物理化学第二章模拟试卷A

班级 姓名 分数

一、选择题 ( 共10题 20分 ) 1. 2 分

在等温等压下进行下列相变：



H2O (s,-10℃, p) = H2O (l,-10℃, p) 在未指明是可逆还是不可逆的情况下，考虑下列各式哪些是适用的? ( ) (1) Q/T = Δfus S (2) Q = Δfus H (3) Δfus H/T = Δfus S (4) －Δfus G = 最大净功 (A) (1)，(2) (B) (2)，(3) (C) (4) (D) (2) 2. 2 分

纯液体苯在其正常沸点等温汽化，则： ( )



(A) ΔvapU=ΔvapH，ΔvapF=ΔvapG，ΔvapS> 0 (B) ΔvapU<ΔvapH，ΔvapF<ΔvapG，ΔvapS> 0 (C) ΔvapU>ΔvapH，ΔvapF>ΔvapG，ΔvapS< 0 (D) ΔvapU<ΔvapH，ΔvapF<ΔvapG，ΔvapS< 0

3. 2 分

关于偏摩尔量，下面的叙述中不正确的是： (A) 偏摩尔量的数值可以是正数、负数和零 (B) 溶液中每一种广度性质都有偏摩尔量，而且都不等于其摩尔量 (C) 除偏摩尔吉布斯自由能外，其他偏摩尔量都不等于化学势 (D) 溶液中各组分的偏摩尔量之间符合吉布斯－杜亥姆关系式

4. 2 分

某气体服从状态方程式 pVm=RT+bp（b为大于零的常数），若该气体经等温可逆膨胀，其热力学能变化(U)为： （ ） (A)U>0 （B）U<0

(C)U=0 （D）不确定值

5. 2 分

苯的正常沸点为 80℃，估计它在沸点左右温度范围内，温度每改变 1℃，蒸气压的变化百分率约为： ( )

(A) 3% (B) 13% (C) 47% (D) 难以确定

6. 2 分

恒温时,B溶解于A中形成溶液。若纯B的摩尔体积大于溶液中B的偏摩尔体积,则增加压力将使B在A中的溶解度： ( ) (A) 增大 (B) 减小 (C) 不变 (D) 变化不确定

δ

7. 2 分

1 mol 范德华气体的 (S/V)T 应等于： ( )

(A) R/(Vm-b) (B) R/Vm (C) 0 (D) -R/(Vm-b)

8. 2 分

理想气体在等温条件下,经恒外压压缩至稳定, 此变化中的体系熵变S体及环境熵变S

环应为：

( ) (A) S体> 0 , S环< 0 (B) S体< 0 , S环> 0 (C) S体> 0 , S环= 0 (D) S体< 0 , S环= 0

9. 2 分

273 K，2×101.3 kPa 时，水的化学势比冰的化学势： ( )

(A) 高 (B) 低 (C) 相等 (D) 不可比较

*. 2 分

在101.325 kPa下,385 K的水变为同温下的水蒸气,对该变化过程,下列各式中哪个正确? ( ) (A) ΔS体+ΔS环>0 (B) ΔS体+ΔS环<0 (C) ΔS体+ΔS环=0 (D) ΔS体+ΔS环的值不能确定

二、填空题 ( 共 9题 18分 ) 11. 2 分

对非缔合液体物质，在正常沸点时的蒸发熵约为 J·K-1·mol-1。

12. 2 分

在横线上填上 ＞、＜、＝ 或 ？（？代表不能确定）。 水在 373.15 K 和 101325 kPa 下通过强烈搅拌而蒸发，则 (A) ΔS ______ Q/T Q为该过程体系吸收的热量 (B) ΔF ______ -W (C) ΔF ______ -Wf (忽略体积变化) (D) ΔG ______ -Wf

13. 2 分

选择“＞”、“＜”、“＝”中的一个填入下列空格：



100℃，1.5p的水蒸气变成 100℃，p的液体水，ΔS ______ 0, ΔG ______ 0。

14. 2 分

在等温等压下，由A和B两种物质组成的均相体系中，若A的偏摩尔体积随浓度的改

变而 ，则B的偏摩尔体积将减小。

15. 2 分

在绝热封闭条件下，体系的S的数值可以直接用作过程方向性的判据, S = 0 表示可逆过程；S > 0 表示 ________ ；S < 0 表示 __________ 。

16. 2 分

当多孔硅胶吸附水达到饱和时，自由水分子与吸附在硅胶表面的水分子比较，（自 由水分子）将 （吸附在硅胶表面的水分子）。 17. 2 分

理想气体等温 (T = 300 K) 膨胀过程中从热源吸热 600 J，所做的功仅是变到相同终态时最大功的 1/10，则体系的熵变ΔS = __________ J·K-1。

