华东理工大学2004-2005学年 《物理化学》期终模拟试题B卷2005.7 考生姓名 学号 专业班级 题序 四 五 六七 总分 得分 评卷人 概念题(20分,每空格1分) 1.1mol理想气体的温度由T变为T2时,它的焓变△H与热力学能的变化△U之差为 2.石墨的标准摩尔燃烧焓等于二氧化碳气体的标准摩尔生成焓。 (对、错 3.公式AH=Q2的适用条件是 4.按照规定,物质CO2(g)、COg)、H2O()、N2(g)、SO2(g)中,标准摩尔燃烧焓不为零的 物质是 5.任何气体进行恒温膨胀后,热和功之间的关系均为Q=-W (对,错) 6.在温度为300K和800K的两热源间工作的热机,以可逆热机的效率为最大。(对, 错) 7.在实际气体的节流过程中,系统的 值不变。(选填:U,H,S,G) 8.反应C(s)+O2(g)=CO(g)在恒压绝热的条件下进行,反应后温度升高,则反应的AH 零。(大于、小于、等于) 9试在右图中示意画出理想溶液系统的恒温气液平衡相图 10.组分A和B能形成两种固态稳定化合物A4B、A2B,则在 该系统完整的液固平衡相图中应有几个最低共熔点? 11.当反应A(s)→B(s)+D(g)达到化学平衡时,系统的自由度 12.试写出理想溶液中组分i的化学势的表达式 13.真空容器中的纯固体NHHS()受热分解为NH3(g)及H2S(g),并且达到分解平衡,该 第1页共6页
第 1 页 共 6 页 华东理工大学 2004–2005 学年 《物理化学》期终模拟试题 B 卷 2005.7 考生姓名： 学号： 专业班级 题序 一 二 三 四 五 六 七 总 分 得分 评卷人 一、概念题（20 分，每空格 1 分） 1. 1mol理想气体的温度由T1变为T2时，它的焓变ΔH 与热力学能的变化ΔU 之差为 。 2. 石墨的标准摩尔燃烧焓等于二氧化碳气体的标准摩尔生成焓。 （ 对、错） 3. 公式ΔH = Qp 的适用条件是 。 4. 按照规定，物质 CO2(g)、CO(g)、H2O(l)、N2(g)、SO2(g)中，标准摩尔燃烧焓不为零的 物质是 。 5. 任何气体进行恒温膨胀后，热和功之间的关系均为Q = −W 。 （对，错） 6. 在温度为 300K 和 800K 的两热源间工作的热机，以可逆热机的效率为最大。 （对， 错） 7. 在实际气体的节流过程中，系统的 值不变。（选填：U，H， S，G） 8. 反应 O (g) CO(g) 2 1 C(s) + 2 = 在恒压绝热的条件下进行，反应后温度升高，则反应的ΔH 零。（大于、小于、等于） 9. 试在右图中示意画出理想溶液系统的恒温气液平衡相图。 10. 组分 A 和 B 能形成两种固态稳定化合物 A4B、A2B，则在 该系统完整的液固平衡相图中应有几个最低共熔点？ 个 11. 当反应 A(s)→B(s)+D(g)达到化学平衡时，系统的自由度 f = 。 12. 试写出理想溶液中组分 i 的化学势的表达式： 。 13. 真空容器中的纯固体NH HS (s) 4 受热分解为NH (g) 3 及H S (g) 2 ，并且达到分解平衡，该
系统的自由度∫ 14.多相多组分系统达到相平衡时,每个组分在各相的化学势 。(相等,不相等) 15.物质A和B形成具有最高恒沸点的系统,当该系统在塔板数足够多的精馏塔中精馏时, 塔底得到 。(纯A或纯B、恒沸混合物) 16.理想稀溶液中的溶质服从 。(拉乌尔定律,亨利定律) 17.实际气体向真空绝热膨胀时,其熵变△S 零。(大于,小于,等于) 18.化学反应N2+3H2→2NH3的化学平衡条件是 19.由下列相图可知,MX2H2O是一个不稳定的水合物 (对,错) HOMX6HOMX·2H0MX·H20MX 20.合成氨反应为:N2(g)+3H2(g)→2NH3(g) 标准平衡常数为K 或 2N2(g)+2H2(g)→N3(g) 标准平衡常数为K2 则K4与K2之间的关系为 二、(14分) 物质A和B组成溶液,其中B是不挥发的,A服从拉乌尔定律。实验测得300K时溶液 的蒸气压为1250Pa,溶液组成xA1=0.9955:350K时溶液的蒸气压为12450Pa,溶液组成 xA2=09055 (1)设A的摩尔蒸发焓不随温度而变化,试求此摩尔蒸发焓;(7分) (2)温度为340K时,溶液的蒸气压为10950Pa,试求此溶液的组成。(7分) 第2页共6页
