四川大学2007级物理化学I-1半期试题

2007级化学学院物理化学(I)－1半期考试试题

−−231−34

(kB=×1.3810J.Kh=×6.62610J.s)

一、（16分）选择题

1．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A.

(A)绝热箱中所有物质(B)两个铜电极

(C)蓄电池和铜电极(D)CuSO4水溶液

2．对于封闭体系来说，当过程的始态与终态确定后，下列各项中哪一个无确定值B.

(A)Q-W(B)Q

(C)W(当Q=0时)(D)Q(当W=0时)

3．用力迅速推动气筒活塞而压缩气体，若看作绝热过程，则过程的体系熵变为A。

(A)大于零(B)等于零(C)小于零(D)不能确定

4.101325Pa和373.15K水蒸发，以水和蒸气为体系，则体系的哪一种热力学量变化为零

D。

(A)∆U(B)∆H(C)∆S(D)∆G

5.下列叙述中，哪一种是错误的D。

(A)热不能自动从低温物体流向高温物体，而不留下其它变化

(B)不可能从单一热源吸热作功而无其它变化

(C)一切可能发生的宏观过程，均向着孤立体系熵增大的方向进行

(D)绝热过程，Q＝0，∆S＝0

6.①∆<A0②∆=HCTTp()21−③QCTT=V2()−1④∆S>0上列式子中，对理

想气体的恒容过程总是成立的关系式是B。

(A)①②(B)②③(C)③④(D)①④

7.A,B分子的配分函数分别为qA,qB,由NA个A分子和NB个B分子构成的混合理想

气体体系，总配分函数为C.

NABNNNAB

NNABqqABqqAB

(A)qqAB××(B)qAqB(C)×(D)+

NNAB!!NNA!!B

8.H2，N2，HBr和CO四种气体中，平动对摩尔熵贡献最大的是C。

(A)H2(B)N2(C)HBr(D)CO

St,m=R(2,5lnT+1.5lnM-lnp+AM为摩尔质量而HBr摩尔质量最大（81g/mol）

1

二、（18分）填空题

1

1.298.15K时反应CH(l)+7O(g)→3HO(l)+6CO(g)的恒压反应热和恒容反应

662222

-1

热之差Qp－Qv约为-3.718kJ•mol。

Qp－Qv=∆ngRT=(6-7.5)×8.314×298.15=－3718J/mol.

2.液体水在298K，饱和蒸气压下蒸发为同温同压的水蒸气，该过程中∆H>0，

∆S>0，∆A<0,∆G=0(填>，<或=，每空1分)

等T，P平衡，∆G=0；液体水蒸发为水蒸气，体系吸热，混乱度增加，∆H

>0∆S>0；

A=U-TS=H-PV-TS=G-PV∆A=∆G-∆PV=-P∆V<0

3.某化学反应在400K,pθ下进行，放热30.0kJ.mol-1，若在相同条件下通过可逆电池来

完成，吸热25.0kJ.mol-1，则反应过程的熵变为62.5J.K-1.mol-1，体系可能作

的最大非体积功为55kJ.mol-1。

-1-1

∆S=QR/T=25000/400=62.5J.K.mol

等T，P平衡,体系可能作的最大非体积功为体系吉布斯自由能的减少

-1-1

∆G=∆H–T∆S=30.0kJ.mol-QR=-55.0kJ.mol

4.理想气体从相同始态分别经绝热可逆膨胀和绝热不可逆膨胀到相同的压力，那么终

态的温度：T（可逆）<T（不可逆）；终态体积：V（可逆）<V（不可逆

(填>，<或=，每空1分)。

体系绝热可逆膨胀做最大功，终态温度为最低，由PV=RTV=RT/P终态体积

也为最小

h2

5.设某气体在体积为V的立方体容器中，若=0.1kT，则平动量子数nx=1，ny=2，

8mV2/3

nz=3的状态的能量为1.4kT，该能量的能级上和基态间粒子分布数的比值

为2.00(6e-1.1)。

-21

6.NO(g)分子的电子基态和第一激发态的简并度都为2，∆εe=ε1－ε0=2.473×10J。在

500K时NO的电子配分函数值为3.4。

q=2+2exp[-2.473×10－21/(1.38×10-23×500)]

三、（10分）简答题

1.一个刚性密闭绝热箱中有H2与Cl2混合气体，用光引发使其燃烧发生反应：

H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)

-1

光能忽略，若将气体视为理想气体，巳知∆fHm(HCl)=-94.56kJ·mol，试判断该过

程中∆U、∆H、∆S、∆A、∆G是大于零，小于零，还是等于零？

2

【答】∆U=Q-W=0；∆S>0(孤立体系内的自发过程)

