物理化学第二章模拟试卷A.doc

物理化学第二章模拟试卷A班级 姓名 分数 一、选择题 ( 共10题 20分 )1. 2 分 在等温等压下进行下列相变： H2O (s,-10, p$) = H2O (l,-10, p$) 在未指明是可逆还是不可逆的情况下，考虑下列各式哪些是适用的? ( ) (1) Q/T = fus S (2) Q = fus H (3) fus H/T = fus S (4) fus G = 最大净功 (A) (1)，(2) (B) (2)，(3) (C) (4) (D) (2)2. 2 分 纯液体苯在其正常沸点等温汽化，则： ( ) (A) vapU$=vapH$，vapF$=vapG$，vapS$ 0 (B) vapU$vapH$，vapF$ 0 (C) vapU$vapH$，vapF$vapG$，vapS$ 0 (D) vapU$vapH$，vapF$vapG$，vapS$0 （B） 0 , DS环 0 (B) DS体 0 (C) DS体 0 , DS环= 0 (D) DS体0 (B) S体+S环 0 表示 _ ；DS 0 表示 _ 。 16. 2 分 当多孔硅胶吸附水达到饱和时，自由水分子与吸附在硅胶表面的水分子比较，（自由水分子）将 （吸附在硅胶表面的水分子）。17. 2 分 理想气体等温 (T = 300 K) 膨胀过程中从热源吸热 600 J，所做的功仅是变到相同终态时最大功的 1/10，则体系的熵变S = _ JK-1。 18 2 分 在_、_、_的条件下,自发变化总是朝着吉布斯自由能_的方向进行的,直到体系达到平衡。 19. 2 分 在300 K时，48.98 dm3的理想气体从100 kPa变到500 kPa，体系的吉布斯自由能变化为 kJ。三、计算题 ( 共 5题 40分 )20. 10 分 某物质的固体及液体的蒸气压可分别用下式表示： lg(p/Pa) = 11.454 - 1864.8/(T/K) （固体） (1) lg(p/Pa) = 9.870 - 1453/(T/K) （液体） (2) 试求其： (1) 摩尔升华焓 (2) 正常沸点 (3) 三相点的温度和压力 (4) 三相点的摩尔熔化熵 21. 10 分 在一个带隔板的绝热恒容箱中，充以不同温度的两种理想气体,V1=V2/2，这两种理想气体的CV, m = 28.03 JK-1mol-1，始态如下图所示： 若将隔板抽去后，试求： (1) 达平衡后体系的熵变 mixS ； (2) 体系复原的概率有多大（设终态的热力学概率为 1 ）？ 22. 10 分 将495.5 K,600 kPa的1 mol N2绝热可逆膨胀到100 kPa，试求该过程的Q,W,U,H,F,G,S,S隔离。已知S(N2,495.5 K) =191.5 JK-1mol-1。设N2为理想气体。23. 5 分 (0816)0816 将 1mol，298K 的 O2(g) 放在一敞口容器中，由容器外13.96 K 的液态 H2作冷却剂，使体系冷却为 90.19 K 的 O2(l)。已知 O2在 90.19 K 时的摩尔汽化热为6.820 kJmol-1，试计算该冷却过程中的体系熵变、环境熵变和总熵变。 24. 5 分 有一绝热不良的热源(温度为Tb),缓慢地把热量散失给环境(温度为Ta),经过相当长时间后,热源损失了热量dQ,而环境得到的热量为dQ,计算过程的总熵变。 四、问答题 ( 共 3题 20分 )25. 10 分 试证明，服从p(V-nb)=nRT状态方程式的气体的焦耳-汤姆孙系数mJ-T =-b/Cp, m 。 26. 5 分 某物质气体的物态方程为： (p + a/Vm2)Vm = RT 其中Vm 是该气体的摩尔体积，a为常数， (a) 请证明 (Um/Vm)T =a/Vm2 (b) 在等温下，将 1 mol 该气体从Vm变到 2Vm，请得出求算摩尔熵变的公式 27. 5 分 在一个带有活塞的气缸中，放置物质的量为n1的某固体纯物质，温度为T1，压力为该温度下固体的饱和蒸气压p1，此时气缸中没有气体。进行一可逆绝热膨胀过程后，温度降至T2，压力为p2，则有物质的量为n的固体变为气体，试证明： n/n1=(Cp, mT2/subHm)ln(T1/T2) 式中Cp, m 为固体的摩尔定压热容；subHm为摩尔升华热。计算时可忽略温度对Cp, m及subHm的影响。 参考答案一、选择题 ( 共10题 20分 )1 2 分答 (D) 因为 公式 (1)=fusS (可逆过程) (2) Q = fusH (等压过程，非体积功等于零) (3)fusH/T =fusS (可逆相变) (4)-fusG = 最大净功 (可逆过程) 此题在未指明可逆与否的情形下只有公式 (2) 适用 (2分) 2. 