《物理化学》期未试卷A答案[教学知识]

1、息考生信栏 院（系） 班级 姓名 学号 装订线 2009 2010 学年 第 一 学期化学与材料学院2007级应化、材料专业物理化学期末试卷（A）答案试卷类别：开卷（ ）闭卷（ ）考试用时： 120 分钟考试时间： 2010 年 1 月 9 日 下 午考试地点： 文（202） 题号分数一二三四（1）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。四（2）四（3）四（4）总分评卷人复核人 试卷 共 页 第 页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

2、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： 一、选择题（每小题1分，共20分；填上正确答案）息考生信栏 院（系） 班级 姓名 学号 装订线1对于一定量的理想气体，有可能发生的过程是 ( A，C )(A) 对外做功且放出热量 (B) 恒容绝热升温，无非膨胀功(C) 恒压绝热膨胀 (D) 恒温绝热膨胀2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3有一容器四壁导热，上部有一可移动的活塞，在这容

3、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，U 0 (B) Q 0(C) Q = 0，W 0，U 0 (D) Q = 0，W 0 (B) 0 (C) = 0 (D) 难判断5下列哪个关系式既是化学势又是偏摩尔量 ( B ) 61 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 dm3mol-1，那么B的偏摩尔VB,m 为 ( A )(A) 0.140 dm3mol-1 (B) 0.072 dm3mol-1(C) 0.028 dm3mol-1 (D) 0

4、.010 dm3mol-17下列过程中能适用方程 的是 ( A )(A) I2(s)I2(g) (B) Hg2Cl2(s)2HgCl(s)(C) C(石墨)C(金刚石) (D) N2(g,T1,p1)N2(g,T2,p2)8有四杯含有不同溶质相同质量摩尔浓度(m=1.0molkg-1)的水溶液，分别测定其沸点，沸点升高最多的是 ( A )(A) Al2(SO4)3 (B) MgSO4 (C) K2SO4 (D) C6H5SO3H9可逆机的效率为,冷冻机的冷冻系数为，则和的数值满足 ( D ) (A) 1，1 (B) 1，1 (C) 1 (D) 110下图中哪个是理想气体卡诺循环的T-S图? (

5、 A ) 11按下图的路线循环一周，哪种情况环境做的功W为最大。 ( D )v 12二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 13H2O-NaCl-Na2SO4的三元体系中，Na2SO4 和 H2O能形成水合物 Na2SO410H2O(D)，在BDC区中存在的是 ( B )息考生信栏 院（系） 班级 姓名 学号 装订线(A) 水合物D和溶液 (B) 水合物D和Na2SO4 及NaCl三相共存(C) 水合物D、NaCl和组成为G的溶液 (D) 纯NaCl，纯Na2SO4和水溶液14标准态

6、的选择对某些物理量有影响的是下述哪组物理量 ( C ) (A) f, u, rGm (B) m, u, rAm (C) a, u, rGm (D) a, u, (G/)T,p,wf=015有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气体，则平衡将 ( A )(A) 向右移动 (B) 向左移动 (C) 不移动 (D) 无法确定16对于非定位系统分布X所拥有的微观状态tx为 ( D ) 17某双原子分子AB取振动基态能量为零，在温度T时的振动配分函数为2.0，则粒子分布在基态上的分布分数N0/N应为 ( D ) (A) 2.0 (B) 0 (C)

7、 1 (D) 1/218一个体积为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) 19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20下列配分函数中，对热力学能、焓和热容没有贡献的是 ( A、C ) (A) 核自旋配分函数 (B)平动配分函数 (C) 电子配分函数 (D) 振动配分函数 (E) 转动配分函数二、判断题（每小题1分，共10分；对打，错打）1、绝热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

8、、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。 ( )3dU = nCV,mdT对一定量的理想气体的任何p，V，T过程均适用。 ( )4理想气体的只适用于可逆过程。 ( )5组成可变的均相系统的热力学基本方程 dG=SdTVdpdnB ，既适用于封闭系统也适用于敞开系统。 ( )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。 ( )7在室温和大气压力下，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。 ( )8A，B两液体混合物在Tx图上出现最高点，则该混合物对Raoult定律产生负偏差。 ( )9等边三角形坐标表示法

9、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，其对熵的贡献越小。 ( )三、填空题（每小题2分，共20分；在题中“_”处填上答案）1某气体分子在容器内起始具有相同的平动能E=2.0010-21J，由于互相碰撞，最后能量服从Maxwell分布，则该系统的温度为 96.6K 。2已知NO和Cl2的临界参数TC, NO=177K，pC, NO=64105Pa，TC, Cl2=550K，pC, Cl2=45105Pa，则具有较小van der Waale气体常数a的是 NO ，具有较小va

10、n der Waale气体常数b的是 NO 。3N2分子根均方速率与H2分子在27的根均方速率相同时的温度 4200K 。41 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，S2/ S2，H2/ H2。(选填：“”，“ 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 ”，“”，“”或“=”)7CaCO3(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 ，相数为 5 ，

11、自由度f为 0 。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”)9300K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 。10已知I2(g)的基态振动波数=21420m-1，k=1.3810-23J.K-1，h=6.62610-34J.s，c=3108m.s-1，则I2的振动特征温度为 308.5K 。四、计算题（共50分）1(本题15分) 在268K，101325Pa下，1mol过冷H2O(l)凝困成同温同压下的H2O(s)，求此过程的Q，W，U，

