1213上物化AB卷答案资料.docx
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1213上物化AB卷答案资料
福建农林大学考试试卷(A)卷答案——杨金梅
2012——2013学年第一学期
课程名称:
物理化学(上)考试时间120min地点
专业年级班学号姓名
题号
一
二
三
四
五
总得分
得分
评卷人签字
复核人签字
得分
一、单项选择题,答案填入下表格中(每小题2分,共40分)
NO.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
答案
B
D
B
D
A
A
D
D
D
C
A
A
A
C
D
C
C
C
A
A
1.恒容下,一定量的理想气体,当温度升高时热力学能将
(A)降低(B)增加(C)不变(D)增加、减少不能确定
2.理想气体的真空自由膨胀,哪个函数不变?
(A)ΔS=0(B)ΔV=0(C)ΔG=0(D)ΔH=0
3.ΔH=Qp,此式适用于下列哪个过程
(A)理想气体从106Pa反抗恒外压105Pa膨胀到105Pa
(B)0℃,105Pa下冰融化成水
(C)电解CuSO4水溶液
(D)气体从(298K,105Pa)可逆变化到(373K,104Pa)
4.在100℃和25℃之间工作的热机,其最大效率为
(A)100%(B)75%(C)25%(D)20%
5.对于理想气体,下列关系中哪个是不正确的?
(A)
(B)
(C)
(D)
6.关于可逆过程的一些说法,哪一句是不正确的?
(A)可逆过程是在无限接近平衡的条件下进行的;
(B)可逆过程系统的熵变为零;
(C)可逆过程系统对环境作最大功或环境对系统作最小功;
(D)系统沿可逆过程的逆过程回复原状态时,环境也同时回复原态。
7.理想气体的绝热可逆过程的温度与压力的关系是
(A)
(B)
(C)
(D)
8.下列说法中正确是
(A)理想气体等温过程,T=0,故Q=0(B)理想气体等压过程,
(C)理想气体等容过程,
(D)理想气体绝热过程,pV=常数
9.下列各式中,与化学势相当的是
(A)
(B)
(C)
(D)
10.下列说法错误的是
(A)热容的大小与系统所含物质的量有关
(B)对于气体来说,其Cp,m恒大于CV,m
(C)对于任意系统,因为体积随温度升高可能减小,所以其Cp可能小于CV
(D)对于体积不变的刚性容器中的系统,因为定容,所以有CV而没有Cp值
11.13K时纯液体A的饱和蒸汽压是纯液体B的21倍,A和B能形成理想液态混合物。
若气相中A和B的摩尔分数相等,则液相中A和B的摩尔分数之比xA:
xB应为
(A)xA:
xB=1∶21(B)xA:
xB=21∶1(C)xA:
xB=22∶21(D)xA:
xB=1∶22
12.下述说法中,哪一个不正确:
(A)焓是体系能与环境进行交换的能量。
(B)焓是人为定义的一种具有能量量纲的热力学量。
(C)焓是体系状态函数。
(D)焓只有在某些特定条件下才与体系吸热相等。
13.有三个相关的化学反应,若各反应的吉布斯自由能关系为
ΔrG3=ΔrG1+2ΔrG2,则各反应的平衡常数关系为
(A)
(B)
(C)
(D)
14.在恒定温度、压力下反应aA+bB=lL+mM达到化学平衡的条件是
(A)μA=μB=μL=μM(B)aμA=bμB=lμL=mμM
(C)aμA+bμB=lμL+mμM(D)μA+μB=μL+mμM
15.某体系进行不可逆循环过程的熵变应为:
(A)△S体>0(B)△S体=0(C)△S体<0(D)不能确定
16.方程
适用于以下哪个过程
(A)H2O(s)
H2O(l)(B)H2O(s)
H2O(g)
(C)NH4Cl(s)=NH3(g)+HCl(g)(D)NH4Cl(s)溶于水形成溶液
17.25℃下反应CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)
=-90.6kJ·mol-1,为提高反应的平衡产率,应采取的措施为
(A)升高温度和压力(B)降低温度和压力
(C)降低温度,升高压力(D)升高温度,降低压力
18.二元恒沸混合物的组成
(A)固定(B)随温度而变(C)随压力而变(D)无法判断
19.由一定量的CaCO3(s)分解产生CaO(s)及CO2(g)达平衡时有(A)C=2,P=3,F=1(B)C=1,P=3,F=0(C)C=2,P=2,F=2(D)C=3,P=2,F=3
20.下述说法中哪一个正确:
(A)水的生成热即是氢气的燃烧热。
(B)水蒸气的生成热即是氢气的燃烧热。
(C)水的生成热即是氧气的燃烧热。
(D)水蒸气的生成热即是氧气的燃烧热。
得分
二、填空题(每小题2分,共18分)
