物理化学试题及答案解析

试 题
一、单项选择题（每小题2分，共30分）
1. 如图所示，Q A →B →C = a (J)、W A →B →C = b (J)、Q C →A = c (J) ，那么 W A→C 等于多少
A. a – b + c
B. – (a + b + c)
C. a + b – c
D. a + b + c
2. 3mol 冰在27
3.15K ，101325Pa 下，可逆相变成水，
已知冰的熔化焓fus m H θ
∆ =6024J/mol ，则过程的∆S 应为
A. 66.16 J ／K
B. 0
C. -66.16 J ／K
D.3.69J ／K
3. 如图，可表示理想气体卡诺循环的示意图是
A. 图⑴
B. 图⑵
C.图⑶
D. 图⑷ 4. 下列哪个是化学势
A.
()j
n
,p ,T i n U/∂∂ B.()
j n ,p ,T i n H/∂∂
C.()j n ,p ,T i n A/∂∂
D.()j n ,p ,T i n G/∂∂
5. 已知反应 2NH 3= N 2+ 3H 2 在等温条件下，标准平衡常数为
0.25 ，那么，在此条件下，氨的合成反应 (1/2) N 2+(3/2) H 2= NH 3 的标准平衡常数为
A. 4
B.0.5
C.2
D.1 6. 克劳修斯－克拉伯龙方程导出中，忽略了液态体积。

此方程
使用时，对体系所处的温度要求 A. 大于临界温度
B. 在三相点与沸点之间
C. 在三相点与临界温度之间 ；
D. 小于沸点温度 。

7. 在温度为T 时，A(l) 与B(l) 的饱和蒸气压分别为30.0kPa
和35.0kPa ，A 与B 完全互溶，当x A = 0.5时，p A = 10.0kPa ，p B = 15.0kPa ，则此二元液系常压下的T ～x 相图为
8. 科尔劳乌施定律)1(c m m β-Λ=Λ∞适用于 A.弱电解质 B.强电解质 C.无限稀释溶液 D.强电解质稀溶液 9. 298K 时，下列两电极反应的标准电极电势为: Fe 3+ + 3e -→ Fe E θ(Fe 3+/Fe)=-0.036V
Fe 2+ + 2e -→ Fe E θ(Fe 2+/Fe)=-0.439V 则反应Fe 3+ + e -→ Fe 2+ 的E θ(Pt/Fe 3+, Fe 2+)等于
A.0.184V
B.0.352V
C. -0.184V
D.0.770V 10. 在25℃，0.002mol·kg -1的CaCl 2溶液的离子平均活度系数
(γ±)1，0.02mol·kg-1CaSO4溶液的离子平均活度系数(γ±)2，那么( )
A. (γ±)1 < (γ±)2
B. (γ±)1 > (γ±)2
C. (γ±)1 = (γ±)2
D. 无法比较大小
11. 某反应的速率常数为0.08 mol·dm-3·min-1，反应物的初始浓
度为0.2mol·dm-3，则反应的半衰期为( )
A. 1.25min
B. 2.50min
C. 8.66min
D. 62.5min
13. 在相同温度下，同一液体被分散成具有不同曲率半径的物系时，将具有不同饱和蒸气压。

以p(平)、p(凹)、p(凸)分别表示平面、凹面和凸面液体上的饱和蒸气压，则三者之间的关系是( )
A. p(平) > p(凹) > p(凸)
B. p(凹) > p(平) > p(凸)
C. p(凸) > p(平) > p(凹)
D. p(凸) > p(凹) > p(平)
14. n mol理想气体由同一始态出发，分别经(1) 等温可逆；(2)绝热可逆两个过程压缩到达相同压力的终态，以V1和V2分别表示(1)和(2)过程终态的体积，则( )
A. V1 > V2
B. V1 < V2
C. V1 = V2
D. 上述三者都不对
15. 反应A + B →C + D的速率方程为r = k[A][B] ，则反应（）
A. 是二分子反应
B. 是二级反应但不一定是二分子反应
C. 不是二分子反应
D. 是对A 、B 各为一级的二分子反应
二、填空题（每小题2分，共10分）
1. 在101325Pa 的压力下，I 2在液态水与CCl 4中的 溶解已达到平衡(无固体I 2存在)，此体系的自由度为
2.已知在298.15K 下，22
5
(),()()H g C s C H O H l 和
的标准摩尔燃烧焓分别为–285.83kJ·mol -1，–393.15kJ·mol -1 ，–1366.8kJ·mol -1，根据上述数据计算25()C H OH l 在 298.15K 下的f m H Θ
∆ = kJ·mol -1。

