物理化学期末考试试卷(C卷)

攀枝花学院
2011-2012学年二学期物理化学期末考试试卷(C卷)
班级
题目部分，(卷面共有17题,100.0分,各大题标有题量和总分)
一、填空(2小题，共5.0分)
[2.0分]1.气体A的临界温度「(A)高于气体B的「(B)，而临界压力p「(A)小于p「(B)，则气体的范德华常数a较大。

[3.0分]2.A，B两种气体的临界温度及临界压力有如下关系：T c(A) > T c(B)，p c(A) < p「(B)。

则气体 _____ 的范德华常数a大，气体 _______ 的范德华常数b大，气体________ 的临界体积V c大。

二、选择(2小题，共4.0分)
[2.0分]1.若气体能借增大压力而被液化，则其对比温度T r必为：()。

(1 )任意值；(2 ) T r = 1 ；
(3 ) T r > 1；( 4 ) T V 1。

[2.0分]2. 已知298 K及101.325 kPa压力下，反应
A(s) + 2BD(aq) == AD 2(aq) + B2(g)
在电池中进行，反应进度=1 mol时，系统做电功150 kJ，放热80 kJ,该反应的摩尔等压反应热Q p,
m = ( ) o
(1)- 232.5 kJ ；
(2)- 227.5 kJ ;
(3)- 230 kJ ；
(4)- 80 kJ o
三、问答(1小题，共6.0分) [6.0 分]1. 气相反应NO(g) + 02(g) ==== NO 2(g)在298 K , 101.325 kPa 下进行。

若有关气
体均可视为理想气体，则因理想气体的热力学能只是温度的函数，故上述反应的U = 0,又因是等温等压过程，。

此种说法是否正确？为什么？
四、计算(10小题，共75.0分)
[6.0分]1. 某地夏天最高温度为42C，冬天最低温度为—38C。

有一容量为2000 m3的气柜，若其压力始终维持在103.9x 103 Pa,试问最冷天比最热天可多储多少千克的氢？(已知H2的摩尔质量为2.016 g • mol-1。

)
[5.0分]2. 1 kg , 101.325 kPa , 100 C的水变成同温、同压的水蒸气时体积增加了多少？水
蒸气体积按理想气体计算。

(已知：100 c下水的密度为958.8 kg • m-3,水的相对分子质量
M r = 18.02。

)
[8.0分]3.从梅耶(Meyer)实验获得的0.1525 g某液体试样汽化后，被蒸气置换出的空气，
在97.32 kPa, 20.0 C时的体积为35.05 cm3。

该液体中所含各元素的质量分数为w(C )= 0.2210, w(H) = 0 0458, w(Br) = 0 7332，试求该液体的化学式。

假设该液体的蒸气服从理想气体状态方程。

(已知C, H , Br的相对原子质量分别为12.01, 1.008, 79.90。

)
[5.0分]4. 在27C, 3.0 dm3的容器内盛有0.3024 g出和1.401 g N2,试求混合气体总压力、
各气体的摩尔分数及分压力。

(已知元素的相对原子质量：H , 1.008；N ,14.01。

)
[10.0分]5. 碘I2在137C时的蒸气压是26.665 kPa。

问最少需要多少体积的空气从10 g碘上通过才能使5 g碘升华。

已知空气的入口温度是20C，压力是101.325 kPa,出口压力也
是101.325 kPa,出口温度是137C。

(已知碘I的相对原子质量为126.9。

)
[5.0分]6. 人长期吸入Hg蒸气会引起肾的损伤，因此空气中Hg含量不应超过0.01 mg -m-3。

设由于空气流通，空气中Hg蒸气的分压力只是其饱和蒸气压的10 %。

当室温为25C时，实验室中残留的Hg产生的蒸气是否超过允许值。

(已知25C时Hg的蒸气压为0.24 Pa, Hg
的相对原子质量为200.6。

)
[12.0分]7.应用范德华方程，计算在27C时将1 mol CO2气体从10 dm3压缩到1dm3时所需的最小功。

CO2 的范德华常数 a = 0.364 Pa - m6- mol-2, b = 0.0427 x 10-3 m3- mol-1。

[6.0分]8.用流动法测定摩尔定压热容，先使H2在101.3 kPa压力下以一定的流速通过一绝
热管，管内有电阻丝用于加热气体，进行了二次实验数据如下：
[12.0 分]9.
某气体经过如右图所示的循环过程，过程AB的U = 0 ,过程BC的p = 0,过程CA的Q
=0。

试求：
(1) 循环过程的净功W;
(2) 过程BC的U;
(3) 过程BC的Q。

(皆用图形面积来表示)
[6.0分]10. 在25C时，等容容器中，1 mol萘(s)在氧气中燃烧，已知Q v,m = —5148.9 kJ • mol-1, f H
(H 2O, l ) = —285.84 kJ • mol-1, f H (CO2, g ) = 393.51 kJ • mol-1,试求25 C 下：
(1)反应的c H ;
(2)萘的标准摩尔生成焓f H (C10H8, s ) o
五、证明(2小题，共10.0分)
[2.0分]1. 已知理想气体加热过程的U = nC V,m( T2 —T1 )，证明H = nC p,m( T2—「)。

[8.0分]2. 一绝热硬木箱中原为真空，用针将木箱刺一微小孔隙，使温度为T1的空气缓慢
进入。

求稳定时(即箱内气体压力等于大气压力)箱内温度T2与T1的关系式。

答案部分，(卷面共有17题,100.0分,各大题标有题量和总分)
一、填空(2小题，共5.0分)
[2.0分]1.答案解：A
[3.0分]2.答案解：A
A_
_A_
二、选择(2小题，共4.0分)
[2.0分]1.答案解：(4 )
[2.0分]2.答案解：(2)
三、问答(1小题，共6.0分)
[6.0分]1.答案解：不对。

