物理化学A2011上.doc

中南大学考试试卷2011 - 2012 学年 上 学期 时间110分钟(2012.1.5) 物 理 化 学 课程 48 学时 3 学分 考试形式： 闭 卷专业年级： 化工、应化、制药、粉体、材化等 2010级 总分100分，占总评成绩 70 %注：此页不作答题纸，请将答案写在答题纸上一、单选题（每题2分，共24分）1. 恒容条件下，一定量的理想气体，当温度升高时热力学能U 将 （ ）（A）降低 （B）增加 （C）不变 （D）不能确定2. 将1mol乙醇在101kPa、78.5（正常沸点）下与78.5的热源接触，并向真空容器中蒸发，变成101kPa及78.5的蒸气。则对该过程，正确的是 （ ）（A） (B) (C) (D) 3. 下列关系式中哪个不需要理想气体的假设？ （ ）(A) (B) (C) 对恒压过程， (D) 对绝热可逆过程，4. 关于熵，下列叙述中正确的是 ( )(A) 298K时，纯物质的(B) 一切单质的(C) 对于隔离体系而言，的反应总是自发进行的(D) 在一个反应过程中，随着生成物的增加，反应的熵变值逐渐增大。5. 恒温下，纯物质过冷液体的化学势比其固体的化学势 （ ）（A）高 （B）低 （C）相等 （D）不可比较6. 假设A、B二组分混合可以形成理想溶液，则下列叙述中不正确的是 ( )(A) A、B分子之间的作用力很微弱；(B) A、B都遵守拉乌尔定律；(C) 液体混合物的蒸气压介于A、B的蒸气压之间；(D) 可以用重复蒸馏的方法使A、B完全分离。7. 已知A和B可形成固溶体，在A中，若加入B可使A的熔点提高，则B在此固溶体中的含量必（ ）B在液相中的含量。（A）大于 （B）小于 （C）等于 （D）不能确定8. 某固体氧化物的分解反应为吸热，则当温度升高时其分解压 ( )(A)降低 (B)增大 (C) 恒定 (D) 变化不能确定9. Na2CO3可形成三种水合盐：Na2CO3H2O、Na2CO37H2O及Na2CO310H2O.。常压下与Na2CO3(s)及Na2CO3水溶液平衡共存的水合盐最多可有几种？ （ ）（A）0 （B） 1 （C）2 （D） 310. 在定温定压下，某反应的kJmol-1，则能判断该反应 （ ）（A）能正向自发进行 （B）能逆向自发进行（C）已达平衡 （D）既不能判断方向，也不一定已达平衡11.杠杆规则可适用于直角平面相图中的 （ ）（A）单相区 （B）两相区 （C）两相线 （D）三相线12. 有反应A(s)+2B(g)=C(s)+2D(g)，达到平衡后，再分别进行下列操作，则能使反应的标准平衡常数（）发生改变的是 （ ）（A）加入A(s) （B）增加总体积 （C）加入惰性气体 （D）升高温度二、填空题（共16分）1.（4分） 1mol理想气体在273.15K、202kPa下，经101kPa恒外压膨胀到273.15K、101kPa的末态，则该过程的功W= ，熵变= 。2. （2分）现有以下四个物理量：，其中表示组分1的化学势是 ，表示组分2的偏摩尔量的是 。3. （2分）对气相反应：2CO + O2 =2CO2，若该反应的,体系总压，则该反应的= ，= 。4. （2分）热力学第二定律的数学表达式是 ，绝热可逆过程是恒 过程。5. （3分）对实际溶液中的某组分，当选择不同的参考态时，其化学势的值（填相同或不同） ，其活度的值（填相同或不同） 。理想溶液中量较多的组分的活度系数（填1或1或=1） 。6. （3分）NH4HS(s)能热分解为NH3(g)和H2S(g)。若将NH4HS(s)和任意量的NH3(g)、H2S(g)混合并加热，当在某温度下达到分解平衡时，体系的独立组分数C =_ _， 相数=_ _，自由度f = _。三、(16分) 苯在正常沸点353 K时摩尔汽化焓为30.75 kJmol-1。今将353 K，101.325 kPa下的1 mol液态苯向真空等温蒸发变为同温同压的苯蒸气（设为理想气体）。（1）求此过程的Q，W，DU，DH，DS，DA和DG；（2）应用有关原理，判断此过程是否为不可逆过程四、(12分) 已知298.15K时有下列数据：/ kJmol-1/ Jmol-1K-1饱和蒸气压/PaH2O(l)-285.8369.93166H2O(g)-241.82188.83H2(g)130.7O2(g)205.1试求：（1）H2O(l)在313.15K时饱和蒸气压（假设蒸发焓不随温度变化）；（2）H2O(l)在298.15K时的标准生成吉布斯自由能（3）在298.15K时反应H2O(l)= H2(g，)+0.5O2(g，)的；此条件下该反应能否自动发生？五、(10分) 298.15K及下，某非挥发性非电解质溶质72.54g溶于1kg水中所形成的溶液，其饱和蒸汽压为3121Pa。已知纯水在此温度下的饱和蒸汽压为3166Pa，凝固点降低常数Kb=0.52 K.mol-1.kg,，沸点升高常数Kf=1.86 K.mol-1.kg；设此溶液为理想稀溶液，且溶质不与冰形成固溶体。