.13 X 104 Pa = 0.5 p*A+ 0.5 p*B --------------------- (2)

联立(1) 式与(2) 式得：p*A= 4.53 X 104 Pa p*B= 7.73 X 104 Pa (2.5 分)(b) yB(I)

=p*BxB(l)/p(l) = 0.36 (2.5 分〕p I

BlnxB = - 5984 J ? mol (2.5 分)

(d) p(川)=p*AxA(川)+p*BxB(川)=6.66 X 104 Pa (2.5 分)

24.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-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。

答：已知 ln (p/Pa) = -3116 K/T + 27.537

对固气平衡：［dl n( p/Pa)/dT］ = △ subHm/RT2

［dl n(p/Pa)/dT］ = 3116 K/T2= △ subHm/RT2

△subHm= 25 906 J ? mOl1 (4 分)

△vapHm^X subHmJ fusHm= 17 580 J ? mo-l1 (4 分)

-△ vapHm/RT + B = -3116 K/T + 27.537 B = 22.922 (4 分)

所以液体CO2的蒸气压与温度的经验关系为：ln(p/Pa) = - △ vapHm/RT+ 22.922 =-2115 K/T + 22.922 (3 分)

25.3H2+ N2= 2NH3在 350C 的 Kp= 6.818 X 10-8(kPa)-2，并设与压力无关，从

3:1的H2，N2混合物出发，在350C下要获得物质的量分数为0.08的NH3,压力至少要多大？

［答］3H2(g) + N2(g) = 2NH3(g) (2 分)平衡时：3 mol-3n 1 mol-n 2n

B= 4 mol- 2n (1 分)2n/(4 mol-2 n) = 0.08 n = 0.148 mol (2分)

故 x(H2) = 0.69 x(N2) = 0.23 (2 分)Kp =(xNH3p)2/(xH2p)3(xN2p)=

6.818 x 10-8 kPa2

解得 p = 1115 kPa (3 分】nH

试卷—二

一、选择题(每题2分，共50分，将唯一的答案填进括号内)

1.下列公式中只适用于理想气体的是.B

A.△ U=QV

B. W=nRTln(p2/p1)

C. △ U=

2.△ H是体系的什么.C

A.反应热

B. 吸收的热量

C. 焓的变化

D. 生成热

3.2000K时反应CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)的Kp为6.443,则在同温度下反应为

2CO2(g)=2CO(g)+O2(g)的 Kp 应为.C

A. 1/6.443

B. (6.443)

C. (1/6.443)

D. 1/(6.443)

4.固态的NH4H放入一抽空的容器中，并达到化学平衡，其组分数、独立组分数、相数及自由度分别是.C

A. 1 , 1, 1, 2

B. 1 , 1, 3, 0

C. 3 , 1, 2, 1

D. 3 , 2, 2, 2

5.下列各量称做化学势的是.0 1/221/22 ITHidT 1). △ H=A U+p A V

p U)，乂 nj i 0 T, V, Il J i0 T t nj 10 S5 V, nj i 扎ni 出ni C.

Il i【).ni (

6.A和B能形成理想溶液。已知在100C时纯液体A的饱和蒸汽压为133.3kPa,纯液体B的饱和蒸汽压为66.7 kPa,当A和B的二元溶液中A的摩尔分数为0.5时, 与溶液平衡的蒸气中A的摩尔分数是.C

A. 1

B. 0.75

C. 0.667

D. 0.5

7.理想气体的真空自由膨胀，哪个函数不变？ D

A. A S=0

B. V=0

C. A G=0

D. A H=0

8.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 xA=0.7。

现有一组成为xA=0.5的AB液体混合物，将其精馏可得到。B

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

9.实验测得浓度为0.200mol ? dm3的HAc溶液的电导率为0.07138S ?m-l，该溶液的摩尔电导率A m(HAc)为.B

A. 0.3569S ? m- mol

B. 0.0003569S ? m- mol

C. 356.9S - m- mol

D. 0.01428S - m- mol

10.表面活性物质溶于水时，关于溶液的表面张力和溶液表面的描述正确的

是.D

A.表面张力升高，正吸附

B. 表面张力降低，正吸附

C.表面张力升高，负吸附

D. 表面张力显著降低，正吸附

11.一体积的氢气在0°C, 101.3kPa下等温膨胀至原来体积的3倍，其内能变化是多少？(设氢气是理想气体).B

A. 0.4J

B. 0

C. 6J

D.0.04J

12.已知反应CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)的△ H,下列说法中何者不正确。 A

A. △ H是CO2(g)的生成热

B. △ H是CO(g)的燃烧热

C. △ H是负值

D. △ H与反应△U的数值不等

13 .对于 0.002mol/kg 的 Na2SO溶液，其平均质量摩尔浓度m± =0.219 是 A

A. 3.175 x 10

B. 2.828 X 10

C. 1.789 X 10

D. 4 X 10

14 ?对弯曲液面所产生的附加压力.B

A. 一定等于零

B. 一定不等于零

C. 一定大于零

D. 一定小于零

15.已知下列反应的平衡常数：.A

H2(g) + S(s) = H2S(g) K1

S(s) + O2(g) = SO2(g) K2