2 分 答 (B) 3. 2 分 答 (B) 4. 2 分答 （C） （2分） 因为 p=RT/(Vm-b) dU=TdS-pdV 所以 =RT/(Vm-b)-RT/(Vm-b)=0 故 U=05. 2 分 答 (A) 因 (1/dT)(dp/p) = dlnp/dT =vapHm/RT2= 310-2 K-1 楚顿规则：vapHm/T =vapSm 88 JK-1mol-1 6. 2 分 答 (A) (2分) 7. 2 分 答 (A) 8. 2 分 答 (B) (2分) 变化前后理想气体的温度不变,但体积减小,所以 S体 0 ；因此 S环 0 。 9. 2 分 答 (B) 增压能使冰变为水是高山冰川滑动的重要原因之一。 *. 2 分答 (A) (2分) 二、填空题 ( 共 9题 18分 )11. 2 分答 88 (2分)12. 2 分答 (A) (B) (C) (D) 13. 2 分 答 14. 2 分答 增加 (2分) 15. 2 分答 不可逆过程 不可能发生的过程 16. 2 分答 等于 (2分) 17. 2 分 答 20 因为 WR= QR= 600 J10 = 6.000 kJ 所以 S = QR/T = 6000 J/300 K = 20 JK-1 18. 2 分答 等温; 等压; 封闭体系不做其它功; 减少 (2分) (2分) 19. 2 分 答 7.88 (2分)三、计算题 ( 共 5题 40分 )20. 10 分答 (1) subHm= RT 22.303(dlg(/)dT) = 35.71 kJmol-1 (2分) (2) Tb= 298.7K (2分) (3) 液、固蒸气压相等解出三相点的温度和压力分别为 260.0 K 和 19130 Pa (3分) (4) fusHm= subHm-vapHm= 7.89 kJmol-1 (3分) fusSm= 30.30 JK-1mol-1 21. 10 分 答 (1)设终态温度为T， 则CV,m (T-283 K) = CV,m (298 K-T) ， 解得T = 293 K (1分) 由热传导引起的熵变 S1= CV,m ln(T/T1) +CV,m ln(T/T2) = 2.4810-2 JK-1 (1分) 抽去隔板的混合熵变： S2= -Rnilnxi= 15.88 JK-1 (1分) mix S = S1+ S2= 15.90 JK-1 (1分) (2)mix S = S2- S1= kln(2/1) 所以 1=exp(-1.151024)0 (1分) 22. 10 分 答 Q=0 (1分) S=0 (1分) S隔离=0 (1分) T2=297.0 K (1分) W= -U= -nCv,m(T2-T1)=4.126 kJ (1分) H=nCp,m(T2-T1)=-5.776 kJ (1分) F=U-ST=33.89 kJ (2分) G=H-ST=32.24 kJ (2分)23. 5 分 答 S体 = Cp/T)dT + (-vapH)/Tb= -110.4 JK-1 (2分) Q = -12.870 kJ (积分区间：298.2 K 到 90.19 K) S环= - Q/T环= 922 JK-1 (2分) S总= S体+S环= 811.6 JK-1 (1分) 24. 5 分 答 W电= ZFE = 2(1.10 V)(96 500 Cmol-1) = 212.30 kJmol-1 (1分) QR = rH + W电= (-216.81+212.30) kJmol-1 = -4.51 kJmol-1 (1分) rS = QR/ T = -4.51103 Jmol-1/ 298.15 K = - 15.13 JK-1mol-1 (1分) S环境= 216.81103 Jmol-1/298.15K = 727.18 JK-1mol-1 (1分) S总=rS +S环境 = (-15.13+727.18) JK-1mol-1 = 712.05 JK-1mol-1 (1分) 四、问答题 ( 共 3题 20分 )25. 10 分 答 设 H = f(T,p) dH = (H/T)pdT + (H/p)Tdp= 0 (1分) = (T/p)H = -(H/p)T/(H/T)p = -(H/p)T/Cp - (1) (3分) 因为 dH = TdS+Vdp 所以 (H/p)T= T(S/P)T+ V = -T(V/T)p+ V = -(nRT/p) + V -(2) (4分) 将(2)代入(1)式,则得： = -(nRT/p) + V /Cp = -b/Cp,m (2分) 26