对于一定量一定组成的理想气体，其热力学能只是温度的函数。

有相变化和化学变化时都不满足上述条件，也就得不到U = 0的结论。

只适用于一系统在无相变化及无化学变化且W' =0的等压过程下的情况，而
有化学变化时套用此式则不对。

四、计算(10小题，共75.0分)
[6.0 分]1.答案解：m1 —m2 = ( n1 —n2 ) M = ( pV / RT1—pV / RT2 ) M = [pV / R](1 / T1—1 / T2 )M
={[(103.9 X 103)x 2000 / 8.314] X (1 / 235 —1 / 315) X 2.016 X 10-3} kg
=54.5 kg
[5.0分]2.答案解：
V = 1.698 m3
[8.0分]3.答案解：该液体的蒸气服从理想气体行为，故该液体的摩尔质量为:
M = mRT / pV
该化合物中碳、氢、溴三种元素的原子个数分别为:
C:0.2210 / 12.01 X 109.0 = 2.006 2
H :0.0458 / 1.008 X 109.0 = 4.953 5
Br:0.7332 / 79.90 X 109.0 = 1.000
故该液体的化学式为C2H5Br。

[5.0 分]4.答案解：n(H2) = (0.3024 / 2.016) mol = 0.15 mol
n(N 2) = (1.401 / 28.02) mol = 0.05 mol
p = [n (H2)+ n(N2)]RT / V
=[(0.15 + 0.05 )x 8.314X 300 / ( 3.0 X 10-3 ) ] Pa
=166.3 kPa
y(H2) = 0.15 / ( 0.15 + 0.05 ) = 0.75
y(N2)= 1 —0.75 = 0.25
p(H2)= py(H2)= 166.3 kPa X 0.75 = 124.7 kPa
p(N 2) = py(N 2) = 166.3 kPa X 0.25 = 41.6 kPa
[10.0分]5.答案解：碘蒸气的物质的量：
n(12) = [5 / ( 2 X 126.9 )]mol = 0.0197 mol
出口体积V = [ 0.0197 X 8.314 ( 273.15 + 137 ) / 26665 ] m3
由于入口、出口时，空气物质的量不变，则：
(101325 X V0 / m3 ) / [ 8.314 ( 273.15 + 20 )]
=(101325 —26665 ) X 2.5196X 10-3 / [ 8.314 ( 273.15 + 137 )] 得入口体积V。

= 1.327 X 10-3 m3
V0即为空气入口时的体积。

[5.0 分]6.答案解：p(B) = n(B) RT / V = c(B) RT
c(Hg) = [ 0.24 X 0.1 / ( 8.314 X 298.15 ) ] mol • m-3 =9.6 X 10-6 mol • m-3
若以mg • m-3为单位，则空气中Hg含量为：
200.6 X 103X 9.6 X 10-6 mg • m-3 = 1.9 mg • m-3
远超过允许值。

[12.0分]7.答案解：最小功即等温可逆功。

p1 = RT / ( V m—b )—a / V m2
={ —8.314X 300ln[ ( 1 —0.0427 ) / ( 10 —0.0427 )] —0.364[ 1 / ( 1 X 10-3 ) —1 / ( 10 X 10-3 ) ]} J
=(5841 —328 ) J = 5.51 kJ [6.0分]8.答案解:
=Q p / (n T), M r(H2)= 2.016
(288.7K) = 123.12 / (6.110 X 1.413 / 2.016) J • K-1• mol-1= 28.75 J • K-1• mol-1
(195.2K) = 92.15 / (3.612 X 1.937 / 2.016) J • K-1• mol-1= 26.55 J • K-1• mol-1
(90.2K) = 43.57 / (3.112 X 1.259 / 2.016) J • K-1• mol-1 = 22.35 J • K-1• mol-1
[12.0分]9.答案解：
(1)循环过程的净功W< 0，相当于ACBA所围面积的负值。

(2)循环过程的U = 0，U = U AB + U BC + U CA
=0 + U BC + U CA = 0
U BC = —U CA = —Q CA—W CA = —W CA < 0, W CA相当于的面积。

(3)Q BC = U BC —W BC = —W BC—W CA
W BC + W CA相当于面积+ 面积，
即相当于的面积。

[6.0 分]10.答案解：(1) C10H8(S) + 1202(g) 10CO2(g) + 4H2O(l)
c H = Q p,m = Q v,m + nRT
=—5 148.9 kJ • mol-1 + (10 —12) X 8.314 J • K-1• mol-1X 298K X 10-3 =—5 153.9 kJ •
mol-1
(2) r H = 10 f H (CO2, g ) + 4 f H (H2O, l ) —f H (C10H8, S ) 则f H (C10H8, S ) = [10 (—393.51)
kJ • mol-1 + 4 (—285.84) kJ • mol-1
+5 153.9 kJ • mol-1 ]
=75.4 kJ • mol-1
五、证明(2小题，共10.0分)
[2.0 分]1.答案解：H = U + ( pV ) = nC v,m( T2 —T1 )+ nR ( T2 —T1 )
=n( C V,m+ R ) ( T2一T1 ) = nC p, m( T2一T1 )
[8.0分]2.答案解：设进入绝热箱内之气体为系统，环境对它做的功pV1来改变系统的热力学
能
[C V ( T2 —T1 )]，即:
pV1 = C v ( T2 —T1 )
nRT1 = C v ( T2—T1 )。