18 2 分

在______、______、____________的条件下,自发变化总是朝着吉布斯自由能______的方向进行的,直到体系达到平衡。

19. 2 分

在300 K时，48.98 dm3的理想气体从100 kPa变到500 kPa，体系的吉布斯自由能变化 为 kJ。

三、计算题 ( 共 5题 40分 ) 20. 10 分

某物质的固体及液体的蒸气压可分别用下式表示： lg(p/Pa) = 11.4 - 18.8/(T/K) （固体） (1) lg(p/Pa) = 9.870 - 1453/(T/K) （液体） (2)

试求其： (1) 摩尔升华焓 (2) 正常沸点 (3) 三相点的温度和压力 (4) 三相点的摩尔熔化熵

21. 10 分

在一个带隔板的绝热恒容箱中，充以不同温度的两种理想气体,V1=V2/2，这两种理想气体的CV, m = 28.03 J·K-1·mol-1，始态如下图所示：

若将隔板抽去后，试求： (1) 达平衡后体系的熵变 ΔmixS ； (2) 体系复原的概率有多大（设终态的热力学概率为 1 ）？

22. 10 分

将495.5 K,600 kPa的1 mol N2绝热可逆膨胀到100 kPa，试求该过程的Q,W,ΔU,ΔH,ΔF,ΔG,ΔS,ΔS隔离。已知S(N2,495.5 K) =191.5 J·K-1·mol-1。设N2为理想气体。

23. 5 分 (0816) 0816

将 1mol，298K 的 O2(g) 放在一敞口容器中，由容器外13.96 K 的液态 H2作冷却剂，

-1

使体系冷却为 90.19 K 的 O2(l)。已知 O2在 90.19 K 时的摩尔汽化热为6.820 kJ·mol，试计算该冷却过程中的体系熵变、环境熵变和总熵变。

24. 5 分

有一绝热不良的热源(温度为Tb),缓慢地把热量散失给环境(温度为Ta),经过相当长时间后,热源损失了热量Q,而环境得到的热量为Q,计算过程的总熵变。 四、问答题 ( 共 3题 20分 )

$m25. 10 分

试证明，服从p(V-nb)=nRT状态方程式的气体的焦耳-汤姆孙系数J-T =-b/Cp, m 。

26. 5 分

某物质气体的物态方程为： (p + a/Vm2)Vm = RT

其中Vm 是该气体的摩尔体积，a为常数，

2

(a) 请证明 (Um/Vm)T =a/Vm (b) 在等温下，将 1 mol 该气体从Vm变到 2Vm，请得出求算摩尔熵变的公式

27. 5 分

在一个带有活塞的气缸中，放置物质的量为n1的某固体纯物质，温度为T1，压力为该温度下固体的饱和蒸气压p1，此时气缸中没有气体。进行一可逆绝热膨胀过程后，温度降至T2，压力为p2，则有物质的量为n的固体变为气体，试证明： n/n1=(Cp, mT2/ΔsubHm)ln(T1/T2) 式中Cp, m 为固体的摩尔定压热容；ΔsubHm为摩尔升华热。计算时可忽略温度对Cp, m及ΔsubHm的影响。

参

一、选择题 ( 共10题 20分 ) 1 2 分

[答] (D)

Q/T 因为 公式 (1)=ΔfusS (可逆过程) (2) Q = ΔfusH (等压过程，非体积功等于零) (3)ΔfusH/T =ΔfusS (可逆相变) (4)-ΔfusG = 最大净功 (可逆过程)

此题在未指明可逆与否的情形下只有公式 (2) 适用 (2分)

2. 2 分

[答] (B)

3. 2 分

[答] (B)

4. 2 分

[答] （C） （2分） 因为 p=RT/(Vm-b) dU=TdS-pdV

T 所以V

=RT/(Vm-b)-RT/(Vm-b)=0 故 ΔU=0

5. 2 分

[答] (A) 因 (1/dT)(dp/p) = dlnp/dT =ΔvapHm/RT2= 3×10-2 K-1 楚顿规则：ΔvapHm/T =ΔvapSm≈ 88 J·K-1·mol-1

(U)TT(S/V)TpT(p)Vp

6. 2 分

[答] (A) (2分)

7. 2 分

[答] (A)

8. 2 分

[答] (B) (2分) 变化前后理想气体的温度不变,但体积减小,所以 ΔS体< 0 ；若把体系和环境加 在一起看作一个新的孤立体系,则经此变化后,孤立体系经历的是不可逆变化,所以 ΔS孤立 = ΔS体+ ΔS环> 0 ；因此 ΔS环> 0 。

