2009-2010年第一学期材料物理化学期末考试试卷A 答案
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（2）ΔG≤0 （恒温，恒压，非体积功为0） （2分）
（3）ΔA≤0 （恒温，恒容，非体积功为0） （2分）
说明：用微分式表示也正确。
2. 在恒温、恒压、非体积功为零的条件下，某反应的△rGm<０，则反应 物全部变成产物，反应将进行到底，这种说法对吗？简述其理由。（5 分） 答：这种说法不正确。（2分）
5．已知 EΘCu2+/Cu = 0.337V， EΘCu+/Cu = 0.521V， 由此可求出 EΘCu2+/Cu+ = 0.153 V。 6．在一抽空的容器中放有过量的NH4HS（s）发生分解反应， NH4HS（s）与其分解产物NH3（g）和H2S（g）成平衡，此平衡系统的 相数P、组分数C、自由度数F分别为： 2，1，1 。 7．在一定的T、下，若物质A在相和相中的化学势满足，则A在两相中 的迁移方向是 α→β ；若A在两相中达到平衡，则 = （选 填“>”，“<”，“=”）。 8. n mol 某理想气体在恒容下由T1加热到T2，其熵变为ΔS1，相同量的该 气体在恒压下由T1加热到T2，其熵变为ΔS2，则ΔS1与ΔS2的大小关系为 ΔS1<ΔS2 。 9. 在300K时，48.98dm3的理想气体从100kPa变到500kPa，△G为 7.88 kJ。 10. 理想气体反抗恒外压绝热膨胀时, U < 0 ，T < 0（选
（2分）
说明：若z＝2，则四个函数的变化值为z＝1时的2倍。
3. 已知甲苯、苯在90°C下纯液体的饱和蒸气压分别为54.22 kPa和
136.12 kPa，摩尔质量分别为92.14g/mol和78.11 g/mol。两者可形成理
想液态混合物。取200.0 g甲苯和200.0 g苯置于带活塞的导热容器中，
A. 1.2 mol·kg-1 B. 0.6mol·kg-1 C. 0.3mol·kg-1 D. 0.2mol·kg-1
6．对反应式(1) A + B = 2C 和 (2) (1/2)A + (1/2)B = C, 在相同条件下存在
关系（ B ）。A.，B.
C.，D.
7．不论是电解池还是原电池，极化的结果都将使（ C ）。
得 分
1．偏摩尔量就是化学势。（ Ｘ ） 2．隔离系统的热力学能是守恒的。（ √ ） 3．绝热过程Q＝0，由于Q＝ΔH，所以ΔH＝0。（ Ｘ ） 4．朗缪尔吸附等温式只适用于单分子层吸附。（ √ ） 5．单组分系统的相数最多为3。（√ ） 6．恒温下，稀电解质溶液的浓度增大时，摩尔电导率增大。（Ｘ ） 7．理想气体绝热过程功的计算式为W=nCv，m(T2-T1)，此式无论绝热过 程是否可逆均适用。（ √ ） 8．反应 C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)，恒温下若增大体系的总压，反应正 向进行。（Ｘ ） 9．若一个过程是可逆过程，则该过程的每一步都是可逆过程。（ √ ） 10．稀溶液的沸点一定高于纯溶剂的沸点。（ Ｘ ）
△A = △U- T*△S = △U - △H = -65.02 kJ-(-70.64kJ) = 5.62KJ (2分)
可逆相变,由吉布斯判据△G = 0
(1分)
2．已知下列电池Pt|H2(100kPa)|HBr（α±＝1）|AgBr（s）| Ag（s）在 25oC时的电动势E＝0.0713V，电动势的温度系数＝－5.0×10-4V·K-1。 （12分） 求（1）写出电极反应和电池反应。（2分）
W = -P*(Vl-Vg)≈-P*(-Vg)=P*(nRT/p)=nRT=2*8.315*337.65J = 5.618kJ (2分)
△U = Q + W = (-70.64+5.618) kJ = -65.02 kJ
(2
分)
可逆相变△S = △H/T = {-70.64/337.65} kJ·K-1 = -0.2091 kJ·K-1 (2分)
天津理工大学考试试卷
2009～2010 学年度第 一 学期 《材料物理化学》 期末考试试卷
课程代码： 0303010 试卷编号： 1-A 命题日期： 2009 年 12 月 20 日 答题时限： 120 分钟 考试形式：闭卷笔试
得分统计表：
大题号 总分
一
二
三
四
五
六
一、判断题（共10分，每小题1分，你认为正确的在括号中填“√”，错 的填“Ｘ”）
9．理想气体绝热向真空自由膨胀过程中（ D ）
A．W = 0，Q > 0，ΔU > 0，ΔH = 0 B. W = 0，Q＝0， ΔU =
0，ΔH > 0
C．W< 0，Q > 0，ΔU = 0，ΔH = 0
D. W＝0，Q = 0， ΔU =
0，ΔH = 0
10．在某一温度T下，由纯液态的A与B形成理想液态混合物。已知，当
填“>”，“<”，“=”）
三、选择题（共24分，每小题2分）
得 分
1. 对理想气体，下列关系式不正确的是（ A ）。 A． B. C． D.
