物理化学(上册)试卷2 班级姓名 分数 选择题(共5题25分) 1.5分(1402) 1402 在N个NO分子组成的晶体中,每个分子都有两种可能的排列方式,即NO和ON, 也可将晶体视为NO和ON的混合物,在0K时该体系的熵值 0=0 (B)So=kin2 (C) So=NkIn2 (D) So= kiNn 5分(1023) (A)exp(135×102)(B)exp(270×102) (C)exp(540×1023)(D)exp(675×102) 3.5分(1543) 300K时分布在J=1转动能级上的分子数是J=0能级上分子数的3exp(-0.1)倍,则分子 转 (A)10K (C)30K (D)300K 4.5分(2390) 2390 Fe(s)、FeO(s)、FeO4(s)与CO(g)、CO2(g)达到平衡时,其独立化学平衡数R、组分数 C 和自由度数 f∫分别为 3;C=2;f=0 1;戶 C)R=1;C=4;f2 (D)R=2;C=3;戶1 5.5分(0912) 02一绝容器分成两部分分别置入温、同压的1m(0和3mN均为理想气抽去 隔板使两气体混合达到平衡,则终态与始态热力学概率之比(≌2:≌2)为
物理化学(上册)试卷 2 班级 姓名 分数 一、选择题 ( 共 5 题 25 分 ) 1. 5 分 (1402) 1402 在 N 个 NO 分子组成的晶体中，每个分子都有两种可能的排列方式，即 NO 和 ON， 也可将晶体视为 NO 和 ON 的混合物，在 0K 时该体系的熵值： ( ) (A) S0= 0 (B) S0= kln2 (C) S0= Nkln2 (D) S0= 2klnN 2. 5 分 (1023) (A) exp(13.5×1023) (B) exp(27.0×1023) (C) exp(54.0×1023) (D) exp(6.75×1023) 3. 5 分 (1543) 1543 300 K 时,分布在 J= 1 转动能级上的分子数是 J= 0 能级上分子数的 3exp(-0.1)倍,则分子 转动特征温度是： ( ) (A) 10 K (B) 15 K (C) 30 K (D) 300 K 4. 5 分 (2390) 2390 Fe(s)、FeO(s)、Fe3O4(s)与CO(g)、CO2(g)达到平衡时,其独立化学平衡数 R、组分数 C 和自由度数 f 分 别 为 ： ( ) (A) R = 3；C= 2；f= 0 (B) R = 4；C= 1；f= -1 (C) R = 1；C= 4；f= 2 (D) R = 2；C= 3；f= 1 5. 5 分 (0912) 0912 一绝热容器分成两部分,分别置入同温、同压的 1 mol O2和 3 mol N2(均为理想气体),抽去 隔板使两气体混合达到平衡 , 则终态与始态热力学概率之比 (Ω2:Ω1) 为 ： ( )
二、填空题(共6题20分) 6.5分(3048) 3048 NH4HS(s)放入抽空的瓶内发生分解: NH,HS(S)=NH3()+H2s(g) 则分解反应达到平衡时该体系的独立组分数为 相数为 数为 在25℃时测得体系达到平衡时的压力为6666kPa,若此温度时NH3的分压为 133kPa;要使NH3和H2S的混合气体体系中不形成NH4HS固体,则应将H2S的分压 控制在 7.5分(1686) 686 N2分子的转动特征温度6=286K,则298K的N2气的摩尔转动熵 8.5分(1438) 已知单原子氟的下列数据 能级 5 0.0 404.0×10 102406.5×1 则在1000K时,处在第一激发态电子能级上的氟原子分布分数NN= 9.2分(3015) 3015 答:20712 (2分) GS=-RTIn(p/p') 2分(2883) 2883 已知2Fe(s)+O2=2FeO(s) △G/mo2=-519200+125T/K (3/2Fe(s)+O2=(1/2)Fe3O4(s) △Gs/mo1=.545600+1565T/K 由Fe(s)O2(gFeO(s)及FeO(s)组成平衡物系的自由度是 平衡温度是 11.1分(2879) 在温度为1000K时的理想气体反应2SO(g)=2SO2(g)+O(g)的△GB=10293Jmor