9. 2 分

[答] (B) 增压能使冰变为水是高山冰川滑动的重要原因之一。

*. 2 分

[答] (A) (2分)

二、填空题 ( 共 9题 18分 ) 11. 2 分

[答] 88 (2分)

12. 2 分

[答] (A) >

(B) < (C) < (D) <

13. 2 分

[答] < <

14. 2 分

[答] 增加 (2分)

15. 2 分

[答] 不可逆过程 不可能发生的过程

16. 2 分

[答] 等于 (2分)

17. 2 分

[答] 20 因为 WR= QR= 600 J×10 = 6.000 kJ

-1

所以 ΔS = QR/T = 6000 J/300 K = 20 J·K

18. 2 分

[答] 等温; 等压; 封闭体系不做其它功; 减少 (2分) (2分)

19. 2 分

[答] 7.88 (2分)

三、计算题 ( 共 5题 40分 ) 20. 10 分

[答] (1) ΔsubHm= RT 2×2.303(dlg(pS/p)dT)

-1

= 35.71 kJ·mol (2分) (2) Tb= 298.7K (2分)

(3) 液、固蒸气压相等解出三相点的温度和压力分别为 260.0 K 和 19130 Pa (3分)

-1

(4) ΔfusHm= ΔsubHm-ΔvapHm= 7. kJ·mol (3分) $ ΔfusSm= 30.30 J·K-1·mol-1

21. 10 分

[答] (1)设终态温度为T， 则nO2CV,m (T-283 K) = nN2CV,m (298 K-T) ， 解得T = 293 K 由热传导引起的熵变 ΔS1= nO2CV,m ln(T/T1) +nN2CV,m ln(T/T2) = 2.48×10-2 J·K-1 抽去隔板的混合熵变： ΔS2= -R∑nilnxi= 15.88 J·K-1 Δmix S = ΔS1+ ΔS2= 15.90 J·K-1 (2)Δmix S = S2- S1= kln(2/1) 所以 1=exp(-1.15×1024)≈0

22. 10 分

[答] Q=0 ΔS=0 ΔS隔离=0 T2=297.0 K W= -ΔU= -nCv,m(T2-T1)=4.126 kJ ΔH=nCp,m(T2-T1)=-5.776 kJ ΔF=ΔU-SΔT=33. kJ ΔG=ΔH-SΔT=32.24 kJ

23. 5 分

[答] ΔS体 =

T2T(1Cp/T)dT + (-Δ

Tb= -110.4 J·

K-1vapH)/ Q =CpdTvapH= -12.870 kJ (积分区间：298.2 K 到 90.19 K) ΔS-1

环= - Q/T环= 922 J·K ΔS总= ΔS体+ΔS环= 811.6 J·K-1

24. 5 分

[答] W电= ZFE = 2×(1.10 V)×(96 500 C·mol-1) = 212.30 kJ·mol-1 Q$-1R = ΔrH m+ W电= (-216.81+212.30) kJ·mol = -4.51 kJ·mol-1 (1分)

(1分)

(1分) (1分)

(1分) (1分) (1分) (1分) (1分) (1分) (1分) (2分) (2分) (2分)

(2分) (1分) (1分)

(1分)

ΔrS m= QR/ T = -4.51×103 J·mol-1/ 298.15 K = - 15.13 J·K-1·mol-1 (1分) ΔS环境= 216.81×103 J·mol-1/298.15K

-1-1

= 727.18 J·K·mol (1分) ΔS总=ΔrS +ΔS环境 = (-15.13+727.18) J·K-1·mol-1

-1-1

= 712.05 J·K·mol (1分)

四、问答题 ( 共 3题 20分 ) 25. 10 分

[答] 设 H = f(T,p) $m$ dH = (H/T)pdT + (H/p)Tdp= 0

JT= (T/p)H = -(H/p)T/(H/T)p = -(H/p)T/Cp --------------------- (1) 因为 dH = TdS+Vdp 所以 (H/p)T= T(S/P)T+ V = -T(V/T)p+ V = -(nRT/p) + V ---------------------(2) 将(2)代入(1)式,则得： JT= -[-(nRT/p) + V] /Cp = -b/Cp,m

26. 5 分

[答] (a) (Um/Vm)T = T(p/T)V -p = a/V2m V2 (b) ΔSm=V(1p/T)VdVm=2VmV(mR/Vm)dVm= Rln2

27. 5 分

[答] 设计如下可逆过程： 因为是可逆绝热过程，故

ΔS = 0 = ΔS1+ ΔS2+ΔS3 = n1Cp,m ln(T2/T1) + 0 + nΔsubHm/T2 将上式整理后可得： n/n1= (Cp,m T2/ΔsubHm)ln(T1/T2)

(1分) (3分) (4分)

(2分)

(2分) (3分)