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大学物理化学试题及答案复习课程
物理化学
试卷一
一、选择题(共15题30分)
1.下列诸过程可应用公式dU=(Cp-nR)dT进行计算的是:
(C)
(A)实际气体等压可逆冷却
(B)恒容搅拌某液体以升高温度
(C)理想气体绝热可逆膨胀
(D)量热弹中的燃烧过程
2.理想气体经可逆与不可逆两种绝热过程:
(B)
(A)可以从同一始态出发达到同一终态因为绝热可逆ΔS=0
(B)从同一始态出发,不可能达到同一终态绝热不可逆S>0
(C)不能断定(A)、(B)中哪一种正确所以状态函数S不同
(D)可以达到同一终态,视绝热膨胀还是绝热压缩而定故终态不能相同
3.理想气体等温过程的ΔF。
(C)
(A)>ΔG(B)<ΔG(C)=ΔG(D)不能确定
4.下列函数中为强度性质的是:
(C)
(A)S(B)(G/p)T
(C)(U/V)T容量性质除以容量性质为强度性质(D)CV
5.273K,10p下,液态水和固态水(即冰)的化学势分别为μ(l)和μ(s),两者的关系为:
(C)
(A)μ(l)>μ(s)(B)μ(l)=μ(s)
(C)μ(l)<μ(s)(D)不能确定
6.在恒温抽空的玻璃罩中封入两杯液面相同的糖水(A)和纯水(B)。
经历若干
时间后,两杯液面的高度将是(μ(纯水)>μ(糖水中水),水从(B)杯向(A)杯转移)(A)
(A)A杯高于B杯(B)A杯等于B杯
(C)A杯低于B杯(D)视温度而定
7.在通常情况下,对于二组分物系能平衡共存的最多相为:
(D)
(A)1(B)2(C)3(D)4*Φ=C+2-f=2+2-0=4
8.硫酸与水可形成H2SO4·H2O(s)、H2SO4·2H2O(s)、H2SO4·4H2O(s)三种水合物,问在101325Pa的压力下,能与硫酸水溶液及冰平衡共存的硫酸水合物最多可有多少种?
(C)
(A)3种(B)2种
(C)1种(D)不可能有硫酸水合物与之平衡共存。
*S=5,R=3,R'=0,C=5-3=2
f*=2-Φ+1=0,最大的Φ=3,除去硫酸水溶液与冰还可有一种硫酸水含物与之共存。
9.已知A和B可构成固溶体,在A中,若加入B可使A的熔点提高,则B在此固溶体中的含量必_______B在液相中的含量。
(A)
(A)大于(B)小于
(C)等于(D)不能确定
10.已知反应2NH3=N2+3H2在等温条件下,标准平衡常数为0.25,那么,在此条件下,氨的合成反应(1/2)N2+(3/2)H2=NH3的标准平衡常数为:
(C)
(A)4(B)0.5
(C)2K(D)1
*$p
(2)=[K$p
(1)]=(0.25)=2
11.若298K时,反应N2O4(g)=2NO2(g)的K$p=0.1132,则:
(1)当p(N2O4)=p(NO2)=1kPa时,反应将_____(B)_____;
(2)当p(N2O4)=10kPa,p(NO2)=1kPa时,反应将____(A)____。
(A)向生成NO2的方向进行(B)向生成N2O4的方向进行
(C)正好达化学平衡状态(D)难于判断其进行方向
12.在一定温度和压力下,对于一个化学反应,能用以判断其反应方向的是(C)
(A)ΔrG$m(B)Kp(C)ΔrGm(D)ΔrHm
13.
