物理化學上期末試卷B答案

1、2014 2015 學年 第 一 學期 化學與材料 學院（系） 2012 級 應用化學 專業(yè)物理化學（上）期末試卷B答案注意事項： 1. 答題必須寫在答題紙上，寫在試卷上不予得分，答題字跡要清楚，并保持卷面清潔；2. 把考生信息填入信息欄指定位置；3. 考試時間為120分鐘一、 選擇題（共20小題，每小題2分，共40分）1下列各圖所示的速率分布曲線，哪一個圖中的兩條曲線是同一溫度下氮氣和氦氣的分子速率分布曲線？ （A） A. B. C. D.2速率分布函數(shù)f()的物理意義為： （C） A. 具有速率的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比 B. 具有速率的分子數(shù) C. 速率分布在附近的單位速率間隙中的分子數(shù)

2、占總分子數(shù)的百分比 D. 速率分布在附近的單位速率間隙中的分子數(shù) 3 在一個容積不變的容器中，有一定的理想氣體，溫度為T0時，氣體分子的平均速率為，分子的平均碰撞次數(shù)為，平均自由程為。當氣體溫度為4T0時，氣體分子的平均速率為，分子的平均碰撞次數(shù)為，平均自由程為分別為： （B） A. =4，=4，=4 B. =2，=2，= C. =2，=2，=4 D. =4，=2，= 4下列對某物質臨界點的描述，哪一個是錯誤的？ （D） A. 飽和液體和飽和氣體的摩爾體積相同 B. 臨界參數(shù)Tc， pc ，Vc 皆有定值 C. 氣體不能液化 D. ， 5假定某種分子的許可能級為0、2和3，簡并度為1、1、2、

3、3。四個分子構成的定位系統(tǒng)，其總能量為3時，系統(tǒng)的微觀狀態(tài)數(shù)為： （A） A. 64 B. 60 C. 40 D. 286某雙原子分子AB取振動基態(tài)能級為零，在溫度T時的振動配分函數(shù)q0v=為1.1，則粒子分布在=0的基態(tài)上的分布數(shù)N0/N應為： （B） A. 1.1 B. 0.91 C. 1 D. 0 7已知CO(g)和N2(g)的分子質量相同，轉動特征溫度基本相同，若電子都處于非簡并的基態(tài)，且振動對熵的貢獻可忽略，則CO(g)和N2(g)的摩爾熵的大小關系是：（A） A. Sm(CO) > Sm(N2) B. Sm(CO) <Sm(N2) C. Sm(CO) =Sm(N2) D

4、. 無法確定 8已知N2(g)的轉動慣量I=1.394×10-46kg.m2，k=1.38×10-23J.K-1，h=6.626×10-34J.s，則298.15K時N2(g)的轉動配分函數(shù)是： （B） A. 103.0 B. 51.52 C. 25.76 D. 3429在等壓下，進行一個反應A(g)+B(g)C(g)，若rHm>0，則該反應一定是： （D） A. 吸熱反應 B. 放熱反應 C.溫度升高 D. 無法確定 10一定量的單原子理想氣體，從A態(tài)變化到B態(tài)，變化過程不知道，但若A態(tài)和B態(tài)兩點的壓強、溫度和體積都確定，那就可以求出： （B） A. 氣體

5、膨脹所做的功 B. 氣體熱力學能的變化值 C. 氣體分子的質量 D. 熱容的大小11一種實際氣體，其狀態(tài)方程為pVm=RT+ap (a>0)，經節(jié)流膨脹后其溫度將： （A） A. 升高 B. 降低 C. 不變 D. 無法確定 12對于吉布斯-杜亥姆公式，下列敘述錯誤的是： （C） A. B. C. D. 各偏爾量之間有關系 13某理想氣體，在300K時等溫真空膨脹至體積增加一倍，則其S =？ （D） A. -5.76 J·K-1 B. 331J·K-1 C. 5.76J·K-1 D. 11.53J·K-114在恒溫密閉容器中有A、B兩杯稀鹽水溶液，

6、鹽的濃度分別為cA和cB，且cA>cB，放置足夠長的時間后：（A） A. cA 降低，cB增加 B. A杯液體量的減少，B杯液體量的增加 C. cA 增加，cB降低 D. A、B兩杯中鹽的濃度會同時增大15100時，濃度為mol·kg-1的蔗糖水溶液的蒸氣壓為100kPa，那么該溶液中水的活度a與活度系數(shù)r是：（B） A. a<1，r<1 B.a<1，r>1 C. a>1，r>1 D.a>1，r<116部分互溶雙液系，一定溫度下若出現(xiàn)兩相平衡，則：（B） A. 系統(tǒng)的組成一定 B. 兩相的組成與物系點有關，且兩相的質量分數(shù)之比為常

7、數(shù)C. 兩相的組成一定 D. 兩相的組成與物系點無關，且兩相的量之比為常數(shù)17FeCl3(s)和水能形成FeCl3·6H2O(s)、2FeCl3·7H2O(s)、2FeCl3·5H2O(s)、FeCl3·2H2O(s)四種水合物。常壓下，將一定量的FeCl3(s)溶于水中，達三相平衡時，能與冰和氯化鐵溶液共存的水合物是： （A） A. FeCl3·6H2O(s) B. 2FeCl3·7H2O(s) C.2FeCl3·5H2O(s) D. FeCl3·2H2O(s)18某溫度下，反應2SO2+O22SO3達到平衡時，