2. 高分散度固体表面吸附气体后，可使固体表面的吉布斯函数（ A ）。
A.减小 B.增大 C. 不改变 D. 无法确定 3．电解质溶液的摩尔电导率可以看成是正负离子的摩尔电导率之和，
A．阴、阳极电势同时增加
B. 阴、阳极电势同时减小
C．阳极电势变大，阴极电势变小
D. 阳极电势变小，阴极
电势变大
8. 在298.15K和100kPa下水汽化为同温同压的水蒸气，则系统与环境的
熵变（ C ）
A. ΔS（系）< 0，ΔS（环）<0 B. ΔS（系）< 0，ΔS（环）>0
C. ΔS（系）>0，ΔS（环）<0 D. ΔS（系）>0，ΔS（环）>0
这一规律适用于（ B ）。
A．强电解质溶液 B. 无限稀释电解质溶液
C. 弱电解质溶液 D. 物质的量浓度为1的溶液
4． 化学反应的级数是个宏观的概念，是实验的结果，其值（ D
）。
A. 只能是正整数 B. 只能是整数 C. 只能是正数 D. 以上都不对 5． 0.1mol·kg-1的LaCl3溶液的离子强度I为（ B ）。
（2）计算该电池反应在25oC 时的、、 （6分） （3）若上述电池的HBr溶液的浓度B＝2.0mol·kg－1，在25oC测得电池 的电动势E＝0.0815V，求溶液中HBr的活度。（4分）
解：（1）电极反应：阳极： 1/2H2 (g,100kPa) = H+ + e -
阴极： AgBr + e- = Ag (s)+Br-
（1.5分）
2）
（1.5分）
（（1.5分） （（1.5分）
（（2分） （（1分）
说明：用杠杆规则其他公式或者直接根Байду номын сангаас物料平衡公式计算都可以。
= -48.25J·K-1·mol-1 （2分）
△rHm =△rGm + T△rSm = -6880J·mol-1 + 298.15K×(-48.25J·K-1 ·mol-1 ) = -21266J·mol-1 (2分)
（3）当α（HBr）=1时，E=EФ
根据能斯特方程
（2分）
即
得出α（HBr）=0.672
气－液两相达到平衡时，气相组成总是（ B ）液相组成。
A． 小于 B. 大于 C．等于 D. 不能确定
11. 在溶剂中加入非挥发性溶质后沸点升高，表明与未加溶质时相比，
该溶剂的化学势（ B ）。
A． 增加 B. 减小 C．不变 D. 不能确定
12. 某理想气体从同一始态出发，分别经过恒温可逆压缩和绝热可逆压
始态为一定压力下90°C的液态混合物。在恒温90°C下逐渐降低压力，
问 （12分）
（1）压力降到多少时，开始产生气相，此气相的组成如何？
（2）压力为92.00 kPa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？
解：设甲苯，苯分别为A和B，原始溶液的组成为
（2分）
1）刚开始出现气相时，液相的组成等于系统组成 即xB=xB.0 =0.5412 （1分）
解：甲醇在337.65K的饱和蒸气压p*=101.325kPa，在此温度压 力下，气态甲醇凝结成液态甲醇为可逆相变。
n=2mol ，摩尔凝结焓为△Hm =-△vapHm=-35.32kJmol-1。
△H=n*△Hm=-2*35.32kJ=-70.64kJ
(2分)
可逆相变热为恒压热,即Q=△H=-2*35.32kJ=-70.64 kJ (1分)
缩至同一体积，若环境所作的功的绝对值分别为WT和WA，问WT和WA 的大小关系如何？（ B ）
A．WT>WA B. WT<WA C．WT=WA D. 不能确定
四、简答题（共10分，每小题5分）
得 分 1. 写出应用S、A、G三个状态函数作为过程方向的判据及其应用条件？ 答： （1）绝热条件下，ΔS≥0 （1分） 或
(1分）
电池反应： 1/2 H2 (g,100kPa)+ AgBr = Ag (s)+HBr（α±＝1） (1分）
（2）转移电荷数 z = 1
