(上)化教物化期中考试+试题分析

1、2010201020112011 学年第（学年第（1 1）学期物理化学）学期物理化学- -化学热力学部分化学热力学部分 20082008 级化学教育专业化学热力学考试试卷级化学教育专业化学热力学考试试卷 年级年级班级班级姓名姓名学号学号 题号 得分 一（选择题） 40 二.过程设计题（30 分） 三 计算与问答题 （30 分） 总分 6655878105100 一一. .单选题单选题( 20( 20 题题 每题每题 2 2 分分 共共 4040 分分) ) 1说法不符合热力学第一定律的是B （A）孤立体系中，能量总能不变 （B）等温过程中，体系内能不变 （C）绝热过程中，体系对环境所做的功等于

2、其热力学能的减少 （D）体系在过程中热力学能的增加等于它所吸收的热与环境对它所做的功的加和。 2将1 mol 373 K，标准压力下的水，分别经历： (1) 等温、等压可逆蒸发， (2) 真空蒸发，变成373 K，标准压力下的水气。这两种过程的功和热的关系为(A) (A)W 1 Q 2(B)W 1 W 2Q 1 W 2Q 1 Q 2 3已知 298.15 及 101325Pa 压力下,反应在电池中进行,Zn(S) + H2SO4（aq）= ZnSO4(aq)+H2(g),当完 成一个单位反应时,系统做电功 144KJ,内能降低 180.3KJ,系统和环境交换的热为D (A) -38.8KJ(B

3、)-36.3KJ(C) -326.8KJ(D) -33.8KJ 4在下述等式中，正确的是(C) $ (A) f H m (H 2O,l) c H m (O 2 ,g) (B) f H m (H 2O,g) c H m (O 2 ,g) $ (C) f H m (H 2O,l) c H m (H 2 ,g) (D) f H m (H 2O,g) c H m (H 2 ,g) 5.1mol 单原子理想气体,在 300K 时绝热压缩到 500K,则其焓变H 约为 A (A) 4157J(B) 596J(C) 1255J(D) 994J 6通过绝热过程测得某理想气体的热容比= 1.40, 则可判断该气

4、体为几原子分子 (A) 单原子分子(B)双原子分子(C)三原子分子(D) 四原子分子 7. Joule-Thomson 效应的重要应用使系统降温及使气体液化。 若经过实际气体的节流膨胀过程能使 系统降温及使气体液化,则以下那一组描述是正确的 (A) Q= 0H = 0P 0（B）Q= 0 H 0 J-T 0 （C）Q 0 H = 0P 0 J-T 0（D）Q 0P 0 J-TA(B) G0，Ssur=0（B） S sys 0，Ssur0（D） S sys 0 2525在 273.15 K 和 101 325 Pa 条件下，水凝结为冰，系统的下列热力学量中，何者一定为零？ (D) (A)U(B)

5、H (C)S(D)G 2626一定量的理想气体向真空作绝热膨胀，体积从V 1 变到V 2，则熵变的计算公式为 ( ) （A）S 0（B）S nRln V 2 V 1 （C）S nRln p 2 p 1 （D）无法计算 27.27.1 g纯的H 2O(l) 在 373 K，101.3 kPa的条件下，可逆汽化为同温同压的H2O(g)，热力学函数 的变量为 U1，H1和 G1；现把1 g纯的H 2O(l) （温度、压力同上） ，放在 373 K 的恒温真空箱 中，控制体积，使系统终态的蒸气压也为101.3 kPa，这时热力学函数变量为 U2，H2和 G2。 这两组热力学函数的关系为：() (A)U

6、1 U2， H1 H2， G1 G2 (B)U1 U2， H1 H2， G1 H2， G1= G2 28.28. 298 K 时，1 mol 理想气体等温可逆膨胀，压力从1 000 kPa 变到 100 kPa，系统的 Gibbs 自由能 的变化值为() (A)0.04 kJ(B)12.4 kJ (C)5.70 kJ(D)5.70 kJ 29.29.理想气体经可逆与不可逆两种绝热过程： () (A) 可以从同一始态出发达到同一终态； (B) 从同一始态出发，不可能达到同一终态； (C) 不能断定 (A)、(B) 中哪一种正确； (D) 可以达到同一终态，视绝热膨胀还是绝热压缩而定。 30.30

