10中药学、中药保健学物理化学期中考试（2012年12月7日）专业 班级 学号 姓名一、选择题（每题1分，共计20分）1将CuSO 4水溶液置于绝热箱中，插入两个铜电极，以蓄电池为电源进行电解，可以看做封闭体系的是（ A ）A. 绝热箱中所有物质B. 两个铜电极C. 蓄电池和铜电极D. CuSO 4水溶液 2热力学中哪一种变量坐标是不存在的？（ C ）A. 质量B. 温度C. 时间D. 浓度 3热力学第一定律仅适用于什么途径？（ A ）A. 同一过程的不同途径B. 同一过程的可逆途径C. 同一过程的不可逆途径D. 不同过程的任何途径4下述说法中，哪一种不正确？（ A ）A. 焓是体系与环境进行交换的能量B. 焓是人为定义的一种具有能量量纲的热力学量C. 焓是体系的状态函数D. 焓变只有在某些特定条件下才与体系吸收或放出的热量相等5一定量的单原子理想气体，从状态A 变化到状态B ，变化过程不知道。
但若A 态与B 态的压力、温度和体积都已确定，那就可以求出（ B ）A. 气体膨胀所作的功B. 气体内能的变化C. 气体分子的质量D. 热容的大小6 n mol 理想气体由同一始态出发，分别经（1）等温可逆（2）绝热可逆两个过程压缩到相同压力的终态，以H 1和H 2分别表示两个过程的焓值，则（ B ）A. H 1 >H 2B. H 1 <H 2C. H 1 =H 2D.上述三者都对 7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（Ⅰ）、绝热可逆压缩（Ⅱ）到终态时，比较环境对体系所作功的绝对值，有（ D ）A. W Ⅰ> W ⅡB. W Ⅰ< W ⅡC. W Ⅰ<=W ⅡD. 无确定关系8反应C （石墨）＋21O 2（g ）=CO （g ），Δr H m Ө(298K) <0，若将此反应放入一个恒容绝热容器中进行，则体系（ B ）A. ΔT<0, ΔU<0, ΔH<0B. ΔT >0，ΔU=0，ΔH >0C. ΔT >0，ΔU >0，ΔH >0D. ΔT >0，ΔU=0，ΔH =09反应C （金刚石）＋21O 2（g ）=CO （g ）的热效应为Δr H m Ө，此Δr H m Ө值为（ D ） A. CO （g ）的生成焓 B. C （金刚石）的燃烧焓C. 碳的燃烧焓D.全不是10理想气体在绝热恒外压条件下，被压缩到终态，则体系与环境的熵变为（ C ）A. ΔS 体>0， ΔS 环>0B. ΔS 体<0， ΔS 环<0C. ΔS 体>0， ΔS 环=0D. ΔS 体>0， ΔS 环<011对于1mol 理想气体，其T V S )(∂∂的值等于（ C ） A. -V R B. p R C. T p D. RV 12有一个化学反应，在低温下可自发进行，随着温度的升高，自发倾向降低，这反应是（ D ）A. ΔS>0，ΔU>0B. ΔS>0，ΔU<0C. ΔS<0，ΔH>0D. ΔS<0，ΔH<0 13 下列过程中，当温度升高时ΔG 增加的是（ B ）A. MgCO 3(s)→MgO(s)+CO 2(g)B. NH 3(g)+HCl(g) →NH 4Cl(s)C. NaOH(s)溶于水D.O 2（g ）与N 2（g ）的混合14.克劳修斯-克拉珀龙方程的导出中，忽略了液体的体积。
此方程使用时，对体系所处温度的要求是（ C ）A.大于临界温度B. 在三相点与沸点之间C.在三相点与临界温度之间D.小于沸点温度15 压力升高时，单组分体系的熔点将（ D ）A.升高B.降低C.不变D.不一定16 下列叙述中错误的是（ A ）A.水的三相点的温度是273.15K ，压力是610.16PaB.水的三相点的温度和压力由体系决定，不能任意改变C.水的冰点温度是0℃（273.15K ），压力是101325PaD.水的三相点f=0，而冰点f=117 对于形成简单低共熔混合物的二组分体系相图，当物系点分别处于C 、E 、G点时（图4-34），所对应的平衡共存的相数是（ B ）A.C 点1，E 点1，G 点1B. C 点2，E 点3，G 点1C. C 点1，E 点1，G 点3D. C 点2，E 点2，G 点318 图4-35所示是A 与B 两组分在恒压下固态部分互熔的相图，图中的单相区有（ C ）A.1个B. 2个C.3个D.4个19 液体A 与B 形成蒸气压正偏差很大的溶液，在精馏塔中精馏时，塔釜得到的是（ D ）A.恒沸混合物B.纯AC.纯BD.纯A 或纯B20 A 与B 是互不相溶的两种液体，A 的正常沸点是80℃，B 的正常沸点是120℃，将A 与B 混合组成一个体系，则该体系的正常沸点（ A ）A.小于80℃B.大于120℃C.介于80℃与120℃之间D.无法确定范围二、指出下列公式成立的条件（每题1分，共计10分）1 ΔU=Q- p ΔV 只作体积功的恒压过程。
2 W=RT ㏑21p p 1mol 理想气体的恒温可逆过程。
3 ΔU=n dT C m v T T ,21⎰理想气体的任意过程；4 1+-=*ΦK f 只受温度或压力影响的多相平衡体系5 H=f （T ，p ）组成一定的封闭体系的单纯状态变化过程。
