應(yīng)用化學(xué)物理化學(xué)試題加答案上A.pdf

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1 昆 明 理 工 大 學(xué) 試卷 （ A-1 ） 理學(xué)院 應(yīng)化 專業(yè) 06 級(jí)考試時(shí)間 : 2008.6.13 命題教師 :《物理化學(xué)》命題小組 考試科目 : 物理化學(xué) 學(xué)生姓名 : 學(xué)號(hào) : 題 號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 總 分 評(píng) 分 一、選擇題。在題后括號(hào)內(nèi)，填上正確答案代號(hào)。 (30 分 ) 1、 熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式 Δ U = Q + W 只能適用于 （ 1） . 理想氣體 ; （ 2） 封閉體系 ; （ 3） 孤立體系 ; （ 4） 敞開體系 . 2、 對(duì)于一個(gè)封閉系統(tǒng)，下列說法中正確的有： ( )。 ( 1 ) 等容絕熱過程 ?U = 0； ( 2 ) 等容過程所作的功等于零； ( 3 ) 絕熱過程 ?U p V??? d ； ( 4 ) 循環(huán)過程 ?U = 0。 3、 對(duì)于只作膨脹功的封閉系統(tǒng) ? ?GT p??? ??? 的值為：（ ） （ 1）大于零； （ 2）小于零； （ 3）等于零； （ 4）不 能確定。 4、 100℃， 101 325 Pa 的液態(tài) H2O 的化學(xué)勢為 ? l， 100℃， 101 325 Pa 的氣態(tài) H2O 的化學(xué)勢 為 ? g ，二者的關(guān)系是：（ ）。 （ 1） ? l ＞ ? g ； （ 2） ? l ＜ ? g ； （ 3） ? l ＝ ? g 。 5、 苯在 101 325 Pa 下的沸點(diǎn)是 353.25 K , 沸點(diǎn)升高系數(shù)是 2.57 K kg mol?1 則苯的氣化焓 為： ( )。 (已知 C6 H6 的 Mr =78.11。 ) ( 1 ) 31.53 kJ mol?1 ； ( 2 ) 335 kg mol?1 ； ( 3 ) 7.42 kJ mol?1 。 6、 范德華氣體經(jīng)絕熱自由膨脹后，氣體的溫度： ( )。 ( 1 )上升； ( 2 )下降； ( 3 )不變。 2 應(yīng)化 專業(yè) 06 級(jí)，學(xué)生姓名 : 學(xué)號(hào) : 7、 形成理想液態(tài)混合物過程的混合性質(zhì)是：（ ）。 （ 1） mix? V=0 ， mix? H=0 ， mix? S＞ 0 ， mix? G＜ 0 ； （ 2） mix? V＞ 0 ， mix? H＜ 0， mix? S=0 ， mix? G=0 ； （ 3） mix? V＞ 0 ， mix? H＞ 0 ， mix? S＜ 0 ， mix? G＞ 0 ； （ 4） mix? V＜ 0 ， mix? H＜ 0 ， mix? S=0 ， mix? G=0 。 8、 今有 NaNO3(A)-KNO3(B)-H2O (C,l )三組分系統(tǒng)相圖，今有系統(tǒng)點(diǎn) a 0 ，向系統(tǒng)中加入水， 使系統(tǒng)點(diǎn)變?yōu)?a 1 （如圖）。則在 a 1 狀態(tài)下，可以系統(tǒng)中分離出純物質(zhì)是：（ ）。 （ 1） C(s)； （ 2） B(s)； （ 3） A(s)。 9、 在一定溫度范圍內(nèi)，某化學(xué)反應(yīng)的 ?rH 不隨溫度而變，故此化學(xué)反應(yīng)在該溫度內(nèi)的 ?rS 隨溫度而（ ）。 （ 1）增大；（ 2）減小；（ 3）不變；（ 4）無法確定。 10、 某反應(yīng) A(s) == Y(g) + Z(g)的 ?rG 與溫度的關(guān)系為 ?rG = (－ 45000＋ 110 T/K) J mol -1 ， 在標(biāo)準(zhǔn)壓力下 , 要防止該反應(yīng)發(fā)生，溫度必須 ： ( ) 。 (1) 高于 136 ℃ ； (2) 低于 184 ℃ ； (3) 高于 184 ℃； (4) 低于 136 ℃； (5) 高于 136 ℃而低于 184 ℃。 