二、填空题 ( 共 6 题 20 分 ) 6. 5 分 (3048) 3048 NH4HS(s) 放入抽空的瓶内发生分解： NH4HS(s) ＝ NH3(g) + H2S(g) 则分解反应达到平衡时该体系的独立组分数为 ___________ ，相数为 _________ ，自由度 数为 ____ ；在 25℃时测得体系达到平衡时的压力为 66.66 kPa，若此温度时NH3的分压为 13.33 kPa；要使 NH3和 H2S 的混合气体体系中不形成 NH4HS 固体，则应将 H2S 的分压 控制在 _____于 _____ kPa。 7. 5 分 (1686) 1686 N2 分子的转动 特征温度 Θr =2.86 K ， 则 298 K 的 N2 气 的 摩尔转动 熵 Sm= 。 8. 5 分 (1438) 1438 已知单原子氟的下列数据 则在 1000 K时，处在第一激发态电子能级上的氟原子分布分数N1/N= 。 9. 2 分 (3015) 3015 答：20712 （2 分） 1/ 2 r m ∆ = G R− T ln( p / p ) $ $ *. 2 分 (2883) 2883 已知 2Fe(s) + O2= 2FeO(s) ΔrG m $ /J·mol-1= - 519 200 + 125 T/K (3/2)Fe(s) + O2= (1/2)Fe3O4(s) ΔrG m $ /J·mol-1 = - 545 600 + 156.5 T/K 由 Fe(s),O2(g),FeO(s) 及 Fe3O4(s) 组成平衡物系的自由度是 ______ ，平衡温度是 ____________ K 。 11. 1 分 (2879) 2879 在温度为 1000 K时的理想气体反应 2SO3(g) = 2SO2(g) + O2(g) 的ΔrG m $ =10 293 J⋅mol -1
则该反应的平衡常数K 、计算题(共4题40分) 12.15分(0954) 已知H2(g)Cl(g,HCI(g)在298K和标准压力下的标准生成焓和标准熵的数据如下表所 物质△F/ kJ-mor' s eJ.K morI Hg 130.59 C12(g 0 222.95 HCl -92.312 试计算3K时反应:H(g)C2(g)=HCIg)的△F3。假设△H与温度无关。 13.10分(1169) 某物质的固体及液体的蒸气压可分别用下式表示 lg(p/Pa)=11454-1864.8/(T/K) (固体)(1) lg(p/Pa)=9870-1453/(TK) (液体)(2) 试求其 (1)摩尔升华焓 (2)正常沸点 (3)三相点的温度和压力 (4)三相点的摩尔熔化熵 14.10分(2623) 2623 已知H2ONa体系的相图如下 (1)指出a,b各点的相态、相数与自由度,并说明这些点所代表的意义; (2)指出cd线,1,2区的相数,相态与自由度 (3)以0℃纯水为标准态,求10%的NaI水溶液降温至-10.7℃时,饱和溶液中水的活度?已 知水的凝固热为-6008Jmo
则该反应的平衡常数Kp= ______________ kPa。 三、计算题 ( 共 4 题 40 分 ) 12. 15 分 (0954) 0954 已知H2(g),Cl2(g),HCl(g)在 298 K和标准压力下的标准生成焓和标准熵的数据如下表所 示： 试计算 333 K时反应：H2(g)+ Cl2(g)== HCl(g) 的ΔrF m 。假设Δ $ rH m 与温度无关。 $ 13. 10 分 (1169) 1169 某物质的固体及液体的蒸气压可分别用下式表示： lg(p/Pa) = 11.454 - 1864.8/(T/K) （固体） (1) lg(p/Pa) = 9.870 - 1453/(T/K) （液体） (2) 试求其： (1) 摩尔升华焓 (2) 正常沸点 (3) 三相点的温度和压力 (4) 三相点的摩尔熔化熵 14. 10 分 (2623) 2623 已知H2O-NaI体系的相图如下: (1) 指出 a,b 各点的相态、相数与自由度,并说明这些点所代表的意义； (2) 指出 cd 线,1,2 区的相数,相态与自由度； (3) 以 0℃纯水为标准态,求 10%的NaI水溶液降温至-10.7℃时,饱和溶液中水的活度?已 知水的凝固热为-600.8 J⋅mol -1
120 H0 NaI 15.5分(3028) 3028 答 COCI(g)=co()+Cl(g) 平衡时:0.05(1-0.12)mol0.05×0.12mol0.05×0.12mol n3=0.05×1.12mol (1分) K=(005×0.2mol)2dm3/005(1-0.12)moll=8.8×10 mol- dm (2分) Kn=K(R7)=4543 (2分) 四、问答题(共2题15分) 6.10分(0777) 若摩尔定容热容CF,m与温度无关,试证 1)物质的量为n的范德华气体从T,V1—>T2,V2时熵变 AS= Cym In(T2/T1)+nRIn[(V2-)(Vr-nb) (2)范德华气体绝热可逆过程方程式为 T(y-mb)Cxm=常数 17.5分(1956) 为了获得最大混合熵,试问正庚烷和正己烷应以什么比例混合?(以物质的量分数计)