第 2 页 共 6 页 系统的自由度 f = 。 14. 多相多组分系统达到相平衡时，每个组分在各相的化学势 。（相等，不相等） 15. 物质A和B形成具有最高恒沸点的系统，当该系统在塔板数足够多的精馏塔中精馏时， 塔底得到 。（纯A或纯B、恒沸混合物） 16. 理想稀溶液中的溶质服从 。（拉乌尔定律，亨利定律） 17. 实际气体向真空绝热膨胀时，其熵变ΔS 零。 （大于，小于，等于） 18. 化学反应N2 + 3H2 → 2NH3 的化学平衡条件是 。 19. 由下列相图可知， MX·2H2O 是一个不稳定的水合物。 （对，错） 20. 合成氨反应为: ) N2 (g) + 3H2 (g) → 2NH3 (g 标准平衡常数为 o K(1) 或 H (g) NH (g) 2 3 N (g) 2 1 2 + 2 → 3 标准平衡常数为 o K(2) 则 o K(1)与 o K(2) 之间的关系为 。 二、（14 分） 物质 A 和 B 组成溶液，其中 B 是不挥发的，A 服从拉乌尔定律。实验测得 300K 时溶液 的蒸气压为 11250Pa，溶液组成 0.9955 A1 x = ； 350K 时溶液的蒸气压为 12450Pa，溶液组成 0.9055 A 2 x = 。。 (1) 设 A 的摩尔蒸发焓不随温度而变化，试求此摩尔蒸发焓；（7 分） (2) 温度为 340K 时，溶液的蒸气压为 10950 Pa，试求此溶液的组成。（7 分）
三、(15分) D(g)+E(g)=G(g)+R(g)为理想气体化学反应,300K时的标准平衡常数K°=145 350K时的K°=1.05。设该反应的△H°不随温度而变化 (1)求该反应在300K时的△,H,△,S",△,G";(5分) (2)试判断当温度为300K、反应系统中Pp=0.125MPa、P=0.225MPa、 Pc=0.185MPa、PR=0.325MPa时化学反应的方向;(5分) (3)当340K反应系统达化学平衡状态时D、E、G的平衡分压分别为pp=0.125MPa、 PE=0.125MPa、Pc=0.105MPa试求此状态R的平衡分压PR。(5分) 四、(16分) 下图是物质A和B的液固平衡相图。 ④ T(时间) (1)试写出相图中各相区的相态:(8分) (2)在图中mno和线上各有哪些相平衡共存?(4分) ijk: (3)在相图右侧的坐标中画出以a点为代表的系统的冷却曲线。(2分) (4)略去压力对凝聚系统平衡的影响,计算在相区④系统的自由度 。(先列出算式,再进行计算)(2分) 五、(15分) (1)1mol、100℃、101325Pa的单原子理想气体经恒温可逆膨胀压力降至20265Pa。计 算过程的AU、AH、ΔS、△4、△G。(5分) (2)1mol、100℃、101325Pa的单原子理想气体通过节流装置压力降至20265Pa。计算 第3页共6页
第 3 页 共 6 页 三、（15 分） D(g) + E(g) = G(g) + R(g) 为理想气体化学反应 ， 300K时的标准平衡常数 o K ＝1.45， 350K时的 o K ＝1.05。设该反应的 o Δr H m不随温度而变化。 (1) 求该反应在300K时的 o Δr H m ， o Δr Sm ， o ΔrGm ；（5分） (2) 试判断当温度为 300K 、 反应系统中 pD = 0.125MPa 、 pE = 0.225MPa 、 pG = 0.185MPa、 pR = 0.325MPa时化学反应的方向；（5分） (3) 当340K反应系统达化学平衡状态时D、E、G 的平衡分压分别为 pD = 0.125MPa、 pE = 0.125MPa、 0.105MPa pG = 。试求此状态R的平衡分压 pR 。（5分） 四、（16 分） 下图是物质 A 和 B 的液固平衡相图。 (1) 试写出相图中各相区的相态：（8 分） ① ；② ；③ ；④ ； ⑤ ；⑥ ；⑦ ；⑧ 。 (2) 在图中 mno 和 ijk 线上各有哪些相平衡共存？（4 分） mno： ； ijk： 。 (3) 在相图右侧的坐标中画出以 a 点为代表的系统的冷却曲线。（2 分） (4) 略去压力对凝聚系统平衡的影响，计算在相区④系统的自由度 f = ____________________ 。（先列出算式，再进行计算）（2 分） 五、（15 分） (1) 1 mol、100℃、101325 Pa 的单原子理想气体经恒温可逆膨胀压力降至 20265 Pa。计 算过程的ΔU 、ΔH 、ΔS 、ΔA、ΔG 。（5 分） (2) 1 mol、100℃、101325 Pa 的单原子理想气体通过节流装置压力降至 20265 Pa。计算