11、 某氣體在 4.00 105 Pa 壓力下的逸度因子 (系數(shù) )是 1.04，則其逸度的數(shù)值 f /Pa 為： ( )。 ( 1 ) 4.16 105 ； ( 2 ) 0.26 105 ； ( 3 ) 0.74 105 ； ( 4 ) 3.8 105 。 3 應(yīng)化 專業(yè) 06 級(jí)，學(xué)生姓名 : 學(xué)號(hào) : （ A2 ） 12、 對(duì)封閉系統(tǒng)來說，當(dāng)過程的始態(tài)和終態(tài)確定后，下列各項(xiàng)中沒有確定的值的是： ( )。 ( 1 ) Q； ( 2 ) Q＋ W； ( 3 ) W( Q = 0 )； ( 4 ) Q( W = 0 )。 13、 下列各式中只適用于理想氣體的有： ( )。 ( 1 )?H = ?U＋ p?V ( 2 )Cp,m－ CV, m = R ( 3 ) ?G= ?H-T?S ( 4 )W = － p(外 )?V 14、 反應(yīng) FeO(s) + C(s) == CO(g) + Fe(s) 的 ?rH 為正， ?rS 為正（假定 ?rH ， ?rS 與 溫度無關(guān)），下列說法中正確的是：（ ）。 （ 1）低溫下自發(fā)過程，高溫下非自發(fā)過程； （ 2）高溫下自發(fā)過程，低溫下非自發(fā)過程； （ 3）任何溫度下均為非自發(fā)過程； （ 4）任何溫度下均為自發(fā)過程 。 15、 理想氣體與溫度為 T 的熱源相接觸，作等溫膨脹吸熱 Q，而所作的功是變到相同終態(tài)的 最大功的 20 % ，則系統(tǒng)的熵變?yōu)椋? ）。 （ 1） ?S Q T?5 ； （ 2） ?S Q T? ； （ 3） ?S Q T?5 ； （ 4） ?S Q T?? 二、填空題。在題中“ ____”處填上答案。 (10 分 ) 1、 已知鐵（ Fe）的 Cp? m=（ 17?49 + 24?77 ? 10-3T/ K） J mol-1 K-1，在等壓下將 1 mol F e 從 27℃加熱至 327℃，則過程的 ?S = 。 2、 寫出化學(xué)勢的兩個(gè)定義式： ?B=????????????=??????????????? 。 3、 已知 H2O(l)， CO2(g)，和 CH4(g)25 ℃的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓分別 為－ 286?186 kJ mol-1； － 391?903 kJ mol-1 與－ 75?730 kJ mol-1。則下述反應(yīng) CH4(g) + 2O2(g) ? ?? CO2(g) + 2H2O(l) 在 25 ℃時(shí)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變： ?rH = ，反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)熱力學(xué)能變 ?rU = 。 4、 在 732 K 時(shí)，反應(yīng) NH4Cl(s) == NH3(g) + HCl(g) 的 ?rG =－ 20.8 kJmol-1， ?rH =1 54 kJmol-1，則該反應(yīng)的 ?rS = 。 5、 在保持溫度 T 及 101 325 Pa 壓力條件下， PCl5(g) 在一帶活塞的抽空汽缸中分解為 PCl3( g) 與 Cl2(g) ，反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)， PCl5(g) 有 50%解離，此時(shí)系統(tǒng)的體積為 1dm3。試說明在下列 過程中 PCl5(g) 的解離度 ?是增大、減小還是不變： 若保持壓力、溫度不變下，于系統(tǒng)內(nèi)通入 N2(g) 直至體積為 2 dm3，此時(shí) ? ，然 后在 T 不變下加壓，直至系統(tǒng)的體積回至 1 dm3，則 ? ，而整個(gè)過程的 ? 。 （選填減小、增大、不變） 6、 選用不同標(biāo)度的零點(diǎn)能，對(duì) UHAG ???? ,,, ???????????????影響。 三、計(jì)算題。請(qǐng)計(jì)算下列各題。