北京化工大学：《物理化学》课程教学资源（作业习题）2009-2010年第一学期物理化学（上册）期末试题

2009-2010学年第二学期物理化学（上册） 期末考试试卷 班级 姓名 学号 题号 三四五六总分 得分122020151815 一、选择题：（请将答案填在答案表格中） 题号123456 789101112 答案 1.对于任一气体，在等温下，以pl'm对p作图可得一直线，其斜率可能是 (1)0:(2)>0,=0:(3)=0，0,0 C.4H>0 D.4U△，G0 C.<△，G0 D.不能确定 6,从盐力学基本方程可号出（器） = a A() 7.一定压力下，纯物质A的沸点、蒸气压和化学势分别为T。、P和，加入 少量不挥发溶质形成溶液后变为T。、P和4，则有

1 2009-2010 学年第二学期物理化学（上册） 期末考试试卷 班级 姓名 学号 题号 一 二 三 四 五 六 总分 得分 12 20 20 15 18 15 一、选择题：（请将答案填在答案表格中） 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 1．对于任一气体，在等温下，以 pVm对 p 作图可得一直线，其斜率可能是_______。 ( 1 )  0， = 0 ， 0； ( 2 )  0 ，= 0； ( 3 ) = 0 ， 0； ( 4 )  0，  0。 2．当理想气体反抗一定的压力作绝热膨胀时，则______________。 A． H = 0 B．U > 0 C．H > 0 D． U < 0 3．范德华气体经绝热自由膨胀后，气体的温度______________。 A. 上升 B.下降 C. 不变 D. 不能确定 4． H2 和 O2 以 2：1 的摩尔比在绝热的钢瓶中反应生成 H2O，该系统的 ______________。 A. H = 0； B. T = 0； C. (pVγ ) =0； ( 4 ) U = 0。 5．25℃时反应 2CO2(g)＝2CO(g)+O2(g)的 1 514.2 −  G = kJ mol r m  ，则反应的  r Am =______________。 A．  = rGm B．   rGm C．   rGm D． 不能确定 6．从热力学基本方程可导出  =        S V U ______________。 A． V T A         B． S p H         C． V S U         D． T p G         7．一定压力下，纯物质 A 的沸点、蒸气压和化学势分别为 * Tb 、 * A p 和 *  A ，加入 少量不挥发溶质形成溶液后变为 Tb 、 A p 和  A ，则有______________

A.T Ts:PaT6,P4>p,44>4 C.T6>T,P4A D.Tpu>u 8.25℃时，CH4(g)在HO)和C66中的亨利常数分别为4.18×10Pa和57× 10Pa,则在气相平衡分压p(CH)相同时，CL在水、苯中的平衡组成有_ A.x(CH4,水)>x(CH4,苯)B.x(CH4,水)<x(CH4,苯)： C.x(CH4,水)=x(CH4,苯)D.A、B均可 9.在温度T、体积V恒定时，在己达平衡的理想气体反应A(g+B(gC(g)中加 入物质的量为m的惰性组分D(g,则反应将 A.向右移动B.向左移动C.不移动 D.不能确定 10.将NH4HCO3固体放入298K真空容器内，NH4HCO3按下式分解： NH4HCO3(s)=NH;(g)+COz(g)+H2O() 则达平衡系统的组分数和自由度数为 A.C=2、F=1B.C=3、F=1C.C=1、F=0D.C=2、F=2 11对恒沸混合物的描写，下列各种叙述中不正确的是 A.与化合物一样，具有确定的组成： B.恒沸混合物的组成随压力的改变而改变： C.平衡时，气相和液相的组成相同 D.其沸点随外压的改变而改变。 12.Clausius不等式作为过程方向判据时的应用条件为 A.绝热过程B.等温等压过程C.等温等容过程D.以上所有过程 二、填空题（在以下各小题画有“”处填上正确答案。） 1.T、V恒定时，在A的分压力和分体积分别为pA和A的A、B理想混合气体 中加入5mol的理想气体C,则p将 ,Va将 。(填“变大”、“变 小”、“不变”) 2.某真实气体在400K、1700kPa时的对比温度T=0.9589,对比压力pm=0.2208。 则该气体的临界温度T=_ 一，临界压力= 3,在隔离系统中发生化学反应后，系统的温度明显升高，则系统的U 0,4H0(填”、“<”、=”)