过程的△U、△H、AS、△A、△G。(5分) (3)1mol、100℃、101325Pa的单原子理想气体经绝热可逆膨胀压力降至20265Pa。计 算过程的AU、△H、△S。(5分) 六、(12分) 已知2℃时硝基甲烷CHNO2(的标准摩尔熵为171.75JK-·mo,摩尔蒸发焓为 3836kJmo,饱和蒸气压为4887kPa。求CH3NO2(g)在25℃时的标准摩尔熵。设蒸气 服从理想气体状态方程 七、(8分) 1.下面是某物质的TS图。标有H的曲线是恒焓线,标有P的曲线是恒压线。 (1)画出物质从状态O点出发,经节流装置由p到p2的过程;(2分) (2)画出物质从状态O点出发,经绝热可逆膨胀过程由p到p3的过程;(2分) (注意:解答时需有表示过程方向的箭头和终点的标识) 2.某气态物质的pT关系可用状态方程表示成:pVn=A+B+Cp2+……,其中 A,B,C∴等均为温度的函数。 (1)计算当温度T=300K时A等于多少;(注意当压力趋于零时压缩因子Z的特点 (2分) ()已知r=3006时um(z =-0.00153,试求该温度下B等于多少。(2分) ap 第4页共6页
第 4 页 共 6 页 过程的ΔU 、ΔH 、ΔS 、ΔA、ΔG 。（5 分） (3) 1 mol、100℃、101325 Pa 的单原子理想气体经绝热可逆膨胀压力降至 20265 Pa。计 算过程的ΔU 、ΔH 、ΔS 。（5 分） 六、（12 分） 已知 25℃时硝基甲烷CH NO (l) 3 2 的标准摩尔熵为 1 1 171.75 J K mol − − ⋅ ⋅ ，摩尔蒸发焓为 1 38.36kJ mol − ⋅ ，饱和蒸气压为4.887kPa。求CH3NO2 (g)在 25℃时的标准摩尔熵。设蒸气 服从理想气体状态方程。 七、（8 分） 1. 下面是某物质的 T-S 图。标有 H 的曲线是恒焓线，标有 p 的曲线是恒压线。 (1) 画出物质从状态 O 点出发，经节流装置由 4 p 到 2 p 的过程；(2 分) (2) 画出物质从状态 O 点出发，经绝热可逆膨胀过程由 4 p 到 p3 的过程；(2 分) (注意：解答时需有表示过程方向的箭头和终点的标识) 2. 某气态物质的 pVT 关系可用状态方程表示成： = + + + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ 2 pVm A Bp Cp ，其中 A,B,C ⋅ ⋅ ⋅ 等均为温度的函数。 (1) 计算当温度 T＝300K 时 A 等于多少；（注意当压力趋于零时压缩因子 Z 的特点） (2 分) (2) 已知 T＝300K 时lim 0.00153 0 = − ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ → T p p Z ，试求该温度下 B 等于多少。(2 分)
答案 、概念题 1.R(T2-T)2.对3.恒压只做体积功、封 闭系统4.CO(g) 5.错 6.对7.H8.等于9 1. 1 12. A,=u,+rTInx 14.相等 15.恒沸混合物 16.亨利定律 17.大于 2ANH -AN.-3PH=0 19.对 20.K=(K(2)2 、(1) P111250 12450 Pal =1.1301×104Pa,P42= 1.3749×104Pa 0.9955 0.9055 P △,nHn(1 R RIn pal 1.1301×10 8.3145×ln △、aHm 13749×10=3424J.mol 350300 l P 3424(1 11301×10483145(340300 P43=13282×10Pa 10950 x3= PA31.3282x104≈0.8244 RIn AH ,4=,k°83145×hm105 145 mo 5635J. mol 300350 第5页共6页
