2012物理化學(xué)期中考試題答案(本科)

1、一、填空題（40分，每題2分）1在300K、400kPa下，摩爾分?jǐn)?shù)=0.40的5molA、B理想氣體混合物。其中A氣體的分壓力= 240 kPa。2. 在一定溫度下，C(石墨)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓( CO2 (g) )。3 在任意T、p下，理想氣體的壓縮因子Z= 1 ，實際氣體若比理想氣體難壓縮，則Z > 14理想氣體自由膨脹Q= 0 ,W= 0 ,U= 0 ,H= 0 。5理想氣體的定義 在任何壓力和溫度下均符合理想氣體狀態(tài)方程的氣體，微觀上足 分子間無相互作用力， 分子本身不占體積兩個特征。6熱力學(xué)平衡態(tài)滿足哪些條件: 熱平衡 ， 力平衡 ， 相平衡 ， 化學(xué)平衡 。 7Qp=H的適用

2、條件是 恒壓且非體積功為零 。8.一般有單原子分子理想氣體的Cv. m為 3R/2_,Cp. m為_5R/2_。.9用熵判據(jù)判斷過程性質(zhì)的適用條件是隔離系統(tǒng)，用G0判據(jù)的適用條件恒溫恒壓非體積功為零。10氣體液化必須滿足的條件是 液化溫度在液體臨界溫度以下 。11在溫度為T的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，反應(yīng)(1) A2B、反應(yīng)(2) 2AC的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓分別為、。則反應(yīng)(3) C4B的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓為= _。12.甲烷氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下(0,101.325kPa)的密度是_0.716kg.m-3_。13.現(xiàn)有1mol理想氣體在202.65KPa,恒溫膨脹體積增加10倍，其U為_0_S為_19.14_J/mol

3、_14化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓數(shù)值在_rCp.m=0_條件下不隨溫度改變而變化。151mol理想氣體在恒定壓力下溫度升高1度，系統(tǒng)對環(huán)境所做的功_ _8.314 J_。16.摩爾氣體常數(shù)R是由真是氣體的_pVm_對_p _作圖外推p0處而求得。17克勞修斯-克拉佩方程的使用條件純物質(zhì)氣-液或氣-固兩相平衡，氣體遵循理想氣體狀態(tài)方程且Vm（g）Vm（l）。18卡諾熱機在T1=600K的高溫?zé)嵩春蚑2=300K的低溫?zé)嵩粗g工作，熱機效率為=_50%_19化學(xué)勢的定義式為_(G/nB)T,P, nC_,其他表達(dá)式為_(U/nB)S,V, nC_, _(H/nB)S,p, nC_ , _(A/nB)

4、T,V, nC_ 。20. 理想液態(tài)混合物的定義為任一組分在全部組成范圍內(nèi)都符合拉烏爾定律的液體混合物,理想液態(tài)混合的混合性質(zhì)混合過程無吸放熱變化，無能量變化和體積變化。三、簡答題（20分，每小題5分）1寫出封閉系統(tǒng)熱力學(xué)四個基本方程式。答： dU=TdS-pdV dH=TdS+Vdp dA=-SdT-pdV dG=-SdT+Vdp23mol單原子分子理想氣體在等壓條件下由300K加熱到600K，試求該過程的W、Q、U、H、DS。 解： U= n Cv.m(T2-T1)=3×3/2×8.314×(600-300)=11.2 KJH= n Cp.m(T2-T1)=3

5、×5/2×8.314×(600-300)=18.7 KJQ=H=18.7 KJW=U-Q=11.2-18.7=-7.5 KJDS=n Cp.mln T2/ T1=3×5/2×8.314×ln600/300=43.2 J/K3體積功的計算公式？理氣恒溫可逆體積功？絕熱可逆體積功的計算？ 答： 一般： W=-V1 V2 pambdV 恒外壓：W=- pamb （V2-V1） 恒壓：W= p1V1-p2V2理氣恒溫可逆體積功：W=nRTln V1/ V2=nRTln p2/ p1絕熱可逆：W= p1 V1/-1（1/V2-1-1/V1-1）

6、或 W=U= n Cv.m(T2-T1) 4熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式？描述熵增加原理。答：dSQ/T 不可逆 可逆 熵增加原理：隔離系統(tǒng)（絕熱過程），熵不可能減小四、計算題（40分，每小題10分）11mol,263.15K的過冷水于恒定的101.325kPa下凝固為263.15K下的冰，求系統(tǒng)的熵變DG。已知水的凝固焓slHm(273.15K，101.325kPa)=-6020J.mol-1，冰的Cp,m(冰)=37.6 J.mol-1K-1,水的Cp,m(水)=75.3 J.mol-1K-1。 解： 1mol, H2O(s) T=263.15K P=101.325 kPa= 1mol, H

7、2O(l) T=263.15K P=101.325 kPa= slHm(263.15K)slS(263.15K) H1 S1H2 S2 1mol, H2O(s) T=273.15K P=101.325 kPa= 1mol, H2O(l) T=273.15K P=101.325 kPa=slHm(273.15K)slS(273.15K)slHm(263.15K，101.325kPa)= slHm(273.15K，101.325kPa)+ H1 + H2 = slHm(273.15K，101.325kPa)+ 273.15 263.15Cp,m(冰)- Cp,m(水)dT =-6020J.mol-

8、1+377 J.mol-1=-5643 J.mol-1slS(263.15K，101.325kPa)=slS(273.15K，101.325kPa)+S1+S2 = slS(273.15K，101.325kPa)+ n Cp,m(水) ln T1/ T2+ n Cp,m(冰) ln T2/ T1= nslHm(273.15K，101.325kPa) / T1+ n Cp,m(水) ln T1/ T2+ n Cp,m(冰) ln T2/ T1 =-6020/273.15+1×75.3×ln273.15/263.15+1×37.6×ln263.15/273.

9、15 =-20.633 J/KG=H-TdS=-5643-263.15×（-20.633）=-213.43 J2計算25時，反應(yīng)2CO(g)+4H2(g)=H2O(l)+C2H5OH(l)的 、(CO)=-110.52kJ/mol 、(H2O.l)=-285.83kJ/mol、(C2H5OH.l)=-277.7kJ/mol(CO)=197.67J/(mol·K)、(H2)=130.68J/(mol·K)、(H2O.l)=69.91J/(mol·K)( C2H5OH.l)=161J/(mol·K)解：=(H2O.l)+ (C2H5OH.l)-2(

10、CO)= -285.83-277.7-2×（-110.52）=-342.49 kJ/mol=(H2O.l)+ ( C2H5OH.l)-2(CO)-4(H2)= 69.91+161-2×197.67-4×130.68= -687.15 J/(mol·K)=-T=-342.49+298.15×（-0.68715）= -137.616 kJ/mol3現(xiàn)有蔗糖（C12H22O11）溶于水形成某一濃度的稀溶液，其凝固點為-0.200，計算此溶液在25時的蒸氣壓。已知水的Kf=1.86K·mol-1·kg，純水在25時的蒸氣壓為。解：; 4氯苯(A)和溴苯(B)的混合物近乎于理想溶液。在140時，兩純物質(zhì)的飽和蒸氣壓分別為6.80×Pa和1.19×Pa。計算溶液在140、1.013×Pa下氣相和液相的組成。解：氯苯(A)和溴苯(B)的混合物近乎于理想溶液pA= pA*xA pB= pB*xB= pB*（1