物理化學(xué)一二

1、物理化學(xué)試卷一二（3）班級(jí) 姓名 分?jǐn)?shù) 一、選擇題 ( 共10題 18分 )1. 理想氣體在等溫條件下,經(jīng)恒外壓壓縮至穩(wěn)定, 此變化中的體系熵變DS體及環(huán)境熵變DS環(huán)應(yīng)為 ( ) (A) DS體 0 , DS環(huán) 0 (B) DS體 0 (C) DS體 0 , DS環(huán)= 0 (D) DS體 rSm(T2) (B) rSm(T1) = rSm(T2) (C) rSm(T1) rSm(T2) (D) 不能確定其相對(duì)大小 5. 1 mol 理想氣體在室溫下進(jìn)行恒溫不可逆膨脹 (Q = 0 )，使體系體積增大一倍，則有： S體系/JK-1mol-1 ; S環(huán)境/JK-1mol-1 ; S隔離/JK-1m

2、ol-1 ( ) (A) 5.76 - 5.76 0 (B) 5.76 0 5.76 (C) 0 0 0 (D) 0 5.76 5.76 6. 理想氣體的 atto 循環(huán)由下面四個(gè)可逆步驟構(gòu)成： (A) 氣體絕熱可逆壓縮 (B) 恒容升溫，氣體從環(huán)境吸熱 (C) 氣體經(jīng)絕熱膨脹作功 (D) 恒容降溫回到原態(tài) 該循環(huán)過(guò)程的TS圖為： ( ) 7. 1 mol 范德華氣體的 (S/V)T 應(yīng)等于： ( ) (A) R/(Vm-b) (B) R/Vm (C) 0 (D) -R/(Vm-b) 8. 將一個(gè)容器用隔板隔成體積相等的兩部分,在一側(cè)充入1 mol理想氣體,另一側(cè)抽成真空。當(dāng)抽去隔板后,氣體充

3、滿全部容器。則開(kāi)始?xì)怏w在一側(cè)的數(shù)學(xué)概率和氣體充滿全部容器的數(shù)學(xué)概率分別為： （ ）(A) 1, (B) 1,(C) ,1 (D) ,19. 大多數(shù)物質(zhì)的液體在正常沸點(diǎn)時(shí)的摩爾氣化熵為： ( ) (A) 20 JK-1mol-1 (B) 25 JK-1mol-1 (C) 88 JK-1mol-1 (D) 175 JK-1mol-1 10. 物質(zhì)的量為n的理想氣體從T1, p1, V1變化到T2, p2, V2，下列哪個(gè)公式不適用 (設(shè)CV, m 為常數(shù))？ ( ) (A) S = nCp, m ln(T1/T2) + nRln(p2/p1) (B) S = nCV, m ln(p2/p1) +

4、nCp,m ln(V2/V1) (C) S = nCV, m ln(T2/T1) + nRln(V2/V1) (D) S = nCp, m ln(T2/T1) + nRln(p1/p2) 二、填空題 ( 共 9題 17分 )11. 選擇“”、“”、“”中的一個(gè)填入下列空格： 實(shí)際氣體絕熱自由膨脹，U 0，S _ 0。 12. 理想氣體等溫 (T = 300 K) 膨脹過(guò)程中從熱源吸熱 600 J，所做的功僅是變到相同終態(tài)時(shí)最大功的 1/10，則體系的熵變S = _ JK-1。 13. 已知 (1) 2Al(s) + 6HCl(aq) = 2AlCl3(aq) + 3H2(g) rH (298

5、K) = -1003 kJmol-1 (2) H2(g) + Cl2(g) = 2HCl(g) rH (298 K) = -184.1 kJmol-1 (3) HCl(g) + nH2O = HCl(aq) rH (298 K) = -72.45 kJmol-1 (4) AlCl3(s) + nH2O = AlCl3(aq) rH (298 K) = -321.5 kJmol-1 則無(wú)水AlCl3在298 K的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓為 。 14. 從微觀角度而言,熵具有統(tǒng)計(jì)意義,它是體系_的一種量度。熵值小的狀態(tài)相對(duì)于_的狀態(tài)。在隔離體系中,自_的狀態(tài)向_的狀態(tài)變化,是自發(fā)變化的方向,這就是熱力學(xué)第二