3. 所谓热力学平衡，包括了 、 、 和 四大平 衡。

4. 封闭系统中，在 条件下，V Q U =∆； 在 条件下，
V Q H =∆。

5. 理想气体绝热向真空膨胀，则△U 0，△H 0（选填>、<或=）。

三、计算、综合题（共60分）
1. (10分) 将2 mol H 2(g)置于带活塞的气缸中，若活塞上的外压力很缓慢地减小，使H 2(g)在25℃时从15 dm 3等温膨胀到50 dm 3，试求过程的Q ，W ，ΔU ，ΔH 、ΔS 、ΔA 、ΔG 。

假设H 2(g)服从理想气体行为。

2. (8分) 在100℃时，己烷(A)的饱和蒸气压为245.21 kPa ，辛烷(B)的饱和蒸气压为47.12 kPa 。

若由其组成的液态混合物于100℃时101.325 kPa 下腾达到平衡时，求： （1）液相的组成； （2）气相的组成。

（己烷，辛烷的混合物可看作理想液态混合物。

）
3.（12分）反应432()()()NH HS s NH g H S g 的△
rHm (298K)＝85.27 KJ.mol -1，设
△
rHm 为常数，当置4()NH HS s 于一真空容器中，在298K 下测得容器内的平衡压力为100KPa 。

求(1)298K 时反应的标准平衡常数和△rSm ； (2)温度升至328K 时容器内的平衡压力。

4.（9分）气相反应A
Y + Z 为一级反应。

在675℃下，若A 的转化率为0.05，则反应时
间为19.34 min ，试计算此温度下的反应速率常数及A 的转化率为50%的反应时间。

又527℃时反应速率常数为7.78×10－5
min -1，试计算该反应的活化能 。

5. (9分）电池Hg|Hg 2Br 2(s)| Br -(aq)|AgBr(s)|Ag ，在一定压力下，电池电动势与温度的关系是：E=68.04/mV+0.312×(T/K-298.15)/ mV , 写出通过1F 电量时的电极反应与电池反应，计算298K 时该电池反应的Δr G m ，Δr H m ，Δr S m 及Q r,m 。

6. （12分)已知A 和B 二组分凝聚态系统相图如下。

(1) 标出1~8相区内的稳定相（对固体物质名称的统一要求：若是固溶体，请用α、β、γ等符号表示；若是纯物质，请在物质名称后加(s)表示固体，如用A(s)表示固体A ）。

(2) 图中有几条三相线，是哪几条，并写出每条三相线上的相平衡关系式。

(3) 画出系统点a 、b 、c 、d 的冷却曲线。

相区 1 2 3 4 稳定相态 相区 5 6 7 8 稳定相态
时间T/K
a
b
c
d
1 2
6
3
4
5
7
8
E F
G
H
物理化学参考答案及评分标准 课程名称：物理化学（Ⅰ）
适用班级：
一、选择题（30分，每小题2分）
1、 DACDC 6、CBDDB 11、ACAB 二、填空题(10分) 1. 2（2分）
2. 276.99（共2分，每空1分）
3. 热平衡、力平衡、化学平衡、相平衡（共2分，每空0.5分）
4. 0,0dV W '==、0,0dp W '==（共2分，每空1分）
5. =， =（共2分，每空1分） 三、计算题（60分）
1、（10分）理想气体等温膨胀，故∆U = 0，∆H = 0 （2分） 该过程为可逆过程。

