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物理化学物理化学期中期中试卷答案试卷答案 班级 姓名 分数 一、选择题 ( 共 20 题 40 分 ) 1.某理想气体从同一始态(p1,V1,T1)出发,分别经恒温可逆压缩和绝热可逆压缩至同一压力 p2, 若环境所做功的绝对值分别为 WT和 WA,问 WT和 WA的关系如何? ( A ) (A) WTWA (B) WT QV 的反应是： ( C ) (A) (1),(4) (B) (1),(2) (C) (1),(3) (D) (4),(3) 5. Cl2(g)的燃烧热为何值? ( D ) (A) HCl(g)的生成热 (B) HClO3的生成热 (C) HClO4的生成热 (D) Cl2(g)生成盐酸水溶液的热效应 6.若一气体的方程为 pVm=RT+p (0 常数),则: ( A ) (A) ()T U V =0 (B) ()V U p =0 (C) ()V U T =0 (D) ()p U T =0 7.在体系温度恒定的变化中,体系与环境之间: ( C ) (A) 一定产生热交换 (B) 一定不产生热交换 (C) 不一定产生热交换 (D) 温度恒定 与热交换无关 8.下面陈述中，正确的是： ( C ) (A) 虽然 Q 和 W 是过程量，但由于 QV =U，Qp=H，而 U 和 H 是状态函数，所以 QV和 Qp是状态函数 (B) 热量是由于温度差而传递的能量， 它总是倾向于从含热量较多的高温物体流向含热 量较少的低温物体 (C) 封闭体系与环境之间交换能量的形式非功即热 (D) 两物体之间只有存在温差，才可传递能量，反过来体系与环境间发生热量传递后, 必然要引起体系温度变化 9.理想气体在恒定外压 p下,从 10 dm3膨胀到 16 dm3,同时吸热 126 J。计算此气体的 U。 (A) -284 J (B) 842 J (C) -482 J (D) 482 J ( C ) 10.1mol 单原子分子理想气体， 从 273 K， 202.65 kPa, 经 pT=常数的可逆途径压缩到 405.3 kPa 的终态，该气体的 U 为： ( D ) (A) 1702 J (B) -406.8 J (C) 406.8 J (D) -1702 J 11.已知 H2(g,298 K) + (1/2)O2 (g, 298 K) = H2O (g, 298 K) (1) rH m $ (1) = -241.8 kJmol-1 H2(g, 298 K) = 2H (g, 298 K) (2) rH m $ (2) = 436.0 kJmol-1 O2(g, 298 K) = O (g, 298 K) (3) rH m $ (3) = 247.7 kJmol-1 根据上述数据可获得 HO 键的平均键能 HO约为： ( B ) (A) 925.5 kJmol-1 (B) 462.8 kJmol-1 (C) 120.9 k Jmol-1 (D) 241.8 k Jmol-1 12.一可逆热机与另一不可逆热机在其他条件都相同时,燃烧等量的燃料,则可逆热机拖动的 列车运行的速度: ( B ) (A) 较快 (B) 较慢 (C) 一样 (D) 不一定 13. 1mol 单原子分子理想气体从 298 K， 202.65 kPa 经历： 等温, 绝热, 等压。 三 条途径可逆膨胀使体积增加到原来的 2 倍，所作的功分别为 W1,W2,W3，三者的关系是： ( D ) (A) W1 W2 W3 (B) W2 W1 W3 (C) W3 W2 W1 (D) W3 W1 W2 14.下述说法,何者正确? ( C ) (A) 水的生成热即是氧气的燃烧热 (B) 水蒸气的生成热即是氧气的燃烧热 (C) 水的生成热即是氢气的燃烧热 (D) 水蒸气的生成热即是氢气的燃烧热 15.体系经历一个正的卡诺循环后，试判断下列哪一种说法是错误的？ ( D ) (A) 体系本身没有任何变化 (B) 再沿反方向经历一个可逆的卡诺循环，最后体系和环境都没有任何变化 (C) 体系复原了，但环境并未复原 (D) 体系和环境都没有任何变化 16.用 1 mol 理想气体进行焦耳实验（自由膨胀） ，求得 S = 19.16 J K-1，则体系的吉布斯 自由能变化为： ( B ) (A) G = 1 9 . 1 6 J (B) G 1 9 . 1 6 J (D) G = 0 17. 物质的量为 n的理想气体从 T1, p1, V1变化到 T2, p2, V2， 下列哪个公式不适用 (设 CV, m 为 常数)？ ( A ) (A) S = nCp, m ln(T1/T2) + nRln(p2/p1) (B) S = nCV, m ln(p2/p1) + nCp,m ln(V2/V1) (C) S = nCV, m ln(T2/T1) + nRln(V2/V1) (D) S = nCp, m ln(T2/T1) + nRln(p1/p2) 18.有一真空绝热瓶子， 通过阀门和大气隔离， 当阀门打开时， 大气(视为理想气体)进入瓶内， 此时瓶内气体的温度将： ( A ) (A) 升高 (B) 降低 (C) 不变 (D) 不定 19.理想气体由同一始态出发,分别经 (1) 绝热可逆膨胀， (2) 多方过程膨胀,达到同一体积 V2,则熵变S1和S2之间的关系为： ( C ) (A) S1S2 (B) S1S2 (C) S1=S2 (D) 两者无确定关系 20. 某气体的状态方程为 p(V/n)-b=RT,式中 b 为常数, n 为物质的量。若该气体经一等温过 程,压力自 p1变至 p2,则下列状态函数的变化,何者为零? ( A ) (A) U (B) H (C) S (D) G 二、填空题 ( 共 5 题 10 分 ) 21.