西南科技大学2012-2013下半学年物理化学A1期末考试试题(学生命题)

西南科技大学2012-2013第二学期物理化学A1期末考试试题

一、选择题（共20个小题，每题1分）

1.已知NO和Cl2的临界参数为Tc.NO=177k,Pc.NO=6.4x105pa,Tc.Cl2=550K,Pc.

Cl2=4.5x105pa,判断两种气体a、b的大小（）

A．a(NO)>a(Cl2)、b(NO)>b(Cl2) B．a(NO)>a(Cl2)、b(NO)

C．a(NO)b(Cl2) D．a(NO)

2.在289时，有2molN2（），始态体积为15dm3,保持温度不变，经可逆膨胀到终态，体积为50dm3，该过程中△U、△H、W和Q值分别为（）

A. △U=0，△H=-5965.9J，W=-5965.9J，Q=5965.9J

B. △U=-5965.9J，△H=0，W=0，Q=-5965.9J

C. △U=0，△H=0，W=-5965.9J，Q=5965.9J

D. △U=0，△H=0，W=5965.9J，Q=-5965.9J

3.理想气体经Joule实验后，气体的△U和△H值将（）

A．△U=0，△H<0 B．△U<0，△H<0

C．△U<0，△H=0 D．△U=0，△H=0

4.在含有C（s）、CO（g）、CO2（g）、O2（g）和H2O（g），五个物质的平衡系统中，其

独立组分数为（）

A．3 B.2 C.1 D.4

5.合成氨反应N2（g）+3H2（g）=2NH3（g），达到平衡后加入惰性气体，且保持系统温度总

压不变（气体为理想气体），则（）

A.N(N2)减少,N(H2)减少,Ｎ（NH３）增加，Kp○不变

B.N(N2)减少,N(H2)减少,Ｎ（NH３）增加，Kp○增加

C.N(N2)不变,N(H2)不变,Ｎ（NH３）不变，Kp○不变

D.N(N2)增加,N(H2)增加,Ｎ（NH３）减少，Kp○不变

6.在413K时，纯A（I）和纯Ｂ（Ｉ）的蒸汽压分别为125.24kpa和66kpa,两种液体能形

成理想混合液在101.33kpa沸腾，理想也太混合物的组成成分（）

A．X A=0.5957,X B=0.4043 B. X A=0.5892,X B=0.4108

C. X A=0.5346,X B=0.4654

D. X A=0.5109,X B=0.4043

7.理想气体向真空膨胀，则（）

A、△U=0，△S=0，△G=0

B、△U＞0，△S＞0，△G＞0

C 、△U ＜0，△S ＜0，△G ＜0

D 、△U=0，△S ＞0，△G ＜0

8.在298K 已知2CO+O 2→2CO 2，，△rGm 为—514.2KJ.Mol -1，则△rAm （ ）

A 、△rAm= —514.2KJ.Mol -1

B 、△rAm=0

C 、△rAm ＞—514.2KJ.Mol -1

D 、△rAm ＜—514.2KJ.Mol -1 9.使一过程时△A=0，应满足条件（ ）

A 、绝热可逆过程

B 、恒容绝热且不做非体积功过程

C 、恒温恒压且不做非体积功可逆过程

D 、 恒温恒容且不做非体积功可逆过程

10.可逆机的效率最高，在其他条件相同的情况下假设由可逆机牵引火车，其速度将（ ）

A.最快

B.最慢

C.中等

D.不确定

11.保持压力不变，在稀溶液中溶剂的化学势随温度降低而（ ）

A.降低 B 增大 C 不变 D 不确定

12.反应CO(g) + H 2O(g)＝CO 2(g) + H 2(g)，在 600℃、100kPa 下达到平衡后，将压力增 大到 5000kPa ，这时各气体的逸度系数为γ(CO 2) = 1.09、γ(H2) = 1.10、γ(CO) = 1.23、 γ(H 2O) = 0.77。这时平衡点应当：（ ）

A.保持不变

B.无法判断

C.移向右方(产物一方)

D.移向左方(反应物一方) 。

13.下列各系统中属于独立子系统的是（ ）

A.绝对零度的晶体

B.理想液体混合物

C.理想气体混合物

D.纯气体

14.对于一定量的理想气体，可能发生的过程是（ ）

（1）对外做功且放出热量

（2）恒容绝热升温且无非体积功

（3）恒压绝热膨胀

（4）恒温绝热膨胀

A （1），（4）

B （2），（3）

C （1），（3）

D （2），（4）

15.对于组成不变的封闭系统，则T

G p ??? ????应为（ ）

A -S

B V

C T

D -V

16.在383 K,101 325 Pa 下，1 mol 过热水蒸气凝聚成水，则则系统、环境及总的熵变为（ ）

A ⊿S 系﹤0，⊿S 环﹤0，⊿S 总﹤0

B ⊿S系﹤0，⊿S环﹥0，⊿S总﹥0

C⊿S系﹥0，⊿S环﹥0，⊿S总﹥0

D ⊿S系﹤0，⊿S环﹥0，⊿S总﹤0

17. 对于理想气体，焦耳-汤姆逊系数（）

A. 小于0

B.大于0

C. 等于0

D. 不确定

18.物质的量为n的单原子理想气体等压升高温度，从T1至T2，△U=( )

