物理化学(本科)模拟试卷一（A班）
成绩
物理化学(本科)模拟试卷一（A班）
校名___________ 系名___________ 专业___________ 姓名___________ 学号___________ 日期___________
（请考生注意：本试卷共4页）
一、填空题。在题中“____”处填上答案。
∂(pV)
] 0。（选填 >，=，<） 1、理想气体节流膨胀时，[
∂pH
2、在101 325 Pa下，−5℃过冷水的化学势____−5℃ 冰的化学势。（选填＞，＝，＜）。
p则其化学势表达式为：3、某真实气体其压力为p，温度为T，逸度因子(系数)为ϕ，逸度为~_____________________________________________。
4、吉布斯-杜亥姆（Gibbs-Duhem）方程所表达的是_______________之间的关系。
5、下列化学反应，同时共存并到达平衡（温度在900～1200 K 范围内）： CaCO3(s) == CaO(s) + CO2(g) CO2(g) + H2(g) == CO(g) + H2O(g)
H2O(g) + CO(g) + CaO(s) == Ca CO3(s) + H2(g) 问该系统的自由度数为________。
二、填空题。在题中“____”处填上答案。
1、一绝热恒容的反应器内装有H2和Cl2混合气，温度为25℃，经化学反应变成HCl ( g )。已知25℃时，ΔfH(HCl)=－92.30 kJ·mol-1,则该过程的ΔU 0, ΔH 0, ΔS 0。 （选填 >, =，<）
2、Cd(s)的蒸气压与温度的关系为： lg(p/Pa) =
5693K
−6.439 T5218K
−5.772 T
Cd(l)的蒸气压与温度的关系为： lg(p/Pa) =
则Cd的三相点温度为______ K，蒸气压为_______ Pa。
三、选择题。在题后括号内，填上正确答案代号。
1、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：( )。
( 1 ) Vm(l) > Vm(g) ( 2 ) Vm(l) < Vm(g) ( 3 ) Vm(l) = Vm(g) 2、H2和O2以2：1的摩尔比在绝热的钢瓶中反应生成H2O，在该过程中( )是正确的。
γ
( 1 ) ΔH = 0； ( 2 ) ΔT = 0； ( 3 ) pV = 常数； ( 4 ) ΔU = 0。
四、是非题。在题后括号内，正确的打“√”，错误的打“×”。
1、偏摩尔量与化学势是同一个公式的两种不同表示方式。是不是？ ( )
1
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2、气体压缩因子Z<1，表示在一定T下实际气体比理想气体难以压缩。是不是？( )。 3、当真实气体分子间吸引力起主要作用时，则压缩因子Z小于1。是不是？( )。
五、填空题。在题中“____”处填上答案。
1、由克拉贝龙方程导出最常用的、最简单的克拉贝龙-克劳修斯方程的积分式时所作的三个
（2） ；（3） 。 近似处理分别是（1） ；
2、指出下列过程中，系统哪些热力学函数（U，H，S，A，G）的变化值为零。 （1）实际气体节流膨胀； （2）实际气体可逆绝热压缩；
（3）恒温下饱和液体蒸发为饱和蒸气； （4）绝热恒容且不做其它功的条件下发生化学变化； （5）绝热恒压且不做其它功的条件下发生化学变化； （6）实际气体不可逆循环；
六、选择题。在题后括号内，填上正确答案代号。 1、等压过程是指：（ ）。
( 1 )系统的始态和终态压力相同的过程； ( 2 )系统对抗外压力恒定的过程；
( 3 )外压力时刻与系统压力相等的过程；
( 4 )外压力时刻与系统压力相等且等于常数的过程。
2、理想气体与温度为T的热源相接触，作等温膨胀吸热Q，而所作的功是变到相同终态的最大功的20 % ，则系统的熵变为（ ）。 （选填 （1） ΔS=
