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物理化学期末试卷【2】

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  一、是非题(每题1分,共10分),你认为正确的在括号中填“?”,错误的填“×”:
  [  ]1. 如果经一过程系统的熵变大于0,则系统所经历的该过程必为不可逆过程。
  [  ]2. 不可能用简单精馏的方法将二组分恒沸混合物分离为两个纯组分。
  [  ]3. 化学反应的标准平衡常数K 与反应压力无关。
  [  ]4. 在定温定压下,CO2由饱和液体转变为饱和蒸气,因温度不变,CO2的热力学能和焓也不变。
  [  ]5. 纯水的饱和蒸汽压与温度的关系,满足克劳休斯-克拉佩龙方程。
  [  ]6. 25℃时H2(g)的标准摩尔燃烧焓等于25℃时H2O(g)的标准摩尔生成焓。
  [  ]7. 对于反应2A(g) + 1/2B(s) = Y(g) + 3Z(s), ?rHm?(T)=100 kJ•mol-1,可以通过升温降压的方法使平衡最有效地向左移动。
  [  ]8. 临界压力是气体在临界温度下液化所需的最低压力。
  [  ]9. 在定温条件下,一个封闭体系经一过程对外所能作的最大功等于该过程亥姆霍茨函数的减少值。
  [  ]10. 相同质量摩尔浓度的食盐水稀溶液和蔗糖稀溶液的沸点升高值相同。
  二、选择题(每题2分,共16分),将你认为正确的选号填在题前括号内:
  [ ] 1. 在通常温度,NH4HCO3 (s)可发生分解反应
  NH4HCO3 (s) == NH3 (g) + H2O (g) + CO2 (g)
  现把1 kg 和20 kg NH4HCO3(s)分别装入两个预先抽空的小型密闭容器A和B中,在一定温度下经平衡后,则
  (1) 两容器中的压力相等;  (2)A内的压力大于B内的压力;
  (3) B内的压力大于A内的压力;
  (4) 须经实际测定后才能判定哪个容器内的压力大。
  [ ]2. 对于只作膨胀功的封闭系统,的值是:
   (1) 大于零; (2)小于零; (3) 等于零; (4) 不能确定。
  [ ]3. 下列说法中不正确的是:
  ( 1 ) 隔离系统中的熵永不减少;
  ( 2 ) 封闭系统经绝热过程熵值不减少;
  ( 3 ) 系统处于平衡态时熵达到最大值;
  ( 4 ) 任何实际发生的热力学过程不可能出现[?S(系统)+ ?S(环境)] < 0。
   [ ]4. 使气体致冷的节流膨胀,其焦耳—汤姆逊系数?J-T必须
  (1)> 0; (2)< 0;  (3)= 0。
   [ ]5. B、C二组分溶液中,组分B的偏摩尔吉布斯函数 因此有:
  ( 1 ) GB与T,p,nC有关,与nB无关;
  ( 2 ) GB与T,p,nC,nB都有关;
  ( 3 ) GB与nB有关,与T,p,nC无关;
  ( 4 ) GB与nB,nC有关,与T,p无关。
   [ ]6. 在温度为T时,纯液体组分A和B的饱和蒸气压分别为和 ,且 =3 ,若组分A和B形成理想液态混合物,当气液两相平衡时,气相中组分A和B的物质的量相等。则组分A在液相中的摩尔分数应是
  (1)xA=0.5 ;(2)xA=3/4 ;(3)xA=1/4 (4) xA=3/5.
  [ ]7. 形成理想液态混合物过程的混合性质是:
   (1) H=0, S>0; (2) H<0, S=0;
   (3) H>0, S=0; (4) H=0, S<0
  [ ]8. 已知A,B两液体可组成无最高或最低恒沸点的液态完全互溶的系统,则将某一组成的溶液蒸馏可以获得:
  (1)一个纯组分和一个恒沸混合物;
  (2)两个恒沸混合物;
  (3)两个纯组分;
  (4)不确定。
  三、填空(每空2分,共16 分),在各题的“  ”处填上答案:
  1. A、B两组分混合物,用化学势表示气、液两相平衡条件是  。
  2.在温度T 时将NH4HS (s) 置于抽空的容器中,当反应 NH4HS(s) NH3(g) + H2S(g) 达到平衡时,测得总压力为p,则反应的标准平衡常数K 与总压力p的关系为 ????????????。
  3. 1 mol理想气体由同一始态开始分别经可逆绝热膨胀(I)与不可逆绝热膨胀(II)至相同终态温度,则?UI  ?UII,
  ?SI  ?SII。(选填 >, =, <)
  4. Na2CO3和H2O可组成的水合物有Na2CO3?H2O(s)、 Na2CO3?7H2O(s)、Na2CO3?10H2O(s)。在0.1MPa下与Na2CO3水溶液和冰平衡共存的水合物最多可有  种。
  5. 在25℃, O2和N2溶于水中的亨利系数分别为 4.40?106 Pa?kg?mol-1和8.68?106 Pa?kg?mol-1, 由亨利定律可知,在相同压力下,O2在水中的溶解度  N2在水中的溶解度。(选择填“大于”“小于”或“等于” )
  6. 在一绝热体积恒定的容器中,发生一个化学反应,使系统的温度从T1升高到T2,压力从p1升高到p2, 则系统的  ?U 0,?S  0。(选择填“>”“<”或“=”)
  四、综合填空题(共36 分),将计算结果填在“  ”,不需写计算过程:
  1.[6分] 1mol C6H5CH3在其正常沸点(110.6℃)时的蒸发为101325Pa的蒸汽。已知在该温度下C6H5CH3的摩尔蒸发焓为33.38 kJ•mol?1,与蒸汽相比,液体的体积可以忽略不计,且蒸汽可视为理想气体。计算该过程的Q =  ;?U=  ;?G=  。
  2. [2分] 10 mol 理想气体,由25 ℃,1.0 MPa膨胀到25 ℃,0.1 MPa,该过程系统的熵变 ?S=  。
  3. [2分] C2H5OH(A)-H2O(B)所成的溶液中, xA=0.44。在323K时,总蒸汽压为 24.8 kPa,在气相中yA=0.57。 已知该温度下纯水的蒸汽压pB*=12.3 kPa。若以同温度同压力下的纯水为标准态,则该溶液中水活度因子为   。
  4. [9分] 0.17 mol H2(g)从1.43 dm3,298 K经绝热可逆膨胀到2.86 dm3。H2(g)的Cp,m = 28.8 J•mol?1•K?1,按理想气体处理。计算终态温度T2=  ;该过程的?U=   ; ?H=  。
  5. [3分] 25℃时,1mol CH4(g)完全燃烧成H2O(g)和CO2(g)的标准反应焓变 –806.3 kJ•mol-1,水在25℃时的气化热为44.02 kJ•mol-1,则CH4(g)在25℃时的标准摩尔燃烧焓?cH (CH4, g , 298 K)=  。
  6. [4分 ] 液态汞的饱和蒸气压与温度T的关系式为 , 则25 ℃时Hg( l ) 的饱和蒸气压
  p*( Hg,l )=  Pa, Hg( l ) 的摩尔蒸发焓?vapHm =  kJ•mol-1。
  
