0607年05化工轻化材料专业AB卷答案

1、福建农林大学考试试卷(A)卷20062007学年第一学期课程名称：物理化学(上)考试时间化工、轻化、材料专业 一年级 班学号 姓名题号-一一-二二三四五六七八九十总得分得分评卷人签字复核人签字得分一、填空题(第14题每题1分，其它每题2分，共28分)1.已知液态水在温度T时的标准摩尔生成焙为x,则氢气在该温度下的标准燃烧蛤为x_o2. 对于理想气体，有 Cp,m-Cv,m= R。3. 反应进度的定义式：dg=(lHB/VB o4. 组分相变化的方向总是从绢分化学势高的相向绢分化学势 低 的相 变化。(填高或低)5. 稀溶液的四个依数性分别是：溶齐y的蒸气压下降、凝固点降低、沸点升高、渗透压。6

2、. 相律的公式为：F=C-F+ 或F=C-P-2。今将NH4HS (S)放入一抽空的容器中，并与其分解产物 NH3(g)和H2S(g)成平衡：NH4HS=NH3(g) + H2S(g)则系统的独 立组分数C=、相数P= 2、自由度数F= 1。7. 影响平衡组成的因素有：反应温度、压强、反应物摩尔比、惰性组分。8. 反应CaCO3=CaO+CO2 (g)的K'写成平衡压力商的表达式为:人=严32*9. 焦耳实验推出，理想气体有(at/5V)T=0,该式可以用文字表述为：在恒温时改变体积,气体的内能不变。10. 公式AH =Qp的适用条件是： 恒压、非体积功为零。11. 由热力学基本公式

3、dG= -SdT + Vdp,可以导出的两个偏导数是：(dG/8T)p=一 5、(6G/6P)T = V。12. 25 C下一瓶充氧气 200 atm (20.27 MPa)的40 dm3的钢瓶中装有 11 kg的氧气。已知该状态下压缩因子z = 0.95O13. 应用 GW0作为变化方向或限度的判据的前提条件是：恒温恒压非体积功为零。14. 1 mol理想气体于恒压下升高 1 °，气体与环境交换的功等于-8.314 J。15. 对于任意的不可逆循环， AU .=0, AH =0, AS (体系)三0,AS (体系)+AS (环境)世Oo (填N、=)16. 理想气体恒温可逆膨胀，

4、$ (系)nRlnVyVt,理想气体自由膨胀，(系)=。(写出表达式)|得分|二、简答题(是非题每小题1分，其它每小题2分，共21分)1. 物理化学研究的两个基本问题?热力学和动力学问题2是非题，判断结果填入下表1234567891011XVXVXVVVXXX(1) 隔离系统的炳永远增加。(2) 隔离系统的炳永不减少。(3) 可以用体系的炳值是增加或不变来判断过程是自发变化或达平衡。(4) 可逆绝热过程的炳变为零。(5) 纯物质在温度趋近于 0K时炳规定为零。(6) 体系的炳值体现了其微观状态的混乱度。(7) 标准炳Sm是一个相对值。(8) 过程的炳变总是大、等于过程热温商的积分。(9) 分子

5、间一定存在范德华引力，分子间没有排斥力。(10) 水的三相点为 0 °C、latm。(11) 理想气体进行绝热可逆压缩，Q=0, AH=0, Ssys=O, AA=0, G=0。3. 名词解释(1) 固溶体：两种物质形成的液态混合物冷却凝固后，两物质形成以分子、原子或离子 大小相互均匀混合的一种固相。(2) 超临界状态：温度和压力高于临界点的状态。(3) 恒沸物：具有恒沸点组成的混合物，其组成取决于压力。4. 气体的标准态是？标准压力下表现出理想气体性质的纯气体状态。三、综合题（共51分）物质C （石墨）H2 (g)N2 (g)O2 (g)CO(NH 2)2 (S)Sm0/ J/mo

6、lK5.740130.68191.6205.14104.6 cHm / kJ/mol-393.51-285.8300-631.66物质NH3 (g)co2 (g)H2O (g)CO(NH 2) 2 (S) Orh / kJ/mol-16.5-394.36-228.57?1. 共 10 分)(1)利用上表 1 中各物质的 Sme, AcHme?,求 CO(NH2)2(S)在 25°C 时的 fSra A fHm（标准压力，25?下）AfG meo (6分)(2)利用上表2中各物质的AfG me数据，求25°C时反应CO2 (g) +2NH 3 (g) =H2O (g) +CO

