物理化学期末试卷(带答案)

《物理化学》2019-2020学年第一学期期末复习题一、判断题1．封闭系统和环境间没有温度差就无热传递。（√）2.隔离系统的热力学能是守恒的。（√）3.在隔离系统中发生某化学反应，使系统的温度明显升高，则该系统的△U>0（×）4．298.15K时，氢气的标准摩尔燃烧焓与H2O（l）的标准摩尔生成焓量值上相等。(√)5．若一个过程是可逆过程，则该过程的每一步都是可逆过程。（√）6.绝热过程Q＝0，由于Q＝ΔH，所以ΔH＝0。（×）7.在一体积恒定的绝热箱中置一绝热隔板，将其分为左右两部分。在两侧分别放入T、p皆不相同的同种气体。现将隔板抽去并达到平衡，若以箱内全部气体为系统，则此混合过程的Q、W、△U都为零。（√）8．反应N2(g)＋O2(g)=2NO(g)的热效应为ΔrHm，这就是N2(g)的燃烧热，也是NO(g)生成热的2倍。(×)9．隔离系统的熵是守恒的。（×）10．理想气体绝热过程功的计算式为W=nCv，m(T2-T1)，此式无论绝热过程是否可逆均适用。（√）11．凡是△S>0的过程都是不可逆过程。（×）12.△fHΘm（C，金刚石，298.15K）=0（×）13．体系由平衡态A变到平衡态B，不可逆过程的熵变一定大于可逆过程的熵变。(×)。14．熵增加原理就是隔离体系的熵永远增加。(×)15．298K时，稳定态单质的标准摩尔熵为零。（×）16.

偏摩尔量就是化学势。（×）17．只有广度量才有偏摩尔量，强度量是不存在偏摩尔量的。（√）18.向溶剂中加入少量溶质一定会导致该溶剂沸点上升。(×)19.在一定温度下，p*B>p*A，由纯液态物质A和B形成理想液态混合物，当气—液两相达到平衡时，气相组成yB总是大于液相组成xB。（√）20．相律只适用于平衡系统。(√)21.对理想气体反应，恒温恒容下添加惰性气体组分，平衡不移动。（√）22.反应C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)，恒温下若增大体系的总压，反应正向进行。（×）23．恒温下，稀电解质溶液的浓度增大时，摩尔电导率增大。（×）24.在温度、溶剂种类一定条件下，某强电解质稀溶液随电解质浓度增加，电导率κ变大，而摩尔电导率Λm变小。（√）25．无论是强电解质还是弱电解质，其摩尔电导率均随溶液的稀释而增大。（√）26．表面张力的存在是弯曲液面产生附加压力的原因。(√)二、填空题在U、H、S、G四个热力学量中，系统发生恒温恒压可逆相变，不变的量是G，而绝热可逆过程中不变的量是S。1mol理想气体在298K下，从2×10-3m3等温可逆膨胀到20×10-3m3，此过程中系统的熵变ΔS为19.15J一定量的理想气体从同一始态出发，分别经绝热可逆压缩和恒温可逆压缩到相同的终态体积V2，则终态的压力p2（恒温）<p2（绝热）。一定量的理想气体从同一始态出发，分别经（1）等温可逆膨胀；（2）绝热可逆膨胀，到相同的末态体积，以U1,U2分别表示两个终态的内能值，则U1>U2。1000C、1.5pΘ的水蒸汽变为1000C，pΘ的液体水，则此过程的△S___0，△G_5.某反应2A＋BP进行一段时间后，消耗A物质1mol，其ΔH＝200kJ，此时反应进度为0.5mol，反应的△rHm＝400kJ·mol-1。6.已知250C下，反应C（石墨）＋2H2（g）＋0.5O2（g）→CH3OH（l）的C（石墨）、H2（g）和CH3OH（l）的标准摩尔燃烧焓ΔCHmΘ分别为-393.51kJ•mol－1，-285.85kJ•mol-1和-726.51kJ•mol-1，则CH3OH（l）的标准摩尔生成焓ΔfHmΘ为－238.7kJ•mol－理想气体恒温可逆膨胀，∆H>W，∆H<Q，Q>0，理想气体恒温可逆压缩，∆U=0，∆H=01mol理想气体经恒温可逆膨胀、恒容加热、恒压压缩回到始态，∆U=0，∆H=0，W>0。H2和O2以2:1的比例在绝热钢瓶中反应生成水，则∆U=0。理想气体绝热反抗外压膨胀，Q=0，∆U<0，∆H<0。