1.稀溶液的依数性包括蒸汽压降低、沸点升高、凝固点降低
和渗透压。
2.1mol的某理想气体(CP,m=2.5R),恒容下从298K加热到398K,该过程的
ΔU=1247.1J;ΔS=6.0J。
3.对组成不变的均相封闭系统,(S/p)T=
;对理想气体,(S/p)T=
。
4.等温等压下两种纯物质混合形成理想溶液,则△mixV=0,△mixH=0,△mixS>0,△mixG<0(填“>”或“<”或“=”)。
5.1atm压力下水和乙醇系统的最低恒沸混合物含乙醇质量分数为0.9557,现将含乙醇50%的乙醇水溶液进行分馏,最终得到的物质为纯水和恒沸混合物。
6.5℃反应Ag2O(s)=2Ag(s)+
O2(g)的分解压为16.34Pa,25℃时Ag2O(s)的
为-10.823kJ·mol-1。
7.写出三种关于∆rGmΘ(T)的求算方法的数学表达式;和
。
8.焦耳实验说明对理想气体:
;焦耳-汤姆逊节流实验说明对真实气体:
。
9.真实气体的范德华方程和含压缩因子的气体状态方程。
得分
三、判断题。
正确的标+,错误的标-,结果填入下表
(每小题1分,共10分)
NO.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
+
+
-
+
-
+
-
-
-
-
1.状态函数改变后,状态一定改变。
2.根据热力学第一定律,因为能量不能无中生有,所以一个系统若要对外做功,必须从外界吸收能量。
3.凡体系熵增加过程都是自发过程。
4.在一个绝热系统中,发生了一个不可逆过程,系统从状态1变化到状态2,不论用什么方法,系统再也回不到原来状态l了。
5.水在三相点和冰点时,都是三相共存,根据相律,这两点的自由度都应该等于0。
6.100℃、101325Pa的水向真空蒸发成100℃、101325Pa的水蒸气,因为此过程中W=0且等压,故有
。
7.常压下油水混合系统的共沸温度肯定小于100℃。
8.某反应的
则该反应一定能正向进行。
9.与理想气体一样,理想溶液是一种假想的概念,实际上并不存在。
10.平衡常数发生改变时平衡一定会移动;平衡移动发生时,平衡常数也一定改变。
得分
四、综合题(共32分)
1.(共8分)甲醇(CH3OH)在101.325kPa下的沸点(正常沸点)为64.65℃,在此条件下的摩尔蒸发焓△vapHm=35.32kJ·mol-1。
求在上述温度、压力条件下,1kg液态甲醇全部变成甲醇蒸气时的Q,△U,△S及△G。
解:
n=(1000÷32)mol=31.25mol
Q=Qp=△H=n△vapHm=(31.25×35.32)kJ=1103.75kJ
W=-pamb(Vg–Vl)≈-pambVg=-ngRT
={-31.25×8.3145×337.80}=-87770J=-87.77kJ
△U=Q–W=(1103.75-87.77)kJ=1015.98kJ
△S=n△vapHm/Tvap=(1103750÷337.80)=3267J·K-1=3.267kJ·K-1
△G=△H-T△S
2.(共12分)氧化银分解反应为Ag2O(s)=2Ag(s)+0.5O2(g)。
已知298K的热力学数据如下
Ag2O(s)
Ag(s)
O2(g)
ΔfHӨm/KJ·mol-1
-31.0
0
0
SӨm/J·K-1
121
42.55
205.14
(1)求该反应在298K的标准平衡常数KӨ298K(6分)
(2)设ΔrHӨm与温度无关,求该反应在773K时的标准平衡常数KӨ773K(3分)
(3)工业上在总压101.325kPa,温度773K时用CH3OH和空气(其中氧气的摩尔分数为0.21)的混合物通过银催化剂制取甲醛,在反应过程中银会渐渐失去光泽,并有一部分成粉状。
试用热力学计算结果判断此现象是不是由于在该反应条件下氧气同时与银反应生成Ag2O所至(3分)?
1、解
2、
3、
3.(共12分)有凝聚系统二组份相图如下:
(1)完成下表(7分):
区域
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
Ⅶ
稳定
相态
L
L+α
α
α+SC
L+SC
L+SB
SC+SB
自由
度数
2
1
2
1
1
1
1
(2)绘出a→a1的步冷曲线,注明对应的状态变化。
(3分);
(3)标出三相线,并指明是哪三相共存。
(2分)。
福建农林大学考试试卷(B)卷答案——江茂生
2012——2013学年第一学期
课程名称:
物理化学(上)考试时间120min地点
专业年级班学号姓名
题号
一
二
三
四
五
总得分
得分
评卷人签字
复核人签字
得分
一、单项选择题,答案填入下表格中(每小题2分,共40分)
NO.