15. 5 分 (3028) 3028 答： COCl2（g） = CO（g） + Cl2（g） 平衡时：0.05(1-0.12)mol 0.05 × 0.12 mol 0.05 × 0.12 mol B mol （1 分） B Σ = n 0.05×1.12 Kc 2 3 4 (0.05 0.12 mol) dm /[0.05(1 0.12)mol] 8.18 10 mol dm − − −3 = × − = × ⋅ （2 分） Kp=Kc (RT)=4543 Pa （2 分） 四、问答题 ( 共 2 题 15 分 ) 16. 10 分 (0777) 0777 若摩尔定容热容CV, m 与温度无关，试证： (1) 物质的量为n的范德华气体从T1, V1 ⎯⎯→T2, V2时熵变 ∆S =nCV, m ln(T2/T1)+nRln[(V2- nb)/(V1-nb)] (2) 范德华气体绝热可逆过程方程式为 T(V - nb) R/C V, m = 常数 17. 5 分 (1956) 1956 为了获得最大混合熵，试问正庚烷和正己烷应以什么比例混合？（以物质的量分数计）
物理化学(上册试卷2答案 选择题(共5题25分) 1.5分(1402) [答](C) 2.5分(1023) 答](B) 可以证明(mop)s=( T/Cpav/aT 这里(oWo2<0 3.5分(1543) [(B) N1/No=g, exp(-Er, /kT)/[gr, exp(-E, o/kT) a=0.172=0.1×300K/2=15K 390) [答](D) R=S-N=5-3=2(S为物质种数,N为元素数) ￠=4(三固,一气) f=C+2-c=3+2-4=1 0912 [答] 因为AS=kln(Q29)=-R∑几nx 18.70JK 所以ln(Q2/Q)=(△S)k 即Q2/Q1=exp(AS/R)=exp(135×102) 填空题(共6题20分) 6.5分(3048) 3048
物理化学(上册)试卷 2 答案 一、选择题 ( 共 5 题 25 分 ) 1. 5 分 (1402) 1402 [答] (C) 2. 5 分 (1023) 1023 [答] (B) 可以证明 ( ∂ T/ ∂ p)S = (T/Cp)( ∂ V/ ∂ T)p 这里 ( ∂ V/ ∂ T)p< 0 3. 5 分 (1543) 1543 [答] (B) N1/N0= gr,1exp(-εr,1/kT)/[gr,0exp(-εr,0/kT)] = 2exp(-0.1) Θr=0.1T/2 = 0.1×300 K/2 = 15 K 4. 5 分 (2390) 2390 [答] (D) R = S - N = 5 - 3 = 2 ( S 为物质种数，N 为元素数 ) C= S - R - R' = 5 - 2 - 0 = 3 Φ= 4 ( 三固，一气 ) f = C+ 2 -Φ= 3 + 2 - 4 = 1 5. 5 分 (0912) 0912 [答] (A) (2 分) 因为 2 1 i i ∆ = S k ln(Q / Q ) = −R n ln x ∑ i =18.70 J·K-1 所以 2 1 ln(Q Q/ ) = ∆( S)/ k 即Q Q S R 2 1 23 / = = exp(∆ / ) exp(13.5 × 10 ) 二、填空题 ( 共 6 题 20 分 ) 6. 5 分 (3048) 3048
(1分) (2)2 (1分) (3)1 (4)小 (1分) (1分) 答]q1=T(,a) S=RIng +R=41.18J.K-.mol- (3分) 1438 [] ge=ge exp(.o/kn)+ge, exp(- E e, /kn) +ge exp(- e./kT) =4exp(0)+2exp(-0.5813)+6exp(-1474) 5.118 (3分) NI/M .218 (2分) 9.2分(3015 答:20712 △G=-RTln(p/ *.2分(2883) [答] 838K (2分) 即得 11.1分(287 [答]2938kBRa,根据△G=-R7nK=RnAp2) 分) 计算题(共4题40分) 12.15分(0954) [答]△Hm(户∑vg·△Gm(B)=184624kJmo
