华东理工大学2004~2005学年 《物理化学》(上)期中模拟试题A卷 班机 姓名 学号 成绩 =三四五六|七八总分 、概念题(20分) 1、试写出n摩尔范德华气体的状态方程 2、水的正常冰点与水的三相点温度相差 3、根据状态函数的基本假定,对一定量的均相纯物质系统,其U,S,T三个状态函数间的 关系为U=U(S,T)或S=S(U,T)或T=7(U,S)。 (对、错、无法确定) 4、实际气体的压缩因子Z不可能等于1 (对、错) 5、下图为某物质的压缩因子图,图中标有三条等温线,则三条线上注明的温度T1、72、 由高到低的顺序是 p/MPa 6、气体液化的必要条件是它的温度必须低于某一温度,这一温度称为_」 。(临界 温度、露点温度、沸点温度) 7、有机物质的标准摩尔燃烧焓与它的聚集状态 。(有关、无关) 8、一般来说纯物质的摩尔蒸发焓随着温度的升高」 (降低、升高、不变) 9、CO2(g)的标准摩尔生成焓 (金刚石)的标准摩尔燃烧焓。(等于、不等于) 10、一封闭系统经一循环过程热和功分别为O和W,则(O+W) 1l、热不可能从低温物体传向高温物体 (对、错) 12、在1000K的高温热源和300K的低温热源间运转的热机,当它从高温热源吸热1000时, 则它所做的功不可能超过多少焦耳 13、如系统经历一不可逆绝热过程,则系统的熵变ΔS0。(>、=、<) 14、在只做体积功的情况下,ΔA≤0作为平衡判据的适用条件是 A卷第1页
A 卷 第 1 页 华东理工大学 2004～2005 学年 《物理化学》（上）期中模拟试题 A 卷 班机_________ 姓名_________ 学号__________ 成绩_________ 2005.4. 一 二 三 四 五 六 七 八 总 分 一、概念题（20 分） 1、试写出n摩尔范德华气体的状态方程 。 2、水的正常冰点与水的三相点温度相差 K。 3、根据状态函数的基本假定，对一定量的均相纯物质系统，其 U，S，T 三个状态函数间的 关系为U = U (S,T ) 或S = S(U,T ) 或T = T (U, S)。 。（对、错、无法确定） 4、实际气体的压缩因子 Z 不可能等于 1。 （对、错） 5、下图为某物质的压缩因子图，图中标有三条等温线，则三条线上注明的温度 T1、T2、T3 由高到低的顺序是 。 6、气体液化的必要条件是它的温度必须低于某一温度，这一温度称为 。（临界 温度、露点温度、沸点温度） 7、有机物质的标准摩尔燃烧焓与它的聚集状态 。（有关、无关） 8、一般来说纯物质的摩尔蒸发焓随着温度的升高 。（降低、升高、不变） 9、CO2 (g)的标准摩尔生成焓 C(金刚石)的标准摩尔燃烧焓。（等于、不等于） 10、一封闭系统经一循环过程热和功分别为 Q 和 W，则（Q＋W） 0。（>、=、、=、<） 14、在只做体积功的情况下，ΔA ≤ 0 作为平衡判据的适用条件是
15、一定量的理想气体在恒温下体积由V膨胀到V,其ΔG= 16、对于理想气体式ΔH=nC,△T的适用条件是 17、对于理想气体 。(对、错) 18、理想气体由相同的初态A分别经历两过程:一个到达终态B, 个到达终点C。过程可表示在如下的p图中,其中B和CP 刚好在同一条恒温线上,则△U△U∥C。(>、=、<) 19、试写出组成恒定的均相封闭系统的一个热力学基本方 程 20、图中两条曲线分别表示气体由压力p1恒温可逆膨胀到P2与气体 由压力p绝热可逆膨胀到P。则哪一条曲线表示恒温可逆膨胀 过程? (AC曲线,AB曲线) P (14分) 25℃时,液态物质A的标准摩尔生成焓为-4845 kJ. mol-,气 态物质A的标准摩尔生成焓为-460.3 k. mol-。设液态和气态物质 的恒压热容可视为常数,且液态物质A的C°=85.3K-mo-,气态物质A的 Cn=453JK-mo-。求lmol、75℃、0.IMPa的液态物质A变为100℃,0.1MPa气态物质 时的△H 三、(14分) 25℃时丙烯腈CH2CHCN()、C(石墨)和H2(g)的标准摩尔燃烧焓分别为-1759.5kJ·mol- 393.5kJ·mol-及-285.8kJ·mol-l。在相同温度下,丙烯腈的摩尔蒸发焓为3284k·mol-',求 25℃时反应HCN(g)+C2H2(g)→CH2 CHCN(g)的△,H。HCNg)、C2H2(g)的标准摩尔生成焓分 别为1351 kJ. mol-和22673 kJ. mol。 四、(12分) lmol、300K、IMPa的理想气体通过节流装置时压力降为0.MPa,试求该过程的ΔU、△H AS、△G和△A。 五、(14分) 在外压为100kPa的带有活塞的绝热气缸中,装有lmol温度为30℃,压力为100kPa的 某单原子理想气体。现将外压从100kPa突然升高到500kPa,直至气缸内外的压力相等。试 求终态温度及过程的W、△U、△H、ΔS。 A卷第2页