（ 60 分） 1、 （ 10 分） 乙烷在 1000 K 時(shí)按下面兩個(gè)步驟裂解 C2H6(g) == C2H4(g) + H2(g) (1) C2H4(g) == C2H2(g) + H2(g) (2) 已知 ?fG ( C2H6, g, 1000 K)=114 223 J-mol-1， ?fG ( C2H2, g, 1000 K)=169.912 kJ-mol-1，計(jì)算： C2H6(g)總裂解反應(yīng)的 K (1 000 K)。（ p =100 kPa） 4 考試科目 : 物理化學(xué) 2、 （ 10 分） 利用 Gibss 自由能函數(shù)分別計(jì)算 298.15K 時(shí)下列氣相反應(yīng)的平衡常數(shù) 。 CH4（ g） +H2O（ g） =CO（ g） +3H2（ g） 已知 298.15K 時(shí)： H2O CO CO2 CH4 H2 11( ) (0 ){ } / ( )mmG T H J m o l KT ??? ??$$ -155.56 -168.41 -182.26 -152.55 -102.17 1(0 ) /( )fmH kJ m o l ???$ -239.0 -113.8 -393.2 -66.9 0 3、 （ 10 分） 1 mol 液態(tài)水（ 100℃， 101?3 kPa）變?yōu)?1 mol 水蒸氣（ 100℃， 101?3 kPa）。若保 持整個(gè)系統(tǒng)的溫度為 100℃、壓力為 101?3 kPa，水汽化為水蒸氣。計(jì)算此過程的 Q， W， ?U， ?S， ?A， ?G。已知水在 100℃， 101?3 kPa 的汽化焓為 40?64 kJ mol-1。設(shè)蒸氣為理想氣體。 4、 （ 5 分） 10 g H2 在 27℃時(shí)，從 1 dm3 等溫膨脹到 100dm3，試求過程的 ?U， ?H， ?S， ?A 與 ?G。設(shè) H2 服從理想氣體行為。已知 H2 的摩爾質(zhì)量 M = 2? g mol-1。 5、 （ 15 分） 已知 MnO(A)-SiO2(B)系統(tǒng)相圖如圖所示。注：以 ? 代表白硅石， ? 代表鱗石英 C1 代表 2MnO?SiO2， C2 代表 MnO?SiO2； (1)標(biāo)出 1、 2、 3、 4 相區(qū)及 E、 M 兩點(diǎn)的相態(tài)； (2) 畫出系統(tǒng)點(diǎn) R 降溫時(shí)的步冷曲線（注明曲 線轉(zhuǎn)折處變化及各曲線段的平衡相的相態(tài)和成分）； (3) w（ SiO2） =0.1 的系統(tǒng)，總質(zhì)量為 12 kg 、 自液態(tài)冷 卻至 1400 ?C 時(shí)，可分離出多少固態(tài) MnO？ 6、 （ 10 分） 413.15 K 時(shí)純 C6H5Cl 和純 C6H5Br 的蒸氣壓分別為 125.238 kPa 和 66.104 kPa，假定兩液 體形成理想液態(tài)混合物。若有該混合物在 413.15 K， 101.325 kPa 下沸騰，試求該液態(tài)混合物 的組成及液面上的蒸氣組成。 5 應(yīng)化 06 級(jí)物理化學(xué)試題 (答案 )A（ 08.6.4） 一、選擇題。在題后括號(hào)內(nèi)，填上正確答案代號(hào)。 (本大題分 15 小題 , 每小題 2 分 , 共 30 分 ) 1、 解： ( 1 ) （ 2 分） 2、 解：考慮到有效功 W’不一定為零，故 ( 1 )、 ( 2 )、 ( 3 )、均不完全。 ( 4 )循環(huán)過程 ?U = 0 正確。 （ 2 分） 3、 解： (2) （ 2 分） 4、 解：（ 3） （ 2 分） 5、 解：（ 1） （ 2 分） 6、 解：（ 2） （ 2 分） 7、 解：（ 1） （ 2 分） 8、 解：（ 3） （ 2 分） 9、 解： (3) （ 2 分） 10、 解： ( 1 ) （ 2 分） 11、 解：（ 1） （ 2 分） 12、 解：（ 1） （ 2 分） 13、 解：（ 2） （ 2 分） 14、 解：（ 2） （ 2 分） 15、 解：（ 2） （ 2 分 ) 二、填空題。在題中“ ____”處填上答案。 (本大題共 10 個(gè)空，總計(jì) 10 分 ) 1、 解： 19?54 J K-1 （ 1 分） 2、 解： )BC(,,B c ?? ????????? nVTn A )BC(,,B c ?? ????????? nPTn G （ 2 分） 或 )BC(,,B c ?? ????????? npSn H )BC(,,B c ?? ????????? nVSn U 3、 解： － 888?545 kJ mol-1 （ 2 分） － 883?587 kJ mol-1 4、 解： 239 JK-1mol-1 （ 1 分） 5、 解： 增大 減小 不變 （ 3 分） 6、 解： 無 （ 1 分） 三、計(jì)算題。請(qǐng)計(jì)算下列各題。 ( 本 大 題 6 分 ) 1、解：首先由反應(yīng) (1)和反應(yīng) (2)的同時(shí)平衡，獲得總反應(yīng)的 ? rG ，然后求出 K 。 6 反應(yīng) (1) + 反應(yīng) (2)=反應(yīng) (3) C2H6(g)==C2H2(g)+ 2H2(g) (3) ? rG (3,1000 K)=? fG (C2H2,g,1000 K)+2? fG (H2,g,1000 K)－ ? fG (C2H6,g,1000 K) =(169 912－ 114 223) J-mol-1 =55 689 J-mol-1 （ 5 分） K (3,1 000 K)=exp[－ ? rG /(RT)]=exp ? ? ? ? ? ? ??? ? ??? ? ? ?55 6898 314 1 000 1 1J m o lJ K m o l K1. =0.001 2 （ 10 分） 2、解： ( ) (0 ) (0 )l n ( )m m r mG T H HRK TT??? ? ? ?$ $ $$ （ 2 分） 對(duì)反應(yīng)（ 1） 11( ) (0 )( ) 1 6 6 . 8mmG T H J m o l KT ???? ? ? ? ?$$ （ 4 分） 1( 0 ) 1 9 1 .9 9rmH k J m o l ?? ? ?$ （ 6 分） 則： 251 1.2 10K ???$ （ 10 分） 同理： 202 1.3 10K ???$ 3、解： ?H = 40?64 kJ （ 1 分） ?U = ?H－ ?( pV )≈ ?H－ pVg≈ ?H－ nRT = ( 40?64－ 1 8.314 373 10-3) kJ = 37?54 kJ （ 3 分） ? ?S HT? ? ? ? ?40 64 10373 109 03 1. J .K kJ K （ 5 分） ?A = ?U－ T?S = ( 37?54－ 40?64 ) J=－ 3?10 kJ （ 6 分） ?G = ?H－ T?S = 0 （ 8 分） W = － p?V ≈－ pVg≈－ nRT （ 10 分） = 1 8.314 373 10-3) =-3.10 kJ 4、解：因 ?T = 0，故 ?U = 0， ?H = 0 （ 1 分） 112 1 1 0 1 0 0l n 8 . 3 1 4 l n 1 8 9 . 9 J K21VS n R J KV ????? ? ? ? ? ????? （ 3 分） ? ? ? ?A U T S T S? ? ? ? ? ? ? ? ?( . . ) .300 2 189 9 57 01J kJ （ 4 分） ?G = ?A （ 5 分） 5、解： 7 （ 1）填表如下： 相區(qū) 相數(shù) 相態(tài)及成分 自由度數(shù) ? ‘ ① 2 l1 (A+B) + l2 (A+B) 1 ② 2 l + s(? ) 1 ③ 2 l + s(? ) 1 ④ 2 l + s(C1) 1 M 點(diǎn) 3 l1 + l2 +s(? ) 0 E 點(diǎn) 3 s(C1) + lE+ s(C2) 0 （ 6 分） （ 2）步冷曲線如右圖所示：（ 10 分） 由杠桿規(guī)則： (3) m(MnO， s) = 030.0 10.030.0 ?? ? 12 kg = 8kg （ 15 分） 6 、解： C6H5Cl 以 A 表示， C6H5Br 以 B 表示 p= B*BA*A xpxp ? = *Ap +（ *Bp － *Ap ） xB （ 2 分） xB= 404.0 k P a)238.125104.66( k P a)238.125325.101(*A*B *A ?????? pp pp （ 4 分） xA=1－ xB=0.596 p yA= A*Axp （ 6 分） yA= A*Axp /p=125.238 0.596/101.325 =0.737 （ 8 分） yB=1－ yA=0.263 （ 10 分） 8