2009-2010-2物理化学期中试卷解析

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,杭州师范大学材化学院颜立成,物理化学期中试卷解析,应化,081,物理化学,期中试卷,一、选择题,(,共,17,题,34,分,),1.2,分,(0699),对于孤立体系中发生的实际过程，下列各式中不正确的是：,(,D,),(A),W,=0 (B),Q,=0,(C),S,0 (D),H,=0,因为,H,=,U,+,(,pV,),，在孤立体系中,U,=0,，,但,(,pV,),不一定等于零。,2.2,分,(0739),对实际气体的节流膨胀过程，有,(,A,)(A),H,=0 (B),S,=0 (C),G,=0 (D),U,=0,实际气体的节流膨胀过程是等焓过程,3.2,分,(0747),在,p,，,273.15 K,下水凝结为冰，判断体系的下列热力学量中何者一定为零？,(,D,)(A),U,(B),H,(C),S,(D),G,G,判据：,4.2,分,(1026),下列函数中为强度性质的是：,(,C,)(A),S,(B)(,G,/,p,),T,(C)(,U,/,V,),T,(D),C,V,容量性质除以容量性质为强度性质。,5.2,分,(1173),下列关系式中哪个不需要理想气体的假设？,(,C,)(A),C,p,-,C,V,=,nR,(B)(,dln,p,)/d,T,=,H,/,RT,2,(C),对恒压过程，,H,=,U,+,p,V,(D),对绝热可逆过程，,pV,=,常数。,A,、,B,、,D,三项均需要理想气体的假设,6.2,分,(0090),下述说法中,哪一个错误,?(,B,)(A),体系放出的热量一定等于环境吸收的热量,(B),体系温度的降低值一定等于环境温度的升高值,(C),热力学平衡时体系的温度与环境的温度相等,(D),若体系,1,与体系,2,分别与环境达成热平衡,则此两体系的温度相同,体系温度降低的原因除了,Q,的传递还有做功，而且体系和环境的容量也是不同的。,2,分,(0102),下列宏观过程：,(1),p,273 K,下冰融化为水,(2),电流通过金属发热,(3),往车胎内打气,(4),水在,101 325 Pa,373 K,下蒸发 可看作可逆过程的是：,(,A,)(A)(1),(4)(B)(2),(3)(C)(1),(3)(D)(2),(4),(1),(4),均为,H,2,O,的可逆相变过程,8.2,分,(0111),一可逆热机与另一不可逆热机在其他条件都相同时,燃烧等量的燃料,则可逆热机牵引的列车行走的距离：,(,A,)(A),较长,(B),较短,(C),一样,(D),不一定,据卡诺定理：在高低温两个热源间工作的所有热机中，可逆热机的热机效率为最大。,9,.2,分,(0161),将某理想气体从温度,T,1,加热到,T,2,。若此变化为非恒压过程,则其焓变,H,应为何值,?(,B,)(A),H,=0 (B),H,=,C,p,(,T,2,-,T,1,)(C),H,不存在,(D),H,等于其它值,根据,C,p,的定义：,10.2,分,(0267),体系经历一个正的卡诺循环后，试判断下列哪一种说法是错误的？,(,D,)(A),体系本身没有任何变化,(B),再沿反方向经历一个可逆的卡诺循环，最后体系和环境都没有任何变化,(C),体系复原了，但环境并未复原,(D),体系和环境都没有任何变化,经历一个正的卡诺循环后，系统又回到始态，但是体系通过吸热，对环境作了功。对环境来说是有变化的,11.2,分,(0303),某理想气体从同一始态,(,p,1,V,1,T,1,),出发,分别经恒温可逆压缩和绝热可逆压缩至同一压力,p,2,若环境所做功的绝对值分别为,W,T,和,W,A,问,W,T,和,W,A,的关系如何,?(,A,)(A),W,T,W,A,(B),W,T,0,则此反应,(,D,)(A),吸热,(B),放热,(C),无热效应,(D),吸放热不能肯定,而条件中未说明恒压反应前后的温度。