7、(NH 2)2 (S) 的 ArGm6 和 K° (4 分)。(1) CO(NH2 ) 2的生成反应 C(石墨)+ 2H 2(g) + N 2(g) + O 2(g) =CO(NH 2)2(S)AfSem = 104.6- (5.74+ 2 XI30.68 + 191.6 + 0.5 x 205.14)=456.67AfHem = -393.51 -2 x 285.53 + 0 + 0- (-631.66)=333.51 kJ.mol*AjGem=AfHem-TAfSm=-333.51 x 10计算Imol水在latm (沸点)下全部蒸发为蒸汽时的Q、W、A U> AH>

8、 AS> A、AG-已知水的气化热 40.668 kJ - mol-1 ( 12分，每答案2分)：?过程恒压,.'.Q=AH = 40.668 KJW= -PAV= -P(V g-Vi)A-P Vg = -8.314x373.15 = 3.102 KJAU=Q + W = 40.668 -3.102 = 37.566 KJAH = A vapH = 40.668 KJAS = AH/T = 40.668 x 10 3/373.15 = 108.986 J/KAA = AU-TAS = 37.566 x 10 3 -373.15 x 108.986 = -3.102 KJ?.?过程

9、为可逆相变，AG = 0 J 某反应在HOOK附近，温度每升高IK, Kp比原来增大1%,求在此温度附近 该反应的 一 298.15 x (- 456.67)=-197.35 KJ.mol 1 CO2(g) + 2NH 3(g) =H 2O© + CO(NH 2)2 (S)ArGem = AjG emCO(NH 2)2(S)J + AjG emH 2O(g)-2AjG 0mNH 3(g) -AfG emCO2(g)=-197.35 - 228.57 + 2x 16.5 + 394.36=1.440 KJ.mol1K0 = exp(-ArGem/RT) = exp- 1400/(8.3

10、14x298.15) = 0.568ArHm (4 分)&( 一)：dK°/dT = K 0 x 1% = > dlnK e/dT=O.Ol与 dhiK 7dT = ArHem/RTA 相比得心气抵/时=0.01 = >A rHem = 100.6 KJ盛二大In K2e/K 9 = ArHem/R x (T2ArHem = R T2T/(T2 T)ln K I3(1+O.O1)/=8.314 x 1101 x 1100/(1101 1100)ln0.01=100.2 KJ4. 15.6克的水中溶解了1.68克蔗糖后，加热到100°C,这时溶液上的饱和蒸

11、气常压下沸腾了吗？ （ 5分）（ 蔗糖分子量 342）XA = (15.6/18)/(15.6/18 + 1.68/342) = 0.9942 分PA= PA*X XA= 101.325 x 103 x 0.994=100.7 KPa2 分VP A <P A*常压下没有沸腾。1 分6,材料工程学院某老师欲用 180°C的水蒸气加热软化木材，试用克 -克方程估算 设备应要能耐多大的压强 （即该状态下的蒸气压有多大 ） ？已知水的 气化热为 moF1。（ 4 分）压为多少？该工艺所需40.668 kJ ?lnP 2/Pi = A rHein/R X(T2-TI)/T2T=40.66

12、8 x 1()3/8.314 x (180-100)/(180+273.15) x (100+273.15) =2.314P2 = 101.325 x 103 xexp(2.314)1.024 MPa7. （ 10分）25°丙醇（A）-水（B）系统气-液两相平衡时蒸气总压和气、液相组成如下:p/kPa2.903.674.164.724.784.724.533.803.17XB00.10.20.40.60.80.950.981YB00.2940.4300.5610.6050.6170.6820.8241（1）画出压力一组成图，并标出气相线、液相线以及各相区的平衡相态；（4分） 在图中标

