《物理化学》-学年学期考试卷标准答案(王关民)

《物理化学》-学年学期考试卷答案(王关民)
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－0－
成都理工大学2012—2013学年 第二学期《物理化学》（第二套）考试试卷
大题 一 二 三 四 五 六 七 总分 得分
答案
一、选择题（1×11分=11分）
（ A ）1、某液体在恒温恒压下蒸发为蒸气，过程的△H ：
A ．>0 B. =0 C. <0 D. 无法确定
（ B ）2、在绝热密闭刚性容器中发生某一化学反应，系统终态温度升高，压力增大，此过程的△U ：
A ．>0 B. =0 C. <0 D. 无法确定
（B ）3、同一温度与相同压力下，同一气体物质的.Cp m 与.Cr m 之间的关系为：
A ．.p m C <.v m C B. .p m C >.v m C C. .p m C =.v m C D. 难以比较
（A ）4、理想气体在可逆绝热膨胀过程中：
A ．熵不变 B. 热力能增加 C. 熵增大 D. 温度不变
（ D ）5、恒温恒压下，由两种纯液体混合形成理想溶液时，
A ．0mix V ∆< B. 0mix H ∆< C. 0mix S ∆< D. 0mix G ∆<
（ A ）6、理想气体下列关系中不正确的是：
A ．(
)0V U T ∂=∂ B. ()0T U V ∂=∂ C. ()0T H P ∂=∂ D. ()0T U
P
∂=∂ （ D ）7、由水（1）与乙醇（2）组成的二组分溶液，下列各偏导数中不是乙醇化学势的有：
︵ ︶
得 分
－1－
A ．1,,2(
)S P n H n ∂∂ B. 1,,2()T P n G n ∂∂ C. 1,,2()T V n A n ∂∂ D. 1,,2
()T P n U n ∂∂ （ A ）8、在某一温度下，由纯A 与纯B 形成理想态混合物。

已知*
*A
B P P <，当气液两相平衡时，气相组成B y 与该相组成B x 关系为：
A ．
B y >B x B. B y <B x C. B y =B x D. 无法判断
（ C ）9、将固体42()NH HCO s 放入真空容器中，恒温到400k ，43NH HCO 按下式分解并达平衡：43()NH HCO s 322()()NH H O g CO g +（g ）+，体系的组分
数C 和自由度F 为：
A ．C=2,F=1 B. C=2,F=2 C. C=1,F=0 D. C=3,F=2
（ C ）10、某连串反应A →B →C ，实验测得B 非常活泼，当反应稳定后，则B 的生成速率与B 的消耗速率关系为：
A ．> B. < C. = D. 无法确定
（ D ）11、对行反应A 1
1
k k - B ；当温度一定时由A 开始，下列说法中是不对的：
A ．开始时A 的消耗速率最快 B. 反应的净速率是正逆二向反应速率之差 C. 11/k k -的值是恒定的
D. 平衡时正逆二向速率常数相等
二、填空题（20×0.5=10分）
1、封闭系统由一始态出发，经历一循环过程，过程的U ∆ =0 ；H ∆ =0 ；Q 与W 的关系是 Q=-W ，但Q 与W 的具体数值 无
得 分
－2－
法确定 ，因为 不知具体途径 。

2、下列变化过程中，系统的状态函数改变量U ∆,H ∆,S ∆,G ∆何者为零。

（1）一定量理想气体自由膨胀过程。

ΔU ，
ΔH 。

（2）一定量真实气体绝热可逆膨胀过程。

ΔS 。

（3）一定量水在0℃，101.325a kp 条件下结冰。

ΔG 。

（4）实际气体节流膨胀过程。

ΔH 。

3、恒温恒压下的一切相变化必然朝着化学势 减小 的方向自动进行。

4、在一定的温度与压力下，理想稀溶液中挥发性溶质B 的化学势B μ与平衡气相中B 的化学势()B g μ的关系是 相等 ；()B g μ的表达式是
()B g μ=)ln(
p p B B
RT +μ。