A. nC p,m△T

B. nC v,m△T

C. nR△T

D. nRln(T2/T1)

19.在二组分双液T-x(或 p-x)相图中，状态点由单相区进入两相区时，体系的自由度( )

A. 增加

B. 减少

C. 不变

D. 不确定

20. 下列过程中△S为负值的是（）

A.液态溴蒸发成气态溴

B. SnO2(S)+2H2(g)=Sn(s)+2H20(l)

C.电解水生成H2和O2

D.公路上撒盐使冰融化

二、填空题（共14题，每空1分）

1.给自行车打气时，把气筒内的空气作为系统，设气筒,橡皮管和轮胎均不导热，则该过程Q____0(填“大于”、“等于”或“小于”)。

2.绝热系统或隔离系统达到平衡时，最大，等温、等压不做非膨胀功的条件下，系统达到平衡时______ 最小。

3.已知反应 C（g）+ O2（g）→CO2（g）△rHm＜0 若该反应在恒容、绝热条件下进行，则△U____ 0 , △T____ 0 , △H____0(填“大于”、“等于”或“小于”)。

4.1mol理想气体在温度T时，从10dm3恒温可逆膨胀，若某熵变为57.6KJ·mol-1。则其终态的体积为_____。

5.已知反应NH2COONH4（s）= 2NH3(g）+C02（g)在303K平衡常数Kθ=

6.55X10-4，则此时

NH2COONH4（s）时分解压力约为_______。

6.理想气体A(g)+2B(g)=C（g)达到平衡，当T不变P↑，则反应平衡常数Kθ______（填增大，变小，不变），平衡_____移动(填向右，向左或不变)。

7.真空中，NH4CL（s）=NH3+HCL（g）达到某一温度到分解平衡，则系统组分数C=___,相数=______，自由度=_____。

8.将空气通过红热的焦炭制备发生炉煤气，若有92%的氧变为CO，其余的变为CO2,在同温同压下,每通过一单位体积的空气可产生发生炉煤气的体积为_________。

9.2mol理想气体B，在300K时等温膨胀，W = 0时体积增加一倍，则其?S(J·K-1)为

________。

10.一定物质的量的某种实际气体，向真空绝热膨胀之后，系统的p 与V 之积变小，温度降低，则此过程的⊿S_______0(填“大于”、“等于”或“小于”)。

11.将NH 4Cl 固体置于一抽空的容器中发生分解反应，今控制温度为298 K ，达到分解平衡后，系统的自由度数为________。

12.在一定温度下，CaCO 3(s)，CaO(s)及CO 2(g)的平衡系统压力为p ，已知它们之间存在着反应CaCO 3(s) ?CaO(s)+CO 2(g)，若向该平衡系统中加入CO 2(g)，当重新达到平衡时，系统的压力将________(填“变大”、“变小”或“不变”)

13. 5mol 某理想气体由27°C,10kPa 恒温可逆压缩到100kPa ，则该过程的Q=

14. 2mol 物质A 和3mol 物质B 在等温等压下混合形成液体混合物，该系统中A 和B 的偏 摩尔体积分别为1.79×10-5m 3/mol,2.15×10-5m 3/mol,则混合物的总体积为＿＿