(1)处于标准态的CO2(g)和O2(g),其标准燃烧焓值为零
(2)因为ΔrG$m=-RTlnK$p,而K$p是由平衡时的组成表示的,所以ΔrG$m表示平衡时产物的吉布斯自由能与反应物的吉布斯自由能之差
(3)水在25℃,p下蒸发,求算熵变的公式为ΔS$m=(ΔH$m-ΔG$m)/T
(4)在恒温,恒压下可逆电池反应,求算熵变的公式为ΔrSm=ΔrHm/T
上述说法正确的是:
(C)
(A)1,2(B)2,3(C)1,3(D)3,4
14.在T,p时,理想气体反应C2H6(g)=H2(g)+C2H4(g)的Kc/Kx为:
(D)
(A)RT(B)1/(RT)
(C)RT/p(D)p/(RT)
15.标准态的选择对下列物理量有影响的是:
(C)
(A)f,,ΔrG$m(B)m,,ΔF$m
(C)a,,ΔrG(D)a,,(G/)T,p,wf0
二、填空题(共5题10分)
16.某理想气体,等温(25℃)可逆地从1.5dm3膨胀到10dm3时,吸热9414.5J,则此气体的物质的量为Q=W=nRTln(V2/V1),n=2mol摩尔。
17.化学位μB就是B物质的偏摩尔吉布斯自由能。
18.N2(g),O2(g)体系中加入一种固体催化剂,可生成几种气态氮的氧化物,则体系的自由度为f=3。
19.完全互溶的二组分溶液,在xB=0.6处平衡蒸气压有最高值,那么组成xB=0.4的溶液在气-液平衡时,xB(g),xB(l),xB(总)的大小顺序为__xB(g)>xB(总)>xB(l)_。
将xB=0.4的溶液进行精镏,塔顶将得到_xB=0.6恒沸混合物。
20.低压气相反应的平衡常数与温度,压力的关系分别是:
Kp只是温度的函数,Kc是_T___的函数,Kx是_T,p__的函数。
三、计算题(共5题60分)
21.计算1molHe(理想气体)在下列状态变化过程中的ΔH和ΔG。
He(101325kPa,673K)He(101325kPa,473K)已知:
Cp,m[He(g)]=(5/2)R,473K时S$m[He(g)]=135.1J·K-1·mol-1。
答]ΔH=T2T1nCp,mdT=4.157kJ(2分)
ΔS=T2Cp,m/T)dT=nCp,mln(T2/T1)
=7.3J·K-1(4分)S2=ΔS+S1=142.4J·K-1(2分)ΔG=ΔH-Δ(TS)=ΔH-T2S2+T1S1
=27.780kJ
22.某气体状态方程为pV=n(RT+Bp),始态为p1T1,该气体经绝热真空膨胀后终态压力为p2,试求该过程的Q,W及气体的ΔU,ΔH,ΔF,ΔG,ΔS。
[答]Q=0,W=0,ΔU=0(3分)
(U/V)T=T(p/T)V-p=0dU=CVdT+(U/V)TdV=CVdT=0温度不变ΔH=ΔU+Δ(pV)=nB(p2-p1)(5分)
p2T1(nΔSySS=(V/T)pdp=nRln(p1/p2)
ΔsurrS=-Q/T=0ΔisoS=nRln(p1/p2)(3分)ΔF=ΔU-TΔS=-nRT1ln(p1/p2)(2分)ΔG=ΔH-TΔS=nB(p2-p1)-nRT1ln(p1/p2)
23.10分(1809)
两液体A,B形成理想液体混合物。
在320K,溶液I含3molA和1molB,总蒸气压为:
5.33×104Pa。
再加入2molB形成理想液体混合物II,总蒸气压为6.13×104Pa。
(1)计算纯液体的蒸气压pA*,pB*;
(2)理想液体混合物I的平衡气相组成yB;
(3)理想液体混合物I的混合过程自由能变化ΔmixGm;
(4)若在理想液体混合物II中加入3molB形成理想液体混合物Ⅲ,总蒸气压为多少?
