2012物理化学期中考试题答案本科

一、填空题(40分,每题2分)

1. 在300K、400kPa下，摩尔分数y B =0、40的5molA、B理想气体混合物。其中A气体的分压力

p A= 240 kPa 。

2. 在一定温度下，C(石墨)的标准摩尔燃烧焓c H m{C(石墨)} f H m( CO 2 (g) ) 。

3. 在任意T、p下，理想气体的压缩因子Z= 1 , 实际气体若比理想气体难压缩,则Z > 1

4. 理想气体自由膨胀Q= 0 , W 0 ,△ U= 0 , △ H= 0 。

5. 理想气体的定义在任何压力与温度下均符合理想气体状态方程的气体，微观上足分子间无相互作

用力, 分子本身不占体积两个特征。

6. 热力学平衡态满足哪些条件：热平衡，力平衡，___________________ 相平衡,化学平衡。

7. Q p=△ H的适用条件就是恒压且非体积功为零。

&一般有单原子分子理想气体的C v、m为3R/2 , C p、m为5R/2 ______________ 。、

9. 用熵判据判断过程性质的适用条件就是隔离系统,用厶G W 0判据的适用条件恒温恒压非体积功为零。

10. 气体液化必须满足的条件就是液化温度在液体临界温度以下_________________ 。

11. 在温度为T的标准状态下,反应(1) A 2B反应⑵2A C的标准摩尔反应焓分别为屮皿(1)、r H m(2)。则反应⑶C 4B的标准摩尔反应焓为r H m(3)= _2屮皿⑴—Mm (2) __。

12. 甲烷气体在标准状况下(0 C,101、325kPa)的密度就是_0、716kg、m3_ 。

13. _______________________________________________________________ 现有1mol理想气体在202、65KPa恒温膨胀体积增加10倍，其厶U为_0 ________________________ △S为_19、14_J/mol_

14. 化学反应的标准摩尔反应焓数值在______△ r C p、m=0 条件下不随温度改变而变化。

15.1mol理想气体在恒定压力下温度升高1度,系统对环境所做的功_____ 8、314 J_。

16、摩尔气体常数R就是由真就是气体的_pV m 对__p 作图外推p^O处而求得。

仃克劳修斯-克拉佩方程的使用条件纯物质气-液或气-固两相平衡，气体遵循理想气体状态方程且

V m(g)》V m 虹。

18.卡诺热机在T1=600K的高温热源与T2=300K的低温热源之间工作,热机效率为n =__50% _____

19.化学势的定义式为—(G/ n B)T,P, nC—,其她表达式为—(U/ n B)S,V, nC ___ , __( H/ n B)S,p, nC, —(A/ n B) T,V, nC _________ 。

20、理想液态混合物的定义为任一组分在全部组成范围内都符合拉乌尔定律的液体混合

物，理想液态混合的混合性质混合过程无吸放热变化，无能量变化与体积变化

三、简答题(20 分, 每小题 5 分)

1. 写出封闭系统热力学四个基本方程式。

答: d U=TdS- pdV

d H=TdS+Vdp

d A=- SdT- pdV

d G=- SdT+Vdp

2.3mol单原子分子理想气体在等压条件下由300K加热到600K,试求该过程的W Q △ U △ H S。

解：△ U=n C v、m(T2-T i)=3X 3/2 X 8 314X (600-300)=11、2 KJ

△ H= n C p、m(T2-T1)=3X 5/2X 8、314X (600-300)=18、7 KJ

Q=A H=18、7 KJ

U-Q=11、2-18、7=-7、5 KJ

S=n C p、m ln T2/ T1=3X5/2X8、314X ln600/300=43 、2 J/K

3. 体积功的计算公式？理气恒温可逆体积功？绝热可逆体积功的计算？

/ V1 V2 p am dV

答：一般：W=-

恒外压： W=- p amb (V2-V1)

恒压：W= p1V1-p2V2 理气恒温可逆体积功： W=nRTln V1/ V2= nRTln p2/ p1

绝热可逆：p1 V1Y/ Y -1(1/ V2Y-1-1/V1Y-1)或U=n C v、m(T2-T1)

4. 热力学第二定律的数学表达式？描述熵增加原理。

答：dS>5 QT不可逆

可逆

熵增加原理：隔离系统( 绝热过程), 熵不可能减小

四、计算题(40 分, 每小题10 分)

I. 1mol,263、15K的过冷水于恒定的101、325kPa下凝固为263、15K下的冰,求系统的熵变G已知水的凝固焓△ S l H(273、15K,101、325kPa)=-6020J、mol-1,冰的G,m(冰)=37、6 J、mol-1 K1,水的C p,m(水)=75、3

-1 -1

J、mol K 。

解：

△s i H<263、15K,101、325kPa)= △ s i H(273、15K,101、325kPa)+ △ H + △ H>

= △s i H(273、15K,101、325kPa)+

/ 273、佰263 15[C p,m(冰)-C p,m(水)]d T =-6020J 、mol-1 +377 J、mol-1 =-5643 J、mol-1

△s l S(263、15K,101、325kPa)=A S I S(273、15K,101、325kPa)+A $+△S

= △ s i S(273、15K,101、325kPa)+ n C p,m(水)In T〃T2+ n C p,m(冰)In T2/ T i

=n A s i H(273、15K,101、325kPa) / T i+ n C p,m(水)In T i/ T2+ n C p,m(冰)In T2/ T i =-6020/273 、15+1 X 75、3X In273、15/263、15+1 X 37、6X In263、

15/273、

15

=-20 、633 J/K

△H- TdS=-5643- 263> 15X (-20、633)=-213、43 J

2. 计算25E时，反应

2CO(g)+4H(g)=H2O(l)+C2HsOH(l)的屮皿、r S m、「G m

f H m(CO)=-110、52kJ/mol、 f H m (H2Q I)=-285、83kJ/mol、f H m(C2HOH I)=-277、7kJ/mol

S m(CO)=197、67J/(moI • K)、S m(H2)=130、68J/(moI • K)、S m (H2O l)=69、91J/(moI • K) S m( C2H5OH I)=161J/(moI • K)

解：r H m= f H m(H2O l)+ f H m(C2H5OH I)-2 f H m (CO)= -285、83-277、7-2 X (-110、52)=-342、

49 kJ/mol

r S m =S m (H2O l)+ S m( CHOH I)-2 S m(CO)-4 S m (出)=69、91++161-2 X 197、67-4 X 130、

68= -