6、定律的本質(zhì)。 15. 選擇“”、“”、“”中的一個(gè)填入下列空格： 理想氣體經(jīng)節(jié)流膨脹，S _ 0，G _ 0。 16. 在隔離體系中，由比較 的狀態(tài)向比較 的狀態(tài)變化，是自發(fā)變化的方向，這就是 的本質(zhì)。17. 根據(jù)卡諾定律，可得到如下推論：“ ?！?8. 公式的意義是，在 體系中，等溫情況下，體系所能做的 等于其亥姆霍茲自由能的減少。19. 一單組分、均相、封閉體系，在不做非體積功情況下進(jìn)行變化，當(dāng)熵和壓力恢復(fù)到原來(lái)數(shù)值時(shí)G = _ 。 三、計(jì)算題 ( 共 5題 50分 )20. 若 1000 g 斜方硫 (S8) 轉(zhuǎn)變?yōu)閱涡绷?(S8) 時(shí)，體積增加 0.0138 dm3。斜方硫和單斜硫在2

7、5時(shí)標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒熱分別為 -296.7 kJmol-1，-297.1 kJmol-1；在 101.325 kPa 的壓力下，兩種晶型的正常轉(zhuǎn)化溫度為 96.7。請(qǐng)判斷在 100，506.625 kPa 下，硫的哪一種晶型穩(wěn)定？設(shè)兩種晶型的Cp, m 相等（硫的摩爾質(zhì)量為0.032 kgmol-1），且兩種晶型轉(zhuǎn)變的體積增加值為常數(shù)。 21. 在一個(gè)帶隔板的絕熱恒容箱中，充以不同溫度的兩種理想氣體,V1=V2/2，這兩種理想氣體的CV, m = 28.03 JK-1mol-1，始態(tài)如下圖所示： 若將隔板抽去后，試求： (1) 達(dá)平衡后體系的熵變 mixS ； (2) 體系復(fù)原的概率有多大（設(shè)終態(tài)

8、的熱力學(xué)概率為 1 ）？ 22. 已知：，298 K下 cHm(C3H8)=-2220 kJmol-1 fHm(H2O)=286.0 kJmol-1 fHm(CO2)=-393.5 kJmol-1分別計(jì)算（a）恒壓下、（b）恒容下，由單質(zhì)生成丙烷氣體的生成焓。23. 將一玻璃球放入真空容器中，球中已封入 1mol H2O(l) (101.3 kPa,373 K)，真空容器內(nèi)部恰好容納 1mol 的H2O(g) (101.3 kPa,373 K)，若保持整個(gè)體系的溫度為 373 K，小球被擊破后，水全部汽化成水蒸氣，計(jì)算Q，W，U，H，S，G，F(xiàn)。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，這一過(guò)程是自發(fā)的嗎？用哪一個(gè)熱力學(xué)

9、性質(zhì)作為判據(jù)？試說(shuō)明之。 已知水在 101.3 kPa，373 K 時(shí)的汽化熱為 40 668.5 Jmol-1。 24. 如圖所示，1mol理想氣體的始態(tài)為T(mén)1, p1，終態(tài)為T(mén)2, p2。設(shè)第一次過(guò)程沿ABC進(jìn) 行，第二次過(guò)程沿AC進(jìn)行。試求算兩次過(guò)程中所作的功。(過(guò)程均為可逆) 四、問(wèn)答題 ( 共 3題 15分 )25. 在熱力學(xué)發(fā)展史中，除了吉布斯與亥姆霍茲兩個(gè)函數(shù)外，還有其他函數(shù)，例如馬西約 (Massieu) 函數(shù)J定義為： J = -(U/T) + S 試證明：dJ = (U/T2)dT + (p/T)dV 。 26. 證明: Cp-CV = - (p/T)V(H/p)T -V

10、27. 某蒸氣的摩爾恒壓熱容方程式為 Cp,m = a + bT；凝聚相的摩爾恒壓熱容方程式 為 Cp,m = a + bT，式中 a、a、b、b 均為常數(shù)，請(qǐng)導(dǎo)出克勞修斯克拉貝龍方程式的不定積分式（蒸氣壓與溫度關(guān)系式）。 一、選擇題 ( 共10題 18分 )1. 答 (B) (2分) 變化前后理想氣體的溫度不變,但體積減小,所以 S體 0 ；因此 S環(huán) 0 。 2. A 3. 答 上述傳熱過(guò)程是不可逆的,由于熱量的傳遞如此緩慢,故可視為熱源是以可逆方式 損失熱量,而環(huán)境則是以可逆方式得到熱量。因此熱源和環(huán)境的熵變分別可表示為: (2分) dS(熱源) = -QR/T(熱源) = -QR/Tb