13、出，组成为xb =0.3的系统在平衡压力为 4.16 kPa下气、液两相的 相点。依杠杆规则， 两相物质量的比为多少？（ 4分）（3）对应上图，拟出温度一组成图的大致形状。已知水和丙醇的沸点为100、98°C,恒沸温度为87°C （2分）84温度-组成图8用热力学基本方程证明：1） （6H /Op" = V -T（6V /6T"(6 分)2)对理想气体，有 ( =01) VdH = TdS + VdP .: (8H/dP) T = T(dS/dP) T +V(1) 火：? dG = -SdT + VdpG(T,P), dG = (dG/dT)pdT +

14、(dG/dP) TdP 据麦克斯韦关系式有(dS/dP)T = (dV/dT) P (2)式代入式得(dH/dP) T = V-T(dV/dT) P2) 对理想气体有:V = n RT/PP 不变的条件下 "又寸 T 求导得(dV/dT) P = d(nRT/P)/dT P = nR/P将(洒 /6T)p=nR/P 代入(6H/6P)T = V-T(dV/dT)p 得(dH/dP)T = V-Tx nR/P = V-V=0福建农林大学考试试卷2006 2007学年第一学期课程名称：物理化学（上）考试时间化工、轻化、材料专业一年级班学号姓名题号-一一-二二三四五六七八九十总得分得分评卷

15、人签字复核人签字得分一、填空题（除标注分值的题外，每题2分，共31分）1. 200 C、400 MPa下玦的压缩因子为 1.21,5 molH2的体积为 5.95x10"/。2. 理想气体等温可逆膨胀，过程 AH 0, AU=JQ, W <_0, Q > 0 。（填 >、V、=）3. Imol理想气体向真空自由膨胀，体积增大10倍，则物系的炳变为AS （系）=19.14 J.K-i o4. Imol单原子分子理想气体（Cv, m=3R/2 ）从300 K绝热压缩至500 K,其焙变为：AH=4.2 KJ o5. 相律的公式为：F=C-P+n 或 F=C-P-2。反应

16、 CaCO3（s） =CaO（s） +CO2 （g）成平衡 时，系统的独立组分数 C= 2、相数P= 3、自由度数F=。6. 反应 C （石墨）+H2O （g） =H2（ g） +CO （g）在 1000 K 和 1200 K 时 K° 分别为2.505 和38.08,则此温度范围内的平均反应热厶 rHm° =。7. 影响平衡组成的因素有：反应温度、压强、反应物摩尔比、惰性组分。8. M AU =Qv的适用条件是：恒容、o9. 应用AA< 0作为变化方向或限度的判据的适用条件是：恒容、恒温且非体积功为零。10. 由热力学基本公式 dA= -SdT- PdV,可以导出的

17、两个偏导数是:QNg = -S、二-P 。11. 当系统对环境作功时，以可逆途径所作的功绝对值最大。（填大或小）（1分）12. 已知CO2在温度T时的标准摩尔生成焙为 X,则石墨在该温度下的标准燃烧焙为x _ o （分）13. 化学势的定义式：u=14. 属于强度性质的状态函数有： T、P ,属于广延性质的有：V、U ,不属于状态函数的物理量有：0、W （各举2例）。（3分）15. 97.11 C下，乙醇摩尔分数为 0.012的乙醇水溶液上水的蒸气压为90.2 kPa则此温度下纯水的饱和蒸气压为。16. 在真空的容器中放入固态的 NH4HS,于25 °。下分解为NH3与H2S,测得平

18、衡时 容器内的压力为 66.66 kPa，则反应 NH4HS （S） = NH3 （g） + H2S （g）的 K9为 0.1111。|得分一二、简答题（是非题每小题1分，其它每小题2分，共20分）1. 物理化学研究的两个基本问题？热力学问题和动力学问题2. 是非题，判别结果填入下表12345678910VVXXXVXVXV1）体系经过一个循环过程，不论过程是否可逆，体系的炳变为零。2）甲烷气燃烧过程可以近似看作恒压绝热过程。3）单质的标准摩尔生成焙一定为零。4）不可逆过程的逆过程是不可以实现的。5）有恒定熔点或沸点的物质是纯物质。6）dGm和K只与温度有关，不受压强影响。7）化学反应的Qp总