2 A．Tb  Tb pA  pA  A   A * * * , , B． Tb  Tb pA  pA  A   A * * * , , C．Tb  Tb pA  pA  A   A * * * , , D． Tb  Tb pA  pA  A   A * * * , , 8．25℃时，CH4(g)在 H2O(l)和 C6H6(l)中的亨利常数分别为 4.18×109 Pa 和 57× 106 Pa，则在气相平衡分压 p（CH4）相同时，CH4 在水、苯中的平衡组成有_______。 A. x（CH4，水）＞x（CH4，苯） B. x（CH4，水）＜x（CH4，苯）； C. x（CH4，水）＝x（CH4，苯） D. A、B 均可 9．在温度 T、体积 V 恒定时，在已达平衡的理想气体反应 A(g)+B(g)=C(g)中加 入物质的量为 nD 的惰性组分 D(g)，则反应将_______。 A．向右移动 B．向左移动 C．不移动 D．不能确定 10．将 NH4HCO3固体放入 298K 真空容器内，NH4HCO3按下式分解： NH 4 HCO 3 (s) = NH3 (g) + CO2 (g) + H2O (l) 则达平衡系统的组分数和自由度数为_______。 A．C = 2、F = 1 B．C = 3、F = 1 C．C = 1、F = 0 D．C = 2、F = 2 11.对恒沸混合物的描写，下列各种叙述中不正确的是___________。 A. 与化合物一样，具有确定的组成； B. 恒沸混合物的组成随压力的改变而改变； C. 平衡时，气相和液相的组成相同； D. 其沸点随外压的改变而改变。 12．Clausius 不等式作为过程方向判据时的应用条件为_______。 A．绝热过程 B．等温等压过程 C．等温等容过程 D．以上所有过程 二、填空题(在以下各小题画有“ ”处填上正确答案。) 1．T、V 恒定时，在 A 的分压力和分体积分别为 pA 和 VA 的 A、B 理想混合气体 中加入 5 mol 的理想气体 C，则 pA 将 ，VA 将 。(填 “变大” 、“变 小” 、 “不变” ) 2．某真实气体在 400K、1700 kPa 时的对比温度 Tr = 0.9589，对比压力 pr = 0.2208。 则该气体的临界温度 Tc = ，临界压力 pc = 。 3．在隔离系统中发生化学反应后，系统的温度明显升高，则系统的U 0，H 0 (填 “>”、“<”、“=” )

4.物质的量为n的理想气体从温度T,压力为Pm时恒温膨至压力为2，则△ G= 5.对理想气体，()） 6.实验数据表明，乙醇在常压及外压为50.663kPa下的沸点分别为351.7K及 336.2K,则乙醇在336K-351K区间内的摩尔蒸发焓为 kJ-mol。 7.298K,40kPa下，11mol双原子理想气体恒温反抗恒外压20kPa膨胀到终态压 力20kPa,该过程的△S系= ，△S环境= 8.298.15K时，反应CuS045H0S)=CuS04(S)+5H20(g)的8=10~5，则此时 水蒸气的平衡压力为 9.在一定T,p下，反应A(g)=Y(g)+Z(g)达平衡时解离度为m。在相同T, p时加入惰性气体，其解离度为2，则m _m(填“>”、“<”、“=”)。 10.反应2A(S)=B(S)+Y(g)+Z(g),其标准热力学平衡常数K°在50C时为4.0 ×104,在110℃时为0.57。则在50℃至110℃间该反应的平均标准摩尔反应 焓变为 ,90C时的°= ,设反应在真空中开始，则90℃时容 器内的平衡分压力为 11.定压下A和B形成具有最低恒沸点的系统，最低恒沸点的组成为xB=0.475。 若将组成为阳=0.800的系统在具有足够塔板数的精馏塔中精馏，则在塔顶得到 的物质为 一，塔底得到的物质为 12.对三组分系统，能够平衡共存的最多相数为」 最大的自由度数 为 三、已知：液态双原子分子A2在60℃时的饱和蒸汽压为0.5p°，摩尔蒸发焓为 35.0k·mol。今在p°及沸点温度T下，先将1mol液态A2向真空容器中蒸发 为同温、同压的1molA2蒸汽，再可逆膨胀至p=50kPa,T=300K的终态。计算 过程的W、Q、△U、△H、△S、△A和△G。设蒸汽可视为理想气体，液体体 积可以忽略，且摩尔蒸发热与温度无关。 四、298K时，物质的热力学数据如下： 物 质 H20(g)C0(g） C02(g) H2(g) △品/小·mol -241.82 -110.52 -398.51 0 S8/k·mor1·K1 188.83197.67 213.7 130.68 1若反应C0(g)+H0(g)=CO2(g)+H(g)的ΣCm=0,计算K°=1时的反应 3