石墨和金刚石(C)在25℃，101325Pa下的标准燃烧热分别为-393.4kJ·mol-1和-395.3kJ·mol-1，则金刚石的标准生成热∆fHmΘ(298K)为1.9kJ·mol-11mol理想气体在300K下等温可逆膨胀使体积增大一倍,此过程的W=-1.729kJ.一理想气体在恒定外压＝100kPa下从10dm3膨胀到16dm3，同时吸热126J，则此过程的△U为–474J。1mol理想气体绝热向真空膨胀，若其体积增加到原来的10倍，则体系和环境的熵变分别为：19.14J·K-1和0J·K-1在300K时，48.98dm3的理想气体从100kPa变到500kPa，△G为7.883kJ。理想气体反抗恒外压绝热膨胀时,DU<0，DT<0。纯物质完美晶体，0K时熵值为零。理想气体经历一个循环过程，对环境作功100J，则循环过程的热Q等于100J。系统由相同的始态经过不同途径达到相同末态。若途径a的Qa=2078J，Wa=-4157J，而途径b的Qb=-692J，则Wb=-1387J稀溶液的依数性是蒸汽压下降，熔点降低，沸点升高，渗透压。理想液态混合物的ΔV=0，ΔH=0，ΔS>0，ΔG<0根据克拉配龙方程和克劳修斯-克拉佩龙方程可以知道：当压力减小时，水的凝固点将升高，水的沸点将下降。在一定的T、下，若物质A在相和相中的化学势满足，则A在两相中的迁移方向是α→β；若A在两相中达到平衡，则=。400K时气相反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的ΔrGmΘ＝－3.0kJ·mol-1，则该反应在400K时的KΘ为2.46，其逆反应NH3(g)1/2N2(g)+3/2H2(g)在400K时的KΘ为0.638。在一抽空的容器中放有过量的NH4HS（s）发生分解反应，NH4HS（s）与其分解产物NH3（g）和H2S（g）成平衡，此平衡系统的相数P、组分数C、自由度数F分别为：2、1、1。已知EΘCu2+/Cu=0.337V，EΘCu+/Cu=0.521V，由此可求出EΘCu2+/Cu+=0.153V。已知0.02molkg1BaCl2溶液，其离子的平均活度因子为0.659，那么其电解质溶液的平均离子活度为0.0209。浓度为b的Al2(SO4)3溶液，正负离子的活度系数分别用γ+和γ－表示，则其γ±=;a±=。由于新相难以形成而出现的四种常见的亚稳态是过饱和蒸汽，过热液体，过冷液体，过饱和溶液。将适量的表面活性剂加入到水中，溶液的表面张力γ随表面活性剂浓度c的变化率dγ/dc<0反应2A3B，则与之比为2:3。某反应在20oC时的速率常数为0.01s－1，该反应的级数为一级，20oC时反应的半衰期为69.31S。反应2O3=3O2的速率方程可表示为则速度常数k和kˊ的关系为3k=2kˊ。一基元反应，正反应活化能是逆反应活化能的2倍，反应时吸热120kJ·mol-1，则正反应的活化能为240kJ·mol-1三、选择题1mol单原子理想气体从273K及202.6kPa的初态经pT=常数的可逆途径压缩至409.4kPa的终态，则此过程的△U为（D）。A.1720JB－406.8JC.406.8JD.－1720J对理想气体，下列关系式不正确的是（A）。A．B.C．D.当理想气体反抗一定的压力作绝热膨胀时，则（D）A．焓总是不变B.热力学能总是增加C．焓总是增加D.热力学能总是减少100℃，101.325kPa下的水向真空气化为同温同压下的水蒸气，其ΔU=0B.＜0C.＞0D.无法确定发生下述变化时,（A）系统的熵值可能变化。A.可逆过程B.可逆循环C.不可逆循环D.绝热可逆在298.15K和100kPa下水汽化为同温同压的水蒸气，则系统与环境的熵变（C）A.ΔSsys<0，ΔSamb<0B.ΔSsys<0，ΔSamb>0C.ΔSsys>0，ΔSamb<0D.ΔSsys>0，ΔSamb>0理想气体绝热向真空自由膨胀过程中（D）A．W=0，Q>0，ΔU>0，ΔH=0B.W=0，Q＝0，ΔU=0，ΔH>0C．