三、判断题（共20题，每题0.5分）

1. 气缸内有一定的理想气体，反抗一定外压做绝热膨胀，则△H=Q P =0。 （ ）

2. 绝热循环过程一定是可逆循环过程。 （ ）

3. 反应CO(g)+H 2O(g)=CO 2(g)+H 2(g)，因为反应前后分子数相等，所以无论压力如何变化，对于

平衡均无影响。 （ ）

4. 在分子配分函数的表达式中与压力有关的是电子运动的配分函数。 （ ）

5. 绝热过程，只要系统变化的始终态相同。那么变化过程的功就一定相同。 （ ）

6. 把水箱全套放置在室内然后打开冰箱，让冰箱的制冷机运转，整个室温下降。 （ ）

7. 分子能量零点的选择不同，所有与的热力学函数值因此发生改变。 （ ）

8. 当系统向环境传热时(Q < 0)，系统的熵一定减少。 （ ）

9．在等温等压条件下，?rGm > 0的反应一定不能进行。 （ ）

10.两瓶不同种类的理想气体，如果他们的平均平动能相同，密度相同，则他们的压力也相同。 （ ）

11.状态固定后，状态函数也一定，反之亦然。 （ ）

12.熵增加过程都是自发过程。 （ ）

13.溶液的化学势等于溶液中各组分的化学势之和。 （ ）

14.纯水在临界点呈雾状，气液共存，两相平衡，根据相律f 21221

C =+-Φ=+-=（ ）

15. Dalton 分压定律适用于任何气体。 （ ）

16.恒温过程一定是可逆过程。 （ ）

17. C p 恒大于C v 。 （ ）

18.若A、B两液体完全不互溶，那么当有B存在时，A的蒸气压与系统中A的摩尔分数成

正比。（）

19.对于纯组分，则化学势等于其自由能。（）

20. 溶液的化学势等于溶液中各组分的化学势之和。（）

四、计算题（共5题，每题6分）

1.在一个带有活塞的绝热装置中，盛有298 K，1 mol的氮气，活塞上的压力为300 kPa，突然将活塞上的压力降至100 kPa，气体膨胀，试计算氮气在膨胀过程中的⊿U，⊿H。已知氮气的C V,m=20.71 J·mol-1·K-1。

2.在10g的水中加入1g 27

3.2k的冰，求该过程的Q，W，△U，△H，△S的值各位多少？

已知冰的熔化热为6025J.mol-1,水的热熔C p,m=75.31J.mol-1.k-1

3.1mol单原子理想气体，由298K、5Pθ的始态膨胀到压力为pθ的终态，经过下列途径：

⑴等温可逆膨胀；⑵外压恒为pθ的等温膨胀；⑶绝热可逆膨胀；计算各途经的Q、W、?

U、?H、?S、?A与?G 。已知Sm(298K) = 126 J·K-1·mol-1

4. 在300K时，液态A蒸气压为37.33KPA，液态B蒸气压为22.66KPA，当2molA与2molB

混合，液体上的蒸气压为50.66KPA，在蒸气中A的摩尔分数为0.6，求（1）溶液中，A、B 活度及其活度系数。（2）△mixG ？

5. 酚水体系在60°C分成两液相，第一相含1

6.8%（质量分数）的酚，第二相含44.9%的

水。

（1）如果体系中含90g水和60g酚，那么每相重量为多少？

（2）如果要使含80%酚的100g溶液变浑浊，必须加水多少克？

五、证明题（5分）

1、已知某种气体的状态方程为

pV m=RT+ap(a﹥0)

试证明此种物质不能作为电冰箱的工作介质。

六、相平衡（15分）

NaCl－H2O二组分体系的低共熔点为-21.1℃，此时冰、NaCl·2H2O(s) 和浓度为

22.3％(重量百分数)的NaCl水溶液平衡共存，在-9℃时有一不相合熔点，在该熔点温度

时，不稳定化合物NaCl·2H2O分解成无水NaCl和27％的NaCl水溶液，已知无水NaCl 在水中的溶解度受温度的影响不大(当温度升高时，溶解度略有增加)。

(1) 请绘制相图，并指出图中线、面的意义；

(2) 若在冰水平衡体系中加入固体NaCl作致冷剂可获得最低温度是几度？

(3) 若有1000 g28％的NaCl溶液，由160 ℃冷到-10 ℃，问此过程中最多能析出多少纯

NaCl？

答案

一、选择题

二、填空题

1.=

2.熵值，自由能

3.＞, ＞, ＜

4.20dm3

5.1

6.617KPa

6.不变，向右

7.1， 2， 0

8. 1.1932m3

9. 11.52

10.大于

11.0

12.不变

13.、-28.72kJ

14. 1.003×10-5m3

三、判断题

1.错

2.正确

3.错

4.错

5.对

6.错

7.错

8.错

9.错 10.错11.对 12.错 13. 错 14.错 15.错 16.对 17.错 18.错 19.错 20.错四．计算题

1.解：设膨胀后氮气的温度为T2。

W =-p 外⊿V

（1） ⊿U =2

1V,m C T T n dT ? （2）

绝热过程中，Q=0，W=⊿U ，即

-p 外(22

nRT p -11nRT p ) =(),21V m nC T T - -2RT +

211p RT p =(),21V m nC T T - 代入数据解得T 2 = 241 K ，代入（2）式得

⊿U =(),21V m nC T T -

=1 mol×20.71 J·mol -1·K --1×(298 K – 241 K)

=-1180.47 J

⊿H =⊿U+⊿（pV ）= ⊿U+nR ⊿T

=-1180.47 J+1 mol×8.314 J·mol -1·K --1×(298 K – 241 K)

=-1654.37 J

2.解答：以10g 水和1g 冰为系统，设热量不传递到环境，并设终温温度为T 。

N 冰△fus H m ○ + N 冰C p,m (T-273.2k)=N 冰C p,m (373.2k-T)

