物理化学分章模拟试题

第一章

热力学第一定律及其应用

一、选择题

1.

理想气体卡诺循环的图为下列四种情况中的哪一种? ( )

2.

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

3.

Cl2(g)的燃烧热为何值? ( )

(A) HCl(g)的生成热(B) HClO3的生成热

(C) HClO4的生成热(D) Cl2(g)生成盐酸水溶液的热效应

4.

下述说法哪一个错误? ( )

(A) 封闭体系的状态与其状态图上的点一一对应

(B) 封闭体系的状态即是其平衡态

(C) 封闭体系的任一变化与其状态图上的实线一一对应

(D) 封闭体系的任一可逆变化途径都可在其状态图上表示为实线

二、填空题

1 10 mol单原子分子理想气体的(∂H/∂T)V = J·K-1。

2 对于任何宏观物质，其焓H一定_______ 内能U (填上＞、＜、＝) ，因为_________；对于等温理想气体反应，分子数增多的ΔH一定_________ΔU，因为______

______ 。

3在一绝热刚性容器中进行某一化学反应，该体系的内能变化为______ ，焓变化为_______ 。

4 如图。两条等温线的温度分别为T a，T b。1mol理想气体经过路径1231的W I与经过路径4564的W II大小关系是。

三、计算题

1 在293 K的房间里有一只电冰箱,试问：(1)若使250 g,273 K的水在冰箱里结冰所需的功为多少?若电冰箱的功率为100W,那么250 g水全部结冰需要多少时间?(2)若放入250g,20℃的水,那么在冰箱里结成273 K的冰需要多少功?(3)若放入的是298 K的水,那么冷却到293 K需要多少功?已知水的凝固热为-6010 J·mol-1,水的平均热容为4.184 J·K-1·g-1。

2 (1) 利用以下数据,计算298 K时气态氯化氢的Δf H m 。

NH3(aq)+HCl(aq)=NH4Cl(aq) ΔH1(298 K)=-50.4 kJ·mol-1

物质( 298 K) N H3(g) HCl(g) NH4Cl(g)

Δf H m/kJ·mol-1-46.2 x-315

Δsol H m/kJ·mol-1-35.7 -73.5 16.4

(2) 利用(1)的结果和下列热方程式计算1000 K时气态HCl的生成焓。

已知：C p(H2,g)/J·K-1·mol-1 =27.8+3.4×10-3T/K

C p(Cl2,g)/J·K-1·mol-1=34.8+2.4×10-3T/K

C p(HCl,g) /J·K-1·mol-1=28.1+3.5×10-3T/K

四、问答题

对理想气体，试证明d V= (nR/p)d T-(nRT/p2)d p，并证明p d V不是某个函数的全微分。参考答案

一、选择题

1. [答] (B)

.

2 [答] (D)

3. [答] (D)

4. [答] (C)

二、填空题

1[答] (/)

V V

H T C nR

∂∂=+=208 J·K-1

2[答] 一定大于(因为H=U+pV)；一定大于；因为ΔH=ΔU+ (Δn)RT，而Δγ为正。3[答] 0；p2V2-p1V1

4 [答] W I =W II

三、计算题

1[答] β=T1/(T2-T1)

(1) β=273 K/(293 K-273 K)=13.65

W=-q(吸)/β=-6108 J，t=6108 J/100 W=61 s

(2) 由于温度变化，因此β也在发生变化

从293 K 的水冷到273 K 的水需功W 1

δW (T 1)=-δq (吸)/β=[nC p ,m (293 K-T 1)/T 1]d T 1

273K

111,m 1293K [(293K-)/]d p W T T nC T =

⎰

=C p ,m [293ln(273/293)-(273-293)]

=(250×4.184)[293ln(273/293)-(273-293)]

=-747.7 J

从273 K 的水冷到273 K 的冰需功W 2=-6108 J

所以W =W 1+W 2=-6856 J

(3) 由于体系温度高于环境温度，W =0

2[答] (1) 从所给数据可写出下述热化学方程式：

① NH 3(aq)+HCl(aq)=NH 4Cl(aq)；ΔH 1=-50.4 kJ·mol -1

② NH 3(g)+aq=NH 3(aq)；ΔH 2=-35.7 kJ·mol -1

③ HCl(g)+aq=HCl(aq)；ΔH 3=-73.5 kJ·mol -1

④ NH 4Cl(s)+aq=NH 4Cl(aq)；ΔH 4=16.4 kJ·mol -1

⑤ 1/2N 2(g)+3/2H 2(g)=NH 3(g)；ΔH 5=-46.2 kJ·mol -1

⑥ 1/2N 2(g)+2H 2(g)+1/2Cl 2(g)=NH 4Cl(s)；ΔH 6=-315 kJ·mol -1

由①+②+③得⑦式：

NH 3(g)+HCl(g)+aq=NH 4Cl(aq)；ΔH 7=-159.6 kJ·mol -1

⑥-⑤得⑧式：

1/2H 2(g)+1/2Cl 2(g)+NH 3(g)=NH 4Cl(s)；ΔH 8=-268.8 kJ·mol -1

⑧+④得⑨式：

1/2H 2(g)+1/2Cl 2(g)+NH 3(g)=NH 4Cl(aq)；ΔH 9=-252.4 kJ·mol -1

⑨-⑦得：

1/2H 2(g)+1/2Cl 2(g)=HCl(g)；Δf H m (HCl)=-92.8 kJ·mol -1

(2) 对于1/2H 2(g)+1/2Cl 2(g)=HCl(g)在1000 K 时的生成焓由基尔霍夫定律有：

Δf H m (1000 K)=Δf H m (298 K)+1000K

298K d p C T ∆⎰

=-92 800+1000K

3298K (3.20.610)d T

--+⨯⎰ =-94 773 J·mol -1

四、问答题

[答] 因为d (/)d (/)d p T V V T T V p p =∂∂+∂∂

又因为V =nRT /p

所以(/)/p V T nR p ∂∂=，2

(/)/T V p nRT p ∂∂=-

所以d V =(nR /p )d T -(nRT /p 2)d p

p d V =nR d T -(nRT /p )d p

若p d V 是状态函数，则应满足对易关系

[][]()/(/)/T p nR p nRT p T ∂∂=∂-∂ (1)

但[][]()/0,(/)/T p nR p nRT p T nR p ∂∂=∂-∂=-

所以(1)式不成立

所以p d V 不是某个函数的全微分

第二章 热力学第二定律