1
2
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9
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12
13
14
15
16
17
18
19
20
答案
A
D
C
B
B
C
A
A
B
C
D
B
A
A
C
B
A
C
E
B
1.在孤立体系中发生一化学反应,其:
A.△U=0B.△H=0C.△S=0D.△G=0
2.实际气体经一个卡诺循环,则
A.△U=0,△H>0B.△U>0,△H>0
C.△U=0,△H<0D.△U=0,△H=0
3.某理想气体从同一始态(p1,V1,T1)出发分别经①绝热可逆压缩;②绝热不可逆压缩达到同一终态温度T2,则过程的功
A.W1>W2B.W1 4.2C(石墨)+O2(g)→2CO(g)的反应热△rHm相当于 A.△cHm(石墨)B.2△fHm(CO)C.2△cHm(石墨)D.△fHm(CO) 5.理想气体进行绝热可逆压缩时 A.△H=0B.△Ssys=0C.△A=0D.△G=0 6.对于理想溶液,其形成过程的体系热力学函数的变化为: A.△H=0, △S=0, △G<0 B.△H=0, △G=0, △S>0 C.△V=0, △H=0,△S>0 D.△V=0, △S=0, △H=0 7.对实际气体的节流膨胀过程,有( ) A.△H=0 B.△S=0 C.△G=0 D.△U=0 8.下列关于熵的说法,哪一句是不够正确的? A.纯物质在温度趋近于0K时熵规定为零。 B.体系的熵值体现了其微观状态的混乱度。 C.标准熵Smθ是一个相对值。 D.过程的熵变总是大、等于过程热温商的积分。 9.由热力学基本方程可知,封闭系统的 值是: A.大于零B.小于零C.等于零D.不能确定 10.1mol理想气体经一等温可逆压缩且无其它功的过程,则: A.ΔG>ΔAB.ΔG<ΔAC.ΔG=ΔAD.ΔG与ΔA无法比较 11.物质的量为n的理想气体等温压缩,当压力由p1变到p2时,其ΔG是: A. B. C. D. 12.下列关于偏摩尔量的理解,错误的是: A.只有广度性质才有偏摩尔量B.偏摩尔量是广度性质 C.纯物质的偏摩尔量就是其摩尔量。 D.偏摩尔量的数值不是常数 13.下列式中,能称为偏摩尔量的是: A. B. C. D. 14.在过饱和溶液中溶质的化学势比同温同压下纯溶质的化学势 A.高 B.低 C.相等 D.不可比较 15.在恒定温度,压力下,反应aA+bB===mM达到化学平衡时, A. B. C. D.△rGmθ=0 16.分解反应PCl5→PCl3+Cl2,在473K时达到平衡时,PCl5有48.5﹪分解,在573K达到平衡时,有97.0%分解,则此反应为 A.放热反应B.吸热反应 C.既不放热也不吸热D.这两个温度下的平衡常数相等 17.关于标准态的一些说法,正确的观点是: A.指定了压强和纯物质,温度未指定;B.指体系处于25℃、100Kpa的状态下; C.溶液中溶剂和溶质的标准态规定是一样的; D.标准态下的反应也就是100Kpa下的化学反应。 18.三组分系统最多可以有几个相共存? A.3B.4C.5D.6 19.右图为二组分凝聚系统的固液平衡相图。 其中哪个相区的平衡态为固溶体? A.1B.2C.3D.4E.5 20.同样是右图。 单相区有()个? A.1B.2C.3D.4E.5 得分 二、填空题(每小题2分,共19分) 1.化学热力学研究的两个主要内容是能量衡算、变化的方向和限度。 2.T、p、V、VB、Cp、Cp,m、 、U、H、μ中,T、p、VB、Cp,m、ρ、μ为强度性质,V、Cp、U、H为容量性质。 3.应用ΔG≤0作为变化方向或限度的判据的前提条件是: 恒温恒压非体积功为零。 4.373.15K时,1mol水在101325Pa下蒸发为水蒸气,该过程体系△G1=0;若是在真空条件下蒸发为同样终态(101325Pa水蒸气),该过程体系△G2=0。 5.在298.15K下,测得某纯溶剂A的蒸汽压为12000Pa;当xA=0.8时测得溶剂的蒸汽压为6000Pa,则该溶液中溶剂的活度系数为60/96==0.625。 溶剂 6.左边溶液中的溶剂A的化学势μA=μA*+RTlnxA,小于右边纯溶剂的化学势μA*,溶剂将从右边向左边渗透。 7.热力学基本方程dG=-SdT+Vdp+ 适用于封闭系统也适用于敞开系统。 8.反应 CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) 在2000K时的Kpθ=6.44,在相同温度条件下,反应2CO(g)+ O2(g)=2CO2(g) 的Kpθ=6.442=41.47 。 