第 5 页 共 6 页 答 案 一、概念题 1. ( ) R T2 −T 1 2. 对 3. 恒压只做体积功、封 闭系统 4. CO(g) 5. 错 6. 对 7. H 8. 等于 9. 10. 3 11. 1 12. i i RT xi ln * μ = μ + 13. 1 14. 相等 15. 恒沸混合物 16. 亨利定律 17. 大于 18. 0 2 3 3 2 2 μ NH − μ N − μ H = 19. 对 20. 2 (1) (2) ( ) o o K = K 二、(1) 1 4 4 2 1 * 2 * 1 vap m 2 1 vap m * 1 * 2 4 2 * 2 2 4 1 * 1 1 3424J mol 300 1 350 1 1.3749 10 1.1301 10 8.3145 ln 1 1 ln 1 1 ln 1.3749 10 Pa 0.9055 12450 1.1301 10 Pa, 0.9955 11250 − = ⋅ − × × × = − Δ = ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ − Δ = − = = = × = = = × T T p p R H R T T H p p x p p x p p A A A A A A A A (2) 0.8244 1.3282 10 10950 1.3282 10 Pa 300 1 340 1 8.3145 3424 1.1301 10 ln * 4 3 3 3 * 4 3 4 * 3 = × = × = = ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ = − − × A A A p p p x p 三 、 1 1 1 2 1 2 r m 2 1 m 1 2 J mol 5635J mol 350 1 300 1 1.45 1.05 8.3145 ln 1 1 ln , 1 1 (1) ln − − ⋅ = − ⋅ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ − × = − Δ = ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ − Δ = − T T K K R H R T T H K K o o o o o o p x,y
△,G。=- RTlnk°=-8.314×300ln145=-926:Jmol-1 △SM △,Hm-△Gm_-5635+92 1569JK-·mol 300 0.185×0.325 (2)K,=K=1.45, 2.14> 反应逆向进行 0.125×0.225 K -56351 8.314340300 PR×0.105 0.125x0.125 lIl, PR=0.165MPa 四 ()1.L 2.L+Sa 3. Sa 4.L+Sc 5. Sa+ Sc 6. Sc+Sp 7. Sp 8. L+Sp (4)2-2+1=1 五、 101325 (1)△U=0△H=0△S=RI P1 =8.314xI 20265=13.381J·m0y K P2 △G=△A=-TAS=-373.15×13.381=-4993Jmol- (2)△U=0△H=0△S=RhmP=8314×1n101325=1381J.mol-,K 20265 △G=△A=-TAS=-373.15×13381=-4993J.mol (3) T 101325 T2 X373.15=196.02K 20265 △U=:×8.314×(19602-373.15)=-2209J △H=x8.314×(196.02-37315)=-3682J 六 3836×103 J·R-.mol 298.15 =12866JK-1.mol 第6页共6页
第 6 页 共 6 页 r m r m 1 1 r m 1 r m 15.69J K mol 300 5635 926.8 ln 8.314 300ln1.45 926.8J mol − − − = − ⋅ ⋅ − + = Δ − Δ Δ = Δ = − = − × = − ⋅ T H G S G RT K o o o o o K p K J p = > K p × × = = = 2.14 0.125 0.225 0.185 0.325 (2) 1.45, o 反应逆向进行 ), 1.11 300 1 340 1 ( 8.314 5635 1.45 (3) ln 2 2 − = = − = − o o