内容发布更新时间 : 2025/2/23 11:05:50星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

??????? 2010 — 2011 学年 第 一 学期

化学与材料学院2009级材料专业 《物理化学》期末试卷A答案

? 栏 ? ? 号?学??题号 分数 评卷人 ? 息 线一 ? ? ?二 ? ?三 ? 信 名?四（1） 姓?订 四（2） ? ? ?四（3） ? ? 四（4） ?生 ? ?五（1） 装 级?五（2） 班? ）?总分 系?考（?复核人 院?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??试卷类别： 开卷（ ）闭卷（ √ ） 考试用时： 120 分钟 考试时间： 2011 年 1 月 12 日 上 午 考试地点： 文（ ） 注意事项 1.学生的院（系）别.专业.班级.姓名.学号必须填写在考生信息栏内指定的位置。 2.学生在考试之前必须填写考试时间和地点。 3.答题字迹要清楚，并保持卷面清洁。 2010~2011学年第一学期 物理化学（上）试卷A 答案 考生考试诚信承诺书 在我填写考生信息后，表示我已阅读和理解《龙岩学院考试纪律与违纪处分办法》的有关规定，承诺在考试中自觉遵规守纪，如有违反将接受处理；我保证在本科目考试中，本人所提供的个人信息是真实.准确的。 考生签名： 共4页 第1页

??????????????????装????????订????????线?????????????? 一. 选择题（共10小题，每题1分，共10分；填上正确答案）

9. 理想气体反应达化学平衡A(g )+ B(g)3C(g)，若在恒温下维持总压不变加入一定量的惰性

院（系） 班级 姓名 学号 气体，则平衡将 ( A )

1. 某气体的状态方程为pVm=RT+bp(b为大于零的常数)，此气体向真空绝热膨胀后的温度将( A ) A. 不变 B. 上升 C. 下降 D. 不确定

2. 有一容器四壁导热，上部有一可移动的活塞，在这容器中同时放入锌粒和盐酸，发生化学反应后活塞将上移一定距离，以锌粒和盐酸为系统，则 ( A ) A. Q < 0，W< 0，ΔU < 0 B. Q < 0，W= 0，ΔU > 0 C. Q = 0，W< 0，ΔU < 0 D. Q = 0，W< 0，ΔU= 0

3. 1 mol A与n mol B组成的溶液，体积为0.65 dm3，当xB= 0.8时，A的偏摩尔体积VA,m= 0.090 dm3·mol-1，那么B的偏摩尔VB,m为 ( A ) A. 0.140 dm3·mol-1C. 0.028 dm·mol

3

-1

A. 向右移动 B. 向左移动 C. 不移动 D. 无法确定

10. 一个体积为V，粒子质量为m的离域子系统，其最低平动能级和其相邻能级间隔为 ( B ) A.

B.

C.

D.

栏 二．判断题（共10题，每题1分，共10分；对打√，错打×）

1. 系统熵增加的过程是不可逆过程。 ( × ) 2. 绝热系统或隔离系统达平衡时，熵值最大；等温.等压不做非体积功的条件下，封闭系统达平衡时Gibbs自由能最小。 ( √ ) 3. 任何溶质的加入都能使溶液的沸点升高。 ( × ) ?V??p?4. 理想气体的?S?nCp,mln?2??nCV,mln?2?只适用于可逆过程。 ( × )

Vp?1??1?息 B. 0.072 dm3·mol-1 D. 0.010 dm3·mol-1

dlnp?H? 2 的是 ( A ) 4. 下列过程中能适用方程 dTRTA. I2(s)I2(g) B. Hg2Cl2(s)2HgCl(s)

信 5. 由纯组分混合成理想液态混合物时没有热效应，故混合熵为零。 ( × ) 6. 纯水在三相点和冰点时，都是三相共存，根据相律，这两点的自由度都应该等于零。 ( × )

生 7. 纯水的蒸气压为p*，若在水面上充入N2(g)以增加外压，则纯水的蒸气压下降。 ( × ) 5. 理想气体间的反应，以各种形式表示的平衡常数中，其值与温度和压力皆有关系的是 （D）

8. A，B两液体混合物在T~x图上出现最低点，则该混合物对Raoult定律产生正偏差。 ( √ )

A. Kf B. Kc C. Kp D. Kx

9. 等边三角形坐标表示法中，若有一组系统，其组成位于平行于三角形某一边的直线上，则这6. 纯物质在恒压下G~T图正确的是 ( B )