7、. 有一高压钢筒，打开活塞后气体喷出筒外，当筒内压力与筒外压力相等时关闭活塞，此时筒内 温度将() (A)不变(B)升高 (C)降低(D)无法判定 气体喷出可视为气体喷出可视为 绝热膨胀绝热膨胀 过程。终态为室内大气压，筒内温度降低，盖上筒盖过一会儿，温度升过程。终态为室内大气压，筒内温度降低，盖上筒盖过一会儿，温度升 高到室温，筒内压力升高，大于室内大气压。高到室温，筒内压力升高，大于室内大气压。 二二. . 证明与回答题证明与回答题 ( (共共 4040 分分) ) 1. 1. 请计算下列过程的请计算下列过程的 WW、Q Q、U U、H H、S S、G G 的计算公式，并将所设计的可的计算

8、公式，并将所设计的可 逆过程以图的形式表示出来：逆过程以图的形式表示出来：( ( 每小题每小题 8 8 分分, , 共共 1616 分分) ) (1) 理想气体从压力 P1向真空膨胀至 P2 （2）理想气体从 P1V1T1经绝热不可逆变化到 P2V2T2 （1）理想气体从压力P1 向真空膨胀至 P2. W = 0； （1 分） U = Q = nCvm(T2-T1) （2 分） H = nCpm(T2-T1) （1 分） 设计等温可逆膨胀过程： S = nR ln (P1/P2)（2 分） G = nRT ln (P 2/P1) （2 分） （2） 、理想气体从 P1V1T1经绝热不可逆变化到

9、P2V2T2 Q = 0； （1 分） U = W = nCvm(T2-T1) （2 分） H = nCPm(T2-T1) （2 分） 设计可逆过程：设计可逆过程：P151-P151-共有共有 4 4 种设计。种设计。 2. 2. 请用合适的判据证明请用合适的判据证明( ( 每小题每小题 4 4 分分, , 共共 8 8 分分) ) (1) 在 373K 和 200KPa 压力下，H2O（l）比 H2O（g）更稳定 (2) 在 263K 和 100KPa 压力下，H2O（S）比 H2O（l）更稳定 首先选择判据：G 判据最合适 G=-SdT+Vdp (1)等温降压，等温等压可逆相变，等温升压

10、dG=Vdp；G=-100Vl+100Vg=100(Vg-Vl)0 由此得证 （2）等压升温，等压等温可逆相变，等压降温 dG=-SdT；G=-100Ss+-100Sl=100(Sl-Ss)0 由此得证 dS1=Cp,l/T dT;dS2=-dH/T; dS3=Cp,s/T dT dH=dH1+dH2+dH3 dS 环=-dH2/T dS=dS1+dS2+dS3+dS 环 S 系统= Cp,l ln(T2/T1)+(- H2/T2)+ Cp,sln(T1/T2) H= Cp,l(T2-T1)+( H2 )+ Cp,s(T1-T2) S 环境=-H2/T1 S 总= Cp,l ln(T2/T1)

11、+( H/T2)+ Cp,sln(T1/T2) +-【Cp,l(T2-T1)+(- H2 )+ Cp,s(T1-T2)】/T1 = Cp,l ln(T2/T1)-(T2-T1)/T1+ H/T2-H/T1+ Cp,sln(T1/T2)- Cp,sln(T1-T2)/T1 =ln(T2/T1)-(T2-T1)/T1 Cp,l- Cp,S+ H/T2-H/T1 0 ln(T2/T1)-(T2-T1)/T10; Cp,l-Cp,S;H0 由此得证。 可见选择哪种判据是非常重要的。 3 3已知已知 298K298K 和标准压力下，反应和标准压力下，反应 H H2 2（g g）+ +（1/21/2）O

12、O2 2（g g） H H2 2O O（l l）的标准摩尔）的标准摩尔 反应焓变为反应焓变为-285.84KJ/mol-285.84KJ/mol。 （1）请设计一过程计算反应 H H2 2（g g）+ +（1/21/2）O O2 2（g g） H H2 2O O（g g）在 800 K 进行时 的摩尔反应焓变。 （2）请说明为计算（1） ，需要从物理化学数据手册上查阅哪些数据。 (10(10 分分) ) H H2 2（g g）+ +（1/21/2）O O2 2（g g） H H2 2O O（g g） 【800K800K】题目要求的变化题目要求的变化 设计过程：反应物从设计过程：反应物从 800K-298k800K-298k；变化（化学反应）从；变化（化学反应）从 298K-298K;298K-298K; 产物水从产物水从 298-373298-373 水；水；373373 水水-373-373 水蒸气；水蒸气；373373 水蒸气水蒸气-800K-800K 水蒸气。水蒸气。 H 是以上 5 个过程的加和。 需要的数据有：H2，O2，H2O 在 298K 的 Cp,m;H2O 在 373K 时 的 Cp,m和摩尔蒸发焓 焓 见P132，第 32 题。 4. 4. 这是你第一次接触和学习