12、H、A、S和G，并判断此过程是否自发过程。已知在熔点时水与冰的热容差Cp,m(l)-Cp,m(s)=37.3Jmol-1.K-1，熔化焓fusHm(273K)=6.01kJ.mol-1，水=990kg.m-3，冰=917kg.m-3，M=18.01g.mol-1。解: 设计如下可逆途径： (2分) H=H1+H2+H3=nCp,l,m(T2-T1)- nfusHm+ nCp,s,m(T1-T2)= nCp,m(T2-T1)- nfusHm=1mol37.3J.mol-1.K-1(273K-268K)- 1mol6.01103J.mol-1= -5823.5J (3分)Q=H= -5823.5J

13、 （1分）W= -pV=-p(Vs-Vl)= -p(m/s-m/l)=-101325Pa1mol18.0110-3kg.mol-1(1/917kg.m-3- 1/990kg.m-3)= -0.14674J （2分）U= Q+W= -5823.5J-0.14674J= -5823.647J （1分）S=S1+S2+S3=nCp,l,mln(T2/T1)- nfusHm/T2+nCp,s,mln(T1/T2)=nCp,mln(T2/T1)- nfusHm/T2=1mol37.3J.mol-1.K-1ln(273K/268K)- 1mol6.01103J.mol-1/273K= -21.325J.K

14、-1 （3分） G=H-TS= -5823.5J-268K(-21.325J.K-1)= -108.4J （1分）A=U-TS= -5823.647J-268K(-21.325J.K-1)= -108.55J （1分） 在等温、等压，无非体积功的条件下，G0，该过程是自发的。 （1分）2(本题10分) 298K，p下苯(组分1)和甲苯(组分2)混合组成理想溶液，求下列过程的G：(1) 用甲苯将1mol苯从x1=0.5(状态)稀释到x1=0.2(状态)；(2) 将1mol苯从状态分离出来。解: 状态：x1=1/(1+n2)=0.5，n2=1mol，x2=0.5 （0.5分）状态：x1=1/(1+

15、n2)=0.2，n2=4mol，x2=0.8 ，n2= 3mol （0.5分）(1) 1A1B+3B1A4B （0.5分）G2=n1(u1*(l)+RTlnx1)+n2(u2* (l)+RTlnx2)=u1*(l)+RTln0.2+4u2*(l)+4RTln0.8 （1分）G1=n1(u1*(l)+RTlnx/1)+n2(u2* (l)+RTlnx/2)+ n/2u2* (l)=u1*(l)+RTln0.5+u2*(l)+RTln0.5+3u2* (l) （1分）G =G2-G1=RTln0.2+4RTln0.8-2RTln0.5= RT(ln0.2+4ln0.8-2ln0.5)=8.3142

16、98(ln0.2+4ln0.8-2ln0.5)= -2764.27J （2分） (2) 1A4B1A+4B （0.5分）G2=n1u1*(l)+n2u2*(l)=u1*(l)+4u2* (l) （1分）息考生信栏 院（系） 班级 姓名 学号 装订线G1=n1(u1*(l)+RTlnx/1)+n2(u2* (l)+RTlnx/2)=u1*(l)+RTln0.2+4u2* (l)+4RTln0.8 （1分）G =G2-G1= -RTln0.2-4RTln0.8= -RT(ln0.2+4ln0.8)=-8.314298(ln0.2+4ln0.8)=6198.9J （2分） 3(本题15分)已知活泼的

17、轻金属Na(A)和K(B)的熔点分别为372.7K和336.9K，两者可以形成一个不稳定化合物Na2K(s)，该化合物在280K时分解为纯金属Na(s)和含K的摩尔分数为xB=0.42的熔化物。在258K时，Na(s)和K(s)有一个低共熔化合物，这时含K的摩尔分数为xB=0.68。试：(1) 画出Na(s)和K(s)的二组分低共熔相图；(2) 分析各点、线、面的相态、相数和自由度；(3) 绘出xB=0.36、0.68、0.88熔化物的步冷曲线；(4) 计算1.6kg xB=0.88的熔化物最多能析出何纯固体多少？解: (1)Na(s)和K(s)的二组分低共熔相图： (3) 各熔化物的步冷曲线

18、： （5分） （3分）(3) 点M：SA+LA，二相，f *=0 （0.25分）点E：SB+LB，二相，f *=0 （0.25分）点N：SA+SC+LN，三相，f *=0 （0.5分）点D：SC+SB+LD，三相，f *=0 （0.5分）线FON：SA+SC+LN，三相，f *=0 （0.5分）线IDK：SC+SB+LD，三相，f *=0 （0.5分）面MNDE：L，单相，f *=2 （0.25分）面MNOF：SA+L， f *=1 （0.25分）面NOID：SC+L，两相，f *=1 （0.25分）面EDK：SB+L，两相，f *=1 （0.25分）面FOHG：SA+L，两相，f *=1 （0.25分）面KDIHJ：SC+SB，两相，f *=1 （0.25分）(4) 由杠杆规则可知：ml(0.88-0.68)=ms(1.0-0.88) ml/ms=0.12/0.2=0.6，ml+