一组系统所含由顶角所代表的组分的质量分数都相等。 ( √ ) 10. 在同温同压下，分子的振动特征温度越高，其对熵的贡献越大。 ( × )

C. C(石墨)C(金刚石) D. N2(g,T1,p1)N2(g,T2,p2)

三．填空题（共10题，每题2分，共20分；在题中“____”处填上答案）

1. N2(M=28)分子的最概然速率与H2(M=2)分子在300K的最概然速率相同时的温度 4200K 。 2. 1 mol理想气体从相同的始态(p1，V1，T1)分别经绝热可逆膨胀到达终态(p2，V2，T2)，经绝热

不可逆膨胀到达终态(p2，V2，T2)，则T2 > T2，V2 > V2，S2H2

/

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考 7. 二级相变的特征描述在下列说法中错误的是 ( D ) A. 无相变热 B. 相变时无熵变化 C. 相变时两相的密度相同 D. 相变时两相的热容相同

8. 在分子配分函数的表达式中与压力有关的是 ( B ) A. 电子运动的配分函数 B. 平动配分函数 C. 转动配分函数 D. 振动配分函数

> S2，

> H2。(选填：“>”，“<”或“=”)

3. 由两种液体所形成的溶液中，组分的蒸气压对Raoult定律产生不大的正偏差。如果浓度用摩尔分数来表示，且选取纯液体为标准态，组分的活度系数必定 > 1；如果以组分在极稀溶液中服从Henry定律为参考态，则组分的活度因子必定 < 1。(选填：“>”，“<”或“=”）

2010~2011学年第一学期 物理化学（上）试卷A 答案 共4页 第2页

??????????????????装????????订????????线?????????????? 4. 在288K时H2O(l)的饱和蒸气压为1702Pa，0.6mol的不挥发性溶质B溶于0.540kgH2O(M=18)时，蒸气压下降42Pa，溶液中H2O的活度系数γ水= 0.9948 。

5. 在理想气体的S~T图上，任一点上的恒容线与恒压线的斜率之比为 CV/Cp 。

6. CaCO3(s)，BaCO3(s)，BaO(s)，CaO(s)和CO2(g)构成的多相平衡系统中的物种数S为 5 ， 组分数C为 3 ，相数Ф为 5 ，自由度f为 0 。

7. 反应H2O(g) + C(s) = H2(g) + CO(g) , 在400℃时达到平衡，ΔrHm=133.5kJ?mol-1，为使平衡向

右移动，可采取的措施有① 升高温度 ；② 降低压力 ；③ 恒压下充入惰性气体 ；④ 增加水蒸气的压力 。

8. 最低能量零点选择不同，则配分函数的值 不同 ，热力学能的值 不同 ，熵的值 相同 ，

定容热容的值 相同 。(选填：“相同”或“不同”)

9. 300K时，当分布在J=1转动能级上的分子数是J=0能级上的3e-0.1倍时，其分子的转动特征

温度

为 15K 。

?

院（系） 班级 姓名 学号 S1=nSm+?p???

p1nR82.58dp?2?205.14?2?8.314ln?413.46J?K-1（2分） p100 ΔG=ΔH -Δ(TS)=ΔH-S1(T2-T1)= 9570.5-413.46×(462.45-298)= -58423J（1分） ΔA=ΔU-Δ(TS)=ΔU-S1(T2-T1)=6836.2-413.46×(462.45-298)= -61157.3J（1分） ΔSsub=0，ΔSiso=ΔSsys+ΔSsub =0（1分）

2. (10分) 288K时，1molNaOH溶解在4.56molH2O中，所形成溶液的蒸气压为596.5Pa，同温下水的饱和蒸气压为1705Pa，纯液体水为标准态，求（1）溶液中水的活度；（2）在溶液中和纯水中，水的化学势相差多少？

解：(1) a水?息 栏 p水596.5??0.35（4分） *p水1705信 10. 已知CO的转动惯量I=1.45×10-46kg?m2，k=1.38×10-23J?K-1，h=6.626×10-34J?s，则CO的转动

特征温度

为 2.78K 。

3

* (2)?水(T,p)??水(T)?RTlna水?8.314?288?ln0.35??2513.7J?mol?1(6分)

四. 计算题（共4小题，共50分）

1. (15分) 2mol、298K、60dm的O2(g)经绝热可逆压缩到20dm，试求该过程的Q、W、ΔU、ΔH、ΔS、ΔG、ΔA和ΔSiso。设

?

