物理化学统计热力学：模拟试卷A.doc

物理化学第三章模拟试卷A

班级 ___________ 姓名 ________________ 分数 ______________________________ 一、选择题(共10题20分)

1. 假定某原子的电子态有两个主要能级，即基态和笫一激发态，能级差为1.38 x IO'21 J,

其余能级可以忽略，基态是二重简并的。则在100 K 时，第一激发态与基态上的原了数之比 为： ( )

(A) 3 (B) 0.184 (C) 1 (D) 0.01

2. 如果我们把同一利吩子分布在二个不同能级£与口上的Z7打刃个分子看成是“不同种” 的分子A 与A\则这“两种分子”将可按Z A 进行转化而达到平衡。请计算这个“化 学平衡”的Kn 。

3. H 2O 分了气体在室温下振动运动时C I 的贡献可以忽略不计。则它的Cpg/C 畑值为 (H 2O 可当作理想气体)： ()

(A) 1.15 (B) 1.4 (C) 1.7 (D) 1.33

4. 气体CO 和2有相近的转动惯量和相对分子摩尔质量，在相同温度和压力时，两者平动 和转动爛的人小为： ( )

(A) S ljn (CO)=S t .m (N 2), (B) Sm(C0)>Sm(N2), (C) 5t ,m (CO)=S l ,ni (N 2), (D) 5tjn (CO)=S t ,ni (N 2), 5. 晶体CH 3D 中的残余爛Som 为:

7. 在298.15 K 和101.325 kPa 时,摩尔平动爛最大的气体是:

(A) H. (B) CH 4 (C) NO (D) CO,

8. 热力学函發与分子配分函数的关系式对丁•定域粒子体系和离域粒子体系都相同的是:

(A) G,F,S (B) U,H,S (C) U,H,Cy (D) H, G, C v 9. 近独立定域粒了体系和经典极限下的非定域粒了体系的 ()

(A) 最概然分布公式不同 (B) 最概然分布公式相同

(C) 某一能量分布类型的微观状态数相同

(D) 以粒子配分函数表示的热力学函数的统计表达示相同

*10.忽略CO 和N2的振动运动对炳的贡献差别。N2和CO 的摩尔爛的大小关系是: ()

(A) 5m (CO) > S m ( N 2) (B) S m (CO) < S m ( N 2) (C) S m (CO) = S m ( N 2) (D) 无法确定

二、填空题(共9题18分)

11. 当C12第一振动激发态的能量等于力卩时，振动对配分函数的贡献变得很重耍。此吋的温

度为 ______________ o (已知振动特征温度0v =801.3 K)

12. 双原子分子在温度很低时且选取振动基态能量为零，则振动配分函数值为 ___________ o 13. 已知N2分子的转动特征温度为2.86 K,用统计力学方法计算在298 K, 101 325 Pa 下, 1 mol N?分子气体的转动亥姆霍兹函数值仟= __________________ 0 14. 2 mol CO2转动能 U r = _________ o

15. 三种统计方法中所用的基本假设是哪一种？(以表示)

S rjn (CO)>S r .m (N 2) S r .m (CO)>S r .ni (N 2) S r ,m (CO)

(A) 3,2,7 (B) 3,2,6 (C) 3,3,7 (D) /?ln4 (D) 3,3,6

16.由N个粒子组成的热力学体系，其粒子的两个能级为和叶5相应的简并度为

gi 和g2,假设g尸g2=l，V =lx lO'm-1 2 3,贝U该体系在100 K 时，NJN\=___________。

17.当两能级差£2切=kT时，则两能级上最概然分布时分子数Z比N；IN：

为: _________________ ;当两能级差为£2吒\=",一冃.其简并度g]=l,g2=3,则N；IN：为

O

18.N2的振动频率v =6.98 x IO13 s',在25°C时，v =1和u =0能级上粒子数之比为

Nv=o= ____________ 。

19.C0和N?分子质量加、转动特征温度G•基本相同，且0v>>298 K,电子都处于非简并

的最低能级上，这两种分了理想气体在298 K, 101325 Pa下摩尔统计爛的差值s： (CO) -5：(N2) = __________________________________ 。

三、计算题(共5题40分)

20.定域的50个全同的分子其总能量为5®分布在能级为0, £,2£,3&4&5£上。

(1)写出所有可能的能级分布；

(2)哪一种分布的微观状态数鏡戢大？

(3)所有可能分布的微观状态数为多少？

21.计算2在25°C"压力下的标准摩尔吉布斯自由能Gm (298.15 K)o 已知：&r= 2.89 K, (9V=

3358 K, M r= 28.01 (选振动基态能量为零)。

22.采用电弧法加热2分子，由加热温度下的振动光谱测知它在各振动能级上的分子数M 与基态分子数No之比如下：

■p0 I ~

%饨 LOO 0.2601 0.0676

已知N2分子的振动特征温度为&.= 3340 Ko

2 求气体的温度；

3 证明分了的振动服从玻耳兹曼分布。

23.假定298.15 K时，1 mol 12的振动能是(gRT,问振动特征温度是多少？振动频率是多少？

24.NO分了有一个成对电了，且第一电了激发态简并度为gi=2, A v c= v r v()= 121 cm1, 求500 K 吋NO的电子配分函数gc。

四、问答题(共3题20分)

25.(1)有人小一样的球30个，现有编号为红色盒了40个、白色盒了60个。将球分为A, B两组，A组10个，放置红盒，B组20个，放置白盒。若每盒只容一球，问总共冇多少种不同的装置方式？

(2)若球、盒的数FI以及分组方式同前题，但每盒可容纳的球的数冃不限，则可能冇多少种不同的装置方式？