3 4．物质的量为 n 的理想气体从温度 T1、压力为 p1 时恒温膨至压力为 p2，则Δ G= 。 5．对理想气体，   S V T       = 。 6．实验数据表明，乙醇在常压及外压为 50.663kPa 下的沸点分别为 351.7 K 及 336.2 K，则乙醇在 336K-351K 区间内的摩尔蒸发焓为 kJ·mol-1。 7．298K, 40kPa 下，1 1mol 双原子理想气体恒温反抗恒外压 20kPa 膨胀到终态压 力 20kPa，该过程的 S 系统=_________，S 环境=_________。 8．298.15K 时，反应 CuSO45H2O(s) = CuSO4(s) + 5H2O(g)的 K = 10-5，则此时 水蒸气的平衡压力为 。 9．在一定 T，p 下，反应 A(g) == Y(g) + Z(g) 达平衡时解离度为1。在相同 T， p 时加入惰性气体，其解离度为2，则2 1（填“>”、“<”、“=”）。 10．反应 2A(s) == B(s) + Y(g) + Z(g)，其标准热力学平衡常数 K 在 50℃时为 4.0 ×10-4 , 在 110℃时为 0.57。则在 50 ℃至 110 ℃间该反应的平均标准摩尔反应 焓变为, 90 ℃时的 K = ，设反应在真空中开始，则 90 ℃时容 器内的平衡分压力为。 11．定压下Ａ和Ｂ形成具有最低恒沸点的系统，最低恒沸点的组成为 xB=0.475。 若将组成为 xB=0.800 的系统在具有足够塔板数的精馏塔中精馏，则在塔顶得到 的物质为 ，塔底得到的物质为 。 12．对三组分系统，能够平衡共存的最多相数为 ，最大的自由度数 为 。 三、已知：液态双原子分子 A2 在 60℃时的饱和蒸汽压为 0.5 p ，摩尔蒸发焓为 35.0 kJ•mol-1。今在 p 及沸点温度 Tb 下，先将 1mol 液态 A2 向真空容器中蒸发 为同温、同压的 1mol A2 蒸汽，再可逆膨胀至 p=50 kPa，T=300 K 的终态。计算 过程的 W、Q、ΔU、ΔH、ΔS、ΔA 和ΔG。设蒸汽可视为理想气体，液体体 积可以忽略，且摩尔蒸发热与温度无关。 四、298 K 时，物质的热力学数据如下： 物 质 H2O (g) CO (g) CO2 (g) H2 (g) fH / J·mol-1 -241.82 -110.52 -398.51 0 S / kJ·mol-1·K-1 188.83 197.67 213.7 130.68 1.若反应 CO (g) + H2O (g) == CO2(g) + H2(g)的BCp,m= 0，计算 K =1 时的反应

温度。 2.在压力100kPa、温度为K°=1的反应温度时，将1molH20(g、1 mol CO(g) 及2molN2(g)通入反应容器中开始反应，计算水蒸气的平衡转化率。 五、A、B二组分可形成理想液态混合物，已知330K时A的饱和蒸气压及摩尔 蒸发焓分别为p=67.89kPa、△pHm=5954J·mol,B的饱和蒸气压及摩尔蒸 发焓分别为p8=24.32kPa、△pHm=8303J·mol。 1.计算330K时，组成为xA=0.25的液态混合物达气-液平衡时的蒸气组成及蒸 气总压力P 2.画出p=p°时A、B二组分气-液平衡系统的温度-组成(Tx)的示意图，并表 明各区的平衡相态。x 3.在Tx图中画出恒压下将组成为xA=0.25的系统从7T=650K降温至T=380K 时系统及各相的变化情况。 六、(3为必答题，应化及实验班学生1、2必答，其他班学生选答1或2) 上医.封钢果在定压过程，=C一得 2.某气体道从(p+品W。一b)=RT,其中a、b为大于零的常数，证明： 温度恒定时该气体的热力学能随体积增大而增加。 3.有A、B两个吸热反应，其标准平衡常数分别为°(A)和°(B),标准 摩尔反应焓变分别为A层(AP△H层(B),若将反应温度从T升高至(T+1O)K时， 哪一个反应的标准平衡常数变化较大，为什么？

4 温度。 2. 在压力 100 kPa、温度为 K =1 的反应温度时，将 1 mol H2O(g)、1 mol CO(g) 及 2 mol N2(g) 通入反应容器中开始反应，计算水蒸气的平衡转化率。 五、A、B 二组分可形成理想液态混合物，已知 330 K 时 A 的饱和蒸气压及摩尔 蒸发焓分别为 * A p =67.89 kPa、vapH m =5954 J·mol-1，B 的饱和蒸气压及摩尔蒸 发焓分别为 * B p =24.32 kPa、vapH m =8303 J·mol-1。 1．计算 330 K 时，组成为 xA=0.25 的液态混合物达气-液平衡时的蒸气组成及蒸 气总压力 p。 2．画出 p=p 时 A、B 二组分气-液平衡系统的温度-组成（T-x）的示意图，并表 明各区的平衡相态。x 3．在 T-x 图中画出恒压下将组成为 xA=0.25 的系统从 T=650 K 降温至 T=380 K 时系统及各相的变化情况。 六、（3 为必答题，应化及实验班学生 1、2 必答，其他班学生选答 1 或 2） 1．证明：封闭系统在定压过程中， dT T V dU C p p p [  ]        = − 2．某气体遵从 p Vm b RT V a m ( + 2 )( − ) = ，其中 a、b 为大于零的常数，证明: 温度恒定时该气体的热力学能随体积增大而增加。 3．有 A 、B 两个吸热反应，其标准平衡常数分别为 K (A)和 K (B)，标准 摩尔反应焓变分别为rH (A) rH (B)，若将反应温度从 T1升高至(T1+10) K 时, 哪一个反应的标准平衡常数变化较大，为什么?