A 卷 第 2 页 15、一定量的理想气体在恒温下体积由 V1 膨胀到 V2，其ΔG = 。 16、对于理想气体式ΔH = nCp ,mΔT 的适用条件是 。 17、对于理想气体 ⎟ = 0 ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ ⎟ = ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ T S T H S U 。 。（对、错） 18、 理想气体由相同的初态 A 分别经历两过程：一个到达终态 B， 一个到达终点 C。过程可表示在如下的 p-V 图中，其中 B 和 C 刚好在同一条恒温线上，则ΔUAB ΔUAC 。（>、=、<） 19 、试写出组成恒定的均相封闭系统的一个热力学基本方 程 . 。 20、图中两条曲线分别表示气体由压力 p1 恒温可逆膨胀到 p2 与气体 由压力 p1 绝热可逆膨胀到 p2。则哪一条曲线表示恒温可逆膨胀 过程 ？ （AC 曲线，AB 曲线） 二、（14 分） 25℃时，液态物质 A 的标准摩尔生成焓为 1 484.5kJ mol− － ⋅ ，气 态物质 A 的标准摩尔生成焓为 1 460.3kJ mol− － ⋅ 。设液态和气态物质 的恒压热容可视为常数，且液态物质 A 的 1 1 85 3J K mol − − = . ⋅ ⋅ , o Cp m ，气态物质 A 的 1 1 45 3J K mol − − = . ⋅ ⋅ , o Cp m 。求 1mol、75℃、0.1MPa 的液态物质 A 变为 100℃，0.1MPa 气态物质 时的ΔH 。 三、（14 分） 25℃时丙烯腈CH CHCN (l) 2 、C (石墨)和H g 2 ( )的标准摩尔燃烧焓分别为−1759.5 1 kJ mol − ⋅ 、 − 393.5 1 kJ mol− ⋅ 及 1 285 8 kJ mol − − . ⋅ 。在相同温度下，丙烯腈的摩尔蒸发焓为32 84 1 . kJ mol ⋅ − ，求 25℃时反应HCN(g) +C H (g) CH CHCN(g) 2 2 ⎯⎯→ 2 的Δr m o H 。HCN(g)、C H (g) 2 2 的标准摩尔生成焓分 别为 1 135.1kJ mol− ⋅ 和 1 226.73 kJ mol− ⋅ 。 四、（12 分） 1mol、300K、1MPa 的理想气体通过节流装置时压力降为 0.1MPa，试求该过程的ΔU 、ΔH 、 ΔS 、ΔG 和ΔA。 五、（14 分） 在外压为 100 kPa 的带有活塞的绝热气缸中，装有 1mol 温度为 30℃，压力为 100 kPa 的 某单原子理想气体。现将外压从 100 kPa 突然升高到 500 kPa，直至气缸内外的压力相等。试 求终态温度及过程的 W、ΔU 、ΔH 、ΔS
六、(14分) 某物质的饱和蒸汽压与沸点的关系为:mn()=-4913523+c,这里C为积分常数,公 式中所有物理量均为SI制。已知该物质在90.0℃时的饱和蒸汽压为70.kPa。假设蒸气为理 想气体,摩尔蒸发焓与温度无关。试求: (1)该物质的摩尔蒸发焓。 (2)该物质在100.0℃时的饱和蒸汽压 七、(4分) 证明下列各式 aU=CP-PaT 八、(8分) (1)在绝热系统中,发生了一个从状态A到状态B的不可逆过程。试以适当的可逆性判据 说明,在该绝热系统中逆过程不能发生。 (2)从热力学基本方程dU=TdS-pdV出发,运用d=nCnd7、p=nRT及Cvm不随温度 而变,证明理想气体熵变的计算公式为△S=nC,n2+nRn2 (3)下图为流体的TS图(其中熵的单位为 J/molK),图中有一系列的等焓线和等压线。 请通过读图及分析回答:焓由小到大的顺序和压力由小到大的顺序如何 S A卷第3页
A 卷 第 3 页 六、（14 分） 某物质的饱和蒸汽压与沸点的关系为： { } C 4979 5525 ln = − + T p . * ，这里 C 为积分常数，公 式中所有物理量均为 SI 制。已知该物质在90.0 ℃时的饱和蒸汽压为 70.1kPa。假设蒸气为理 想气体，摩尔蒸发焓与温度无关。试求： （1） 该物质的摩尔蒸发焓。 （2） 该物质在100.0℃时的饱和蒸汽压。 七、(4 分) 证明下列各式： (1) p p p T V C p T U ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ = − ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ ； ； (2) T p T p V p T V T p U ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ − ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ = − ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ ； 八、（8 分） （1）在绝热系统中，发生了一个从状态 A 到状态 B 的不可逆过程。试以适当的可逆性判据 说明，在该绝热系统中逆过程不能发生。 （2）从热力学基本方程dU = TdS − pdV 出发，运用dU =nCV,mdT、 pV = nRT 及CV,m 不随温度 而变，证明理想气体熵变的计算公式为 1 2 1 2 Δ ln ln V V nR T T S = nCv ,m + 。 （3）下图为流体的 T—S 图（其中熵的单位为 J/mol.K），图中有一系列的等焓线和等压线。 请通过读图及分析回答：焓由小到大的顺序和压力由小到大的顺序如何？