,因为：,15.2,分,(0904),根据熵的统计意义可以判断下列过程中何者的熵值增大？,(,B,)(A),水蒸气冷却成水,(B),石灰石分解生成石灰,(C),乙烯聚合成聚乙烯,(D),理想气体绝热可逆膨胀,熵的统计意义是可以,作为系统混乱度的一种量度。,石灰石分解生成石灰后，体系内物质的种类增加了，相应,系统的混乱度增加了。,16.2,分,(9109),吉布斯自由能判据可以写作：,(,B,),（,A,）,(,d,G,),T,p,W,=0,0,（,B,）,(,d,G,),T,p,W,f,=0,0,（,C,）,(,d,G,),T,p,W,=0,0,（,D,）,(,d,G,),T,p,W,f,=0,0,根据吉布斯自由能判据可知应选,B,。,17.2,分,(0121),下列条件哪一个错误,?(,0,),理论上使公式,H,p,=,Q,p,成立的条件是,:(A),封闭体系,(B),只做体积功,(C),恒压可逆,(D),等压不可逆,根据焓的定义，,H,=,Q,p,以上四个条件均正确。,二、填空题,(,共,8,题,16,分,),18.2,分,(0740),理想气体向真空膨胀，体积由,V,1,变到,V,2,，其,U,=0,，,S,=,nR,ln(,V,2,/,V,1,),。,19.2,分,(0859),对一封闭体系，,W,f,=0,时，下列过程中体系的,U,，,S,，,G,何者必为零？,绝热密闭刚性容器中进行的化学反应过程,U,=0,；,某物质的恒温恒压可逆相变过程,G=0,；,(3),某物质经一循环恢复原状态,U=0,S=0,G=0,。,20.2,分,(0653),卡诺热机的效率只与,两个热源的温度,有关，而与,工作物质,无关。,21.2,分,(0691),在绝热封闭条件下，体系的,S,的数值可以直接用作过程方向性的判据,S,=0,表示可逆过程；,S,0,表示,不可逆过程,；,S,0,表示,不可能发生的过程,。,22.2,分,(0745),选择“”、“”、“”中的一个填入下列空格。,理想气体恒温可逆压缩，,S,0,。,因为,S,=,nR,ln(,V,2,/,V,1,)0,23.2,分,(1011),在,300 K,时，,48.98 dm,3,的理想气体从,100,kPa,变到,500,kPa,，体系的吉布斯自由能变化,为,7.88,kJ,。,G,=,nRT,ln(,p,2,/,p,1,),24.2,分,(0838),选择“”、“”、“”中的一个填入下列空格：,100,，,1.5,p,的水蒸气变成,100,，,p,的液体水，,S,0,G,0,。,25.2,分,(0655),在隔离体系中，由比较,有秩序,的状态向比较,无秩序,的状态变化，是自发变化的方向，这就是熵增加原理的本质。,三、计算题,(,共,4,题,40,分,),26.15,分,(0223),1mol,单原子分子理想气体，始态为,202 650 Pa,，,11.2 dm,3,，经,pT,=,常数的可逆过程压缩到终态为,405 300 Pa,，求：,(1),终态的体积和温度；,(2),U,和,H,；,(3),所作的功。,26.,答,(1),T,1,=,p,1,V,1,/(,nR,)=273 K,T,2,=,p,1,T,1,/,p,2,=136.5 K (2,分,),V,2,=,nRT,2,/,p,2,=2.8 dm,3,(2,分,),(2),U,m,=,C,V,m,(,T,2,-,T,1,)=-1703 Jmol,-1,(3,分,),H,m,=,C,p,m,(,T,2,-,T,1,)=-2839 Jmol,-1,(3,分,),(3),W,=-,d,V,=(2,R,/,p,)d,T,(3,分,),=2270 Jmol,-1,(2,分,),27.10,分,(0984),设有,300 K,的,1 mol,理想气体作等温膨胀,起始压力为,15,p,终态体积为,10 dm,3,。试计算该气体的,U,H,A,S,和,G,。