5、相对于纯水而言，蔗糖稀溶液的蒸气压 降低 ，沸点 升高 ，凝固点 下降 。

6、在T ，P 及组成一定的条件下，反应0B v B =∑的r m G θ∆与反应进度
,,,,P r m r m k J H S θξ∆∆及化学势B μ之间的定量关系为r m G ∆=P T G .)(ξ∂∂
=B B
B μυ∑
= Δr H m -T Δr S m =)/ln(0K J RT P 。

三、判断题（7分）
（ - ）1、焓的定义式H U PV =+是在恒压条件下推导出来的，所以只有恒压过程才有焓变。

得 分
－3－
（ - ）2、可逆化学反应就是热力学可逆过程。

（ + ）3、单组分系统的相图中两相平衡线都可以用克拉贝龙方程式定量描述。

（ + ）4、在二组分简单低共熔系统的相图中，三相线上的任何一个系统点的液相组成都相同。

（ - ）5、在一定温度和压力下，某反应0m rG ∆>，所以要选用合适的催化剂，使反应得以进行。

（ + ）6、在一定温度下2(,)(,)c m f m H C H CO g θθ∆=∆石墨。

（ - ）7、杠杆规则只适用于T x -图的两相平衡区。

四、综合题（6×6=36分）
1、请简述热力学可逆过程的概念、特征及意义。

系统若原途径返回而环境也复原的过程； 外推力无限小，系统作最大功；
理论计算ΔZ ；实际上衡量实际过程效率。

2、热力学上关于过程方向和限度的判据不止一种。

请写出三个以上的判据及判据应用的条件。

ΔS 孤立≥0，ΔG T.P ≤0,T
Q
dS δ≥
3、说明（1）偏摩尔量与摩尔量的异同；（2）逸度因子与活度因子的意义。

同：皆为摩尔量，对纯物质二者相等；
异：在等温等压下摩尔量为定值，而偏摩尔量随浓度而变。

4、求证：[(
)]p P V
dH C dT V T dP T
∂=+-∂ 5、恒压下二组分液态部分互溶系统气-液平衡的温度——组成图如下所示，
得 分
－4－
指出相图中各点、线、面（区域）的意义及四个区域的自由度。

6、某二元凝聚系统相图如图所示： （1）指出1～4区的相态及自由度数； （2）作出P 点的冷却曲线； （3）指出三相平衡线； （4）说明E 、F 、G 三点的意义。

五、计算题(共36分）
1、1mol 单原子理想气体，由1013.25a kP ,0℃反抗恒外压101.325a kP 膨胀到10倍的起始体积，试计算：
（1）始态和终态的体积及终态的温度；
（2）此过程的U ∆、H ∆、Q 、W 、S ∆、A ∆、G ∆。

（12分）
得 分
－5－
V 1=
)(102416.2331
m P nRT
-⨯= )(15.273),(10416.22332K T m V =⨯=- ΔU=0，ΔH=0
W=-P （V 2-V 1)=-2044（J ） Q=-W ΔS=nRln
2
1
P P =19.144（J) ΔA=ΔU-ΔS=-5229.3（J) ΔG=ΔH-T ΔS=-5229.3（J)
2、已知A 液体的正常沸点为500K ，汽化热为150.kJ mol -。

2mol A 蒸气由100a kP ，500K 定温、定压压缩为2mol 液体A ，求此过程的Q 、W 、U ∆、H ∆、S ∆、G ∆，设A 蒸汽为理想气体，液体A 的体积可忽略不计。

（12分）
Q=-n )(100KJ H m -=∆ ΔH=Q
ΔU=ΔH-Δ（PV ）=ΔH-P ΔV=ΔH+PVg=ΔH+nRT=-91.686(kJ) W=ΔU-Q=-91.686(kJ) ΔS=
)(1022kJ T
Q r
⨯= ΔG=0
－6－
3、某一级反应进行10min 后，反应物反应掉30%，问反应掉50%需多少时间？（12分）
由一级反应kt C C A
A =0,ln
得A
A C C
t k 0,ln 1=
,0,0,0,0,0,5.0ln 13.0ln 101A A A A A A C C C t C C C -=- (min)4.192
1=t。