W<0，Q>0，ΔU=0，ΔH=0D.W＝0，Q=0，ΔU=0，ΔH=0△H＝Qp此式适用于哪一个过程:(B)理想气体从101325Pa反抗恒定的10132.5Pa膨胀到10132.5Pa在0℃、101325电解CuSO4的水溶液气体从(298K，101325Pa)可逆变化到(373K，10132.5Pa)某体系经不可逆循环后，下列答案中不正确的是（A）AQ=0B△U=0C△H=0D△CP=0制作膨胀功的封闭体系，（B）。A．>0B.<0C．=0D.无法确定在标准压力pØ和268.15K时，冰变为水，体系的熵变ΔS应（A）。A.大于零B.小于零C.等于零D.无法确定在00C，101.325kPa的压力下，H2O（s）→H2A.W<0,ΔU<0,ΔG<0B.W>0,ΔU>0,ΔG<0C.W<0,ΔU>0,ΔG=0D.W>0,ΔU>0,ΔG=0下述说法何者正确：（C）水的生成热即是氧气的燃烧热B.水蒸汽的生成热即是氧气的燃烧热水的生成热即是氢气的燃烧热D.水蒸汽的生成热即是氢气的燃烧热在-100C,pΘA.ΔG<0，ΔSsys<0B.ΔG<0，ΔSsys>0C.ΔG>0，ΔSsys<0D.ΔG>0，ΔSsys>0在隔离系统中发生某化学反应，使系统的温度明显升高，则该系统的ΔU（B）。A.＞0B.=0C.＜0D.无法确定用隔板将刚性绝热壁容器分成左右两半，两边充入压力不等的空气(视为理想气体)，已知p右>p左，将隔板抽去后，(A)。A.Q=0，W=0，ΔU=0B.Q＝0，W<0，ΔU>0C.Q>0，W<0，ΔU>0D.Q＝0，W<0，ΔU=017.一定量的理想气体，从同一初态分别经历等温可逆膨胀、绝热可逆膨胀到具有相同压力的终态，终态体积分别为V1、V2。(C)A.V1<V2 B.V1=V2 C.V1>V2 D.无法确定18.由同一始态经绝热可逆膨胀和恒温可逆膨胀至同样的终态体积，两过程所做的体积功分别为W1和W2，则（B）A.|W1|>｜W2｜B.｜W1｜<｜W2｜C.｜W1｜=｜W2｜D.上述情况都可能19.对气体的绝热自由膨胀过程,下述说法中不正确的是(B)A.任何气体,热力学能都不变B.若是真实气体,热力学能可能变化C.若是理想气体,温度不变D.若是真实气体,温度可能变化20.理想气体在绝热条件下经恒外压压缩至稳定,系统和环境的熵变应为(C).A.DSsys>0DSamb>0B.DSsys<0,DSamb=0C.DSsys>0DSamb=0D.DSsys=0,DSamb>021.对任何物质,下列说法中不正确的是(B)A.沸点随压力增加而升高B.熔点随压力增加而升高C.升华温度随压力增加而升高D.蒸气压随温度增加而升高在α，β两种相中均含有A和B两种物质，当达到平衡时，下列哪种情况是正确的：（B）.μA(α)=μB(α)B.μA(α)=μA(β)C.μA(α)=μB(β)D.μA(β)=μB(β)在溶剂中加入非挥发性溶质后沸点升高，表明与未加溶质时相比，该溶剂的化学势（B）。A．增加B.减小C．不变D.不能确定组分A和B能形成理想液态混合物。已知在100oC时，纯液体A和B的饱和蒸汽压分别133.32和66.66KPa，当A和B的液态混合物中A的摩尔分数xA为0.5时，与液态混合物成平衡的蒸汽中组分A的摩尔分数yA是(C)A.1B.3/4C.2/3D.1/2对反应式(1)A+B=2C和(2)(1/2)A+(1/2)B=C,在相同条件下存在关系（B）。A.B.C.D.已知反应2NO（g）+O2（g）=2NO2（g）的ΔrＨΘm（T）＜0，当上述反应达到平衡后，若要平衡向产物方向移动，可以采取（D）的措施。A.升高温度，减小压力B.升高温度，增大压力C.降低温度，减小压力D.降低温度，增大压力反应C(s)+2H2(g)=CH4(g)在1000K时的=19.29kJ×mol－1，当总压为101.325kPa,气相组成是H270%,CH420%,N210%的条件下,上述反应(A).A.正向进行B.逆向进行C.达到平衡D.方向不能确定在某温度下,一密闭刚性容器内PCl5(g)达到分解平衡,若往此容器中充入氮气使系统压力增大一倍(此时气体仍可按理想气体处理),则PCl5(g)的离解度将(C)A.增大B.减小C.不变D.