19、大于Qv。8）一般来说，某物质的 Cp,m总大于Cv,m。9）在100°C、1 atm下1 mol水蒸发为水蒸气，过程的（系）=0, AA=0, G=0。10）任何一个过程，体系的炳变不能小于该过程热温商的积分。3. 名词解释1）状态函数：系统的性质均为状态的函数2）内能：反映系统内部能量的函数3）标准摩尔生成焙变：在一定温度的标准态，下由热力学稳定单质生成化学计量数vB =1的物质B的标准摩尔反应 培。4, 盐、糖、小分子有机物都具有使细胞失水的作用（如盐、糖在制作凉拌菜时会腌出大量水，生理盐水、糖、乙醇的浓溶液具有使菌体细胞脱水而抑制病菌生长的作用等）。试用化学势在相变化中的应用

20、来解释这一现象。、综合题（共49分）1.今有1 mol理想气体始态为0°C、IMPa,令其反抗恒定的0.1 MPa的外压，膨胀到 体积为 原来的10倍，压力等于外压。计算此过程的 Q、W、AU> AH> AS> A A> AG-已知Cv, m=12.471 J/mol-Ko ( 12 分)已知该气体为理想气体PiVi/nRTj = P 2V2/nRT2,即:lx 106Vi/R x 273.15 = 0.1 x 106x IOV1/RT2T2 = Tj =273.15 KW=-P 村 V2- Vj) = -0.1xl06x( 10Vi- Vj)=-0.1x10

21、 6x 9Vi=-0.1 x 106 x 9 x 8.3145 x 273.15/1 x 106=-2.04 xlO3 J2 分?.过程中温度不变，理想气体的内能和焙变只是温度的函数AU = AH = 02 分AU=Q + W =>Q = -W=2.04xl03 J2 分AS - n Cvfml nT2/Tj + n RbiVWi=8.3145 x I nIO = 19.14 J.K 12 分AA =AU-TAS = -273.15 x 19.14 = -5.23 x 10 3 J2 分AG =AH -TAS = -273.15 x 19.14 = -5.23 x 10 3 J2 分2.

22、 25 C、标准压力下，金刚石与石墨的标准炳分别为2.38、5.74J/mol? K,标准摩尔燃烧焙分别为-395.407、-393.510kJ/moL计算25 °C、标准压力下，石墨 一？金刚石的ArGmeo根据计算结果说明此条件下哪一种晶型较为稳定？（ 7分）-393.510 (-395.407) = 1.897 KJ/mol ,rS m = TS H!,金刚石一 AS m. 石墨=2.38 5.74 = 3.36 J/mol-KArGem=ArHem-TArSe=1.897 x 103-298.15 x (-3.36) = 2.899 KJ/mol3.共12分)欲用苯和乙烯在一

23、定催化剂下进行烷基化反应制备乙苯：C6H6 (g) +C2H4 (g) =C6H5-C2H5 (g)_今查表得相关数据物质C6H6 (g)C2H4 (g)C6H5-C2H5 9)(298K)AfG me/kJ/mol129.768.12130.451)求298K时该反应AfHme/kJ/mol82.9352.2629.76的K0o根据Ke的计算结果，预测该温度下这个合成方法有否实用价值？(6分)2)为了加快反应速率，欲将反应温度选择在100°C。试计算100°C时的K°。从反应速率的提高和转化率变化两方面综合考虑，请你对这个选择作一评价。(6分)(以上两个问题皆不

24、要求计算，仅作简单说明)。1) ArGem =fG°m,C6H5-C2H5 一 (卜 jG°m,C6H6 +4jG m,C2H4)=130.45 - (129.7 + 68.15) = -67.4 KJ/molArGem = -RTlnK 0K° = exp(-A rGem/RT) = exp(67.4 x 103/8.3145 x 298)=6.53 xlO 112 分平衡常数很大，意味反应向右进行彻底，产物在平衡组成中占的比例大，故该温度下这个合成方法有实用价值。2分2) AHm =jH' m,C6H5D2H5(fH' m,C6H6+jH' m,C2H)4=29.76 - (82.93 + 52.26) = -105.43 KJ/mol2 分Yin K2e/ Kje = -A rH° m x(l/T2 - 1/Ti )/R即 In Kf/6.53 x IO11 = 105.43 xlO3 x( 1/373.15 - 1/298)/8.3145K2e=1.25xl0 82 分虽然平衡常数有所减小，但