大学物理化学试题及答案汇总

大学物理化学试题及答案汇总物理化学试卷一一、选择题(共15题30分)1.下列过程中可以应用公式dU=(Cp-nR)dT进行计算的是：(C)(A)实际气体等压可逆冷却(B)恒容搅拌某液体以升高温度(C)理想气体绝热可逆膨胀(D)量热弹中的燃烧过程。2.理想气体经过可逆与不可逆两种绝热过程：(B)(A)可以从同一始态出发达到同一终态因为绝热可逆ΔS=0(B)从同一始态出发，不可能达到同一终态绝热不可逆S>0(C)不能断定(A)、(B)中哪一种正确所以状态函数S不同(D)可以达到同一终态，视绝热膨胀还是绝热压缩而定故终态不能相同。3.理想气体等温过程的ΔF是：(C)(A)>ΔG(B)<ΔG(C)=ΔG(D)不能确定。4.下列函数中为强度性质的是：(C)(A)S(B)(G/p)T容量性质除以容量性质为强度性质(C)(U/V)T容量性质除以容量性质为强度性质(D)CV。5.273K，10p下，液态水和固态水（即冰）的化学势分别为μ(l)和μ(s)，两者的关系为：(C)(A)μ(l)>μ(s)(B)μ(l)=μ(s)(C)μ(l)<μ(s)(D)不能确定。6.在恒温抽空的玻璃罩中封入两杯液面相同的糖水(A)和纯水(B)。经过若干时间后，两杯液面的高度将是(μ(纯水)>μ(糖水中水),水从(B)杯向(A)杯转移)：(A)A杯高于B杯(B)A杯等于B杯(C)A杯低于B杯(D)视温度而定。7.在通常情况下，对于二组分物系能平衡共存的最多相为：(D)(A)1(B)2(C)3(D)4。*Φ=C+2-f=2+2-0=4。硫酸与水可形成H2SO4·H2O(s)、H2SO4·2H2O(s)、H2SO4·4H2O(s)三种水合物，问在101325Pa的压力下，能与硫酸水溶液及冰平衡共存的硫酸水合物最多可有多少种？(C)(A)3种(B)2种(C)1种(D)不可能有硫酸水合物与之平衡共存。*S=5,R=3,R'=0,C=5-3=2,f*=2-Φ+1=0,最大的Φ=3，除去硫酸水溶液与冰还可有一种硫酸水含物与之共存。9.已知A和B可以形成固溶体。如果加入B可以提高A的熔点，那么B在这个固溶体中的含量必须大于在液相中的含量。(改写并删除无关段落)10.反应2NH3=N2+3H2在等温条件下的标准平衡常数为0.25。那么，在这个条件下，氨的合成反应(1/2)N2+(3/2)H2=NH3的标准平衡常数为2K。(改写)11.在298K时，反应N2O4(g)=2NO2(g)的Kp为0.1132。当p(N2O4)=p(NO2)=1kPa时，反应向生成N2O4的方向进行；当p(N2O4)=10kPa，p(NO2)=1kPa时，反应向生成NO2的方向进行。(改写)12.在一定温度和压力下，可以用ΔrGm来判断化学反应的反应方向。(改写)13.下列说法正确的是：(改写并删除无关段落)14.在T，p时，理想气体反应C2H6(g)=H2(g)+C2H4(g)的Kc/Kx为p/(RT)。(改写)15.标准态的选择对物理量a有影响。(改写并删除无关段落)二、填空题(共5题10分)16.某理想气体，在25℃等温可逆地从1.5dm3膨胀到10dm3时，吸热为9414.5J，则此气体的物质的量为n=2mol。17.化学位μB是B物质的偏摩尔吉布斯自由能。18.N2(g)、O2(g)体系中加入一种固体催化剂，可生成几种气态氮的氧化物，则体系的自由度为f=3。19.完全互溶的二组分溶液，在xB=0.6处平衡蒸气压有最高值，那么组成xB=0.4的溶液在气-液平衡时，xB(g)>xB(总)>xB(l)的大小顺序为。将xB=0.4的溶液进行精馏，塔顶将得到xB=0.6恒沸混合物。20.