2012-2013年第二学期材料物理化学补考考试试卷 答案

天津理工大学考试试卷2012～2013 学年度第二学期《材料物理化学》期末补考试卷答案课程代码： 0303010 试卷编号： 1-A 命题日期： 2012 年 12 月 20日答题时限： 120 分钟考试形式：闭卷笔试得分统计表：大题号一二三四五六总分一、判断题（共10分，每小题1分，你认为正确的在括号中填“√”，错的填“Ｘ”）得分1．偏摩尔量就是化学势。

（Ｘ）2．隔离系统的热力学能是守恒的。

（ √ ）3．绝热过程Q＝0，由于Q＝ΔH，所以ΔH＝0。

（Ｘ）4．朗缪尔吸附等温式只适用于单分子层吸附。

（ √ ）5．单组分系统的相数最多为3。

（√ ）6．恒温下，稀电解质溶液的浓度增大时，摩尔电导率增大。

（Ｘ）7．理想气体绝热过程功的计算式为W=nC v，m(T2-T1)，此式无论绝热过程是否可逆均适用。

（ √ ）8．反应C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)，恒温下若增大体系的总压，反应正向进行。

（Ｘ）9．若一个过程是可逆过程，则该过程的每一步都是可逆过程。

（ √ ）10．稀溶液的沸点一定高于纯溶剂的沸点。

（Ｘ）二、填空题（共20分，每小题2分）得分1. 在U、H、S、G四个热力学量中，系统发生恒温恒压可逆相变，不变的量是 G ，而绝热可逆过程中不变的量是 S 。

2. 理想气体经历一个循环过程，对环境作功100 J，则循环过程的热Q等于 100 J 。

3. 某反应在20o C时的速率常数为0.01s－1，该反应的级数为一级，20o C时反应的半衰期为 69.31S 。

4. 理想液态混合物的ΔV = 0，ΔH = 0，ΔS > 0，ΔG < 0 （选填“>, <, =” ）5．已知EΘCu2+/Cu = 0.337V，EΘCu+/Cu = 0.521V，由此可求出EΘCu2+/Cu+ = 0.153 V。

6．在一抽空的容器中放有过量的NH4HS（s）发生分解反应，NH4HS（s）与其分解产物NH3（g）和H2S（g）成平衡，此平衡系统的相数P、组分数C、自由度数F分别为： 2，1，1 。

7．在一定的T、下，若物质A在相和相中的化学势满足，则A在两相中的迁移方向是α→β ；若A在两相中达到平衡，则 = （选填“>”，“<”，“=”）。

8. 1mol理想气体绝热向真空膨胀，若其体积增加到原来的10倍，则熵变为： 19.14 J·K-1。

9. 在300K时，48.98dm3的理想气体从100kPa变到500kPa，△G为 7.88 kJ。

10. 理想气体反抗恒外压绝热膨胀时, U < 0 ，T < 0（选填“>”，“<”，“=”）三、选择题（共24分，每小题2分）得分1. 对理想气体，下列关系式不正确的是（ A ）。

A． B. C． D.2. 高分散度固体表面吸附气体后，可使固体表面的吉布斯函数（ A ）。

A.减小B.增大C. 不改变D. 无法确定3．电解质溶液的摩尔电导率可以看成是正负离子的摩尔电导率之和，这一规律适用于（ B ）。

A．强电解质溶液 B. 无限稀释电解质溶液C. 弱电解质溶液D. 物质的量浓度为1的溶液4．化学反应的级数是个宏观的概念，是实验的结果，其值（ D ）。

A. 只能是正整数B. 只能是整数C. 只能是正数D. 以上都不对5． 0.1mol·kg-1的LaCl3溶液的离子强度I为（ B ）。

A. 1.2 mol·kg-1B. 0.6mol·kg-1C. 0.3mol·kg-1D. 0.2mol·kg-1 6．对反应式(1) A + B = 2C 和 (2) (1/2)A + (1/2)B = C, 在相同条件下存在关系（ B ）。

A.，B.C.，D.7．不论是电解池还是原电池，极化的结果都将使（ C ）。

A．阴、阳极电势同时增加 B. 阴、阳极电势同时减小C．阳极电势变大，阴极电势变小 D. 阳极电势变小，阴极电势变大8. 在298.15K和100kPa下水汽化为同温同压的水蒸气，则系统与环境的熵变（ C ）A. ΔS（系）< 0，ΔS（环）<0B. ΔS（系）< 0，ΔS（环）>0C. ΔS（系）>0，ΔS（环）<0D. ΔS（系）>0，ΔS（环）>0 9．理想气体绝热向真空自由膨胀过程中（ D ）A．W = 0，Q > 0，ΔU > 0，ΔH = 0 B. W = 0，Q＝0，ΔU = 0，ΔH > 0C．W< 0，Q > 0，ΔU = 0，ΔH = 0 D. W＝0，Q = 0，ΔU = 0，ΔH = 010．在某一温度T下，由纯液态的A与B形成理想液态混合物。