答案 P+")-mb)=nRr2.001 4.错 5.73>72>71 6.临界温度 7.有关 8.降低 不等于 11.错 =0.7,W=700J13 14.恒温恒容 15. 4G=nRT In 16.一切过程 19. dU= Tds- pdv 20.AB曲线 75℃A(1) △H 100℃A(g) ↓△ AH V 25℃A() △H 25℃A(g) △H1=(×85.3×(25-75)J=-4.27KJ △H2=(-460.3-(-4845)kJ=242kJ △H3=(1×453×(75-25)J=3 △H=△H1+△H2+△H2=2333kJ 3C(s)+H2(g)+N2(g)—→CH2CHCN()—>CH2CHCN(g) △Hm(CH2 CHCN, g)≈△rfm(CH2CHCN,)+△cH 3×(-3935)+×(-2858)-(-17595)+32.84kJmo 183.1kJ.mo- HCN(8)+C2H2(g)->CH, CHCNg) A卷第4页
A 卷 第 4 页 答 案 一、 1． V nb nRT V n a ( p + )( − ) = 2 2 2．0.01 3．对 4．错 5．T3 > T2 > T1 6．临界温度 7．有关 8．降低 9．不等于 10．= 11．错 12． 0 7 700 J 1 1 2 1 = − = − − = . , W T T T Q W 13．> 14．恒温恒容 15． 2 1 ln V V ΔG = nRT 16．一切过程 17．对 18．= 19．dU = TdS − pdV 20．AB 曲线 二、 75℃ A (l) ⎯⎯ →⎯ΔH 100℃ A (g) ↓ ΔH1 ΔH3 ↓ 25℃ A (l) ⎯⎯ →⎯ΔH2 25℃ A (g) ( ) ( ) ( ) 23 33 kJ 1 45 3 75 25 J 3 40 kJ 460 3 484 5 kJ 24 2 kJ 1 85 3 25 75 J 4 27 kJ 1 2 3 3 2 1 H H H H . H . ( ) . H . ( . ) . H . ( ) . Δ = Δ + Δ + Δ = Δ = × × − = Δ = − − − = Δ = × × − = − 三、 N (g) CH CHCN(l) CH CHCN(g) 2 1 H (g) + 2 3 3C(s) + 2 2 ⎯⎯→ 2 ⎯⎯→ 2 Δ ΔΔ f m o 2 fm o HH H CH CHCN,g) CH CHCN,l) + 2 vap m ( ( ≈ 1 1 183.1kJ mol ( 285.8) ( 1759.5) 32.84 kJ mol 2 3 3 ( 393.5) − − = ⋅ ⋅ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ = × − + × − − − + HCN(g) + C H (g) CH CHCN(g) 2 2 → 2
△H≈△,H°=[831-(1351+22673) kJ. mol -1787kJ·mol AU=0 AH=O AS=RIn P1=8.3145xIn-JK-1=19.14J.K-l △A=△G=-TAS=(-300×19.14)J=-5742kJ △U=W, n CymAT=→P外(2-1 C 1.5(72-7)=-72+571 12=788.19K △U=W=1×2×8314×(78819-30315)J=604J AH=1×2÷×8314×(78819-30315)J=10081kJ AS=nC, Inl2+nRInY2anC. Inf2+nRInI2P1=64791K-l P (1)ln{p”} R △Hm=1(314×4979555J=414k △H (2)由hn22 TT P2 =101.2 kPa