低压气相反应的平衡常数与温度、压力的关系分别是：Kp只是温度的函数，Kc是T的函数，Kx是T、p的函数。三、计算题(共5题60分)21.计算1molHe(理想气体)在下列状态变化过程中的ΔH和ΔG。He(101325kPa,673K)→He(101325kPa,473K)已知：Cp,m[He(g)]=(5/2)R，473K时Sm[He(g)]=135.1J·K-1·mol-1。答：ΔH=nCp,mΔT=4.157kJ，ΔS=nCp,mln(T2/T1)=7.3J·K-1，S2=ΔS+S1=142.4J·K-1，ΔG=ΔH-TΔS=27.780kJ。22.某气体状态方程为pV=n(RT+Bp)，始态为p1T1，该气体经绝热真空膨胀后终态压力为p2，试求该过程的Q、W及气体的ΔU、ΔH、ΔF、ΔG、ΔS。答：Q=0，W=0，ΔU=0，ΔH=nB(p2-p1)，ΔF=ΔU-TΔS=-nRTln(p2/p1)，ΔG=ΔH-TΔS=nB(p2-p1)-nRTln(p2/p1)，ΔS=nRln(p1/p2)。23.10分(1809)两种液体A和B形成理想液体混合物。在320K下，溶液I含有3摩尔的A和1摩尔的B，总蒸气压为5.33×10^4Pa。再加入2摩尔的B，形成理想液体混合物II，总蒸气压为6.13×10^4Pa。(1)计算纯液体的蒸气压pA*，pB*；(2)计算理想液体混合物I的平衡气相组成yB；(3)计算理想液体混合物I的混合过程自由能变化ΔmixGm；(4)若在理想液体混合物II中加入3摩尔的B，形成理想液体混合物III，总蒸气压为多少？【答案】(a)p=pA*xA+pB*xB5.33×10^4Pa=0.75pA*+0.25pB*……(1)6.13×10^4Pa=0.5pA*+0.5pB*……(2)联立(1)式和(2)式得：pA*=4.53×10^4Pa，pB*=7.73×10^4Pa(b)yB(I)=pB*xB(I)/p(I)=0.36(c)ΔmixGm(I)=RTnBlnxB=-5984J/mol(d)p(III)=pA*xA(III)+pB*xB(III)=6.66×10^4Pa24.固体CO2的蒸气压与温度间的经验式为：ln(p/Pa)=-3116K/T+27.537。已知熔化焓fusHm=8326J/mol，三相点的温度为217K。试求出液体CO2的蒸气压与温度的经验关系式。【答案】已知ln(p/Pa)=-3116K/T+27.537对固气平衡：[dln(p/Pa)/dT]=ΔsubHm/RT^2[dln(p/Pa)/dT]=3116K/T^2=ΔsubHm/RT^2ΔsubHm=25906J/molΔvapHm=ΔsubHm-ΔfusHm=17580J/mol-ΔvapHm/RT+B=-3116K/T+27.537B=22.9227.在理想气体的真空自由膨胀中，保持不变的函数是ΔH=0。8.在AB液体混合物精馏后，可以得到纯A和纯B。9.0.3569S·m·mol是浓度为0.200mol·dm-3的HAc溶液的摩尔电导率Λm(HAc)。10.表面活性物质溶于水时，溶液的表面张力显著降低，正吸附。11.一体积的氢气在0℃，101.3kPa下等温膨胀至原来体积的3倍，其内能变化为0，因为氢气是理想气体。12.ΔH是CO(g)的燃烧热，而不是CO2(g)的生成热。13.0.002mol/kg的Na2SO4溶液的平均质量摩尔浓度m±=2.828×10。14.弯曲液面所产生的附加压力一定不等于零。15.反应H2S(g)+O2(g)=H2(g)+SO2(g)的平衡常数为K1×K2。16.在N2和H2混合气体的绝热可逆压缩中，没有生产NH3。1.