材料物理化学期末考试试卷A答案天津理工大学考试试卷

天津理工大学考试试卷2009～2010 学年度第一学期《材料物理化学》期末考试试卷课程代码：0303010 试卷编号：1-A 命题日期：2009 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. 已知250C 下，反应C （石墨）＋2H 2（g ）＋0.5O 2（g ）→CH 3OH （l ）中的C （石墨）、H 2（g ）和CH 3OH （l ）的标准摩尔燃烧焓ΔC H m Θ分别为-393.51kJ •mol －1，-285.85kJ •mol －1和-726.51kJ •mol －1，则CH 3OH （l ）的标准摩尔生成焓Δf H m Θ为 －238.7 kJ •mol －1。

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. 400K 时气相反应N 2(g)+3H 2(g)3(g)的＝－3.0kJ·mol -1，则反应NH 3(g)m r G Θ∆N 2(g)+H 2(g) 在400K 时的K Θ为 0.637 。

（R 为8.315 J·mol －1·K －1）21235．已知 E ΘCu 2+/Cu = 0.337V ， E ΘCu +/Cu = 0.521V ， 由此可求出E ΘCu 2+/Cu + = 0.153V 。

6．在一抽空的容器中放有过量的NH 4HS （s ）发生分解反应，NH 4HS （s ）与其分解产物NH 3（g ）和H 2S （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p αβ)A()A(βαμμ>的迁移方向是 α→β ；若A 在两相中达到平衡，则 = （选填“>”，“<”，)A(αμ)A(βμ“=”）。

8. n mol 某理想气体在恒容下由T 1加热到T 2，其熵变为ΔS 1，相同量的该气体在恒压下由T 1加热到T 2，其熵变为ΔS 2，则ΔS 1与ΔS 2的大小关系为 ΔS 1<ΔS 2 。

9. 在300K 时，48.98dm 3的理想气体从100kPa 变到500kPa ，△G 为 7.88kJ 。

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. 0pU T ∂⎛⎫= ⎪∂⎝⎭0T H V ⎛⎫∂= ⎪∂⎝⎭0TH p ⎛⎫∂= ⎪∂⎝⎭0TU V ∂⎛⎫= ⎪∂⎝⎭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LaCl 3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 -16．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. (1)2(2),(1)(2)r m r m G G K K ΘΘΘΘ∆=∆={}2(1)2(2),(1)(2)r m r m G G K K ΘΘΘΘ∆=∆=C.，D.{}2(1)(2),(1)(2)r mr mG G K K ΘΘΘΘ∆=∆=(1)(2),(1)(2)r mr m G G K K ΘΘΘΘ∆=∆=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）>09．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 = 0D. 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**A B p p <相达到平衡时，气相组成总是（ B ）液相组成。

B y B x A ． 小于B. 大于C ．等于D. 不能确定11. 在溶剂中加入非挥发性溶质后沸点升高，表明与未加溶质时相比，该溶剂的化学势（ B）。

A ． 增加B. 减小C ．不变D. 不能确定12. 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 AB. W T <W AC ．W T =W AD. 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）>⎛⎫ ⎪⎝⎭不可逆＝ 可逆或 iso sys amb S S S 0 ∆=∆+∆≥>⎛⎫ ⎪⎝⎭不可逆＝ 可逆（2）ΔG ≤0 （恒温，恒压，非体积功为0） （2分）<⎛⎫ ⎪⎝⎭自发＝ 平衡（3）ΔA ≤0 （恒温，恒容，非体积功为0）（2分）<⎛⎫ ⎪⎝⎭自发＝ 平衡说明：用微分式表示也正确。

2. 在恒温、恒压、非体积功为零的条件下，某反应的△r G m <０，则反应物全部变成产物，反应将进行到底，这种说法对吗？简述其理由。

（5分）答：这种说法不正确。

（2分）△r G m <0只是在给定反应进度那一时刻的判定条件。

当反应进行后，△r G m 会发生改变，当△r G m ＝0时，反应达到平衡，一般情况下反应物不能全部都变成产物。

（3分）五、计算题（共36分）得分1．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)2．已知下列电池Pt|H 2(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）p E T ∂⎛⎫ ⎪∂⎝⎭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）r m H ∆r m S ∆r m G ∆（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）HBr α 解：（1）电极反应：阳极： 1/2H 2 (g,100kPa) = H + + e -阴极： AgBr + e- = Ag (s)+Br -(1分）电池反应： 1/2 H 2 (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=E Ф根据能斯特方程（2分）1/22()E=E ln 0.0815(()/)RT HBr zF p H p αΘΘ-=即 298.158.3150.0713ln ()0.081596500HBr α⨯-=得出α（HBr ）=0.672 （2分）说明：若z ＝2，则四个函数的变化值为z ＝1时的2倍。