2011 级化学工程与工艺专业物理化学课程期中试卷与参考答案一、选择题（每题 2 分, 共 30 分）1.某真实气体的压缩因子 Z＜1，则表示该气体：（）(A) 易被压缩(B) 难被压缩(C) 易液化(D) 难液化2.△H = Q p此式适用于下列那个过程()(A)理想气体从 1013250 Pa 反抗恒定的 101325 Pa膨胀到 101325Pa(B)0℃ ,101325 Pa下冰融化成水(C)电解 CuSO4水溶液(D)气体从 (298K,101325 Pa) 可逆变化到 (373K, Pa)3．熵变 S是：(1)不可逆过程热温商之和(2)可逆过程热温商之和(3)与过程有关的状态函数(4)与过程无关的状态函数以上正确的是：()(A) 1, 2(B) 2, 3(C) 2 , 4(D) 44. 若以 B 代表化学反应中任一组分，0B分别表示任一组分 B 在ξ= 0及反应进度为ξn B和n时的物质的量，则定义反应进度为：()(A) ξ= n B0 - n B(B) ξ= (n B- n B0 )/ νB(C) ξ= n B- n B0(D) ξ= (n B0 -n B)/ νB5.下列四种表述：(1) 等温等压下的可逆相变过程中，体系的熵变S =H 相变 /T 相变(2)体系经历一自发过程总有 dS > 0(3)自发过程的方向就是混乱度增加的方向(4)在绝热可逆过程中，体系的熵变为零两者都不正确者为：()(A) (1)， (2)(B) (3)， (4)(C) (2)， (4)(D)(2)， (3)6.理想气体绝热向真空膨胀，则：()(A)S = 0， W = 0；(B)G = 0，U = 0；(C)U = 0， H = 0(D)G = 0，H = 0；7.298 K时, 金刚石的标准摩尔生成焓f H m$：（）(A) 大于零(B) 小于零(C)等于零(D)不能确定8.理想气体绝热可逆过程方程式，下列哪一个式子是不正确的的（）(A) TV1K(B) pVK(C) TV1K( D) p1TK9.T 2（）H C p dT 式子的适用条件是：T 1（ A）等压过程（ B）均相的组成不变的等压过程（ C）组成不变的等压过程（D）任何过程10. 1mol 单原子理想气体从温度为 300K绝热压缩到500K 时，其焓变为：（）（A）零(B) 2494 J(C)-2494 J（D）4157 J11.下列四个关系式中 ,哪一个不是麦克斯韦关系式（）(A) (S/V)T = (p/ T)V(B)(T/p)s = (V/S)p(C) (T/V)s = (V/ S)p(D)(S/p)T = -(V/ T)p12.一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，则可逆热机拖动的列车运行的速度 :()(A)较快(B) 较慢(C) 一样(D) 不一定13. 封闭体系中，若某过程的 A = 0，应满足的条件是：（）(A) 绝热可逆，且 W ' = 0的过程(B) 等容等压，且 W ' = 0的过程(C) 等温等压，且 W '= 0 的可逆过程(D) 等温等容，且 W ' = 0的可逆过程14. 对于只作膨胀功的封闭体系，(A)T的值是：() V（A）大于零（ B）小于零(C) 等于零（D）不能确定15. (1) NaOH 溶解于水(2) 水溶液中， Ag+ + 2NH3(g) → [Ag(NH3)2] +(3) HCl 气体溶于水，生成盐酸(4) 2KClO(s) → 2KCl(s) + (g)3O(5) NH Cl(s) → NH(g) + HCl(g)3243上述各体系在等温等压过程中熵值减少的是：()(A) (2)、(3)(B)(1)、(4)(C)(4)、(5)(D) (1)、 (2)二、填空题（每题 2 分，共 10 分）1. 气体液化的必要条件是它的温度必须低于某一温度，这一温度称为__临界温度 __ 。
（临界温度、露点温度、沸点温度）。
2.300 K时， mol 正庚烷（液体）在弹式量热计中完全燃烧，放热 602 kJ。
反应 C7H16(l) + 11O2(g) = 7CO(g) + 8H O(l) 的U =U =-4816 kJmol·-1，22r m r mr H m =r H m=-4826 kJmol·-1。
(RT ≈ kJ)3.选择“＞”、“＜”、“＝”中的一个填入下列空格 : 实际气体绝热自由膨胀△U = 0，△S > 0。
4．热力学第三定律最普遍的表述为：在 0 K 时，任何完整晶体（只有一种排列方式）的熵等于零。
5. 2 mol 单原子理想气体的 (H/T)p = (5/2R × 2=5R) J ·K -1。
三、计算题 (每题 10 分，共 40 分)1. 300K 时，将 1mol 理想气体从 1000kPa 等温可逆膨胀至 100kPa 。
