物理化学的试卷(物理化学期末考试大题及答案)

物理化学的试卷(物理化学期末考试大题及答案)

首页物理更新时间:2024-09-07 19:32:12

一、 填空题(每小题3分,共45分)

1. 273.15K,101.325KPa下,固体冰融化为水,其过程的Q 0, W 0, ΔU 0 ,ΔH 0,

2. 1mol 25℃的液体苯在弹式量热计中完全燃烧,放热3264KJ,则反应

2C6H6(l) 15O2(g) == 12CO2(g) 6H2O(l)

的ΔrUm(298K)== KJ·mol-1 ,ΔrH m(298K)== KJ·mol-1

3. 298K时某化学反应的ΔrH mθ= -16.74 KJ·mol-1 ,ΔrCp,m =16.74 J·K·mol-1,则该化学反应在 K温度下反应时的反应热为零。

4. 1mol单原子理想气体等容从T1冷却到T2,则该过程的ΔS 0, W 0。

5. 1mol的液态水由100℃,101.325KPa向真空蒸发为100℃,101.325KPa的水蒸气,已知此过程的ΔH = 40.6 KJ,则该过程的Q = KJ,W = KJ, ΔU = KJ ,ΔS = J·K-1,ΔA = KJ,ΔG = KJ。

6. 在 298.15K,101.325KPa下,将0.5 mol苯和0.5 mol甲苯混合形成理想液体混合物,该过程的ΔU = ,ΔH = ,ΔS = 。

7. 2molA和1molB形成的理想液体混合物,已知PA※ = 90KPa,PB※ =30KPa。则气相中两物质摩尔分数之比yA:yB = 。

8. 设葡萄糖在人体(体温为36.8℃)血液中和尿液中的质量摩尔浓度分别为5.50×10-3 mol·Kg-1和5.50×10-5mol·Kg-1,若将1mol葡萄糖从尿中转移到血液中,肾脏至少须作 KJ的功。

9. 已知ΔfGmθ(HCl,g,298K)== -95.625 KJ·mol-1,则反应

H2(g) Cl2(g) == 2HCl(g)

的Kpθ== ,Kc == ,Ky == 。

10. 某化学反应的Kθ与T的关系为:lnKθ=1.0×105/T –8.0 则该反应的ΔrHmθ= —————— KJ·mol-1,ΔrSmθ= J·K·mol-1 。

11. 某化学反应的ΔrGmθ =(-21660 54.15T)J·mol,若要使该反应的平衡常数Kθ>1,则应将温度控制在 。

12. 在石灰窑中,分解反应 CaCO3(s)== CaO(s) CO2(g) 已达平衡,则该系统的独立组分数C = ,相数Φ= ,自由度数f = 。

13. CaCO3(s),CaO(s),BaCO3(s),BaO(s)和CO2(g)达到平衡时,此系统的独立组

分数C = ,相数Φ= ,自由度数f = 。

14. 已知水的平均汽化热为40.6 KJ·mol-1,若压力锅允许的最高温度为423K,此时压力锅内的压力为 kPa 。

15. UF6(s)的蒸汽压与温度的关系式为ln(P/Pa) = 29.416 – 5894.6/(T/K),则其平均升华热为 KJ·mol-1.

二、 (5分) 2mol理想气体的始态为500K、10 pθ, 经等温可逆过程膨胀到1 pθ, 求此过程的Q, W,D△U, △H, △S, △A,△G?

三、 (10分) 1mol单原子分子理想气体经一不可逆绝热膨胀过程达到终态273K, 1 pθ,已知此过程的△S=20.9 J.K-1·mol-1, W = -1255 J, 终态时,气体的规定熵为188.3 J·.K-1mol-1, 试求此过程的△U,D△H,D△A,D△G和体系初始状态的温度T?

四、 (10分)某水溶液含有不挥发性溶质,在-1.5℃时凝固,已知水的Kf =1.86K·mol-1·Kg, Kb =0.52K·mol-1·Kg。水在25℃时的p※=3.167 kPa,试计算 (1) 该溶液的正常沸点;(2)在298.15K时该溶液的蒸汽压和渗透压。

五、 (10分)已知25℃时,Ag2O(s)的ΔfHmθ= -30.59 KJ·mol-1。Ag2O(s) ,Ag (s) ,O2(g) 在25℃时Smθ分别为121.71, 42.69和205.14J·K·mol-1。(1)求25℃时Ag2O(s)的分解压力;(2)纯Ag (s) 在25℃,pθ的空气中能否被氧化?已知空气中氧的含量为0.21(摩尔分数)

六、 (10分)苯的正常沸点为353K,摩尔气化焓DvapHm=30.77kJ·mol-1,今将353K,Py下1mol液态苯向真空等温蒸发为同温同压的苯蒸汽(设为理想气体)。

(1) 计算该过程中苯吸收的热量Q和作的功W;

(2) 求苯的摩尔气化自由能DvapGm和摩尔气体熵DvapSm;