[答](a)p=p*AxA+p*BxB
5.33×104Pa=0.75p*A+0.25p*B-------------
(1)
6.13×104Pa=0.5p*A+0.5p*B-------------
(2)
联立
(1)式与
(2)式得:
p*A=4.53×104Pap*B=7.73×104Pa(2.5分)(b)yB(I)=p*BxB(I)/p(I)=0.36(2.5分)p1(c)mixGm(I)RTnB
BlnxB=-5984J·mol(2.5分)
(d)p(Ⅲ)=p*AxA(Ⅲ)+p*BxB(Ⅲ)=6.66×104Pa(2.5分)
24.固体CO2的蒸气压与温度间的经验式为:
ln(p/Pa)=-3116K/T+27.537
已知熔化焓fusHm=8326J·mol-1,三相点的温度为217K。
试求出液体CO2的蒸气压与温度的经验关系式。
答:
已知ln(p/Pa)=-3116K/T+27.537
对固气平衡:
[dln(p/Pa)/dT]=ΔsubHm/RT2
[dln(p/Pa)/dT]=3116K/T2=ΔsubHm/RT2
ΔsubHm=25906J·mol-1(4分)
ΔvapHm=ΔsubHm-ΔfusHm=17580J·mol-1(4分)
-ΔvapHm/RT+B=-3116K/T+27.537B=22.922(4分)
所以液体CO2的蒸气压与温度的经验关系为:
ln(p/Pa)=-ΔvapHm/RT+22.922=-2115K/T+22.922(3分)
25.3H2+N2=2NH3在350℃的Kp=6.818×10-8(kPa)-2,并设与压力无关,从3:
1的H2,N2混合物出发,在350℃下要获得物质的量分数为0.08的NH3,压力至少要多大?
[答]3H2(g)+N2(g)=2NH3(g)(2分)平衡时:
3mol-3n1mol-n2n
B=4mol-2n(1分)2n/(4mol-2n)=0.08n=0.148mol(2分)
故x(H2)=0.69x(N2)=0.23(2分)Kp=(xNH3p)2/(xH2p)3(xN2p)=6.818×10-8kPa2
解得p=1115kPa(3分)nB
试卷二
一、选择题(每题2分,共50分,将唯一的答案填进括号内)
1.下列公式中只适用于理想气体的是.B
A.ΔU=QVB.W=nRTln(p2/p1)C.ΔU=
2.ΔH是体系的什么.C
A.反应热B.吸收的热量C.焓的变化D.生成热
3.2000K时反应CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)的Kp为6.443,则在同温度下反应为
2CO2(g)=2CO(g)+O2(g)的Kp应为.C
A.1/6.443B.(6.443)C.(1/6.443)D.1/(6.443)
4.固态的NH4HS放入一抽空的容器中,并达到化学平衡,其组分数、独立组分数、相数及自由度分别是.C
A.1,1,1,2B.1,1,3,0C.3,1,2,1D.3,2,2,2
5.下列各量称做化学势的是.D1/221/22TT1CV,mdTD.ΔH=ΔU+pΔV
pU)S,V,nji()T,V,nji()T,p,nji()S,V,njiA.niB.niC.niD.ni(
6.A和B能形成理想溶液。
已知在100℃时纯液体A的饱和蒸汽压为133.3kPa,纯液体B的饱和蒸汽压为66.7kPa,当A和B的二元溶液中A的摩尔分数为0.5时,与溶液平衡的蒸气中A的摩尔分数是.C
A.1B.0.75C.0.667D.0.5
7.理想气体的真空自由膨胀,哪个函数不变?
D
A.ΔS=0B.V=0C.ΔG=0D.ΔH=0
8.A、B两组分的气液平衡T-x图上,有一最低恒沸点,恒沸物组成为xA=0.7。
现有一组成为xA=0.5的AB液体混合物,将其精馏可得到。
B
A.纯A和恒沸混合物B.纯B和恒沸混合物
C.只得恒沸混合物D.得纯A和纯B
9.实验测得浓度为0.200mol·dm-3的HAc溶液的电导率为0.07138S·m-1,该溶液的摩尔电导率Λm(HAc)为.B
A.0.3569S·m·molB.0.0003569S·m·mol
C.356.9S·m·molD.0.01428S·m·mol
10.表面活性物质溶于水时,关于溶液的表面张力和溶液表面的描述正确的是.D
A.表面张力升高,正吸附B.表面张力降低,正吸附
C.表面张力升高,负吸附D.表面张力显著降低,正吸附
11.一体积的氢气在0℃,101.3kPa下等温膨胀至原来体积的3倍,其内能变化是多少?