某气体服从状态方程 pVm= RT + p （ 0 的常数） ，若该气体经恒温可逆膨胀，其内 能变化Um= _ 答 零 J。 dU = TdS - pdV (U/V)T = T(S/V)T -p = T(p/T)V -p = TR/(V-)-RT/(V-) = 0 所以 U = 0 22.选择“” 、 “” 、 “”中的一个填入下列空格： 若反应 C(s) + O2(g) = CO2(g) 在恒温、恒压条件下发生，其 rHm 23. 某理想气体，等温(25)可逆地从 1.5 dm3膨胀到 10 dm3时，吸热 9414.5 J，则此气体的 物质的量为 摩尔。 答 Q=W=nRTln(V2/V1)，n=2 mol 24.已知 (1) 2Al(s) + 6HCl(aq) = 2AlCl3(aq) + 3H2(g) rH m,1 $ (298 K) = -1003 kJmol-1 (2) H2(g) + Cl2(g) = 2HCl(g) rH m,2 $ (298 K) = -184.1 kJmol-1 (3) HCl(g) + nH2O = HCl(aq) rH m,3 $ (298 K) = -72.45 kJmol-1 (4) AlCl3(s) + nH2O = AlCl3(aq) rH m,4 $ (298 K) = -321.5 kJmol-1 则无水 AlCl3在 298 K 的标准摩尔生成焓为 。 答 0.5(1)+1.5(2)-(4)+3(3) Al(s)+(3/2)Cl2(g)=AlCl3(s) f m H $ (AlCl3,s)=-673.5 kJmol-1 25. 对于任何宏观物质， 其焓 H 一定 _ 内能 U (填上 、 、 ) ， 因为 _； 对于等温理想气体反应，分子数增多的 H 一定 _U，因为 _ _ 。 答 一定大于 (因为 H=U+pV)；一定大于；因为 H=U+ (n)RT，而 为正。 三、计算题 ( 共 4 题 40 分 ) 26. (10 分)一绝热恒容箱被绝热隔板分为左、右两部分，分别充以理想气体 A,B，起始状态 如下图所示。已知 CV,A= 1.5R，CV,B= 2.5R。抽去绝热隔板当体系达平衡时，求混合过程中 体系的 S。 答 VA= nARTA/pA= 0.02462 m3，VB= nBRTB/pB= 0.06564 m3 V = VA+ VB= 0.9026 m3 Q = 0 , W = 0 , U = 0 (2 分) 由 nACV,A(T - TA) + nBCV,B(T - TB) = 0 解得 T = 37 6.9 K (3 分) S = SA+ SB= nARln(V/VA) + nACV,Aln(T/TA) + nBRln(V/VB) + nBCV,Bln(T/TB) = 16.72 JK-1 (5 分) 27. (10 分)利用下列所给数据，计算甲烷在纯氧中完全绝热恒压燃烧，反应进度为 1mol 时 火焰的温度，甲烷和氧气在 25时按化学方程式的化学计量数比混合。 (1) CH4(g) + 2O2(g) = CO2(g) + 2H2O(g)； cH(298 K)=-820 kJmol-1 (2) 物质 Cp/JK-1mol-1 CO2(g) 26.4 + 4.26 10-2T/K H2O(g) 32.4 + 0.21 10-2T/K 这里 T 为绝对温度。 答 设火焰温度为 T cH=H1+H2=0 (2 分) T= 4 383 K (5 分) 28. (10 分) 298 K 时，乙醇(l)的cHm $ =-1366.9 kJmol-1, CO2(g)和 H2O(l)的fH m $ 分别为 -393.5 和 285.9 kJmol-1。 （1）写出乙醇燃烧反应以及 CO2(g)，H2O(l)的生成反应的热化学方程式。 （2）计算 C2H5OH(l)的标准摩尔生成热。 （3）若 2.0 mol C2H5OH(l)在氧弹中燃烧，其热效应 QV为多少？ 答 （1） 25222 C H OH(l)3O (g)2CO (g)+3H O(l)+ cHm $ =-1366.9 kJmol-1 22 C(s)+O (g)CO (g) fHm $ =-393.5 kJmol-1 222 1 H (g)+O (g)H O(l) 2 fHm $ =-285.9 kJmol-1 (3 分) （2）cHm $ =-1366.9 kJmol-1=2fHm $ (CO2)+3fH m $ (H2O)-fHm $ (C2H5OH) 得fHm $ (C2H5OH)=-277.8 kJmol-1 (3 分) （3）=nRTQQ pV 2cHm $ -2RT=-2728.8 kJmol-1 (4 分) 29. 设有 1molN2,温度为 0，压力为 101.3kPa,试计算下列过程的 Q、W、U 、 （已 知 N2的 Cv,m=5/2R) (1)定容加热至压力为 152.0kPa (2)定压膨胀至原来体积的 2 倍 答：低压下的真实气体通常可按理想气体对待 （1）定容加热 W1=0 V1 = nRT1/P1 = 22.42 dm3 T2 = P2V2/nR =P2V1/nR = 410K Q1 = U1 = nCv,m(T2-T1) = 2.844 kJ H1 = n(Cv,m+R)(T2-T1) = 3.982 kJ (2) 定压膨胀 T2 =P2V2/nR = 2P1V1/nR =546.3 K U2 = nCv,m(T2 -T1) = 5.677 kJ Q2 = H2 = nCp,m(T2 -T1)= 7.948 kJ W2 = U2 - Q2 = 5.677 kJ 7.948 kJ = - 2.271kJ 或 W2 = - Pamb V = -2.271kJ 四、