《物理化学》期中试卷

《物理化学（上）》期中试卷 共3
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2013～2014学年第一学期 化学与材料学院11级应用化学专业 《物理化学（上）》期中试卷
注意事项： 题号 一 二 三 四(1) 四(2) 四(3) 四(4) 五(1) 五(2) 五(3) 总分 复核人 得分 评卷人
一. 选择题（共10小题，每题1分，共10分；把正确选题项序号填入括号内）
1．某气体的状态方程为pV m =RT +bp (b 为大于零的常数)，此气体向真空绝热膨胀后的温度将（ ） A. 不变 B. 上升 C. 下降 D. 不确定
2．当理想气体其温度由298K 升高到348K ，经(1)绝热过程和(2)等压过程，则两过程的 （ ） A. ΔH 1>ΔH 2 W 1<W 2 B. ΔH 1=ΔH 2 W 1>W 2 C. ΔH 1=ΔH 2 W 1<W 2 D. ΔH 1<ΔH 2 W 1>W 2
3．273.15K ，p ө下，1dm 3水中能溶解49molO 2或23.5molN 2，在标准情况下，1dm 3水中能溶解空气的物质的量为 （ ）
A. 25.5mol
B. 28.6mol
C. 96mol
D. 72.5mol 4． 纯物质在恒压下G~T 图正确的是 （ ）
5．1mol van der waals 气体的 应等于： （ ）
A. B. C. 0 D.
6．理想气体与温度为T 的大热源接触做等温膨胀，吸热Q ，所做的功是变到相同终态的最大功的20%，则系统的熵变为： （ ）
A. B. C. D. 7. 设373 K 时，液体A 的饱和蒸气压为133.3 kPa ，液体B 为66.66 kPa ，则：若 A 和 B 形成理
想液体混合物，当A 在溶液中的摩尔分数为0.5 时，在气相中A 的摩尔分数为： （ ） A. 2/3 B. 1/2 C. 1/3 D. 1 8. 一密封钟罩内放一杯纯水A 和一杯糖水B ，静置足够长时间后发现： （ ） A. A 杯水减少，B 杯水满后不再变化 B. A 杯水减少至空杯，B 杯水满后溢出 C. B 杯水减少，A 杯水满后不再变化 D. B 杯水减少至空杯，A 杯水满后溢出 9．1mol 单原子分子理想气体，从273 K ，202.65 kPa ， 经pT =常数的可逆途径压缩到405.3 kPa 的终态，该气体的ΔU 为： （ ） A. 1702 J B. -406.8 J C. 406.8 J D. -1702 J 10．在100℃和25℃之间工作的热机，其最大效率为 （ ）
A. 100%
B. 75%
C. 25%
D. 20%
二．判断题（共10题，每题1分，共10分；对打“√”，错打“×”）
1．为了计算绝热不可逆过程的熵变，可以在始末态之间设计一条绝热可逆途径来计算。

（ ） 2．绝热系统或隔离系统达平衡时，熵值最大；等温、等压不做非体积功的条件下，封闭系统达平达平衡时，Gibbs 自由能最小。

（ ） 3．根据热力学第一定律，因为能量不能无中生有，所以一个系统若要对外做功，必须从外界吸收
热量。

（ ） 4．理想气体的 只适用于可逆过程。

（ ） 5．由纯组分混合成理想液态混合物时没有热效应，故混合熵为零。

（ ）
6．可逆机的效率最高，在其他条件相同的情况下假设由可逆机牵引火车，其速度将最快。

（ ） 7．理想气体在恒定的外压力下绝热膨胀。

因为是恒压，所以∆H = Q ；又因为是绝热，所以Q = 0；故∆H = 0。

（ ） 8．A ，B 两液体混合物在T ~x 图上出现最低点，则该混合物对Raoult 定律产生正偏差。

（ ）
9．同温同压下，实际气体的摩尔体积大于理想气体的摩尔体积，则该气体的压缩因子Z>1。

（ ） 10． 在298K 时，A 和B 两种气体单独在某一溶剂中溶解，平衡时相应的Henry 常数为k A 和k B ，且已知k A >k B 。

若A 和B 同时溶解在该溶剂中达平衡，当气相中A 和B 的平衡分压相同时，则溶液中B 的浓度大于A 的浓度。

（ ）
考
生
信息
栏
院（系） 班级 姓名 学号
………………………………………………装……………………订……………………线……………………………………
b V R m -T V
S
)(∂∂m
V R
b V R m --T Q T Q 5-T Q 5T
Q
-
1
2,12,ln ln p p nC V V nC S m v m p +=∆
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三．填空题（共10题，每题2分，共20分；在题中“____”处填上答案）
1． 温度273K ，压力1000kPa 下液态水和固态水的化学势u (l)和u (s)之间的关系是： 。