[答] (1) 1 (1 分) (2) 2 (1 分) (3) 1 (1 分) (4) 小 (1 分) (5) 83.33 kPa (1 分) 7. 5 分 (1686) 1686 [答] /( ) qr = T Θr σ =52.1 (2 分) (3 分) 1 1 m ln r 41.18 J K mol − − S = R q + R = ⋅ ⋅ 8. 5 分 (1438) 1438 [答] qe=ge,0exp(-εe,0/kT)+ge,1exp(-εe,1/kT)+ge,2exp(-εe,2/kT) =4exp(0)+2exp(-0.5813)+6exp(-147.4) =5.118 (3 分) N1/N=ge,1exp(-εe,1/kT)/qe=0.218 (2 分) 9. 2 分 (3015) 3015 答：20712 （2 分） 1/ 2 r m ∆ = G R− T ln( p / p ) $ $ *. 2 分 (2883) 2883 [答] f = 0； 838 K 。 (2 分) K = 2, Φ = 4 , f = 0 ΔrG m 1，=Δ $ rG m, 即得 2 $ 11. 1 分 (2879) 2879 [答] 29.38 kPa , 根据ΔrG m $ = -RTlnK p $ = -RTln[Kp(p ∃ ) -1] (1 分) 三、计算题 ( 共 4 题 40 分 ) 12. 15 分 (0954) 0954 [答] ΔrH (Φ)= m $ B B ∑v ·ΔfG (B)=-184.624 kJ·mol m $ -1 (2 分)
△Sn()=∑vS(B)=1608 JK.mol"2 (2分) △Gn(中)=△H3(中)T△S3=1894kJmo (2分) 根据吉-亥公式: a(△GnT)/o7ln=△H/r2 (1分) 则△G(33X1△G3n(298K298K+△H3(7-2)T72)72(5分) -0.570 k].molI △F3(33KX=△G3(3K)∑vBRT =△G(33K=0.570kJmo (3分) 13.10分(1169) 答](1)△shH1m=R72×230dg(p/p5)dn 35.71 k] mor (2分) (2)Tb=2987K (3)液、固蒸气压相等解出三相点的温度和压力分别为2600K 和19130Pa (3分) (4)△/Hm=△sdHm-△wpHm=7.89 k].mol (3分) △usSm=30.30 J K.mol 14.10分(2623) 2623 [答](1)(2)如下表 相态 相数自由度意义 a点H2O(s)+BW(s)+溶液 0最低共熔点 b点溶液+BWs)+BWx$)3 不相合熔点 cd线溶液+BW2(s)+Ma)3 区1溶液+BWs) 区2BW2(s+as) (5分) (3)H2O(s,-10.7℃)|H2O(含Na10%的溶液-10.7℃) HA(SHA(WA(TP)RTInaA (aIna/a D=O([HA(S)-HAVRT/aT
ΔrS (Φ)= m $ B B ∑v ·S m (B)=16.08 J·K $ -1 ·mol-1 (2 分) ΔrG m (Φ)=Δ $ rH m (Φ)-TΔ $ rS m $ =-189.4 kJ·mol-1 (2 分) 根据吉–亥公式： [∂(ΔrG m -Δ $ / ) / ] T T p ∂ = rH /T m $ 2 (1 分) 则 ΔrG m (333 K)=[ Δ $ rG m (298 K)/298 K+Δ $ rH (T m $ 1-T2)/(T1T2)]T2 (5 分) = -0.570 kJ·mol-1 ΔrF m (333 K)= Δ $ rG (333 K)- m $ B B ∑v RT =ΔrG (333 K)= -0.570 kJ·mol m $ -1 （3 分) 13. 10 分 (1169) 1169 [答] (1) ΔsubHm= RT 2 ×2.303(dlg( pS / p$ )dT) = 35.71 kJ·mol -1 (2 分) (2) Tb= 298.7K (2 分) (3) 液、固蒸气压相等解出三相点的温度和压力分别为 260.0 K 和 19130 Pa (3 分) (4) ΔfusHm= ΔsubHm-ΔvapHm= 7.89 kJ·mol-1 (3 分) ΔfusSm= 30.30 J·K-1 ·mol-1 14. 10 分 (2623) 2623 [答] (1),(2)如下表： (3) H2O(s,-10.7℃) f H2O(含NaI 10%的 溶液,-10.7℃) µA(s)= µA(l)= µ (T,p)+RTlna A $ A ( ∂ lnaA/ ∂ T)= ∂ {[ µA(s)- µ ]/RT}/ A $ ∂ T