视温度而定恒温恒压时，加入惰性气体，能减少2SO2(g)＋O2(g)＝2SO3(g)的平衡系统中(C)的含量。A．SO2B.O2C.SO3D．SO2不论是电解池还是原电池，极化的结果都将使（C）。A.阴、阳极电势同时增加B.阴、阳极电势同时减少C.阳极电势变大，阴极电势变小D.阳极电势变小，阴极电势变大电解质溶液的摩尔电导率可以看成是正负离子的摩尔电导率之和，这一规律适用于（B）。A．强电解质溶液B.无限稀释电解质溶液C.弱电解质溶液D.物质的量浓度为1的溶液32.0.1mol·kg-1的LaCl3溶液的离子强度I为（B）。A.1.2mol·kg-1B.0.6mol·kg-1C.0.3mol·kg-1离子独立运动定律（C）。A．只适用于无限稀强电解质溶液B.只适用于无限稀弱电解质溶液C.既适用于无限稀强电解质溶液也适用于无限稀弱电解质溶液纯液体实际凝固温度比正常凝固点低,其原因是(A)A.新生微晶的化学势高B.新生微晶的蒸气压低C.冷却速度不能无限慢D.相变热散失速度恒较快朗缪尔吸附等温式只适用于(A)A.单分子层吸附B.多分子层吸附C.单分子层、多分子层都有吸附在相同温度下，同一种液体被分散成不同曲率半径的分散系统，以p(平)、p（凸）、p（凹）分别表示平面液体、凸面和凹面液体上的饱和蒸汽压，则三者之间的关系为(B)p（凸）<p(平)<p（凹）B.p（凸）>p(平)>p（凹）p（凸）>p(平)<p（凹）D.p（凸）<p(平)<p（凹）高分散度固体表面吸附气体后，可使固体表面的吉布斯函数(A)。A.减小B.增大C.不改变D.无法确定38.气固相反应CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)已达平衡.在其它条件不变情况下,把CaCO3(s)的颗粒变得极小,则平衡(B)A.向左移动B.向右移动C.不移动D.不能确定微小晶体与普通晶体相比较,下列结论中(D)是错误的.A.微小晶体的蒸气压较大B.微小晶体的熔点较低C.微小晶体的溶解度较大D.微小晶体的溶解度较小有一球形肥皂泡，半径为r，肥皂水溶液的表面张力为γ，则肥皂泡内附加压力是（C）A.Δp=2γ/rB.Δp=γ/rC.Δp=4γ/r41.天空云层中小水滴的大小发生变化时，一定是（A）

A.大水滴变大，小水滴变小B.大水滴变小，小水滴变大

C.大小水滴都变大D.大小水滴都变小某基元反应为双分子反应，该反应的反应级数（A）。A.等于2B.大于2C.小于2D.无法确定化学反应的级数是个宏观的概念，是实验的结果，其值（D）。A.只能是正整数B.只能是整数C.只能是正数D.以上都不对某反应的速率常数k=0.214min-1，反应物浓度从0.21mol·dm-3变至0.14mol·dm-3的时间为t1，从0.12mol·dm-3变到0.08mol·dm-3的时间为t2，则t2：t1=(C)。A.0.57B.0.75C.1D.1.25某反应的反应物消耗掉3/4的时间是其半衰期的2倍，则该反应级数为（B）。A.零级B.一级C.二级D.三级简答题1.写出应用S、A、G三个状态函数作为过程方向的判据及其应用条件？（热力学）2．绝热过程的熵增加就一定自发吗？能否用绝热过程的熵变判断过程方向？什么样的绝热过程可以判断方向？（热力学）3.理想气体等温膨胀后，由于ΔU=0，所以吸的热全部转化为功，这与热力学第二定律矛盾吗？为什么？（热力学）4.在恒温、恒压、非体积功为零的条件下，某反应的ΔrGm<０，则反应物全部变成产物，反应将进行到底，这种说法对吗？简述其理由。（热力学）5.不论隔离系统发生什么变化，系统的热力学能和熵总是不变，这句话是否正确，并说明原因。（热力学）6．理想液态混合物的定义是什么?说明理想液态混合物的混合性质？任一组分化学势表达的形式是什么？（多组分系统热力学）7.在温度一定的情况下，向反应平衡体系中充入惰性气体与减低体系的压力等效，这种说法对吗？（化学平衡）8.简述温度、压力、浓度和惰性气体对标准平衡常数和化学平衡的影响特点？