9.将生物质加热分解气化制可燃气(生物质能源转化),可以笼统的表述为: 生物质(s)===固形炭(s)+分解气(g),为典型的吸热反应。 考虑温度、压强、惰性载气对平衡移动的影响,采用高温、减压、通惰性载气工艺条件,对分解气得率的提高是有益的。 (3分) 得分 三、判断题。 正确的标+,错误的标-,结果填入下表 (每小题1分,共10分) NO. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 + - - + - - - - - + 1.封闭体系的任何热力学过程不可能出现△Ssys+△Samb<0。 2.理想气体自由膨胀过程Q=0, =0。 3.甲烷气燃烧反应为: CH4(g)+2O2(g)====CO2(g)+H2O(g) 该反应的标准摩尔反应热亦即甲烷的标准摩尔燃烧热。 4.甲烷气恒压燃烧的热力学特征是△H=0。 5.超临界流体是一种温度超过临界温度、压强高于临界压强的特殊液体。 6.一个化学反应的Qp,m总大于QV,m。 7.用氯仿萃取水中的碘,碘大部分进入氯仿层,达分配平衡时,这时碘在氯仿层中的化学势大于碘在水层中的化学势。 8.夏天,某人紧闭门窗后(设门窗均不传热),将室内电冰箱的门打开作为“空调机”使用,使室内温度降低。 9.由于可逆热机的效率最高,若以卡诺机牵引火车,速度将是所有机车中最高的。 10.对拉乌尔公式有较大正偏差的二元液系相图,对应有最低恒沸点;反之,对拉乌尔公式有较大负偏差的二元液系相图,对应有最高恒沸点。 得分 四、计算题(共31分) 1.(共12分) 将装有0.1mol乙醚的小玻璃瓶放入容积为10dm3的恒容密闭真空容器中,并在35.51℃的恒温槽中恒温15min。 将小玻璃瓶打破,乙醚全部挥发至平衡态25.6KPa。 计算过程的W、△H、Q、△U、△S、△G。 查手册知,35.51℃即乙醚的正常沸点,△vapHm=25.104KJ/mol 0.1mol, 35.51℃,g 向真空蒸发,W=0(1分) △H=△H1+△H2=△H1+0=0.1*25.104KJ=2.5104KJ(2分) △Q=△U=△H-△pV=△H–nRT=2.2538KJ(3分) △△S=△S1+△S2=△H1/T+RTln(p1/p2)=9.275J/K(3分) △△G=△H-T△S=2.5104KJ-308.64K*9.275J/K=-352.24J(3分) 2.(11分)乙烯与水加成制备乙醇: C2H4(g)+H2O(g)=C2H5OH(g) 其标准摩尔反应吉布斯函数变的表达式为: △rGmθ/J.mol-1=-34585+26.4TlnT+45.19T (1) 由吉布斯-亥姆霍兹方程,求△rHmθ与温度的关系式,并计算573K时的△rHmθ值; (2) 求573K时的反应的△rGmθ、平衡常数Kpθ;(3) 求573K时的△rSmθ。 (1)△rGmθ/J.mol-1=-34585+26.4TlnT+45.19T △rGmθ/T=-34585/T+26.4lnT+45.19 △rHmθ=-34585-26.4T=-49712J(4分) (2) 在573K时 △rGmθ=-34585+26.4×573×ln573+45.19×573=87380J lnKpθ=-(1/RT)△rGmθ=-18.342 Kpθ=1.08×10-8(4分) (3) 在573K时 △rHmθ=-49712J.mol-1 △rSmθ=(△rHmθ-△rGmθ)/T=-239.25J.K-1(3分) 3.(8分)已知溴苯的正常沸点为156.12℃,水的正常沸点100℃,常压下二者液态完全不互溶。 测得溴苯与水形成的混合物于95.5℃时沸腾。 由克-克方程算出95.5℃下水的蒸气压力为86.1kPa,溴苯的蒸气压为15.2kPa。 (1)画出溴苯(B)-水(A)系统的气液相图。 在图中标出各相区的平衡相态和题给的相关数据。 (2)采用水蒸气蒸馏法蒸馏粗溴苯(装置图如下)。 计算共沸时烧瓶液面上溴苯蒸气的摩尔分数yB。 共沸物yB的计算结果也请一并标注于相图中。 (3)计算接收瓶中m水: m溴苯(溴苯的摩尔质量MB=157g/mol)。 (2)混合物蒸气压等于气体分压(pA,pB)之和。 p总=pA+pB yB=pB/p=15.2/101.325=0.150 (3) 式中nA为蒸气中含有A的物质的量,nB为蒸气中含有B的物质的量。 而 式中mA,mB为A,B在容器中蒸气的质量;MA,MB为A,B的摩尔质量。 因此 就是说馏出液中有水6.5g,溴苯10g;溴苯占馏出物61%。 (2分) xB
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