试求：(1) 该溶液的正常凝固点；(2) 该溶液的正常沸点； (3) 该溶质的摩尔质量。 六、(10分) 已知298 K时，HgO(s)在的标准生成焓为-90.21 kJmol-1，HgO(s)、Hg（l）及O2(g)的标准熵分别为73.2、77.4、205.1 Jmol-1K-1，假设HgO(s)分解反应的和不随温度而变化。求（1）HgO(s)在298 K时的分解压；（2）在标准压力下能分解为Hg(l)和O2(g)的最低温度。七、(12分) NaClH2O二元系固液平衡相图如图所示，其中化合物组成为NaCl2H2O。NaCl (%wt)240260280300320340360H2O20406080NaCl()T/K252()M(28%NaCl，363K)()()()()264KE(22.3)HDP(27)G(62)F(1) 写出 () ()相区内的稳定相，并写出图中两条水平线(HD及PF)所对应的三相平衡反应及名称；(2) 在冰-水平衡系中加入NaCl（s）做制冷剂，合适的加入量及可获得的最低温度分别为多少?(3) 若要从M点所示的NaCl溶液中分别得到NaCl（s）及NaCl2H2O（s），参照相图简要说明应采取的方法。参考答案一， 选择题：1B； 2B； 3C； 4C； 5A； 6A；7A； 8B； 9B；10D；11B； 12D二， 填空题：1.（4分，每空2分）W= -1135.5 J ， = 5.8 JK-1 。2. （2分，每空1分）表示组分1的化学势是 ，表示组分2的偏摩尔量的是 。3. （2分，每空1分）= ，= 。4. （2分，每空1分）表达式是 或 ，绝热可逆过程是恒 熵 过程。5. （3分，每空1分）其化学势的值 相同 ，其活度的值 不同 。理想溶液中量较多的组分的活度系数 =1 。6. （3分，每空1分）C =_ 2 _，=_ 2 _， f = 2 _。三、(16分) （1） 定温可逆相变与向真空蒸发(不可逆相变)的终态相同，故两种变化途径的状态函数变化相等。 （或状态变化图） （2分） 即： （1分） DH = DH = 1mol30.75 kJmol = 30.75 kJ （1分） （2分）DU = DU = DHpDV = DHnRT= 30.75 kJ1 mol8.314 JK-1mol-1353 K= 27.82 kJ （2分）DA = DUTDS = 27.82 kJ353 K87.1110-3 kJK-1 =2.93 kJ （2分）向真空蒸发，p外 = 0，故W = 0 （2分）因 DU = Q + W 所以 Q = DU = 27.82 kJ （1分）（2） 由（1）的计算结果可知，DAr W， （1分）故过程不可逆。 （2分）四、(12分) 已知298.15K时有下列数据（1）：298K蒸发焓： （1分）所以： （2分）， 313.15K时： （2分）（2 ）：298K时，H2O(l)的生成反应的 （1分） （2分） （1分）既H2O(l)的标准生成吉布斯自由能为： （1分）（3）：此为标准态下的分解反应，所以 （1分） 反应不能自发进行。 （1分） 五、(10分) (1) 水的摩尔分数为 xA = 3121/3166 = 0.9857 （2分） 溶质的摩尔分数 xB = 10.9857 = 0.0143 （1分） xB = mB/(mB+1000/18.02) 解得 mB = 0.806 mol.kg-1 （1分） D凝固点降低： Tb=KbmB = 0.520.806 = 0.42 K， （1分）此溶液的凝固点为 Tb= 00.42 = 0.42 0C （1分）(2) D Tf=KfmB = 1.860.806 =1.50 K， （1分）此溶液的沸点为：Tf = 100+1.50 = 101.50 0C （1分）（3） （1分）所以： （1分）六、(10分) 分解反应：HgO(s) = Hg(l) +0.5O2(g)（1）：HgO(s)分解反应的 （1分） （1分）所以： （1分） （1分）所以， （1分） （1分）（2） 在标准压强下， = 90210 -106.7T （1分）当0时，反应有可能发生。 （1分） 所以：T 90210 /106.7= 845.6K （2分）七、(12分)(1) (每相0.5分，共3分) 各相区的稳定相依序为：() NaCl水溶液(溶液单相)； () 冰 + NaCl水溶液(s1-l两相) ；() 冰 + NaCl2H2O(s) (s1- s2两相)； () NaCl2H2O(s) + NaCl水溶液(s2-l两相)；() NaCl(s) + NaCl水溶液(s3-l两相)； () NaCl2H2O(s) + NaCl(s) (s2- s3两相)； (反应1分，名称1分，共4分)水平线HED对应的三相平衡反应为共晶反应：l(E)冷)热)冰(H) + NaCl2H2O(s) (D)水平线PGF对应的三相平衡反应为包晶反应：l