A 卷 第 5 页 1 o 1 r m 178.7kJ mol [183.1 (135.1 226.73)] kJ mol − − = − ⋅ ΔH ≈ Δ H = − + ⋅ 四、 ( ) 300 19.14 J 5.742 kJ J K 19.14 J K 0.1 1 ln 8.3145 ln 0 0 1 1 2 1 Δ = Δ = − Δ = − × = − ⎟ ⋅ = ⋅ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ Δ = = × Δ = Δ = − − A G T S p p S R U H 五、 , ( ) ΔU =W nCV ,m ΔT = − p外 V2 −V 1 2 1 2 1 ,m 1 1 2 2 ,m 1.5( ) 5 2 3 , T T T T C R p RT p RT C T p V V − = − + = ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ Δ = − 外 − 788.19KJ T2 = 8.314 (788.19 303.15) J 6.049kJ 2 3 1 ⎟ = ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ΔU =W = × × × − 8.314 (788.19 303.15) J 10.081kJ 2 5 1 ⎟ = ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ΔH = × × × − 1 2 1 2 1 1 2 ,m 1 2 1 2 ,m ln ln ln ln 6.479 J K− Δ = + = + = ⋅ p T T p nR T T nC V V nR T T S nCV V 六、 ( ) 8.314 4979.5525 J 41.4 kJ 1 (1) ln{ } vap m vap m ∴Δ = × = ⋅ + Δ = − ∗ H C R T H p (2) 由 ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ − Δ = − 2 1 vap m * 1 * 2 1 1 R ln T T H p p 得 101.2 kPa * p2 = 七
au(aH-pk T (2)dU=lds-pdl (1)A→B是绝热不可逆过程,△SAB>0,B→A,△SBAP3>P2>P aH dH TdS +vdp 由图刻9 0→ T H1>H2>H3
A 卷 第 6 页 ( ) T T T p T p p p p p p p V p T V T p V p p S T p U U T S p V T V C p T V p T H T H pV T U ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ ⎟ − ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ = − ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ − ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ = ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ = − ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ ⎟ = − ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ ⎟ − ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ ⎟ = ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ − ⎟ = ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ (2) d d d (1) 八、 1 2 3 4 3 2 1 1 2 1 2 ,m ,m ,m A B B A d d d 0 0 (3) ( d d ln ln d d d d (2) d d d d (1) A B 0;B A, 0, 2 1 2 1 H H H T H T p T p V T H H T S V p T p p p p p V V nR T T V nC V nR T T nC S V V nR T T nC V T p T U U T S p V S S S S S S S V V V T T V V ∴ > > ⎟ > ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ ⎟ > ⇒ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ ⎟ = ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ = + ∴ > > > ∴Δ = + = + = − = + = + → Δ > → Δ < ∫ ∫ → → 由图知 升高， 饱和蒸气压）升高。 是绝热不可逆过程， 这是一个不可能发生的过程
