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(2 分)
5. 今有 2 mol 的水( H2O，l )在 100℃及其饱和蒸气压 101325 kPa 下全部蒸发成水蒸气( H2O，
g ) 。已知在此条件下 H2O ( l ) 的摩尔蒸发焓 vapHm = 40668 kJ·mol-1，求过程的 Q，W，U，
H，S，A 及 G。（液态水的体积相对气态的体积可以忽略）
三、计算题(共 60 分)
得分 评卷人
1. A气体在300 K时，压力为100 kPa，体积为1 dm3，B气体在300 K时，压力为200 kPa，体积为
4.5 dm3，两气体混合后的总压力为100 kPa，温度不变。试计算混合后总的体积为若干？A，B
气体的摩尔分数和分压力各为若干？
(5分)
解：pV = nRT = ( nA＋nB )RT = pAVA＋pBVB
蒸气为理想气体。
(10 分)
(l, pө) −(1)→ (l, 7.866kPa) −(2)→(g, 7.866kPa) −(3)→(g, pө)
(2 分)
ΔS1≈0
(2 分)
ΔS2=ΔvapHm/T= 42.635×103 J·mol-1/298.15 K=143.0 J·K-1·mol-1
(2 分)
W p(外)(V2
V1
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
)
p(
外)(
nRT2 p2
nRT1 p1
)
nR(T2
T1)
= －40.00 / 4.003×8.314( 323.2－298.2 ) J = －2.077 kJ
Qp = ΔH = 5.192 kJ ΔU = Q＋W = ( 5.192－2.077 ) kJ = 3.115 kJ
(2分) (4分)
(2分) (2分)
3. 有 1 mol 液态水在 100 kPa 的压力下，由 29815 K 升温至 32315 K，已知 Cpm( H2O，l ) = 7531
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J·mol-1·K-1。（1）求过程的 S；（2）若热源温度为 37315 K，判断此过程的可逆性。(5 分)
福州大学 2015～2016 学年第 一 学期期中试卷
课程名称 考生姓名
物理化学 B（上） 学号
考试日期 2015.10.30 专业或类别
题号 一
二
三
四
五
六
七
八 总分 累 分 人
题分 20
20
60
100
签名
得分
考生注意事项：1、本试卷共 6 页，请查看试卷中是否有缺页。 2、考试结束后，考生不得将试卷、答题纸和草稿纸带出考场。
由此可见此过程为不可逆过程。
(1 分) (2 分)
(1 分) (1 分)
4、298.15 K 时，液态乙醇的摩尔标准熵为 160.7 J·K-1·mol-1，在此温度下饱和蒸气压是 7.866 kPa,
汽化热为 42.635 kJ·mol-1。计算标准压力 pө 下，298.15 K 时乙醇蒸气的摩尔标准熵。假定乙醇
(2分)
2. 40.00 g He(g)在304.0 kPa下从25.0℃加热到50.0℃，试求该过程的Q，W，ΔU，ΔH。设He服从
单原子理想气体行为。(已知He的摩尔质量为4.003 g·mol-1)。
(10分)
解：Cp,m =
5 2
R，
H
n
T2 T1
C
p,
m
dT
= 40.00 / 4.003×( 5 / 2 )×8.314( 323.2－298.2 ) J = 5.192 kJ
ΔS3= Rln(p1/p2) =(8.314 J·K-1·mol-1)×ln(7.866 kPa/101.325 kPa)= -21.25 J·K-1·mol-1
(2 分)
Smө= Smө(l)+ΔS1+ΔS2+ΔS3= (160.7+0+143.0-21.25) J·K-1·mol-1= 282.5 J·K-1·mol-1
(15 分)
解：H = nVapHm = ( 2 40668 ) kJ = 81336 kJ
(2 分)
Q = H = 81336 kJ
(2 分)
W =－p(Vg－Vl) ≈－pVg =－nRT = ( －2 83145 37315 ) J =－6205 kJ
(3 分)
U = Q + W = ( 81336－6205 ) kJ = 75131 kJ
8.