,27.10,分,(0984),答,该过程是理想气体等温过程,故,U,=,H,=0 (1,分,),始态体积,V,1,为：,V,1=,nRT,/,p,1,=(1mol)(8.314 JK,-1,mol,-1,)(300 K)/(15101.325,kPa,)=1.64 dm,3,(3,分,),S,=,nR,ln(,V,2,/,V,1,)=(1mol)(8.314 JK-1mol-1),ln(10 dm,3,/1.64 dm,3,)=15.0 JK,-1,(3,分,),G,=,nRT,ln(,V,1,/,V,2,),=(1 mol)(8.314 JK,-1,mol,-1,)(300 K),ln(1.64 dm,3,/10 dm,3,)=-4.51 kJ (3,分,),28.10,分,(0871),一绝热恒容箱被绝热隔板分为左、右两部分，分别充以理想气体,A,B,，起始状态如下图所示。已知,C,V,A,=1.5,R,，,C,V,B,=2.5,R,。,抽去绝热隔板当体系达平衡时，求混合过程中体系的,S,。,答,V,A,=,n,A,RT,A,/,p,A,=0.02462 m,3,，,V,B,=,n,B,RT,B,/,p,B=0.03282 m,3,V,=,V,A,+,V,B,=0.05744m,3,Q,=0,W,=0,U,=0 (2,分,),由,n,A,C,V,A,(,T,-,T,A,)+,n,B,C,V,B,(,T,-,T,B,)=0,解得,T,=376.9 K (3,分,),S,=,S,A,+,S,B,=,n,A,R,ln(,V,/,V,A,)+,n,A,C,V,A,ln(,T,/,T,A,),+,n,B,R,ln(,V,/,V,B,)+,n,B,C,V,B,ln(,T,/,T,B,)=16.72 JK,-1,(5,分,),29.5,分,(0493),(1),已知下列物质的燃烧热值为：,c,H,(298 K)H2(g)=-241.8 kJmol-1,c,H,(298 K)C6H6(g)=-3168 kJmol-1,c,H,(298 K)C6H12(g)=-3689 kJmol-1,计算反应：,C6H6(g)+3H2(g)=C6H12(g),的,r,H,(298 K),。,(2),已知各物质的摩尔热容为：,Cp,C6H6(g)=11.7+0.247(,T,/K)JK-1mol-1,Cp,C6H12(g)=10.9+0.401(,T,/K)JK-1mol-1,Cp,H2(g)=28.9 JK-1mol-1,求,125,时上述反应的,r,H,。,答,(1),r,H,(298K)=(3689-3241.8-3168)kJ,.,mol-1=-206.1 kJ,.,mol-1 (3,分,),(2),Cp,=-87.4+0.167(,T,/K)J,.,K-1mol-1,r,H,(398K)=,r,H,(298K)+10-3(-87.4+0.167,T,/K)J,.,K-1mol-1d,T,=-209.0 kJ,mol-1 (2,分,),四、问答题,(,共,1,题,10,分,),30.10,分,(1116),请证明下列关系式：,(1)(,H,/,V,),T,=,T,(,p,/,T,),V,+,V,(,p,/,V,),T,(2)(,H,/,p,),T,=,V,-,T,(,V,/,T,),p,(3),对理想气体，证明,H,仅是温度的函数,30.5,分,(1116),答,(a),因为,d,H,=,T,d,S+V,d,p,所以,(,H/V,),T=T,(,S/V,),T+,V,(,p,/V,),T,=,T,(,p,/T,),V+,V,(,p,/V,),T,(4,分,),(b)(,H/V,),T=T,(,S/,p,),T,+V=V-T,(,V/,T,),p,(2,分,),(c),因为,(,H/V,),T=,T,(,(nRT,/V,),/T,V+,V,(,nRT,/V,),/V,T,=0,(,H/,p,),T,=,V,-,T,(,nR