5QQQQ
； （2）ΔS=； （3）ΔS=； （4）ΔS=−） TT5TT
（ ）。 3、若使CO2在水中的溶解度为最大，应选择的条件是：
（1）高温高压； （2）低温高压； （3）低温低压； （4）高温低压。
4、乙醇比水易挥发，如将少量乙醇溶于水中形成稀溶液，下列说法中正确的是：（ ）。 （1）溶液的饱和蒸气压必低于同温度下纯水的饱和蒸气压； （2）溶液的沸点高于相同压力下纯水的沸点；
（3）溶液的沸点必定低于相同压力下纯水的沸点。 5、图为A，B二组分气液平衡的压力-组成图。假定溶液的浓度为xB=0.4， 则该溶液在25°C时的饱和蒸气压为：( )。 （1）75kPa； （2）65kPa； （3）55kPa。
6、关于范德华(van der Waals)方程的讨论，下列描述中不正确的是：( )。 ( 1 )a和b的值与气体的本性有关； ( 2 )a和b都是温度的函数； ( 3 )a与分子间的相互作用有关，a越大表示分
2
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子间相互作用越强；
( 4 )b与分子本身的体积因素有关。
7、某理想气体由同一始态（p1，V1，T1）出发，膨胀到相同的终态压力p2，则系统所做的膨胀功以（ ）为最大。 ( 1 )等温可逆膨胀；
( 2 )绝热可逆膨胀（γ = 1.67）； m
( 3 )多变可逆膨胀（pV = 常数，m = 1.3）。
8、等压反应热Qp = ΔrH 是指W’= 0，且满足（ ）时，系统与环境交换的热。 （1）p2 = p1 = 定值； （2）p(外) = 定值； （3）p = p(外)； （4）p2 = p1 = p(外) = 定值。
9、苯和甲苯能形成理想液态混合物，在20℃是，当1mol苯和1mol甲苯混合时，过程所对
（ ）。 应的ΔminG是：
（1）－3377 J ；（2）3377 J ；（3） 0 ；（4）－3436 J 。
七、是非题。在题后括号内，正确的打“√”，错误的打“×”。 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Qp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ΔH=n∫TnCV,mdT+V(Δp)；( )
1
T2
( 4 )理想气体等压过程的热力学能变为ΔU=n∫TCp,mdT−p(ΔV)。( )
1
T2
八、计算题。请计算下列各题。
已知25℃下，纯硫酸的标准摩尔生成焓ΔfH(H2SO4 , l) =－811.35 kJ·mol-1，硫酸溶于大量水中 H2SO4(l) + ∞aq == H2SO4·∞aq 的摩尔溶解焓ΔsolH=－96.19 kJ·mol-1。同时
−
定义H+·∞aq 的标准摩尔生成焓ΔfH(H+·∞aq) = 0，求SO24·∞aq 的标准摩尔生成焓
−ΔfH(SO24·∞aq)。
九、计算题。请计算下列各题。
过冷的CO2( l )在−59℃时其蒸气压为465.8 kPa，而同温度下固体CO2( s )的蒸气压为
已知过程中放热1.5 J·g-1。439.2 kPa。试求1mol过冷CO2( l )在此温度下固化过程的ΔS值。
CO2的摩尔质量M = 44.01 g·mol-1。
十、计算题。请计算下列各题。
某反应ΔG /J·mol-1 = 56819 + 67.4( T/K )lg( T/K )－303.7 T/K，求 25℃时的ΔS及ΔH值。
十一、计算题。请计算下列各题。
某空气压缩机，每小时吸气量为270 m3，吸气状态为30℃，1.01325×105 Pa，其中水
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蒸气分压力为0.0340×105 Pa；出口压力为5.065×105 Pa，经冷凝器恒压冷却至40℃，试求在冷凝器内每小时液化的水分为多少千克？(已知40℃水的蒸气压力为0.0737×105 Pa。)