△rGm = -zFE = -1×96500C·mol-1×10.0713V = -6880J·mol1 （2分）
△rSm = zF(эE/эT)p = 1×96500C·mol-1 ×(-5.0×10-4V·K-1 )
△rGm<0只是在给定反应进度那一时刻的判定条件。当反应进行 后，△rGm会发生改变，当△rGm＝0时，反应达到平衡，一般情况下反 应物不能全部都变成产物。（3分）
五、计算题（共36分）
得 分
1．甲醇在337.65K的饱和蒸气压p*=101.325kPa，在此温度压 力下，甲醇的摩尔蒸发焓△vapHm=35.32kJmol-1。求在 337.65K、101.325kPa下，2mol气态甲醇全部凝结成液态甲醇 时的Q、W、△U、△H、△S、△A和△G。（12分）
二、填空题（共20分，每小题2分）
得 分
1. 在U、H、S、G四个热力学量中，系统发生恒温恒压可逆相变，不变 的量是 G ，而绝热可逆过程中不变的量是 S 。 2. 已知250C下，反应C（石墨）＋2H2（g）＋0.5O2（g）→CH3OH（l） 中的C（石墨）、H2（g）和CH3OH（l）的标准摩尔燃烧焓ΔCHmΘ分别 为-393.51kJ•mol－1，-285.85kJ•mol－1和-726.51kJ•mol－1，则 CH3OH（l）的标准摩尔生成焓ΔfHmΘ为 －238.7 kJ•mol－1。 3. 某反应在20oC时的速率常数为0.01s－1，该反应的级数为 一级 ， 20oC时反应的半衰期为 69.31S 。 4. 400K时气相反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的＝－3.0kJ·mol-1 ，则反应 NH3(g)N2(g)+H2(g) 在400K时的KΘ为 0.637 。（R为8.315 J·mol－1·K－ 1）
（3）ΔA≤0 （恒温，恒容，非体积功为0） （2分）
说明：用微分式表示也正确。
2. 在恒温、恒压、非体积功为零的条件下，某反应的△rGm<０，则反应 物全部变成产物，反应将进行到底，这种说法对吗？简述其理由。（5 分） 答：这种说法不正确。（2分）
5．已知 EΘCu2+/Cu = 0.337V， EΘCu+/Cu = 0.521V， 由此可求出 EΘCu2+/Cu+ = 0.153 V。 6．在一抽空的容器中放有过量的NH4HS（s）发生分解反应， NH4HS（s）与其分解产物NH3（g）和H2S（g）成平衡，此平衡系统的 相数P、组分数C、自由度数F分别为： 2，1，1 。 7．在一定的T、下，若物质A在相和相中的化学势满足，则A在两相中 的迁移方向是 α→β ；若A在两相中达到平衡，则 = （选 填“>”，“<”，“=”）。 8. n mol 某理想气体在恒容下由T1加热到T2，其熵变为ΔS1，相同量的该 气体在恒压下由T1加热到T2，其熵变为ΔS2，则ΔS1与ΔS2的大小关系为 ΔS1<ΔS2 。 9. 在300K时，48.98dm3的理想气体从100kPa变到500kPa，△G为 7.88 kJ。 10. 理想气体反抗恒外压绝热膨胀时, U < 0 ，T < 0（选
（2分）
说明：若z＝2，则四个函数的变化值为z＝1时的2倍。
3. 已知甲苯、苯在90°C下纯液体的饱和蒸气压分别为54.22 kPa和
136.12 kPa，摩尔质量分别为92.14g/mol和78.11 g/mol。两者可形成理
想液态混合物。取200.0 g甲苯和200.0 g苯置于带活塞的导热容器中，
A. 1.2 mol·kg-1 B. 0.6mol·kg-1 C. 0.3mol·kg-1 D. 0.2mol·kg-1
6．对反应式(1) A + B = 2C 和 (2) (1/2)A + (1/2)B = C, 在相同条件下存在
关系（ B ）。A.，B.
C.，D.