8、n(SO2):n(O2):n(SO3)=2:3:4?？s小體積，反應再次達到平衡時，n(O2)=0.8 mol，n(SO3)=1.4 mol，此時n(SO2)=？ （C） A. 0.4 mol B. 0.6 mol C. 0.78 mol D. 1.2 mol19 在密閉容器中，有一反應：NO(g)CO(g) 1/2N2(g)CO2(g)；H-373.2 kJ·mol-1，達到平衡后，為提高該反應的速率和NO的轉化率，正確措施是： （B） A. 加催化劑同時升高溫度  B. 加催化劑同時增大壓強 C. 升高溫度同時充入N2   

9、0;     D. 降低溫度同時增大壓強20可逆反應N23H2 2NH3的正、逆反應速率可用各反應物或生成物濃度的變化來表示。下列各關系中能說明反應已達到平衡狀態(tài)的是： （C） A. 3正（N2）正（H2） B. 正（N2）逆（NH3） C. 2正（H2）3逆（NH3） D. 正（N2）3逆（H2）二、計算題（共5小題，每題10分，共50分）1將1mol 單原子理想氣體從始態(tài)300K，100kPa，經絕熱可逆壓縮到體積為5dm3，試求該過程的Q，W，U，H，A、G、S。已知Sm(g,300K)=150J·K-1。解：V1= =24.9435dm

10、3（1分） T2=T1× =875.88K（2分） Q=0（0.5分），S=0（0.5分） =7182.2J（2分） H=nCp,m (T2T1)=1×2.5×8.3145×(875.88300)=11970.4J (1分) U=nCv,m( T2T1)=1×1.5×8.3145×(875.88300)=7182.2J (1分) A= U(T2S2T1S1)=7182.2150×(875.88300)= 79199.8J (1分) G= H(T2S2T1S1)=11970.4150×(875.88300)

11、=74411.6J (1分)2333K時苯胺(A)和水(B)的蒸氣壓分別為0.760kPa和19.9kPa，在此溫度苯胺和水部分互溶形成兩相，苯胺在兩相中的摩爾分數(shù)分別為0.732(苯胺層)和0.088(水層)。試求：（1） 苯胺和水的亨利常數(shù)。溶劑遵守Raoult定律，溶質遵守Henry定律（2） 水層中苯胺和水的活度因子 (以Raoult定律為基準)（3） 苯胺層中苯胺和水的活度因子 (以Henry定律為基準)解：（1）苯胺層：pA=p*AxA，pB=kBxB (1分) 水層：pB=p*BxB，pA=kAxA (1分) p*AxA=kAxA，kA=p*AxA/xA=0.760×0

12、.732/0.088=6.37 kPa (1分) p*BxB=kBxB，kB=p*BxAB/xB=19.9×0.912/0.268=67.72 kPa (1分) （2）以Raoult定律為基準：pA=p*AxArRA，rRA=pA/(p*AxA)=p*AxA /(p*AxA) (1分) rRA=xA/xA=0.732/0.088=8.32 (1分) pB=p*BxBrRB，rRB=pB/(p*BxB)=p*Bx B/(p*BxB) =1 (1分) （3）以Henry定律為基準：pA=kAxArHA，rHA=pA/(kAxA)=p*AxA /(kAxA) (1分) rHA=p*A/kA

13、=0.760/6.37=0.113(1分) pB=p*BxBrHB，rHB=pB/(p*BxB)=p*Bx B/(p*BxB) =x B/xB = 0.912/0.268=3.40 (1分3液體和固體CO2的飽和蒸氣壓為p(l)和p(s)與溫度的關系式分別為： ；已知其液體密度l=1.10×103kg·m-3，固體密度s=1.56×103kg·m-3，M=48×10-3kg·mol-1。 求下列不可逆相變的G，并判斷200K，100kPa下液體CO2能否穩(wěn)定存在？ CO2(s，1mol，200K，100kPa)CO2(l，1mol，2

14、00K，100kPa）解：200K下， ，p(l)=228662Pa (1分)200K下， ，p(s)=160332Pa (1分) 可逆途徑：（3分）G1= 1.702J（1分）G5= =-5.146J（1分）G3=nRTln =1×8.314×200×ln =590.29J（1分）G=G1+G2+G3+G4+G5=1273.17+1.702-5.146=568.85J（1分）G>0，逆方向自發(fā)，故液體CO2不能穩(wěn)定存在。（1分）4將摩爾比為n(H2O)(g):n(CH4)(g)=5:1的原料氣通過灼熱的催化床，溫度為873K，壓力為100kPa，并假設只發(fā)

15、生下列兩個反應：（注意：解方程可省略，用未知數(shù)代）(1) H2O(g)+CH4(g)CO(g)+3H2(g) rGm(1)=4435J·mol-1(2) H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g) rG(2)= -6633J·mol-1試計算達到平衡時的組成，用摩爾分數(shù)表示。解：Kp(1)=exp-rGm(1)/(RT)=exp(-4435/8.3145/873)=0.5428 (1分) Kx(1)=Kp(1)(p)2(p)-2=0.5428×(100)2×(100)-2=0.5428 (0.5分)Kp(2)=exp-rGm(2)/(RT)=exp

16、(6633/8.3145/873)=2.494 (1分) Kx(2)=Kp(1)(p)0(p)0=2.494 (0.5分) (1) H2O(g)+CH4(g)CO(g)+3H2(g) (2) H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g) 起始(mol)： 5 1 0 0 5-x x 0 3x 平衡(mol)：5-x-y 1-x x-y 3x+y (2分) 5-x-y x-y y 3x+y n總=6+2x，Kp(1)= = =0.542 (1分)Kp(2)= = =2.494 (1分) x=0.911mol (0.5分)，y=0.653 mol (0.5分)，n總=6+2×0.911=7.822mol (0.5分)x(CH4)=0.440 (0.5分) x(CO2)=0.083 (0.5分)x(CO)=0.033 (0.5分) x(H2O)=0.011 (0.5分) 三、分析題（10分）有凝聚相二組分相