(设氢气是理想气体).B
A.0.4JB.0C.6JD.0.04J
12.已知反应CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)的ΔH,下列说法中何者不正确。
A
A.ΔH是CO2(g)的生成热B.ΔH是CO(g)的燃烧热
C.ΔH是负值D.ΔH与反应ΔU的数值不等
13.对于0.002mol/kg的Na2SO4溶液,其平均质量摩尔浓度m±=0.219是A
A.3.175×10B.2.828×10C.1.789×10D.4×10
14.对弯曲液面所产生的附加压力.B
A.一定等于零B.一定不等于零C.一定大于零D.一定小于零
15.已知下列反应的平衡常数:
.A
H2(g)+S(s)=H2S(g)K1
S(s)+O2(g)=SO2(g)K2
则反应H2S(g)+O2(g)=H2(g)+SO2(g)的平衡常数为
A.K2/K1B.K1—K2C.K1×K2D.K1/K2
16.对于N2和H2混合气体的绝热可逆压缩(没有生产NH3),则.C
A.ΔU=0B.ΔH=0C.ΔS=0D.ΔG=0
17.温度升高溶胶的稳定性.B
A.增加B.下降C.不变D.先增加后下降
18.101℃时,水在多大外压下沸腾?
.C
A.101.3kPaB.1013kPaC.略高于101.3kPaD.略低于101.3kPa
19.在HAc电离常数测定实验中,直接测定的物理量是不同浓度的HAc溶液的B
A.电导率B.电阻C.摩尔电导D.电离度
20.定温下气相反应Kp有什么特点?
.A
A.恒为常数B.恒等于KcC.随压力而变D.与体积有关
21.某化学反应其反应物消耗8/7所需的时间是它消耗掉4/3所需的时间的1.5倍,则反应的级数为.B
A.零级反应B.一级反应C.二级反应D.三级反应
22.在一定量AgI溶胶中加入下列不同电解质溶液,则使溶胶在一定时间内完全聚沉所需电解质的量最少的是.B
A.La(NO3)3B.Mg(NO3)2C.NaNO3D.KNO3
23.接触角可确定固体某种性质,若亲液固体表面能被液体润湿,其相应的接触角是.C
A.0B.90C.90D.为任意角
24.混合等体积0.08mol·dmKI和0.1mol·dmAgNO3溶液得到一溶胶体系,在该体系中分别加入下述三个电解质:
(1)MgSO4,
(2)CaCl2,(3)Na2SO4,则其聚沉能力的大小为C
A.
(1)>
(2)>(3)B.
(2)>
(1)>(3)C.(3)>
(1)>
(2)D.(3)>
(2)>
(1)
25.298K时反应Zn+Fe2+=Zn2++Fe的E0为0.323V,则其平衡常数为B
A.2.89×105B.8.34×1010C.5.53×104D.2.35×102
二、计算题:
(共50分)
1.(10分)A(熔点651℃)和B(熔点419℃)的相图具有一个低共熔点,为368℃(42%A,质量百分数,下同)。
(1)绘出该二组分系统的示意相图,标出各相区相态,及自由度。
(2)分别指出80%A和30%A的系统从700℃冷却到300℃的过程的相变。
(3)画出49%A的溶液的步冷曲线。
33
单相区为
B(s)+l
2、(20分)某抗菌素施于人体后在血液中的反应呈现一级反应。
如在人体中注射0.5克某抗菌素,然后在不同时间测其在血液中的浓度,得到下列数据:
t(h)CA(血液中药含量mg/100ml)
40.48
80.31
120.24
160.15
lncA-t的直线斜率为-0.0979,lncA,0=-0.14。
(1)求反应速率常数。
(2)计算半衰期(3)若使血液中某抗菌素浓度不低于0.37mg/100ml,问需几小时后注射第二针。
解:
设cA,0为抗菌素开始浓度
ln
(1)反应速率方程积分形式-k=-0.0979.k=0.0979h-1
(2)cA,0cAkt
lncA=-kt+lncA,0斜率为t1ln2k=7.08h
(3)t=0时,lncA=lncA,0=-0.14lnt=1/k
cA,0cA=1/0.0979ln(0.72/0.37)=6.8h约需6.8小时后注射第二针。
3、(20分)5mol过冷水在-5℃,101.3kPa下凝结为冰,计算过程的ΔG,并判断过程在此条件下能否发生。
已知水在0℃,101.3kPa下凝固热ΔHm,凝=-6.009J·K-1·mol-1,水的平均热容为75.3J·K-1·mol-1,冰的平均热容为37.6J·K-1·mol-1。
