四川大学2010级物理化学I-1半期试题

2010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．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)

2.一绝热容器中间用一隔板隔开，一边装有1mol的理想气体，另一边为真空。抽掉隔板

后，气体充满整个容器，过程中下列哪个结论是正确的A。

(A).ΔU=0ΔH=0ΔT=0(B).ΔU=0ΔH>0ΔT=0

(C).ΔU>0ΔH>0ΔT>0(D).ΔU<0ΔH<0ΔT=0

3.常压下一化学反应的Δ>rpC0，则有B。

(A).ΔrmH随温度升高而降低(B).ΔrmH随温度升高而增加

(C).ΔrmH不随温度而变化(D).无法比较

4.从始态到终态之间发生了一不可逆过程，那么D。

(A).ΔS>0(B).ΔA<0(C).ΔG<0(D).A,B和C皆不对

5.热力学基本方程dG=－SdT+Vdp，可适应用下列哪个过程A。

(A).理想气体向真空膨胀

(B).298K,标准压力下，水气化成蒸汽

(C).电解水制取氢气

(D).化学反应N2+3H2=2NH3未达到平衡

6.分别在一定压力和一定体积下，将1mol单原子理想气体从300K加热到600K时，对应

的熵变为ΔS1和ΔS2,则D。

(A).ΔS1=ΔS2(B).ΔS1=(3/2)ΔS2

(C).ΔS1=(5/2)ΔS2(D).ΔS1=(5/3)ΔS2

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.Cl2(g)分子的振动特征温度Θ=v600K，振动第一激发态能级能量为1kT时Cl2(g)分子

的温度为C。

(A).298.15K(B).300K(C).900K(D).1200K

二、填空题（16分,第4题每空1分，其余每空2分）

1

1.300K时将2mol的Zn片溶于过量的稀硫酸中，若反应在敞口和密闭容器中进行其反应

热分别为Qp和Qv，则反应热之差Qp－Qv约为4988J。

2．1mol单原子理想气体，经绝热不可逆过程变化到273.2K、101.325kPa,体系作功600J，

则体系始态的温度T1=321.3K。

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。

4．液体苯在其沸点温度蒸发为苯蒸气，在此过程中用“＞”或“＜”或“=”的符号填入下列空

格中。ΔH（>）0，ΔS（>）0，ΔG（=）0，ΔU（>）0

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。

-21

6.某分子的两个能级i，j的简并度分别为gi=3，gj=5，两个能级能量差Δε=εj-εi=2.3×10J，

在300K时两个能级上分布的粒子数之比Ni/Nj为1.046。

三、（8分）简答题

1.（3分）请判断在下列过程中体系的ΔU、ΔH、ΔS、ΔA、ΔG中哪些一定为零？

（1）理想气体绝热可逆膨胀过程ΔS；

（2）绝热恒容容器内，发生化学变化ΔU；

（3）液态水在100oC、pө下蒸发为水蒸气ΔG。

2.（5分）某高压容器中含有未知气体，可能是氮气或氩气。今在298K时取出一些样品，

从5dm3绝热可逆膨胀到6dm3，温度降低了21K，试判断容器中是何种气体。设高

压容器中气体视为理想气体并忽略振动对CV的贡献。

【解】单原子理想气体：CV,m=3/2R,γ=Cp,m/CV,m=(5/2R)/(3/2R)=1.671分

双原子理想气体：CV,m=5/2R,γ=Cp,m/CV,m=(7/2R)/(5/2R)=1.41分

γ-1γ-1

绝热可逆：T1V1=T2V2

γ-1

T1/T2=(V2/V1)

298K/(298－21)K=(6dm3/5dm3)γ-1

γ=1.42分

故容器中气体应该是氮气1分

四．（14分）1mol273.15K、0.2MPa的双原子理想气体沿着p/V=常数的可逆途径到达压力

为0.4MPa的终态。求过程的Q、W、ΔU、ΔH、ΔS。

2

V2V2

⎛p1⎞p1122

W=pdV=⎜V⎟dV=(V2−V1)=0.5×(p2V2−p1V1)

∫∫V1V1⎜⎟

⎝V1⎠V12

=0.5×(0.4×22.7−0.2×11.35)kJ=3.405kJ

QUW=Δ+=17.02+3.405=20.43kJ

θs

五.（16分）270.15K、p下1mol过冷水凝结为冰，求过程的ΔlG，判断过程能否自动进行

已知270.15K时水和冰的蒸气压各为489.1Pa和475.5Pa。

3

【解】

s

өΔlG=?ө

1molH2O(l):270.15K,p1molH2O(s):270.15K,p

ΔG1

ΔG5

1molH2O(l):270.15K,ps(l)1molH2O(s):270.15K,ps(s)

ΔG2

ΔG4

ΔG3

1molH2O(g):270.15K,ps(l)1molH2O(g):270.15K,ps(s)

s

ΔlG=ΔG1+ΔG2+ΔG3+ΔG4+ΔG5

Δ≈GGGG12450,Δ=0,Δ=0,Δ≈0

sps(s)475.4

ΔlG=ΔG3=nRTln=×18.314×270.15ln=−63.81J

ps()l489.1

∵Δ<G0，所以过程能够自动进行。

θ

六．（16分）已知101.325kPa，298K下液态丙烯晴(CH2=CHCN)，石墨和氢气的ΔCHm分别为

θ

-1756.9,-392.9及-285.5kJ/mol;气态HCN和C2H2的ΔfHm分别为129.6及226.6kJ/mol,在

101.325kPa下丙烯晴的沸点为351.7K，298K其蒸发热为32.8kJ/mol。求298K及101.325kPa

下反应C2H2(g)+HCN(g)→CH2=CHCN(g)的ΔrHm(298K)。若要计算400K及101.325kPa

下该反应的摩尔热效应ΔrHm(400K)，还需要补充哪些数据，试写出详细的计算公式。

4

若要计算400K及101.325kPa下该反应的摩尔热效应ΔrHm(400K)，还需要补充丙烯晴

(CH2=CHCN)(g),气态HCN和C2H2的恒压热容数据。该反应的摩尔热效应ΔrHm(400K)计算：

400

Δ=Δ+HH(400K)(298K)[C(CH=CH-CN,g)−C(CH,g)−C(HCN,g)]dT4分

rmrm∫pm,2pm,22,pm

298

七．（14分）某理想气体A2，分子电子基态非简并，能级ε0=0；第一激发态简并度为2，能级

ε1=kT，，忽略更高能级。

（1）试求A2分子的电子配分函数qe，以及该相邻两能级上最可几分子数之比N1/N0。

-10-3-1

（2）若该理想气体A2中两原子的核间距r为1.207×10m，摩尔质量M=32×10kg·mol，