对封闭系统，且
W＇=
0
时，
G
的值
( 2)
p T
( 1 ) < 0 ； ( 2 ) > 0 ； ( 3 ) = 0 ； ( 4 )无法判断。
9. 在一定温度和压力下，当，任意两相平衡时，两相中下述物理量相等的是：
(3)
( 1 ) 摩尔热力学能；( 2 ) 摩尔焓；( 3 ) 摩尔吉布斯函数；( 4 ) 摩尔熵。
2. 理想气体绝热反抗某恒定外压力膨胀后，其温度 降低 。(选填“升高”、“不变”或“降低”)
3. 一定量的理想气体反抗恒定外压作绝热膨胀时，系统的热力学能总是 减少 ；系统的焓值总 是 减少 。(选填“增大”、“不变”或“减少”)
4. CH4和O2混合气体在恒容绝热箱中燃烧，反应的U = 0，H > 0。（选填 >，=，< )
( 4 ) b与分子本身的体积因素有关。
3. 在临界点处，饱和液体的摩尔体积Vm(l)与饱和气体的摩尔体积Vm(g)的关系是：
(3)
( 1 ) Vm(l) > Vm(g)；( 2 ) Vm(l) < Vm(g)；( 3 ) Vm(l) = Vm(g)；( 4 ) 无法确定。
4. H2和O2以2:1的摩尔比在绝热的钢瓶中反应生成H2O，该过程的
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（3）若要更严格计算（2），还需要那些数据？ 解：（1）0 ℃时，固－液 两相平衡。
dT T Vm(l) Vm(s)
dp
fusH m
TVm 273.15 (0.01800 0.01964) 103 =－743 10-8 K·Pa-1
fus H m
6029
分)
(2)
由 ln
5. 在一个容积恒为50 dm3的绝热刚性容器内发生一化学反应，温度比原来升高了75℃，压力比 原来增大60 kPa。则此过程Q = 0 ，W = 0 ，U = 0 ，H = 3kJ 。
6. 工作在温度分别为 1000 K 和 300 K 的两个恒温热源之间的卡诺热机，若循环过程的功 W = －560 kJ，则热机应从高温热源吸收的热量为 800kJ 。
(4)
( 1 ) ΔH = 0；( 2 ) ΔT = 0；( 3 ) pVγ= 常数；( 4 ) ΔU = 0。
5. 当理想气体反抗一定的压力作绝热膨胀时，
(4)
( 1 ) 焓总是不变；( 2 ) 热力学能总是增加；( 3 ) 焓总是增加；( 4 ) 热力学能总是减少。
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6. 使气体致冷的节流膨胀，其焦耳-汤姆逊系数µJ-T
p2 p1
vap Hm R
1 T2
1 T1
，
即 ln 0.23 106Pa 101325Pa
40.67 103 J·mol-1 8.3145 J·K-1·mol-1
1 T2
1 373.15K
得 T2 = 398.1 K
(t2 = 124.9 ℃)
(15 分) (3 分)
(2 (3 分)
(2 分)
教师注意事项：如果整门课程由一个教师评卷的，只需在累分人栏目签名，题首的评卷人栏 目可不签名。
一、 选择题（每小题 2 分，共 20 分）
得分 评卷人
1. 在温度一定的抽空容器中，分别加入0.3 mol N2，0.1 mol O2及0.1 mol Ar，容器内总压力为
101.325 kPa，则此时O2的分压力为：
9. 在 101325 Pa 下，苯的熔点是 5℃。在 101325 Pa 下 5℃的 C6H6(s)变为 5℃的 C6H6(l)，则过程 的H > 0，S > 0，G = 0。（选填：> ， = ， <）
10. 一定量的 N2 气在恒定温度下增大压力，则其吉布斯函数 增大。（选填：增大、不变、减小）
(2 分)
S H 81.336 103 J·K1 217 .97 J·K1
T
373 .15
(2 分)
A = U－TS = U－H =－6205 kJ G = H－TS = 0
(2 分) (2 分)
6. 已知 0℃时，冰与水的摩尔体积分别为 001964103 m3·mol1 和 001800103 m3·mol1，冰的 摩尔熔化焓为 fusHm = 6029 kJ·mol1；100℃时，水的摩尔汽化焓vapHm = 4067 kJ·mol-1。试 求： （1）0℃时冰的熔点随压力的变化率 dT / dp。 （2）023 MPa 压力下的气液平衡温度。
解： S nCp,m
ln T2 T1
75.31ln 239283..1155 J·K1
6.064 J·K1
S (环)
Q(实) T (环)
nCp,m (T2 T1) T (外)
1 75.31 (323 .15 298 .15) J·K1 5.045J·K1 373 .15
S(隔) S(体) S(环) (6.064 5.045) J·K1 1.019 J·K1 0
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7. 1 mol 液态汞，在等压下从 234.2 K 加热到 298.2 K，若液态汞在该温度范围内的平均摩尔热 容为 28.0 J·K1·mol1，则汞在该过程中的熵变S = 6.76 J·K1。