ΔU=0，表示内能不变；ΔH=0，表示焓不变；ΔS=0，表示熵不变；ΔG=0，表示自由能不变。2.随着温度升高，溶胶的稳定性下降。3.在101℃时，水在略高于101.3kPa的外压下沸腾。4.在HAc电离常数测定实验中，直接测定的物理量是不同浓度的HAc溶液的电导率。5.定温下气相反应Kp恒为常数。6.反应的级数为二级反应。7.在一定量AgI溶胶中加入Mg(NO3)2电解质溶液，可以使溶胶在一定时间内完全聚沉所需电解质的量最少。8.亲液固体表面能被液体润湿时，其相应的接触角为0度。9.在混合等体积0.08mol·dm^-3KI和0.1mol·dm^-3AgNO3溶液得到的溶胶体系中，加入Na2SO4电解质可使其聚沉能力最强。10.反应Zn+Fe2+=Zn2++Fe的平衡常数为8.34×10^10。11.(1)相图示意图见下；(2)80%A系统从700℃冷却到300℃的过程中，先由液相变成固相A和液相，再由固相A和液相变成固相B和液相，最后由固相B和液相变成固相B；(3)49%A的溶液的步冷曲线见下。相图示意图：步冷曲线：（横轴为温度，纵轴为组成）2、某抗菌素在人体中的反应呈现一级反应。人体中注射0.5克某抗菌素后，测得不同时间血液中药含量的数据如下：t(h)CA(血液中药含量mg/100ml)40.4880.31120.24160.15求该抗菌素的反应速率常数和半衰期，并计算需几小时后注射第二针才能使血液中药含量不低于0.37mg/100ml。解：设cA,0为抗菌素开始浓度。(1)根据反应速率方程的积分形式-ln(cA/cA,0)=kt，可得反应速率常数k=0.0979h-1。(2)根据半衰期公式t1/2=ln2/k，可得半衰期为7.08h。(3)根据血液中药含量不低于0.37mg/100ml，代入公式ln(cA/cA,0)=-kt，可得需约6.8小时后注射第二针。3、5mol过冷水在-5℃，101.3kPa下凝结为冰。计算过程的ΔG，并判断过程在此条件下能否发生。已知水在0℃，101.3kPa下凝固热ΔHm,凝=-6.009J·K-1·mol-1，水的平均热容为75.3J·K-1·mol-1，冰的平均热容为37.6J·K-1·mol-1。解：根据ΔG=-nΔH+TΔS，可得ΔG=-nΔHm,凝+TΔS。其中，ΔHm,凝为凝固热，ΔS为体系的熵变。在此条件下，ΔS=ΔS水+ΔS冰=5mol×(75.3J·K-1·mol-1ln(273.15K/268.15K)+5mol×(37.6J·K-1·mol-1ln(273.15K/268.15K)=-82.5J·K-1。代入可得ΔG=-5mol×(-6.009J·K-1·mol-1)+(-5℃+273.15K)×(-82.5J·K-1)=+30.2J。因为ΔG>0，所以该过程在此条件下不能发生。1.错误。温度一定的时候，气体的体积与压力的乘积并不等于常数，而是正比于温度。2.正确。3.错误。系统的混乱度增加，其熵值也会增加。4.错误。处于标准状态的CO(g)的标准燃烧热不为零。5.正确。6.错误。吉布斯判据只适用于理想气体的等温过程。7.正确。8.正确。9.错误。惰性组分的加入不会影响反应的平衡转化率。10.正确。选择题：1.B.根据查理定律，当温度升高至绝对零度时，理想气体的体积会变为原来的1/273，因此2L的气体在273℃时会变为1/1365L，约等于0.00073L，即约为1L的1/2000。2.C.根据道尔顿分压定律，气体混合物中各组分气体的分压等于其摩尔分数乘以总压力，因此气体B的分压为(1-0.6)×100kPa=40kPa。3.B.当实际气体的压缩因子Z大于1时，表明气体分子之间存在吸引力，压力比理论值更小。