2．1 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终态(p 2，V 2/，T 2/)，则T 2/ T 2，V 2/ V 2，S 2/ S 2，H 2/ H 2。

(选填：“>”，“<”或“=”) 3．经过任一不可逆循环过程，系统的熵变ΔS 0，环境的熵变ΔS 0。

（填“＞”或“＝”或“” ）
4．在288K 时H 2O(l)的饱和蒸气压为1702Pa ，0.6mol 的不挥发性溶质B 溶于0.540kgH 2O(M=18)时，蒸气压下降42Pa ，溶液中H 2O 的活度系数γ水= 。

5．在理想气体的S~T 图上，任一点上的恒容线与恒压线的斜率之比为 。

6．将一电热丝浸入水中（如图），通以电流，如右图： （1）以电热丝为系统，Q 0，W 0，△U 0； （2）以电热丝和水为系统，Q 0，W 0，△U 0； （3）以电热丝、电源、水及其他一切有关的部分为系统 Q 0，W 0，△U 0。

（选填： >、= 或< ）
7．根均方速率u ，数学平均速率υa ，最概然速率υm ，在计算分子平均平动能E 要用 ，平均自由程l 要用 ，三者的大小关系为υm :υa :u = 。

8．有两种气体A 、B ，若临界温度T C,A >T C,B ，则A 比B 更 液化。

（填“易”或“不易”）。

9．1 mol 理想气体在绝热条件下向真空膨胀至原压力的0.10倍，则此过程的 S = 。

10．1mol 单原子理想气体从p 1、T 1、V 1等容冷却到p 2、T 2、V 1，则该过程的ΔU 0，ΔS 0，W 0，Q 0。

（选填 >，< 或 = ）
四. 计算题（共4小题，共40分)
1．(本题8分)1molN 2(g)可看作理想气体，从始态298K ，100kPa ，经等温可逆压缩到达终 态压力为600 kPa ，求该过程的Q ，W ，ΔU ，ΔH ，ΔS ，ΔA 和ΔG 。

2．(本题12分)1mol 理想气体(C p,m =5R /2)从0.2MPa ，5dm 3等温(T 1)可逆压缩到1dm 3；再等压膨胀
到原来的体积(即5dm 3
)，同时温度从T 1变为T 2，最后在等容下冷却，使系统回到始态的温度T 1和压力。

( 1 )在p -V 图上绘出上述过程的示意图； ( 2 )计算T 1和T 2；
( 3 )计算每一步的Q ，W ，ΔU ，ΔS ，ΔH 。

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3． (本题12分)有1mol 过冷水，从始态263K ，101kPa 变为同温同压的冰，求该过程的熵变。

并用计算说明这一过程的可逆性。

已知水和冰在该温度范围内的平均摩尔定压热容为：C p,m (H 2O,l)=75.3 J·K -1·mol -1，C p,m (H 2O,s)=37.7 J·K -1·mol -1；在273K ，101kPa 时水的摩尔凝固热-5.90 kJ·mol -1。

4．(本题8分） 假设一冰箱是反Carnot 机，冰箱外室温为298K ，冰箱内部温度为273K ， 冰箱的电功率为300W ，现将10kg298K 的水放入冰箱使其全部结成冰，问需要多少时间？（已知273K 时，冰的融化焓为334.7kJ·kg -1，水的平均热容为4.184J·K -1·g -1）
五. 证明题（共3小题，共20分）
1．(本题5分)若S 选T 、V 为变数，S =S (T,V )，由绝热可逆过程的dS =0的结论，导出理想气体绝热可逆过程方程式TV r -1=常数。

(设C V 为常数）。

2．(本题5分) 试证明，当纯物质的膨胀系数 ,则其等压热容C p 与压力无关。

（式
中T 为热力学温度）（提示，即证明 ）
3．(本题10分) 已知某气体状态方程为pV m =RT+ap ，其中a 为常数，证明该气体的逸度f ＝pe ap/RT 。

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T
T V V p 1
1=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=α0=⎪⎪⎭⎫ ⎝
⎛∂∂T
p p C。