1 ∕18mol X 6025J.mol -1 + 11 ∕8mol X 75.31J.mol-1.k -1 X (T-273.2K)=

10 ∕18mol X 75.31J.mol-1.k -1 X (373.2k-T)

T=356.8k Q=0 W=-P △V=0

△U=Q+W=0 △H=△U+ P △V=0

△S=△S 1+△S 2+△S 3

=N 冰△fus H m ○∕T f + N 冰C p,m ln(T ∕T f ) + N 水C p,m ln(T ∕T b )

=[ (1 ∕18mol)X6025J.mol - ∕1273.2k+ (1 ∕18mol) X 75.31J.mol -1.k -1X

ln(356.8k ∕273.2k)+ (10 ∕18mol) X 75.31J.mol -1.k -1X ln(356.8k ∕

373.2k) = 0.4618J.k-1

3. 解：（1）等温过程：ΔU = ΔH = 0

Q=－W=nRT ln 12p p ?? ???

=1×8.314×298×ln5=3987.5 J ; W=－3987.5 J

?S=R Q T =3987.5298=13.38 J ·K -1 ?A=?G=－3987.5 J

(2) ΔU = ΔH = 0

Q= －W=P(V 2－V 1)=RT 211P P ?

?- ???

=8.14 ×298×(1-5)=1982 ?S =nR ln 12p p ?? ???

=13.38 J ·K -1 ?A=?G=－3987.5 J (3) γ=5/3, T 2=T 1112r r P P -?? ???=298×5-2/5=156.8K

ΔU=nC V ,m ?T=3/2R ×(156.8-298)= －1761J Q=0

ΔH=nC P,m ?T=5/2R ×(156.8-298)= －2934J W=ΔU=-1761J

?S =0, S1－S2=S(298K) －Rln 12p p ?? ???

=126－Rln5=112.6 J ·K -1 ?A=ΔU －S(T2－T1)=－1761－112.6×(156.8－298)=14318 J

?G=ΔH －S(T2－T1)=－2934－112.6×(156.8－298)=12965 J

4. 解：（1）由Raoult 定律，分压定律得

P A =P A * ×a A

P A=P 总×y A

则 a A=P 总×y A ÷P A * =50.66×0.6÷37.33=0.8142

a B=P 总×y B ÷P B *50.66×0.04÷22.66=0.8943

(2)△mixG=n 1RTlna 1+n 2RTlna 2

=2×8.314×300ln0.8142＋2×8.314×300ln0.8943

=-1583J 5. 解：在第一相中含16.8%的酚，在第二相中含44.9%的水，则含酚为55.1%。

（1）设物系点为O ，其中酚含量为：60/150=40%

于是w 1+w 2=150,且w 1/w 2=(55.1-40)/(40-16.8)

解得：w 1=59.1g w 2=90.9g

（2） 80/[100+w(水)]=55.1% 需加水w(水)=45.2g

五、证明题 证明：()J T H T p μ-?=? 1

()()1()(

)()(

)p T T p T p

p p p p

p

p

p

H p T H

H C p

S T V p

C V T V T

C V T V T

C nR T V p C nRT nRT na p p C na

p C =-?????=-??+?=-?-+?=-

?-?=-=+-==-g g g ﹤0

J T μ-﹤0说明该气体压力减小（液化）时，温度升高，即证明得到该种气体不能作为冰箱的工作介质。

六、相平衡

解：(1)图中的ac 为水的冰点下降曲线；ec 为水化物NaCl ·2H 2O 的溶解曲线；eh 为NaCl 的溶解度曲线；bd 为三相线，线上任意一点代表冰、水化物和具有c 点组成的NaCl 溶液三相平衡共存；eg 为三相线，线上任意一点代表NaCl 、水化物和具有e 点组成的NaCl 溶液三相平衡共存。

Ⅰ是液相区；Ⅱ是固(NaCl)液平衡区；Ⅲ是冰液平衡区；Ⅳ是固(NaCl ·2H 2O)液平衡区

(2)由相图可知，在冰水平衡体系中加入NaCl ，随着加入NaCl 的增多，体系温度 沿c 线下降，至c 点温度降为最低，这时体系的温度为-21.1℃。

(3)在冷却到-9℃时，已达到低共熔点，此时已开始有NaCl·2H2O析出，到-10℃，纯NaCl 已消失，因此在冷却到-10℃过程中，最多析出的纯NaCl可由杠杆规则计算：

W (液) × 1 = W (NaCl) ×72W (NaCl) / W

总= 1/(72 + 1) = 1/73W (NaCl) =

W总/ 73 = 1000/73 = 13.7 g

即冷却到-10℃过程中，最多能析出纯NaCl 13.7 g