K K K p 1.11, 0.165MPa 0.125 0.125 0.105 R R = = × × p p 四、 (1) 1. L 2. L+Sα 3. Sα 4. L+SC 5. Sα + SC 6. SC +Sβ 7. Sβ 8. L+Sβ (2) L Sα SC； L Sβ SC (3) (4) 2-2+1=1 五、 1 1 1 2 1 373.15 13.381 4993J mol 13.381J mol K 20265 101325 (1) 0 0 ln 8.314 ln − − − Δ = Δ = − Δ = − × = − ⋅ Δ = Δ = Δ = = × = ⋅ ⋅ G A T S p p U H S R 1 1 1 2 1 373.15 13.381 4993J mol 13.381J mol K 20265 101325 (2) 0 0 ln 8.314 ln − − − Δ = Δ = − Δ = − × = − ⋅ Δ = Δ = Δ = = × = ⋅ ⋅ G A T S p p U H S R (3) S 0 8.314 (196.02 373.15) 3682J 2 5 8.314 (196.02 373.15) 2209J 2 3 373.15 196.02K 20265 101325 5 3 2 3 1 1 2 1 2 2 1 1 2 1 1 Δ = Δ = × × − = − Δ = × × − = − ⎟ × = ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ = ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ = = − − − − H U T p p T p T p T γ γ γ γ γ γ 六、 解： 1 1 1 1 3 vap m 1 128.66 J K mol J K mol 298.15 38.36 10 − − − − = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ × = Δ Δ = T H S
AS2=h、83145xh887 P I00小J.K.mon-1 25.10J.K Sm(g298.15K)=Sm(,29815K)+△s1+△S2 (17175+12866-25.10)JK-·mol 27531J.K-1.mol- A+B+Cp2+… DVm A+ Bp+Cp+ Z- RT RT lim z= A=RT=8.314×300=2494J.mol-1 RT B+2Cp+… ap RT 0.00153 ap RT B=-0.00153×8.314×300=-3816m3.mol 第7页共6页
第 7 页 共 6 页 1 1 1 1 2 1 2 25.10 J K mol J K mol 100 4.887 ln 8.3145 ln − − − − = − ⋅ ⋅ ⎟ ⋅ ⋅ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ Δ = = × p p S R ∴ 1 2 o m o Sm (g,298.15K) = S (l,298.15K) + ΔS + ΔS ( ) 1 1 1 1 275.31 J K mol 171.75 128.66 25.10 J K mol − − − − = ⋅ ⋅ = + − ⋅ ⋅ 七、 1、 2. 1 0 2 m 2 m lim 1 8.314 300 2494 J mol (1) − → = = = = × = ⋅ + + + = = + + + = A RT RT A Z RT A Bp Cp RT pV Z p A Bp Cp V p L L 3 1 0 0.00153 8.314 300 3.816 m mol lim 0.00153 2 (2) − → = − × × = − ⋅ = = − ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ + + = ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ B RT B p Z RT B Cp p Z T p T L (2) p4 p3 p2 (1)