7．不论是电解池还是原电池，极化的结果都将使（ C ）。
得 分
1．偏摩尔量就是化学势。（ Ｘ ） 2．隔离系统的热力学能是守恒的。（ √ ） 3．绝热过程Q＝0，由于Q＝ΔH，所以ΔH＝0。（ Ｘ ） 4．朗缪尔吸附等温式只适用于单分子层吸附。（ √ ） 5．单组分系统的相数最多为3。（√ ） 6．恒温下，稀电解质溶液的浓度增大时，摩尔电导率增大。（Ｘ ） 7．理想气体绝热过程功的计算式为W=nCv，m(T2-T1)，此式无论绝热过 程是否可逆均适用。（ √ ） 8．反应 C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)，恒温下若增大体系的总压，反应正 向进行。（Ｘ ） 9．若一个过程是可逆过程，则该过程的每一步都是可逆过程。（ √ ） 10．稀溶液的沸点一定高于纯溶剂的沸点。（ Ｘ ）
△A = △U- T*△S = △U - △H = -65.02 kJ-(-70.64kJ) = 5.62KJ (2分)
可逆相变,由吉布斯判据△G = 0
(1分)
2．已知下列电池Pt|H2(100kPa)|HBr（α±＝1）|AgBr（s）| Ag（s）在 25oC时的电动势E＝0.0713V，电动势的温度系数＝－5.0×10-4V·K-1。 （12分） 求（1）写出电极反应和电池反应。（2分）
W = -P*(Vl-Vg)≈-P*(-Vg)=P*(nRT/p)=nRT=2*8.315*337.65J = 5.618kJ (2分)
△U = Q + W = (-70.64+5.618) kJ = -65.02 kJ
(2
分)
可逆相变△S = △H/T = {-70.64/337.65} kJ·K-1 = -0.2091 kJ·K-1 (2分)
天津理工大学考试试卷
2009～2010 学年度第 一 学期 《材料物理化学》 期末考试试卷
课程代码： 0303010 试卷编号： 1-A 命题日期： 2009 年 12 月 20 日 答题时限： 120 分钟 考试形式：闭卷笔试
得分统计表：
大题号 总分
一
二
三
四
五
六
一、判断题（共10分，每小题1分，你认为正确的在括号中填“√”，错 的填“Ｘ”）
9．理想气体绝热向真空自由膨胀过程中（ D ）
A．W = 0，Q > 0，ΔU > 0，ΔH = 0 B. W = 0，Q＝0， ΔU =
0，ΔH > 0
C．W< 0，Q > 0，ΔU = 0，ΔH = 0
D. W＝0，Q = 0， ΔU =
0，ΔH = 0
10．在某一温度T下，由纯液态的A与B形成理想液态混合物。已知，当
填“>”，“<”，“=”）
三、选择题（共24分，每小题2分）
得 分
1. 对理想气体，下列关系式不正确的是（ A ）。 A． B. C． D.
2. 高分散度固体表面吸附气体后，可使固体表面的吉布斯函数（ A ）。
A.减小 B.增大 C. 不改变 D. 无法确定 3．电解质溶液的摩尔电导率可以看成是正负离子的摩尔电导率之和，
A．阴、阳极电势同时增加
B. 阴、阳极电势同时减小
C．阳极电势变大，阴极电势变小
D. 阳极电势变小，阴极
电势变大
8. 在298.15K和100kPa下水汽化为同温同压的水蒸气，则系统与环境的
熵变（ C ）
A. ΔS（系）< 0，ΔS（环）<0 B. ΔS（系）< 0，ΔS（环）>0
C. ΔS（系）>0，ΔS（环）<0 D. ΔS（系）>0，ΔS（环）>0
这一规律适用于（ B ）。
A．强电解质溶液 B. 无限稀释电解质溶液
C. 弱电解质溶液 D. 物质的量浓度为1的溶液
4． 化学反应的级数是个宏观的概念，是实验的结果，其值（ D
）。
A. 只能是正整数 B. 只能是整数 C. 只能是正数 D. 以上都不对 5． 0.1mol·kg-1的LaCl3溶液的离子强度I为（ B ）。
（2）计算该电池反应在25oC 时的、、 （6分） （3）若上述电池的HBr溶液的浓度B＝2.0mol·kg－1，在25oC测得电池 的电动势E＝0.0815V，求溶液中HBr的活度。（4分）
解：（1）电极反应：阳极： 1/2H2 (g,100kPa) = H+ + e -
阴极： AgBr + e- = Ag (s)+Br-
（1.5分）
2）
（1.5分）