∆H＝∆U＋∆(pV)＝nR(T2-T1)>0∆A＝∆U－∆(TS)＝－∆(T2S2－T1S1)<0

∆G无法确定。

2.298K的大气中有一真空绝热筒，绝热筒有一活塞与大气相通，打开活塞，气体迅速

进入筒内，当筒内压力与大气相等时关闭活塞，则筒内气体温度为多少K?(大气视为

双原子理想气体，试简要写出解题过程)。

【答】如图所示，将进入筒内的气体视为体系，

气体进入筒内是因为周围大气对其做功的结果。

WpVnRT'＝00=0Q=0∆UWW=−='∴nCV,m()T−=T0nRT0

RT0RC+Vm,Cpm,7

TT=+0=T0=T0=γT0＝×298＝417K

CV,mCVm,CVm,5

四、（14分）1mol单原子理想气体从202.65kPa、0.0112m3的始态沿着pT=K（K为常

数）可逆压缩至405.3kPa，求过程的W、Q、∆U和∆H。

pV11202650×0.0112Tp11273.0×202.650

【解】TK1===273.0TK2===136.5

nR1×8.314p2405.3

3

∆=UnCTT(−)=××18.314×(136.5−273.0)=−1702J

vm212

5

∆=HnCTT(−)=××18.314×(136.5−273.0)=−2837J

pm212

2

VT22KnRTKnR

W==pdVd()=⋅=−22()TdnRT21T

∫∫VT11TK∫TK

=×28.314×(136.5−273.0)=−2270J

QUW=∆+=−1702−2270=−3972J

五、（14分）将1mol甲苯在大气压pө，正常沸点（383.75K）下与热源接触，使它向真

空中蒸发变为pө下的蒸气。求过程的W、Q、∆U，∆H、∆A、∆S与∆G。能否用∆G

-1

说明过程的不可逆性？已知在该温度时甲苯的∆vapHm=33.5kJ·mol,并假设甲苯

蒸气为理想气体。

1molCHCH(l)⎯⎯⎯⎯真空蒸发→1molCHCH(g)

【解】653653

TpK,ΘΘTpK,

TK,pΘ,恒温恒压可逆蒸发

W=0∆Hn=∆vapHm=33.5kJ

3

∆=∆−∆UH(pVHnRT)≈∆−=33500−×18.314×383.75=30.31kJ

QU=∆=30.31kJ

∆H33500Q∆U30310

∆=S==87.30J.K-1∆=−S体=-=−=−78.98J.K-1

T383.75环TT383.75

-1

∆=∆+∆=SSS总体环87.30−78.98=8.32J.K>0

∆=∆−∆=AUTS30310−383.75×87.30＝-3.19kJ

∆=G0不能用∆=G说明过程可逆性。

4

六、（16分）已知298.2K时下列数据:

物质CH325325222COOH(l)CHOH(l)CHCOOCH(l)HO(l)CO(g)HO(g)

Θ-1

∆cHm/kJ.mol-874.5-1366

Θ-1

∆fHm/kJ.mol-393.5-241.83

Θ-1-1

Cp,m/J.K.mol123.4111.5169.075.30

Θ-1

∆vapHm/kJ.mol44.01

以及298.2K时反应：CHCOOH(l)+CHOH(l)CHCOOCH(l)+HO(l)的标准摩尔

3253252

Θ-1

反应焓∆rHm(298.2K)=-9.20kJ.mol：

Θ

(1)计算上述反应在330K进行时的标准摩尔反应焓∆rHm(330K)；

Θ

(2)计算298.2K时乙酸乙酯的标准摩尔生成焓∆f325Hm(CHCOOCH(l),298.2K)。

【解】（）-1-1

1∆=rpCC∑νBp,m(B)=169.0+75.30-123.4-111.5=9.4J.K.mol

ΘΘ

∆∆rrHmm(330K)=HCTT(298.2K)+∆−rp21()=－9200+9.4*(330－298.2)＝－8.90kJ

（2）CHCOOH(l)+CHOH(l)CHCOOCH(l)+HO(l)

3253252

ΘΘΘΘ

∆∆rHHmm(298.2K)=c(CH3COOH(l))+∆cHm(C25HOH(l))-∆cHm(CH3COOC25H(l))

ΘΘΘΘ

∆∆∆∆c325c3HHHHmmmm(CHCOOCH(l))=(CHCOOH(l))+c25r(CHOH(l))－(298.2K)

＝－874.5－1366－（－9.20）＝-2231.3kJ.mol-1

乙酸乙脂的燃烧反应：

Θ

∆cHm

CH3252COOCH(l)＋5O(g)⎯⎯⎯→4CO2(g)+4H2O(l)

ΘΘ

∆r,2Hm−∆4vapHm

4CO22(g)+4HO(g)

∆∆−∆HHHΘΘΘ(CHCOOCH(l))=4(HO,l)

c325r,2vap2mmm

ΘΘΘ