1、易于压缩的物质通常是气体，因为气体分子之间的间距较大，压缩时分子之间的相互作用力变小；不易压缩的物质通常是固体或液体，因为它们的分子间距较小，分子之间的相互作用力较大，难以改变其体积。2、易于液化的物质通常是气体，因为液体分子之间的相互作用力较强，可以克服气体分子之间的相互作用力，使气体变为液体；不易液化的物质通常是具有较强分子间相互作用力的气体，如氢气和氦气。4、将CuSO4水溶液置于绝热箱中，插入两个铜电极，以蓄电池为电源进行电解，可以看作封闭体系的是CuSO4水溶液。5、在体系温度恒定的变化中，体系与环境之间不一定产生热交换。6、表达正确的定义式是G=H-TS，其中G表示自由能，H表示焓，T表示温度，S表示熵。7、在一个绝热钢瓶中，发生一个放热的分子数增加的化学反应，热量不会流入或流出体系，因此Q=0，体系对外做功也为0，因为没有物质流出或流入，因此ΔU=0。8、ΔH=Qp适用于0℃，105Pa下冰融化成水的过程。9、焓是体系与环境进行交换的能量，具有能量量纲，是人为定义的一种热力学量，同时也是体系状态函数。说焓只有在某些特定条件下才与体系吸热相等是不正确的。10、凝固热在数值上与熔化热相等。11、在100℃和25℃之间工作的热机，其最大效率为20%。12、在等压下，进行一个反应A+B=C，若ΔrHm>0，则该反应是吸热反应。13、将1molH2O(l)（100℃、101.325kPa）置于密闭真空容器中，蒸发为同温同压的水蒸气并达平衡，该过程的△G小于0。14、1mol双原子理想气体的Cp是5R/2，其中R为气体常数。15、一摩尔理想气体B在温度为300K时，进行等温膨胀使得体积增加一倍，且做功为0。求该过程的熵变∆S（单位为J/K）。（选项d）1、已知稀溶液中溶质的摩尔分数为0.03，纯溶剂的饱和蒸汽压为91.3kPa，则该溶液中溶剂的蒸汽压为88.561kPa。2、化学式的定义式为μB。3、已知下列反应的平衡常数：H2(g)+S(s)=H2S(s)的平衡常数为K1，S(s)+O2(g)=SO2(g)的平衡常数为K2。则反应H2(g)+SO2(g)=O2(g)+H2S(g)的平衡常数为K1/K2。4、将NH4HS(s)放入真空容器中，并与其分解产物NH3(g)和H2S(g)达到平衡，则该系统中的组分数K=2，相数Φ=2，自由度F=2。5、在常压下，A及B二组分组成的凝聚体系能生成三种稳定的化合物，则在液相开始冷却的过程中，最多有两种固相同时析出。计算题：1、在一定压力p和温度298.2K的条件下，1molC2H5OH(l)完全燃烧时所做的功为多少？设体系中气体服从理想气体行为。解：反应方程为C2H5OH(l)+3O2(g)→2CO2(g)+H2O(l)这是等温、等压下的化学反应，所以W=-p(V2-V1)=nRTln(V2/V1)=nRTln(2)=2nRTln(2)。代入数据，得W=2×1×8.314×ln(2)≈-2479J。2、在101325Pa下，将一个100℃、1mol的密闭玻璃球放在100dm3的容器中，整个容器放在100℃的恒温槽内。将玻璃小球击破，水即发生气化（设蒸气为理想气体）。求该过程的Q、W、U、H、S、A和G。已知100℃水的气化热为40.59kJ/mol。解：首先判断水是否全部气化。在101325Pa下，1mol水全部气化应占体积：V=nRT/p=1×8.314×373/101325≈0.029m3。而100dm3=0.1m3，所以水不会全部气化。因此，该过程为等温、等容过程。根据热力学第一定律，ΔU=Q-W，而在等容过程中W=0，所以ΔU=Q。又因为该过程为等温过程，所以ΔU=ΔH，即Q=ΔH=nΔHvap=1×40.59=40