W p V nRT V V =-==
⎰d ln
－2
1－2×8.314×298ln( 50.0 / 15.0 ) J = －5.97 kJ （2分）
Q = －W = 5.97 kJ （1分）
112150ln
28.314ln 20.0215
V S nR J mol K V --∆==⨯⨯=⋅⋅ （2分） =-29820.02 5.97G T S kJ ∆∆=-⨯=- （2分） 5.97A G kJ ∆=∆=- （1分）
2、（8分）解：(1)p A =*
A p x A =245.21 kPa·x A （1分）
p B =*
B p x B =47.12 kPa·(1－x A ) （1分）
p A ＋ p B =101.325 kPa （1分）
x A =0.274
x B =0.726 （2分）
663
.0325.101274.021.245A *
A A =⨯==p x p y （2分）
y B = 0.337 （1分）
3、（12分）解：
(1) )()()(234g S H g NH s HS NH +⇔
起始/ kPa 0 0 平衡/ kPa p e,1 p e,1
298.15K 时，系统平衡总压 p = 2 p e,1 =100KPa （1分） ∴ p e ,,1 = 50 kPa
K 1 = ( p e,1/ p )2 = 0.25 （2分） △rGm = －RTlnK 1 = 3434.6J·mol -1 （2分）
3
11
85.27103434.6274.6..298
rHm rGm rSm T
J mol K θθθ
--∆-∆∆=
⨯-== （2分） (2)升温至328K 时，由 ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-∆-
=12
1
211ln
T T R
rHm K K θθ
θ
＝3.148 （2分）
得 K
2 =5,82 （1分）
K
2 = ( Pe,2/ P )2 = 5.82 p e,2 = 241.2 kPa （1分） p 总= 2p e,2 =482.4 kPa （1分）
4、（9分）解：675℃时 k t x =-=111ln A 119341100526521031.min ln ..min -=⨯-- （3
分）
x A =0.50，
t k x =
-=111ln A 126521011050261431.min ln ..min ⨯-=-- （2分）
T 1 =（527+273）K=800 K ，k (T 1)=7.78×10-5 min -1， T 2 =（675+273）K=948 K ，k (T 2)=2.652×10-3 min -1
E RT T T T k T k T a =
-212121ln
()()
=8314948800948800265210778101135
.()ln .min .min J K mol K K K ⋅⋅⨯⨯-⨯⨯⎡⎣
⎢⎤
⎦⎥---- =150.3×103 J ·mol －
1=150.3 kJ ·mol
－1
（4分）
5、（9分）解:
通过1F 电量时，z=1
电极反应: (-)Hg(l) + Br -(aq)→1/2Hg 2Br 2(s) + e - （1分） (+)AgBr(s) + e -→Ag(s) + Br -(aq) （1分） 电池反应: Hg(l)+ AgBr(s)→1/2 Hg 2Br 2(s)+ Ag(s) （1分） 25℃时, 268.04 6.80410E mV V -==⨯ （1分）
211196500 6.80410 6.56r m G zFE J mol kJ mol ---∆=-=-⨯⨯⨯⋅=-⋅ （1分）
31
0.31210p
E V k T --∂⎛⎫=⨯⋅ ⎪
∂⎝⎭，则 （1分） 31111
1965000.3121030.108r m p
E S z
F J mol K J mol K T -----∂⎛⎫∆==⨯⨯⨯⋅⋅=⋅⋅ ⎪∂⎝⎭ （1
分）
11
656629830.1032406.18r m r m r m H G T S J mol J mol --∆=∆+∆=-+⨯⋅=⋅（）
（1分）
`1,29830.1088.97r m r m Q T S kJ mol -=∆=⨯=⋅ （1分）
6、（12分）
（1）共4分，每空0.5分
（2）两条
EF ：()C s l α+ƒ（2分） GH ：()l C s β+ƒ（2分）
（3）略（共4分：每条冷却曲线1分）
相区 1 2 3 4 稳定相态 l α l+α l +C(s) 相区 5 6 7 8 稳定相态 l+β
α+C(s)
β+C(s)
β
a
b
c
d
1 2
6
3
4
5
7
8E F
G
H。