十二、计算题。请计算下列各题。
在110 ℃下，于一密闭容器中保存Ag2CO3(s)，为了不令Ag2CO3(s)发生如下分解反应： Ag2CO3(s) == Ag2O(s) + CO2(g)
此时容器中应放入的CO2(g)的压力至少应为多大? 已知 25 ℃时的有关数据如下 ：
物 质 OΔfHmAg2CO3(s) Ag2O(s) CO2(g) －501.7 －29.1 －393.4 167.4 121.8 213.8 109.6 68.6 41.0 kJ⋅mol−1OSmJ⋅K−1⋅mol−1Cp,mJ⋅K−1⋅mol−1 设25 ～110 ℃之间∑νBCp,m可视为常数。(p
十三、计算题。请计算下列各题。
=100 kPa)
在0℃，10.1×105 Pa下，10.0×10-3 m3理想气体通过下列各膨胀过程到达1.01×105 Pa的终态。( 1 )可逆等温膨胀，( 2 )绝热可逆膨胀，( 3 )反抗外压力1.01×105 Pa绝热不可逆膨胀。计算气体最后的体积和所做的功。(设CV,m = 3R / 2。)
4
试卷一(答案)
一、填空题。在题中“____”处填上答案。 1、解： = 2、解： ＞
3、解： μ*= μ(g,T) + RTln(ϕp/ p) 或μ*=μ(g,T) + RTln(~p/ p)，~p= ϕp 4、解：均相系统不同组分同一偏摩尔量之间的关系 5、解： 3
二、填空题。在题中“____”处填上答案。 1、解： = > > 2、解： 712.2 35.8
三、选择题。在题后括号内，填上正确答案代号。 1、解：( 3 ) 2、解：( 4 )
四、是非题。在题后括号内，正确的打“√”，错误的打“×”。 1、解：不是 2、解：不是 3、解：是 五、填空题。在题中“____”处填上答案。 1、解：（1）因为 Vm( g ) >> Vm( l或s )
所以p[ Vm( g )－Vm( l ) ]或p[ Vm( g )－Vm( s ) ] = pVg （2）将蒸气视为理想气体，即Vm( g ) =
RT
p （3）积分时，视 ΔvapHm或 ΔsubHm为与温度T无关的常数 2、 解：（1） H （2） S （3） G （4） U （5） H 6） U，H，S，A，G 六、选择题。在题后括号内，填上正确答案代号。 1、解：( 4 ) 2、解：(1) 3、解：（2）4、解：（3）5、解：(1) 6、解：( 2 ) 7、解：( 1 ) 8、解： （4）9、解：（4）10、解：(2 )
七、是非题。在题后括号内，正确的打“√”，错误的打“×”。 解：( 1 ) 对 ( 2 ) 不对 ( 3 ) 对 ( 4 ) 对 八、计算题。请计算下列各题。
解：H2(g) + S(正交) + 2O2(g) == H2SO4(l) ΔfH(H2SO4 , l) H2SO4(l) + ∞aq == H2SO4·∞aq ΔsolH
−
两式相加即得 H2(g) + S(正交) + 2O2(g) + ∞aq == 2H+·∞aq + SO24·∞aq （2分）
−即 2ΔfH(H+·∞aq) + ΔfH(SO2(H2SO4 , l) + ΔsolH 4·∞aq) =ΔfH
= (－811.35－96.19) kJ·mol-1 =－907.54 kJ·mol-1 因 ΔfH(H+·∞aq) = 0
1
-1−
故 ΔfH(SO24·∞aq) =－907.54 kJ·mol
九、计算题。请计算下列各题。
解：此过程为不可逆相变，要设计可逆过程。 CO 2 ( l ) ，－ 59 ℃ ΔS = ？ . 8 kPa p l* = 465
CO2( s )，－59℃ pl* = 439.2 kPa
ΔS1 ΔS3
CO 2 ( g ) ，－ 59 ℃ ΔS2 . 8 kPa p l* = 465
CO2( g )，－59℃ pl* = 439.2 kPa
ΔS = ΔS1 + ΔS2 +ΔS3 =
ΔH蒸T
+nRln