分别求 Q, W, △ H, △U 。
[ 答]（1） △H=0△U=0W W RnRTlnV 2p 1 V 1nRT lnp 21 mol 8.314 J mol 1k 1300 k ln 10005.74kJ100 QW R5.74KJGW R5.74KJ 的液态水变成水蒸气的过程中系统的熵变，并判断此过程的2. 求在P ℃和P 下，1mol1102或 GVdpnRT ln p 25.74KJ性质。
已知 :P-1H =(H O,,）=kJ. mol ；p 1C p,m (H 2 O, l) =mol -1； C p,m (H 2O,g) =mol-1S Q R5.74KJ＝[答 ] T 300K 19.1J ? K在 110℃和 P 下， 1mol 的液态水变成水蒸气的过程是不可逆过程。
需要设计可逆途径来完成。
110 ℃ , P,(H 2O,l)S℃ , P,((H 2O , g)110 S 1S 2S 3100 ℃ 2, P,(H O,l)100 ℃, P,((H 2O , g)S 1 = nC p,m (H 2O , l) ln T 2 /T 1 = ×= --1J ·KS 2=(vap H m /T)相变= -1J ·KS 3 = nC p,m (H 2O , g) lnT 1/T 2 = × = -1J ·K-1 S = S 1+ S 2+ S 3 = J ·KS 环 = - Q/T = - = - -1J KS 隔离 = S 体 + S环-1 = – = J ·K3. 将 K 的 1 mol O 2 从 p θ绝热可逆压缩到 θ6p ，试求 Q ，W ， U ， H ， A ， G ， S 。
已知 S m (O 2, 29815 K) = J ·K -1·mol -1。
[答 ]依题意 Q = 0， S = Q R /T = 0由绝热可逆过程方程 :p 11 T 1p 21 T 2=C/C得 T = Kp v2所以 W = C V (T 2- T 1) =5/2R ×– =kJU = kJH = C p (T 2- T 1) = 7/2R ×– = kJA = U - Δ(ST) = U - S T = - –×= - kJG= H - S T =- –×= kJ4. 已知如下合成氨反应的：H-1= - mol ·r m1N 2 g 3H 2 gNH 3 g22试计算常压、 500 K 的始态下于恒温恒容过程中生成1mol NH 3(g)的 Q V 。
~500 K 温度范围内各物质的平均摩尔热容分别为：Cp,mN 2 , g29.65J mol 1 K 1Cp,mH 2, g28.56J mol 1 K 1Cp,mNH 3 , g 40.12J mol 1 K 1[答]500K根据基希霍夫公式：rHm500KrHm298.15K298.15Kr C p,mdTrCp,mCp,m NH 31 C p,m N 23 C p,m H 222= 40.12- 129.65- 328.56 J mol 1 K1= -17.55J mol 1 K 12 2代人前式并计算得 :rHm500K r H m 500K r Hm 298.15K + r C p,m 500-298.15 K= -46.11-17.55 500-298.15 10-3 kJ mol -149.65kJ mol -1因为rHm500K r U m 500KvB gRTrUm500KrHm500K v B g RT49.651 13 8.314 500 10 3kJ mol 12 249.654.157 k J mol 1 45.49kJ mol 1即Q Vr U m 500K45.49KJ .mol 1四、回答问题（每题各10 分，共20 分）1.试用有关数学原理，证明下列各关系式：（A） (U/V)p= C p (T /V)p - P；（B） (U/P)v= C v (T /P)v[答 ](1) 因为U=H-pV所以，(U / V ) p(H /V ) p p(H / T ) p (T/ V ) p pC p (T/V ) p p(2)(U /p)V(U / T )V(T/p)V C V(T / p)V2.请证明下列关系式：(1)(H/V)T =T(p/ T)V+V(p/V)T(2) 对理想气体，证明H 仅是温度的函数[答 ](1)因为dH = TdS+Vdp等温下对 V 微分，得( H/V)T = T( S/V)T+ V( p/ V)T根据麦克斯韦关系式： (S/ V)T＝( p/T)V)所以， (H/V)T = T(p/T)V+ V(p/ V)T(2) 因为(H/ V)= T[((nRT/V)/T] + V[(nRT/V)/V]T VT2= T(nR/V) +[V(-nRT/V) = 0所以 , 理想气体的 H 与 p, V 无关 ,仅仅是 T 的函数。