11、 (1分) dS環(huán)境= -QR/T環(huán)境=-QR/Ta (1分) 因?yàn)?Tb Ta 所以 dS總 = dS(熱源) + dS環(huán)境 = (-QR/Tb) + (QR/Ta) = QR( 1/Ta- 1/Tb) (1分) 4. B5. 答 (B) 因?yàn)?Q = 0，理想氣體恒溫膨脹時(shí)U = 0 W = 0 S體系 = nRln2 = 5.76 JK-1 S環(huán)境 = 0 S隔離 = 5.76 JK-1 6. D 7.A 8.C 9.C 10.A二、填空題 ( 共 9題 17分 )11. 答 = ， 12. 答 20 因?yàn)?WR= QR= 600 J10 = 6.000 kJ 所以 S = QR/T =

12、 6000 J/300 K = 20 JK-1 13. 答 0.5(1)+1.5(2)-(4)+3(3) Al(s)+(3/2)Cl2(g)=AlCl3(s) f (AlCl3,s)=-673.5 kJmol-114. 答 微觀狀態(tài)數(shù) 比較有秩序 比較有秩序 比較無(wú)秩序 (2分) 15. 答 ， 0，G = nRTln(p2/p1) 0 。 16. 答 有秩序 無(wú)秩序 熱力學(xué)第二定律17. 答 所有工作在同一高溫?zé)嵩磁c同一低溫?zé)嵩粗g的可逆機(jī)，其熱機(jī)效率均相等。18. 答 封閉 最大功 (2分)19. 答 零。因?yàn)檫@是雙變量體系，S, p 恢復(fù)原值，體系便復(fù)原。 三、計(jì)算題 ( 共 5題 50

13、分 )20.答 25，p$下斜方硫變單斜硫 rH =cH (斜方) -cH (單斜) = 400 Jmol-1 因Cp,m = 0，故 rHm，rSm不隨溫度變化 (3分) 在 96.7 ，p$下，為可逆相變化，G = 0， rS = rH /T = 108 JK-1 (2分) 在 100，p$下為不可逆相變化，故 rG ,1= rH -TrS = -3.06 Jmol-1 (2分) 在 100，5p$下，不可逆相變過(guò)程的吉布斯自由能變?yōu)?rGm,2 因 (G/p)T =V = 3.5310-6 m3mol-1 所以 rGm,2= rG ,1+dp= -1.63 Jmol-1 0 p1= p$

14、，p2= 5p$ (3分) 故單斜硫穩(wěn)定 21. 答 (1)設(shè)終態(tài)溫度為T(mén)， 則CV,m (T-283 K) = CV,m (298 K-T) ， 解得T = 293 K (1分) 由熱傳導(dǎo)引起的熵變 S1= CV,m ln(T/T1) +CV,m ln(T/T2) = 2.4810-2 JK-1 (1分) 抽去隔板的混合熵變： S2= -Rnilnxi= 15.88 JK-1 (1分) mix S = S1+ S2= 15.90 JK-1 (1分) (2)mix S = S2- S1= kln(2/1) 所以 1=exp(-1.151024)0 (1分) 22. 答 C3H8（g）+5O2（

15、g）=3CO2（g）+4H2O（l），rH(298 K)=-2220 kJ （1） ， rH(298 K)=-286 kJ （2） C（s）+O2（g）=CO2（g）， rH(298 K)=-393.5 kJ （3） ，得 3C（s）+4H2（g）+5O2（g）=CO2（g）+4H2O（l） rH(4)=-2324.5 kJ (5分) （4）-（1），3C（s）+4H2（g）=C3H8（g），rH=-104.5 kJ 即恒壓生成熱 (1分) U=H-pV (1分) pV =nRT （對(duì)氣體） (1分) n=-3，故rU=-97.0 kJmol-1，即恒容生成熱 (2分)23.答 H = QR=

16、 40.668 kJ 向真空汽化W = 0 Q =U =H -(pV) =H -nRT = 37.567 kJ (1分) S = QR/T = 109.0 JK-1 G = 0 F =U - TS = -3101 J 該過(guò)程是恒溫恒容過(guò)程，故可用F 作判據(jù)，因?yàn)镕 0，故該過(guò)程自發(fā)。 24. 答 W=WAB+WBC(1) W =RT1ln(p1/p2)+R(T2-T1) (4分)(2) W=RT1ln(p1/p2)+R(T2-T1)/(p2-p1)p1ln(p2/p1) (6分)四、問(wèn)答題 ( 共 3題 15分 )25. 答 dJ = (J/T)VdT + (J/V)TdV (J/T)V = (U/T2) - (1/T)(U/T)V+ (S/