复旦大学20052006年度第二学期期末考试试卷 B卷共6页 课程名称:物理化学 课程代码:22.1161开课院系:化学系 姓名: 学号: 专业: 考试形式:笔试 题号 三三四|五|六|总分 得分 、1mol理想气体在273K,从101325kPa膨胀到1013.25kPa。(1)若是可逆膨胀,计 算W,q,ΔU,H,AS,ΔA,ΔG;(2)若是可逆膨胀,计算孤立体系(气体+环 境)的上述各热力学量:(3)若是自由膨胀,计算上述各热力学量:(4)若是自由膨胀, 计算孤立体系的上述各热力学量。(21分,每个量1分)46-2-28 线
装 订 线 复旦大学 2005—2006 年度第二学期期末考试试卷 B 卷 共 6 页 课程名称： 物理化学 课程代码： 222.116.1 开课院系： 化学系 姓名： 学号： 专业： 考试形式：笔试 题号 一 二 三 四 五 六 总分 得分 一、1 mol 理想气体在 273K，从 10132.5 kPa 膨胀到 1013.25 kPa。（1）若是可逆膨胀，计 算 W ， q ， U ， H ， S ， A， G ；（2）若是可逆膨胀，计算孤立体系（气体+环 境）的上述各热力学量；（3）若是自由膨胀，计算上述各热力学量；（4）若是自由膨胀， 计算孤立体系的上述各热力学量。（21 分，每个量 1 分）46-2-28
、非定域(不可辨)独立粒子系统的熵与配分函数的关系为S=AMm9++Mk,证 明:()亥姆霍兹函数A=-kTl9|:(2)吉布斯函数G=-kT N/ /+VeToing (N的数量级约1023,对这样大的数lnN=NnNN成立)(14分)301-3
2 二、非定域（不可辨）独立粒子系统的熵与配分函数的关系为 Nk T U N q S = Nk ln + + , 证 明：(1) 亥姆霍兹函数 = − N! q A kTln N ；(2) 吉布斯函数 T N V ln q NkTV N! q G k Tln + = − (N 的数量级约 1023，对这样大的数 lnN!=NlnN-N 成立) （14 分）301-3
三、将一含有5.00mol苯和700mol甲苯的溶液与300苯、200mol甲苯和400mol对二甲 苯溶液混合,混合前后温度保持不变,计算混合熵变。(15分)78-3-19
3 三、将一含有 5.00mol 苯和 7.00mol 甲苯的溶液与 3.00 苯、2.00mol 甲苯和 4.00mol 对二甲 苯溶液混合，混合前后温度保持不变，计算混合熵变。（15 分）78-3-19
四、相图分析题:某二组分凝聚系统相图如图所示。(1)在图中标出各区域的稳定相;(2) 指出图中三相线及对应的平衡物质;(3)分别绘出系统由a点和b点降温时的冷却曲线,并 简述其相变化和自由度变化。(15分)4924 UK A
4 四、相图分析题：某二组分凝聚系统相图如图所示。(1) 在图中标出各区域的稳定相；(2) 指出图中三相线及对应的平衡物质；(3)分别绘出系统由 a 点和 b 点降温时的冷却曲线，并 简述其相变化和自由度变化。（15 分）492-4 a b A C B T/K WB → a b A C B T/K WB →
五、甲苯的甲醇甲基化反应是石油化工中 制备对二甲苯的重要方法,该过程包含如 对二甲苯 左反应网络,(1)分析其中有几个热力学 上的独立的化学反应。(2)反应起始时体 甲醇+甲苯 系中只有1摩尔甲醇和1摩尔甲苯,平衡(气体)(气体) 甲苯 时体系内对、间、邻二甲苯的含量分别为 x,y,zmol,请写出反应网络中所有反 邻二甲苯 应的平衡常数表示式(以x,y,z表示) (气体) (3)利用左表中各物种在29815K时 的标准生成焓和熵,并假设其值随温 物质 △, H/J mor- S/J mol K 度的变化可以忽略,计算500K和标准甲醇(气体) 237.7 压力下这些反应的平衡常数以及平衡甲苯(气体) 319.74 时反应体系中各物种的含量。(20分, 水(气体) 6994 自编) 对二甲苯(气体) 35242 间二甲苯(气体) 357.69 邻二甲苯(气体) 1900 352.75
5 五、甲苯的甲醇甲基化反应是石油化工中 制备对二甲苯的重要方法，该过程包含如 左反应网络，（1）分析其中有几个热力学 上的独立的化学反应。（2）反应起始时体 系中只有 1 摩尔甲醇和 1 摩尔甲苯，平衡 时体系内对、间、邻二甲苯的含量分别为 x，y，z mol，请写出反应网络中所有反 应的平衡常数表示式（以 x，y，z 表示）， （3）利用左表中各物种在 298.15K 时 的标准生成焓和熵, 并假设其值随温 度的变化可以忽略，计算 500K 和标准 压力下这些反应的平衡常数以及平衡 时反应体系中各物种的含量。（20 分， 自编） 物质 f Hm /kJ mol-1 Sm /J mol-1 K -1 甲醇（气体） -201.17 237.7 甲苯（气体） 49.999 319.74 水（气体） -285.84 69.94 对二甲苯（气体） 17.95 352.42 间二甲苯（气体） 17.24 357.69 邻二甲苯（气体） 19.00 352.75
6、有人认为,在绝热可逆过程中,任何物质B的均相pVT封闭体系的焓随温度升高必然 增加。此结论普遍成立吗?请通过论证并举例说明。已知(oH/p)r=-T(o/n) (15分)
6 6、有人认为，在绝热可逆过程中，任何物质 B 的均相 pVT 封闭体系的焓随温度升高必然 增加。此结论普遍成立吗？请通过论证并举例说明。已知 H p T V T V T p ( / ) = − ( / ) 。 （15 分）