O2为理想气体，Sm (O2,g)=205.14J?K-1?mol-1，Cp,m(O2,g)=3.5R 3

分）

3. (15分) A和B可形成稳定化合物AB；A、B、AB在固态时完全不互溶；A、AB、B的熔点分别为200℃、300℃、400℃；A与AB，AB与B形成两个低共熔点分别为150℃、xB,E1?0.2和250℃、xB,E1?0.8。（1）在下图中完成上述体系的熔点-组成(t-xB)图；（2）画出物系xB = 0.1和xB = 0.5 的两条步冷曲线；（3）4molB和6molA混合物冷却到无限接近150℃时，体系是哪几相

生 解: ∵绝热可逆，∴Q=0（1分），ΔS=0（1分）

理想气体绝热可逆过程方程式：T1V1γ-1=T2V2γ-1，γ=Cp,m/Cv,m=3.5R/2.5R=1.4（1

??????1?V1T2?T1??V?2?60??298????20?1.4?1?462.45K（2分）

考 p1=nRT1/V1=2×8.314×298/60=82.58kPa（1分）

ΔU=nCv,m(T2-T1)=2×2.5×8.314×(462.45-298)= 6836.2J（1分） ΔH=nCp,m(T2-T1) =2×3.5×8.314×(462.45-298)= 9570.7J（1分） W=ΔU= 6836.2J（1分）

?S?nR（1分） ??V? ?????????????p?T??T?pp平衡？各相的组成是多少？各相物质的量是多少？

2010~2011学年第一学期 物理化学（上）试卷A 答案 共4页 第3页

??????????????????装????????订????????线?????????????? 五 证明题（共10分）

1. (5分) 假定某气体遵守状态方程pVm?RT?ap（a为大于零的常数），求证该气体的焦尔-汤姆逊系数?J?T?0。 证明：pVm?RT?ap,? 院（系） 班级 姓名 学号 R??Vm???Vm???V??n??,V?nVm,???（2分） ???T?p??T?pp??T?p栏

dH?TdS?Vdp,??息 ??H???S???V?????T?V??T???V?nVm?TnR/p?na（2分） ???p??p??T?p??T??T （3）体系有AB(s)+熔液(L)二相组成；AB(s)的组成xB=0.5或纯AB(s)，熔液组成xB=0.2（4分）

nAB(s)n熔液?0.4?0.2，nAB(s)=6.67mol（2分） ?2，nAB(s)+n熔液=10mol，n熔液=3.33mol(2分）

0.5?0.4Na2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g) CuSO4.3H2O(s)+ 2H2O(g)

?J?T????p????H??T? 4. (10分) 有如下两个反应在323K时达平衡： (1) 2NaHCO3(s)(2) CuSO4.5H2O(s)

??H?? ??p??naa??T???????0 (a，Cp,m均为正值）（1分)

CpCp,m??H????T??p信 2. (5分) 理想稀溶液中若溶剂服从拉乌尔定律，则在相同浓度范围内溶质服从亨利定律。 证明：恒温恒压下，xA→1浓度范围内，溶剂服从拉乌尔定律：pA=p*AxA，lnpA?lnpA?lnxA ??*已知反应(1)的解离压力为4.0kPa，反应(2)的水汽压力为6.05kPa。试计算由NaHCO3(s)，Na2CO3(s)，CuSO4.5H2O(s)，CuSO4.3H2O(s)所组成的系统，在达到平衡时CO2(g)的分压。

解: (1) 2NaHCO3(s)

Na2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g)

??lnpA??lnpA???lnxA?1??????，或??lnx???x??xxA?AA?T,pA??T,p?Duhem -Margules公式：??????1（2分） ?T,p生 开始时kPa： 0 0

平衡时kPa： x+2y x (2分)

p分= pH2O+pCO2，pH2O=pCO2= p分/2=2.0kPa (2分) Kp(1)=pH2OpCO2= (2.0kPa)2=x( x+2y) (1分) (2) CuSO4.5H2O(s)

CuSO4.3H2O(s)+ 2H2O(g)

??lnpA???lnpB???????lnxA?T,p??lnxB????1或dlnpB=dlnxB（1分） ?T,p

在相同浓度范围内，即xB→0浓度范围内：lnpB=lnxB+C或pB=kxB（2分）

考 开始时kPa： 0

平衡时kPa： x+2y (2分)

Kp(2)=pH2O2=(6.05kPa)2= (x+2y)2，x+2y=6.05kPa (1分) x= (2.0 kPa)2/6.05 kPa =0.66116kPa， 即pCO2=661.16Pa (2分)

2010~2011学年第一学期 物理化学（上）试卷A 答案 共4页 第4页