6 ΔS= nR ㏑12V V = nR ㏑21p p 理想气体的恒温过程。
图4-34 图4-357 ΔS=nC V ,m ㏑12T T + nR ㏑12V V 理想气体的单纯状态变化过程，且C V ,m 可看成常数。
8 ΔS(T 2)= ΔS(T 1)+ ⎰∆21T T p T dTC 只作体积功的相变过程及化学反应过程。
9 dG=-SdT ＋Vdp 组成一定。
只作体积功的任何过程。
10 ΔG=ΔH-T ΔS 封闭体系的等温过程。
三、简答题（每题5分，共计25分）1、“理想气体在外压一定时绝热膨胀，因为是等压，所以Q p =ΔH ；又因为绝热，所以Q p =0。
因此可得ΔH=Q p =0。
”这个结论对吗？为什么？答 不对。
等压膨胀是指体系始态和终态的压力相同，并等于外压，即p 1=p 2=p e 的过程。
本题中，只是终态的压力与外压相等，即p 2=p e ，但始态的压力并不等于外压，而是大于外压，p 1>p e ，故不能作为等压过程来处理。
此过程的热也就不是等压热，不等于ΔH ，所以该过程虽然绝热，Q=0，但ΔH≠0。
此过程的焓变计算为ΔH=nC p,m （T 2-T 1）。
2、热力学第二定律的数学表达式TdS≥δQ ，可逆过程取等号，不可逆过程取不等号，可否由此得出“可逆过程的dS 大于不可逆过程的d S”这样的结论？ 答 不可以。
对于可逆过程，其热量为δQ R ；而不可逆过程其热量为δQ i 。
当体系的始、末态一定时，无论过程是否可逆，状态函数熵的改变值一定，都要用可逆过程的热量来计算：dS=T Q Rδ3、“熵增加的过程必为不可逆过程”，这种说法对吗？举例说明。
答 不对。
熵增加的过程未必都是不可逆过程。
例如，气体的等温可逆膨胀，熵增加了，而过程是可逆的。
又如，在0℃时冰变为水，熵也增加了，过程为等温、等压可逆相变。
只有在孤立体系或绝热体系中，熵增加的过程才是不可逆过程。
4、在孤立体系中，ΔS<0的过程能否发生？答 不能发生。
若能，就违背了热力学第二定律。
5、（1）323K 、101325Pa 的N 2（g ）的化学势比298K 、101325Pa 的N 2（g ）的化学势要大，此结论对吗？为什么？（2）298K 、101325Pa 的N 2（g ）的化学势比298K 、101325Pa 的O 2（g ）的化学势要大，此结论对吗？为什么？答 （1）不对。
因为对纯物质来说，偏摩尔吉布斯能就是摩尔吉布斯能，且有如下关系：m p m S TG -=∂∂)(。
当温度升高时，熵值增大，化学势下降。
（2）不对。
不同物质的化学势不能相互比较。
四、计算题（每题10分，共计40分）1、求下列平衡体系的组分数与自由度。
（1）N 2（g ）、H 2（g ）、NH 3（g ）组成的平衡体系。
（2）CaCO 3（s ）分解达平衡，CaCO 3（s ）⇔CaO （s ）+CO 2（g ）。
（3）KCl 与AgNO 3溶于水、形成的平衡体系。
（4）298K 、p Ө下NaCl （s ）与其饱和溶液成平衡体系。
解（1）若起始2N x ︰2H x 不是1︰3，则反应N 2（g ）+3H 2（g ）=2 NH 3（g ）的S=3，R=1,R´=0，K=2,Ф=1，f=3，表明T 、p 、3NH x 、2H x 、2N x 中只有3个独立变量。
若起始N 2与H 2的量是1︰3或起始时只有NH 3（g ），则S=3，R=1,R´=1，K=1,f=2。
（2）S=3，R=1,R´=0，K=2,Ф=3，f=1。
这是一个二组分三相平衡体系。
不能认为CaO （s ），CO 2（g ）是由CaCO 3（s ）分解产生且为1︰1，故R´=1。
（3）存在化学平衡KCl （aq ）+AgNO 3（aq ）=KNO 3（aq ）+AgCl （s ），其中S=5（不要漏掉H 2O ），R=1，K=4，Ф=2，f=4。
(4) S=2，R=0,R´=0，K=2,Ф=2,T 、p 固定,所以f *=K-Ф=0。
2、滑冰鞋下面的冰刀与冰接触面的长为7.62cm ，宽为0.00245cm 。
（1）若滑冰人的体重为60kg ，试问施加于冰上的压力为多少？（2）在该压力下冰的熔点是多少？已知冰的熔化热为6009.8 J·mol -1，冰的密度为0.92×103kg·m -3。
解（1）人施加于冰上的压力为 p=W/A=00245.062.7260⨯⨯ kg·cm -2=1607kg·cm -2=157486kPa （2）由克拉珀龙方程V T H dt dp m ∆∆=，在假定ΔH m 为常数的情况下积分得p 2-p 1=)ln (ln 12T T VH m -∆∆ lnT 2=m H V p ∆∆∆+lnT 1=2.273ln 8.600910)92.002.1802.18(10)325.101157486(63+⨯-⨯⨯-- =5.5691T 2=262.2K 即t 2≈-11℃所以冰刀下的冰不会熔化。
3、1kmol 空气自25℃、6×101325Pa 恒温膨胀到101325Pa ，求ΔS 体、ΔS 环、 ΔS 孤立。