p1−ΔH升ΔH凝p+=+nRln1=−385.J·K-1 p2TTp2
十、计算题。请计算下列各题。
⎛∂G⎞解：⎜⎟=−S
⎝∂T⎠T⎡∂(ΔG)⎤
ΔS = －[⎢⎥
⎣∂T⎦p
67.41⎡⎤
=−⎢67.4lg(T/K)+T⋅−303.7⎥ J·mol-1·K-1
2.303T⎣⎦
= 107.7 J·K-1·mol-1 ΔH = ΔG + TΔS = 48106 J·mol-1
十一、计算题。请计算下列各题。 解：每小时吸入的水的物质的量：
n(H2O) = [0.034×105×270 / ( 8.314×303.2 )]mol = 3.169 mol 空气经压缩后的体积：
V2 = ( p1V1 / T1 ) / ( p2 / T2 )
( 101325－0.0340×105 )×270 / 303.15
m3 = 55
( 5.065×10－0.0737×10)/313.15
= 54.718m3 压缩气出口带走的水的物质的量：
n’(H2O) = [0.0737×105×54.718 / ( 8.314×313.15 )]mol = 154.869 mol 每小时液化的水的质量：
m = 18×( 3.169－154.869 ) g = 3.767 kg 十二、计算题。请计算下列各题。 解：Ag2CO3(s) == Ag2O(s) + CO2(g)
ΔrH= ΔfH(CO2,g)+ ΔfH(Ag2O,s)－ΔfH(Ag2CO3,s) = 79.2 kJ ·mol -1
ΔrS= S(CO2,g)+ S(Ag2O,s)－S(Ag2CO3,s)
2
= 168.2 J⋅K−1⋅⋅mol−1
ΔrG(T)= ΔrH(T)－T ΔrS(T)= 29 076 J ·mol -1 而 ΔrG=－RT lnK
ln K=－ΔrG/(RT)=－11.736 K= 8.14×10 - 6
根据数据计算得 ΣνBCp,m=0 ， 即ΔrH与T 无关 求 110 ℃ 下反应的K(110 ℃) ⎛11⎞
ln [K2/ K1]=－ΔrH/ R·⎜⎜T−T⎟⎟
1⎠⎝2
K(110 ℃)= 0.009
而 K(110 ℃) = p(CO2)/p
则 p(CO2)= K(110 ℃)×p= 0.963 kPa 即应充入 p’ (CO2) ＞ 0.963 kPa 十三、计算题。请计算下列各题。 解：( 1 )等温可逆膨胀：
n = p1V1 / RT = 10.1×105×10.0×10-3 / ( 8.314×273 ) mol = 4.45 mol
p
W=－nRTln1 = [－4.45×8.314×273×ln(10.1×105 / 1.01×105 ) ] J
p2 = －23.3 kJ
V2 = p1V1 / p2 = 10V1 = 100×10-3 m3 = 0.1 m3 ( 2 ) 绝热可逆膨胀：
ppV
10.0×10-3( 10.1 / 1.01 )3/5 m3 = 39.8×10-3 m3 1=(2)γ，V2=V1(1)1/γ =
p2p2V1 W = ΔU = nCV,m(T2－T1)
= 4.45×(3 / 2)R×[ 1.01×105×39.8×10-3 / ( 4.45×8.314 )－273 ] kJ
= －9.10 kJ ( 3 )绝热不可逆膨胀：
p(外) = 1.01×105 Pa
ΔU3 = W3 =－p(外)(V2－V1) =－p(外) [ nRT2 / 1.01×105Pa－nR×273K /10.1×105 Pa] = n(3 / 2)R( T2－273K )，T2 = 175 K
W = nCV,m(T2－T1) = 4.45×(3 / 2)R×(175－273 ) = －5.44 kJ
V2 = nRT2 / p2 = [4.45×8.314×175 / ( 1.01×105 )] m3 = .1×10-3 m3
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