=(1/R)(△Gm07=△Hm/RT dInan=△ H RT-dt 取0℃纯水的活度为1,积分上式 naA=(△Hm/R)(d7/r2)(积分区间:0到naA) naA=(-6008Jmol/8.314 J K.mol)×(12625K-1273.15K) (5分) 15.5分(3028) 3028 答 COCI(g)=Co(g)+Cl2(g) 平衡时:0.05(1-0.12)mol0.05×0.12mol0.05×0.12mol ￡n,=0.05×l.12mol (1分) (0.05×0.2mol)dm3/0.051-0.12)mol]l=818×10mol 分) Kp=Kc(RT=4543 Pa 四、问答题(共2题15分) 16.10分(0777) [答](1)设S=fT; (aS/aTidT+(aS/an (CuTdT+(ap/an)idp 积分△S= n COmdT/+(a/m)d 范德华气体p=nRT(V-nb)-a/ 则(apaT)r=nR(V-nb) 所以△S (5分) (2)绝热可逆过程△S=0 n C,m In(T2/T1)+nRin[(v2-nbyVI-nb)]=0 可得TV-nb)KCv,m=常数 (5分) 7.5分(1956 1956 [答] Sm=R(xa InxA +xB In xB) (1分) DTn=-RxoInxa +(1-xaIn(I-xI P
=(1/R) ∂ (∆Gm/T)/ ∂ T=-∆Hm/RT2 dlnaA=-∆Hm/RT2 dT 取 0℃纯水的活度为 1,积分上式： ∫dlnaA=-(∆Hm/R) (积分区间：0 到lna 2 1 2 (d / ) T T T T ∫ A) lnaA=(-600.8 J·mol -1/8.314 J·K-1 ·mol-1)×(1/262.5 K-1/273.15 K) =-0.01078 aA=0.9893 (5 分) 15. 5 分 (3028) 3028 答： COCl2（g） = CO（g） + Cl2（g） 平衡时：0.05(1-0.12)mol 0.05 × 0.12 mol 0.05 × 0.12 mol B mol （1 分） B £ n = 0.05×1.12 Kc 2 3 4 (0.05 0.12 mol) dm /[0.05(1 0.12)mol] 8.18 10 mol dm − − −3 = × − = × ⋅ （2 分） Kp=Kc (RT)=4543 Pa （2 分） 四、问答题 ( 共 2 题 15 分 ) 16. 10 分 (0777) 0777 [答] (1) 设 S = f(T,V) dS = ( ∂ S/ ∂ T)VdT+( ∂ S/ ∂ V)TdV = (CV/T)dT + ( ∂ p/ ∂ T)VdV 积分ΔS = C ∫ 2 1 T T n V,mdT/T+ dV ∫ 2 1 ( / ) V V ∂p ∂T V 范德华气体 p = nRT/(V-nb) - a/V2 则 ( ∂ p/ ∂ T)V = nR/(V-nb) 所以 ΔS = nCV,m ln(T2/T1) + nRln[(V2- nb)/(V1-nb)] (5 分) (2) 绝热可逆过程ΔS = 0 nCV,m ln(T2/T1) + nRln[(V2- nb)/(V1- nb)] = 0 可得 T(V-nb) V m = 常数 (5 分) R C , / 17. 5 分 (1956) 1956 [答] ( ln ln ) (1 分) mix m A A B B ∆ S = −R x x + x x ( ) [ ln (1 )ln(1 )] A A A A A , A mix m x x x x x R x S T p + − − ∂ ∂ = − ∂ ∂∆
=-ROInxa +1-In xB -D) =-R(Inxa/xb)=0 则xA=xB=0.5时,△Sn最大。 (4分)
= (ln 1 ln 1) − R xA + − xB − = (ln / ) 0 − R xA xB = 则 0.5 xA = xB = 时， 最大。 (4 分) mix m ∆ S