已知，当气－液两相达到平衡时，气相组成总是（ B ）液相组成。

A．小于 B. 大于 C．等于 D. 不能确定11. 某体系经不可逆循环后，下列答案中不正确的是（ A ）A Q=0B △U=0C △H=0D △C P=012. 某理想气体从同一始态出发，分别经过恒温可逆压缩和绝热可逆压缩至同一体积，若环境所作的功的绝对值分别为W T和W A，问W T和W A 的大小关系如何？（ B ）A．W T>W A B. W T<W A C．W T=W A D. 不能确定四、简答题（共10分，每小题5分）得分1. 写出应用S、A、G三个状态函数作为过程方向的判据及其应用条件？答：（1）绝热条件下，ΔS≥0 （1分）或（2）ΔG≤0 （恒温，恒压，非体积功为0）（2分）（3）ΔA≤0 （恒温，恒容，非体积功为0）（2分）说明：用微分式表示也正确。

2. 在一定温度压力下,为什么物理吸附是放热反应？答：由热力学看，吸附过程为一自发进行的过程，因此在一定温度、压力下，随着吸附的进行，系统△G < 0。

（ 2分）另一方面，气体分子吸附在固体表面上是气体分子由在三维空间运动转为二维空间上运动，分子的平动受到制约，从宏观上表现为熵减的过程，即△S < 0 。

（ 1分）在一定温度、压力下，存在△G = △H + T△S ，因△G < 0，△S < 0 ，所以吸附焓（在恒压下为吸附热）必然是小于零，就是说物理吸附都是放热过程。

（ 2分）五、计算题（共34分）得分1．已知下列电池Pt|H2(100kPa)|HBr（α±＝1）|AgBr（s）| Ag（s）在25o C时的电动势E＝0.0713V，电动势的温度系数＝－5.0×10-4V·K-1。

（12分）求（1）写出电极反应和电池反应。

（2分）（2）计算该电池反应在25o C 时的、、（6分）（3）若上述电池的HBr溶液的浓度b＝2.0mol·kg－1，在25o C测得电池的电动势E＝0.0815V，求溶液中HBr的活度。

（4分）解：（1）电极反应：阳极： 1/2H2 (g,100kPa)= H+ + e -阴极： AgBr + e-= Ag (s)+Br- (1分）电池反应： 1/2 H2(g,100kPa)+ AgBr= Ag (s)+HBr（α±＝1） (1分）（2）转移电荷数 z = 1△r G m = -zFE = -1×96500C·mol-1×10.0713V = -6880J·mol-1 （2分）△r S m = zF(эE/эT)p = 1×96500C·mol-1 ×(-5.0×10-4V·K-1 )= -48.25J·K-1·mol-1 （2分）△r H m =△r G m + T△r S m =-6880J·mol-1 +298.15K×(-48.25J·K-1·mol-1 )= -21266J·mol-1 (2分)（3）当α（HBr）=1时，E=EФ根据能斯特方程（2分）即得出α（HBr）=0.672 （2分）2．甲醇在337.65K的饱和蒸气压p*=101.325kPa，在此温度压力下，甲醇的摩尔蒸发焓△vap H m=35.32kJmol-1。

求在337.65K、101.325kPa下，2mol气态甲醇全部凝结成液态甲醇时的Q、W、△U、△H、△S、△A和△G。

（12分）解：甲醇在337.65K的饱和蒸气压p*=101.325kPa，在此温度压力下，气态甲醇凝结成液态甲醇为可逆相变。

n=2mol ，摩尔凝结焓为△H m =-△vap H m=-35.32kJmol-1。

△H=n*△H m=-2*35.32kJ=-70.64kJ (2分)可逆相变热为恒压热,即Q=△H=-2*35.32kJ=-70.64 kJ(1分)W = -P*(V l-Vg)≈-P*(-Vg)=P*(nRT/p)=nRT=2*8.315*337.65J =5.618kJ (2分)△U = Q + W = (-70.64+5.618) kJ = -65.02 kJ (2分)可逆相变△S = △H/T = {-70.64/337.65} kJ·K-1 = -0.2091 kJ·K-1 (2分)△A = △U- T*△S = △U - △H = -65.02 kJ-(-70.64kJ) = 5.62KJ (2分)可逆相变,由吉布斯判据△G = 0 (1分)说明：若z＝2，则四个函数的变化值为z＝1时的2倍。

3. 已知液体甲苯（A）和液体苯（B）在900C时的饱和蒸汽压分别为＝54.22kPa和＝136.12kPa。

两者可形成理想液态混合物。

今有系统组成为＝0.3的甲苯－苯混合物5mol，在900C下成气－液两相平衡，若气相组成为y B=0.4556，求（12分）（1）平衡时液相组成x B及系统的压力p。

（2）平衡时气、液两相的物质的量n（g），n（l）。

解：(1) ① （2分）② （3分）将①式和②式联立，解得x B=0.25, p=74.7kPa (2分)(2) 根据杠杆规则有 （3分）解得n(g)＝1.216mol, n(l)=3.784mol (2分)说明：用杠杆规则的其他形式计算也可以。