(3) 求环境的熵变;

(4) 使用哪种判据,可以判别上述过程可逆与否?并判别之。

七、 (10分)已知A-B两组分体系相图,如图:

1. 标出各相区的相态;

2. 指出相图中的三相线及相应相组成;

3. A、B是否组成中间化合物?若有,写出其化学式,其稳定性如何?

4. A-B混合物在什么情况下凝固点最低?

5. 绘制a,b表示的两个体系冷却时的步冷曲线。

aa

一、填空题

1、Q>0, W>0,ΔU>0,Δ H>0 。 2、ΔrU=-6528,ΔrH=-6538

3、1298K 4、ΔS<0,W=0

5、Q=37.5kJ, W=0 kJ,ΔU=37.5kJ,Δ S=108.8ΔA=-3.1 kJ,ΔG=0 kJ

6、ΔU=0,Δ H=0,Δ S=5.76。 7、6/1

8、11.9 kJ 9、 Kpθ== 3.344×103 ,Kcθ== 3.344×103,Ky == 3.344×10 3。

10、-831.4,-66.51 11、400 k以下

12、2、3、1 13、4、5、1

14、472.88kPa 15、49.02kJ·mol-1

二、解: 此过程是理想气体等温过程, 故有:

DU=0 (2分) DH=0(2分)

Q = W = nRTln(p1/p2) = 2·8.314·500·ln(10/1)=19144J(2分)

DS = nRln(p1/p2) = 38.29 J.K-1 (2分)

DA = DG = nRTln(p2/p1) = -19144J (2分)

三、 解: ∵ 此过程是一绝热过程, 故: Q=0 DU = W = -1255 J(2分)

对理想气体有: DU = CV (T2-T1) (1分)

T1 = T2 -DU/CV = 273-(-1255/1.5R) = 373.6 K(2分)

DH = CpDT = 2.5R·(273-373.6) = -2091 J(2分)

S1= S2-DS = 188.3-20.9 = 167.4 J.K-1.mol-1 (2分)

DA = D (U-TS) = DU-(T2S2-T1S1) (2分)

= -1255-(273·188.3-373.6·167.4) = 9880 J(2分)

DG = D(H-TS) = DH-(T2S2-T1S1)

= -2091-(273·188.3-373.6·167.4) = 9044 J(2分)

此体系的初态为:T= 373.6K, DU=-1255 J DH=-2091 J DA = 9880 J DG = 9044 J

四、解(1)ΔTf=kf·mB (1分)

mB=ΔTf/ kf=1.5/1.86=0.806mol·kg-1(2分)

ΔTb=kb·mB =0.52×0.806=0.402 (2分)

Tb= Tb※ ΔTb=373.15 0.402=373.55k(2分)

因溶液为稀溶液 xB=0.806/(1000/18.2 0.806)= 0.0143(2分)

pA = PA*xA = 3.167×(1-00143)= 3.122kPa(2分)

稀溶液的密度近似为1kg·dm-3,CB = 0.806mol·dm-3 = 806 mol·m-3(2分)

Π= CBRT=806×8.314×298.2=1.998×103kPa(2分)

五、解:Ag2O(s)=2Ag(s) 1/2O2(g)

ΔrHmΘ=-ΔfHmθ[Ag2O(s)]= 30.59 K (2分)

ΔrSmΘ=66.24 J·K·mol-1(2分)

ΔrGmΘ=ΔrHmΘ-TΔrSmΘ=10.84×103 J·mol-1 (2分)

KΘ=exp(-ΔrGmΘ/RT)=0.0126(3分)

PO2= (KΘ)2·PΘ=15.9Pa(3分)

(2)在空气中PO2=0.21×101325 Pa=21278.2 Pa>分解压(2分)

所以反应得逆向进行,故Ag可被氧化(1分)

六、解:(1)因是恒温向真空膨胀 W=0,

又因 T1=T2,P1=P2,∴

=30770 J·mol-1

Q=

=

- P(Vg-V1)≈

- PVg=

-nRT

=30770-8.314×353=27835.16 J(4分)

(2)DvapSm=QR/T=87.2J·K-1 DvapGm=0(2分)

(3)DS环=-Q实际/T=-78.9J·K-1(2分)

(4)DS总=DS环+DvapSm=8.3J·K-1>0

   所以原过程为不可逆过程。(2分)

七、解:(1) 1. 熔融物L 2. L A(s) 3. A(s) 中间化合物D(s)

4.L+B(s) 5. L D(s) 6. B(s) D(s) (2分)

(2) 三相线有 EF:组成为J的熔融物L+A(s)+D(s)

GH: 组成为G的熔融物L+B(s)+D(s) (2分)

(3) 有中间化合物,化学式为AB4,该化合物不稳定,在到达熔点前分解(2分)

(4) 当B的摩尔分数为0.6时混合物凝固点最低,为510K(2分)

(5) 如图(2分)

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