成绩物理化学(本科)试卷试卷号:B260002校名___________ 系名___________ 专业___________姓名___________ 学号___________ 日期___________(请考生注意:本试卷共页)大题一二三四五六七八九十十一十二十三十四成绩一、填作图题。
( 本大题2分)用等边三角形表示出A,B,C三组分系统,在图中找出x A=0.30,x B=0.30,其余为C 的系统点P。
二、填空题。
在题中“____”处填上答案。
(本大题共3小题,总计3分)1、(本小题1分)右图为两组分,具有最高恒沸点的相图,若有组成为x0的溶液,经过精馏,则在塔顶得到__________,塔底得到___________。
2、(本小题1分)热力学第三定律能斯特说法的数学表达式为⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽。
3、(本小题1分)理想气体节流膨胀时,[()]∂∂pVp H0。
(选填>,=,<)三、填空题。
在题中“____”处填上答案。
(本大题共8小题,总计16分)1、(本小题2分)当稀溶液中所含溶质为不挥发性溶质、以及凝固时析出纯溶剂,则此稀溶液的依数性质有:________;________;________;_________ 。
2、(本小题2分)一系统经过一个不可逆循环后,环境的熵变 0,系统的熵变 0。
(选填< ,= ,>) 3、(本小题2分)在一个温度恒定为100℃,体积恒定的容器中,装有2 mol ,100 kPa 的N 2( g )。
若向其中注入100℃的水0.2 mol 并迅速达到平衡。
设水蒸气为理想气体。
此过程: (1)∆S (H 2O ) ; (2)∆G (H 2O ) ; (3)∆A (H 2O ) ; (4)∆G (N 2) 。
(选填> 0 , < 0 ,= 0或无法确定) 4、(本小题2分)2 kg 空气与某恒温热源相接触,从1000 kPa 恒温可逆膨胀到200 kPa ,空气的平均摩尔质量M = 29 ⨯ 10-3 kg ·mol -1,且可视为理想气体,则 ∆S (空气) = ,∆S (热源) = 。
5、(本小题2分)写出理想稀溶液中溶质B 的化学势表达式,其中B 的摩尔分数用x B 表示,μB =_______。
6、(本小题2分) 一般有机物可以用水蒸气蒸镏法提纯,当有机物的____________和_______________越大时,提纯一定质量有机物需用的水蒸气量越少,能量越节省。
7、(本小题2分)2C(s) + O 2(g) == 2CO(g)反应的∆r G 与温度关系为∆r G =(- 232 600-167.8 T /K )J ·mol -1。
据此式可求出反应在400 K 下的∆r S 。
(填入具体数值)8、(本小题2分)某气相反应A ==Y+ Z 是吸热反应, 在 25 ℃时其标准平衡常数K =1 , 则25 ℃时反应的∆r S ⎽⎽⎽⎽⎽0,此反应在40 ℃时的K ⎽⎽⎽⎽⎽25 ℃时的K 。
(选填 > ,=,<)四、是非题。
在题后括号内,正确的打“√”,错误的打“×”。
(本大题分5小题, 每小题1分, 共5分)1、 恒沸混合物的恒沸温度与恒沸组成不随压力而改变。
是不是?( )2、组成可变的均相系统的热力学基本方程 d G =-S d T +V d p +∑=1B B μd n B ,既适用于封闭系统也适用于敞开系统。
是不是? ( )3、 CO 2(g)的∆f H (500 K) = ∆f H (298 K) +C T p ,m 2K K(CO )d 298500⎰ 。
是不是? ( )4、 在等温等压条件下,∆G > 0的过程一定不能进行。
是不是? ( )5、 理想混合气体中任意组分B 的逸度~p B 就等于其分压力~p B 。
是不是?( ) 五、问答题。
请回答下列各题。
( 本 大 题3分 )在真空绝热箱中,有互相接触的两个导体(如图),有热量自温度为T 1的物体传到温度为T 2的物体(T 1>T 2),若:( 1 )指定温度为T1的物体为系统;( 2 )指定温度为T2的物体为系统;( 3 )指定温度为T1的物体和温度为T2的物体为系统;分别指出系统的类型和过程中热量Q的符号。
六、填作图题。
(本大题共2小题,总计10分)1、(本小题2分)单原子理想气体从状态A出发经历如图所示的Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ三步可逆变化而回到A,试在V-T图上把三步变化表示出来,并用箭头注明方向。
2、(本小题8分)在熔融的金属A,B 以及组成不同的二组分熔融物冷却过程中给出了它们的步冷曲线,曲线上出现转折和水平线段所对应的温度如下表所示。
请据表绘出A,B 二组分系统的温度-组成图,并标明各区域存在的相态及成分。
x A 1.00 0.90 0.80 0.70 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0.00转折温度t / ︒C 1060 1000 940 850 750 670 550 450停顿温度t / ︒C 1100 700 700 700 700 700 400 400 400 400 500停顿温度t / ︒C 400 400 400七、选择题。