  7. [10分] A,B 二组分凝聚系统为固态不互熔,液态完全互熔系统。熔点-组成图具有两个最低共熔点。一个为641 K (wB=0.08),另一个为620 K(wB=0.50)。在体系的熔点曲线上有一个最高点862 K(wB=0.16)。A,B 的熔点分别为924 K和692 K。
  (1)根据题意,画出A, B二组分的相图示意图。
  (2) 在图上相应位置作出组成为wB=0.80的溶液的步冷曲线(800K—550K)。
  (3)将1 kg wB=0.60 的熔融体冷却到无限接近620 K时,系统 的平衡相有:  (相态用l,s表示,成分用A、B、A+B表示),各相的量分别是  kg和  kg。
  五、证明题:( 6 分)
  试证明:理想气体的定压热容Cp只是温度的函数,与压力p无关,即 。
  
六、(16分)计算题:(要求写出计算过程及结果)
   1. [10分] 某金属M的分解反应 为M2O (s) = 2M (s) + O2 (g) ,参与物的相关数据为
   M2O (s) M (s) O2 (g)
  ?fHm?(298.15K)/(kJ?mol-1) -31.0 0 0
  Sm?(298.15K)/(J?K-1?mol-1) 122.0 43.0 205.0
  Cp,m/( J?K-1?mol-1) 66.0 27.0 31.0
  试计算125℃时反应的标准摩尔焓变?rHm?,标准摩尔熵变?rSm?,及反应的标准平衡常数K?。
  2 . [6分] 1 mol H2(g)与20 mol O2(g)的燃烧反应在一个绝热等容的氧弹中进行。已知反应 H2(g) + O2(g) → H2O(g) 在298K下进行的标准摩尔反应焓变?rH ( 298K) = ?242.67 kJ•mol-1。氧气及水蒸气的定容摩尔热容分别为CV, m(O2 , g) = 27.2 J•K-1•mol-1 , CV, m(H2O , g) = 31.38 J•K-1 •mol-1,且不随温度而变。
  试计算:(1)298 K 时上述反应的?rU ;
  (2)在氧弹内燃烧后产物的最高温度。(忽略氧弹的热容)
  

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