（化学平衡）9.CaCO3（S）在高温下分解为CaO(s）和CO2（g),(1)若在定压的CO2气体中将CaCO3（S）加热，实验证明加热过程中，在一定温度范围内CaCO3不会分解；(2)若保持CO2压力恒定，实验证明只有一个温度能使CaCO3和CaO混合物不发生变化。根据相律解释上述事实。（相平衡）10.当在两玻璃板中间加入少量水后，为什么在垂直于玻璃板面方向上很难将其拉开?（界面现象）11.在一定温度压力下，为什么物理吸附是放热反应?（界面现象）12.常见的亚稳定状态有哪些？为什么会产生亚稳定状态？如何防止亚稳定状态的产生？（界面现象）13.在一个封闭的钟罩内，有大小不等的两个球形液滴，问长时间恒温放置后，会出现什么现象？（界面现象）14.以两种浓度不同的HCl溶液的界面为例，说明液体接界电势产生的原因及消除方式。（电化学）15.如果反应1的活化能大于反应2的活化能，降低温度对哪个反应有利，为什么？（动力学）二、计算题（一）热力学（教材第二、三、四章）1．在298.5K，101325Pa时有1molZn与过量稀硫酸反应，生成氢气和硫酸锌，已知此反应放热为1.431×105J，试计算：(1)上述过程中Q，W，ΔU，ΔH的值；(2)若上述反应在密闭容器中发生，求Q，W，ΔH，ΔU的值。解：(1)等压过程Δp=0ΔH=Qp=-1.431×105JW=-pΔV=-pVg=-nRT=-1×8.314×298.5=-2.482×103JΔU=Q+W=-1.431×105-2.482×103=-1.46×105J(2)等容过程ΔV=0W=0U为状态函数，其变化值与（1）中的等压过程相同，ΔU=-1.46×105JQV=ΔU=-7.28×104JH为状态函数，其变化值与（1）中的等压过程相同，ΔH=-1.431×105J2.苯在101.325kPa下的沸点为353K，摩尔蒸发焓为30.75kJ﹒mol-1。求此条件下的2mol液态苯全部成为苯蒸汽时的Q、W、△U、△H、△S、△A和△G。（蒸汽视为理想气体）(与教材p146页3.29题类似)解：液态苯在353K，101.325kPa下发生可逆相变ΔH=nΔvapHm=2mol×30.75kJ·mol-1=61.5kJ可逆相变热为恒压热,即Q=ΔH=61.5kJW=－p(Vg－Vl)≈－PVg=－nRT=（－2×8.315×353）J=－5.87kJΔU=Q+W=(61.5-5.87)kJ=55.63kJ可逆相变ΔS=ΔH/T={61.5/353}kJ·K-1=0.174kJ·K-1ΔA=ΔU-TΔS=ΔU-ΔH=(55.63-61.5)kJ=-5.87KJ可逆相变，ΔG=0（二）化学平衡（教材第五章）1.100℃下，下列反应的，，计算：（1）100℃、总压为200kPa时的离解度；（2）100℃上述反应的。解：（1）设的离解度为α平衡时的摩尔数（1-α）ααn总=（1+α）mol平衡时的分压解得α=6.37×10-5（2）kJ·mol-1kJ·mol-12.工业上用乙苯脱氢制苯乙烯在900K下进行，试分别计算在下述情况下，乙苯的平衡转化率。（1）反应压力为100kPa时；（2）反应压力为101.325kPa，且加入水蒸气使原料气中水与乙苯蒸气的物质的量之比为10:1解：（1）初始时各物质的摩尔数1mol00平衡时各物质的摩尔数（1-α）molαmolαmoln总=（1+α）mol平衡时各物质的分压pBp为系统的总压（2）H2O(g)初始时各物质的摩尔数1mol0010mol平衡时各物质的摩尔数（1-α）molαmolαmoln总=（1+α+10）=(11+α)mol平衡时各物质的分压pB（三）相平衡（教材第六章）如下图所示，在101.325kPa下，A、B两组分液态完全互溶，固态完全不溶，其低共熔混合物ωB=0.60。今有180g，ωB=0.40的溶液Q，计算冷却时，最多可得多少克纯固体A(s)?图1两组分的组成-温度相图解：（1）从图中可知，当系统冷却时，首先析出A(s)，冷至近三相线时，在B(s)还未析出之前，得到A(s)最多，根据杠杆规则可知答：冷却至三相线，最多可得60g的纯A(s)2.下图为恒压下的As-Pb相图，试从相图：在图2上分别画出w(Pb)为0.