（（1.5分） （（1.5分）
（（2分） （（1分）
说明：用杠杆规则其他公式或者直接根Байду номын сангаас物料平衡公式计算都可以。
= -48.25J·K-1·mol-1 （2分）
△rHm =△rGm + T△rSm = -6880J·mol-1 + 298.15K×(-48.25J·K-1 ·mol-1 ) = -21266J·mol-1 (2分)
（3）当α（HBr）=1时，E=EФ
根据能斯特方程
（2分）
即
得出α（HBr）=0.672
气－液两相达到平衡时，气相组成总是（ B ）液相组成。
A． 小于 B. 大于 C．等于 D. 不能确定
11. 在溶剂中加入非挥发性溶质后沸点升高，表明与未加溶质时相比，
该溶剂的化学势（ B ）。
A． 增加 B. 减小 C．不变 D. 不能确定
12. 某理想气体从同一始态出发，分别经过恒温可逆压缩和绝热可逆压
始态为一定压力下90°C的液态混合物。在恒温90°C下逐渐降低压力，
问 （12分）
（1）压力降到多少时，开始产生气相，此气相的组成如何？
（2）压力为92.00 kPa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？
解：设甲苯，苯分别为A和B，原始溶液的组成为
（2分）
1）刚开始出现气相时，液相的组成等于系统组成 即xB=xB.0 =0.5412 （1分）
解：甲醇在337.65K的饱和蒸气压p*=101.325kPa，在此温度压 力下，气态甲醇凝结成液态甲醇为可逆相变。
n=2mol ，摩尔凝结焓为△Hm =-△vapHm=-35.32kJmol-1。
△H=n*△Hm=-2*35.32kJ=-70.64kJ
(2分)
可逆相变热为恒压热,即Q=△H=-2*35.32kJ=-70.64 kJ (1分)
缩至同一体积，若环境所作的功的绝对值分别为WT和WA，问WT和WA 的大小关系如何？（ B ）
A．WT>WA B. WT<WA C．WT=WA D. 不能确定
四、简答题（共10分，每小题5分）
得 分 1. 写出应用S、A、G三个状态函数作为过程方向的判据及其应用条件？ 答： （1）绝热条件下，ΔS≥0 （1分） 或
(1分）
电池反应： 1/2 H2 (g,100kPa)+ AgBr = Ag (s)+HBr（α±＝1） (1分）
（2）转移电荷数 z = 1
△rGm = -zFE = -1×96500C·mol-1×10.0713V = -6880J·mol1 （2分）
△rSm = zF(эE/эT)p = 1×96500C·mol-1 ×(-5.0×10-4V·K-1 )
△rGm<0只是在给定反应进度那一时刻的判定条件。当反应进行 后，△rGm会发生改变，当△rGm＝0时，反应达到平衡，一般情况下反 应物不能全部都变成产物。（3分）
五、计算题（共36分）
得 分
1．甲醇在337.65K的饱和蒸气压p*=101.325kPa，在此温度压 力下，甲醇的摩尔蒸发焓△vapHm=35.32kJmol-1。求在 337.65K、101.325kPa下，2mol气态甲醇全部凝结成液态甲醇 时的Q、W、△U、△H、△S、△A和△G。（12分）
二、填空题（共20分，每小题2分）
得 分
1. 在U、H、S、G四个热力学量中，系统发生恒温恒压可逆相变，不变 的量是 G ，而绝热可逆过程中不变的量是 S 。 2. 已知250C下，反应C（石墨）＋2H2（g）＋0.5O2（g）→CH3OH（l） 中的C（石墨）、H2（g）和CH3OH（l）的标准摩尔燃烧焓ΔCHmΘ分别 为-393.51kJ•mol－1，-285.85kJ•mol－1和-726.51kJ•mol－1，则 CH3OH（l）的标准摩尔生成焓ΔfHmΘ为 －238.7 kJ•mol－1。 3. 某反应在20oC时的速率常数为0.01s－1，该反应的级数为 一级 ， 20oC时反应的半衰期为 69.31S 。 4. 400K时气相反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的＝－3.0kJ·mol-1 ，则反应 NH3(g)N2(g)+H2(g) 在400K时的KΘ为 0.637 。（R为8.315 J·mol－1·K－ 1）