在题后括号内,填上正确答案代号。
(本大题分10小题, 每小题2分, 共20分)1、任意两相平衡的克拉贝龙方程d T / d p = T∆V H/∆,式中∆V m及∆H m的正负号()。
m m(1)一定是∆V m> 0,∆H m> 0 ;(2)一定是∆V m < 0,∆H m< 0 ;(3)一定是相反,即∆V m> 0,∆H m< 0;或∆V m< 0,∆H m> 0;(4)可以相同也可以不同,即上述情况均可能存在。
2、 在p 下,用水蒸气蒸馏法提纯某不溶于水的有机物时,系统的沸点:( )。
(1)必低于373.2 K ; (2)必高于373.2 K ;(3)取决于水与有机物的相对数量; (4)取决于有机物相对分子质量的大小。
3、 1 mol C 2H 5OH(l)在298 K 和100 kPa 压力下完全燃烧,放出的热为1 366.8 kJ,该反应的标准摩尔热力学能变接近于:( )。
(1)1369.3 kJ ·mol -1; (2)-1364.3 kJ ·mol -1; (3)1364.3 kJ ·mol -1; (4)-1369.3 kJ ·mol -1。
4、 对于组成恒定的系统,下列偏导数何者小于零:( ) (1)∂∂H S p ⎛⎝ ⎫⎭⎪; (2)∂∂A V T ⎛⎝ ⎫⎭⎪; (3)∂∂U S V ⎛⎝⎫⎭⎪; (4)∂∂G p T⎛⎝ ⎫⎭⎪。
5、 1 mol 理想气体从相同的始态(p 1,V 1,T 1)分别经绝热可逆膨胀到达终态(p 2,V 2,T 2),经绝热不可逆膨胀到达(,,)p V T 222'',则T 2' T 2,V 2' V 2,S 2' S 2。
(选填 >, =, <)6、 已知环己烷、醋酸、萘、樟脑的(摩尔)凝固点降低系数k f 分别是20.2,9.3,6.9及39.7 K ·kg ·mol-1。
今有一未知物能在上述四种溶剂中溶解,欲测定该未知物的相对分子质量,最适宜的溶剂是:( )。
( 1 ) 萘; ( 2 ) 樟脑; ( 3 ) 环己烷; ( 4 ) 醋酸 。
7、 正己烷(A )和正辛烷(B )能形成理想液态混合物。
已知100℃时,p A *和p B *分别为244.78 kPa 和47.2 kPa 。
当二者形成的液态混合物在101.325 kPa 及100℃沸腾时,其平衡液相中正己烷的物质的量分数是:( )。
(1) 0.274; (2) 0.513; (3)0.487 。
8、 组分A(高沸点)与组分B(低沸点)形成完全互溶的二组分系统,在一定温度下,向纯B 中加入少量的A ,系统蒸气压力增大,则此系统为:( )。
(1) 有最高恒沸点的系统; (2) 不具有恒沸点的系统; (3) 具有最低恒沸点的系统。
9、 将固体NH 4HCO 3(s) 放入真空容器中,等温在400 K ,NH 4HCO 3 按下式分解并达到平衡: NH 4HCO 3(s) === NH 3(g) + H 2O(g) + CO 2(g) 系统的组分数C 和自由度数ƒ为:( )。
(1)C=2,ƒ =1; (2)C=2,ƒ =2; (3)C=1,ƒ =0;(4)C=3,ƒ =2。
10、设反应 a A(g ) == y Y(g) + z Z(g),在101.325 kPa 、300 K 下,A 的转化率是600 K 的2倍,而且在300 K 下系统压力为101 325 Pa 的转化率是2×101 325 Pa 的2 倍,故可推断该反应( )。
(1)平衡常数与温度,压力成反比; (2)是一个体积增加的吸热反应 ; (3)是一个体积增加的放热反应;(4)平衡常数与温度成在正比,与压力成反比。
八、是非题。
在题后括号内,正确的打“√”,错误的打“×”。
( 本 大 题3分 )判断下述结论对还是不对,将答案写在其后的括号中。
( 1 )化学反应热Q p 其大小只取决于系统始终态;( ) ( 2 )凡是化学反应的等压热必大于等容热;( )( 3 )理想气体等容过程的焓变为∆∆H n nC T V p V T T =+⎰,()m d 12;( )( 4 )理想气体等压过程的热力学能变为∆∆U n C T p V p T T =-⎰,()m d 12。
( )九、问答题。
请回答下列各题。
( 本 大 题5分 )物质B 的偏摩尔量的定义式为:Z B ===def)B (C ,,BC ≠⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂n p T nZ式中Z 代表V ,U ,S ,H ,A ,G 等广度性质。
按上述定义,你对偏摩尔量的理解上,应有那些结论?十、计算题。
请计算下列各题。
( 本 大 题6分 ) 求下列反应在393 K 的反应的∆r H (393 K) : C 2H 5OH(g) + HCl(g) == C 2H 5Cl(g) + H 2O(g) 已知:物质 ∆f H(298 K) / kJ ·mol -1C p , m / J ·K -1·mol -1C 2H 5Cl(g) -105.0 13.07 +188.5×10-3(T / K) H 2O(g) -241.84 30.00 +10.71×10-3(T / K) C 2H 5OH(g) -235.3 19.07 +212.7×10-3(T / K) HCl(g)-92.3126.53 +4.62×10-3(T / K)十一、计算题。