解:
H2O(l)H2O(s)n=5.00mol,n=5.00mol,t1=-5℃t1=-5℃p=101.3kPap=101.325kPa
ΔG1
ΔG3
H2O(l)H2O(s)n=5.00mol,ΔG3n=5.00mol,t1=0℃t1=0℃P=101.3kPap=101.3kPaΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3=1883-30045-940=-29102J,ΔS1=nCp,m,水lnT1/T2=5×75.3ln273.2/268.2=6.93J·K,ΔS2=ΔHm,凝/T=5×(-6009×10)/273.2=-110.0J·KΔS3=nCp,m,冰lnT2/T1=5×37.6ln268.2/273.2=3.47J·K,ΔS=ΔS1+ΔS2+ΔS3=6.95-110.0-3.47=-106.5J·KΔG=ΔH-TΔS=-29102-268.2×(-106.5)=-539J<0w=0,等温,等压,ΔG〈0,水可以自动结冰。
试卷三
一、判断题。
判断下列说法的正误,在正确的说法后面打“√”,错误的说法后面打“×”。
1、温度一定的时候,气体的体积与压力的乘积等于常数。
(x)
2、热力学过程中W的值应由具体过程决定(√)
3、系统的混乱度增加,则其熵值减小。
(x)
4、处于标准状态的CO(g),其标准燃烧热为零。
(x)
5、1mol理想气体从同一始态经过不同的循环途径后回到初始状态,其热力学能不变。
(√)
6、吉布斯判据适用于理想气体的任意过程。
(x)
7、四个热力学基本方程适用于所有封闭体系的可逆过程。
(√)
8、在纯溶剂中加入少量不挥发的溶质后形成的稀溶液沸点将升高。
(√)
9、惰性组分的加入将使反应的平衡转化率降低。
(x)
10、只受温度影响的平衡系统自由度F=C-P+1。
(√)
二、选择题
1.一定压力下,当2L理想气体从0℃升温到273℃时,其体积变为(b)。
A.5LB.4LC.6LD.1L
2、A、B两种理想气体的混合物总压力为100kPa,其中气体A的摩尔分数0.6,则气体B的分压为(c)。
A.100kPaB.60kPaC.40kPaD.不确定
3、当实际气体的压缩因子Z大于1的时候表明该气体(b)。
A.易于压缩B.不易压缩C.易于液化D.不易液化
4、如图,将CuSO4水溶液置于绝热箱中,插入两个铜电极,以蓄电池为电源进行电解,可以看作封闭体系的是(a)。
A.绝热箱中所有物质B.两个铜电极C.蓄电池和铜电极D.CuSO4水溶液
5、在体系温度恒定的变化中,体系与环境之间(c)。
A.一定产生热交换B.一定不产生热交换
C.不一定产生热交换D.温度恒定与热交换无关
6、下列定义式中,表达正确的是(b)。
A.G=H+TSB.G=A+PVC.A=U+TSD.H=U—PV
7、在一个绝热钢瓶中,发生一个放热的分子数增加的化学反应,那么(c)。
A.Q>0,W>0,ΔU>0B.ΔQ=0,W=0,ΔU<0
C.Q=0,W=0,ΔU=0D.Q<0,W>0,ΔU<0
8、ΔH=Qp,此式适用于下列哪个过程:
(b)。
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)
9、下述说法中,哪一种不正确:
(a)。
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
10、凝固热在数值上与下列哪一种热相等:
(d)。
A.升华热B.溶解热C.汽化热D.熔化热
11、在100℃和25℃之间工作的热机,其最大效率为(d)。
A.100%B.75%C.25%D.20%
12、在等压下,进行一个反应A+B=C,若ΔrHm>0,则该反应一定是:
(d)。
A.吸热反应B.放热反应C.温度升高D.无法确定
13、将1molH2O(l)(100℃、101.325kPa)置于密闭真空容器中,蒸发为同温同压的水蒸气并达平衡,该过程的△G(b)。
A.大于0B.小于0C.等于0D.不能确定
14、1mol双原子理想气体的Cp是:
(c)。
A.1.5RB.2.5RC.3.5RD.2R
15、2mol理想气体B在300K时等温膨胀
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