0607年05化工輕化材料專業(yè)AB卷答案

1、福建農(nóng)林大學(xué)考試試卷(A)卷20062007學(xué)年第一學(xué)期課程名稱：物理化學(xué)(上)考試時間化工、輕化、材料專業(yè) 一年級 班學(xué)號 姓名題號-一一-二二三四五六七八九十總得分得分評卷人簽字復(fù)核人簽字得分一、填空題(第14題每題1分，其它每題2分，共28分)1.已知液態(tài)水在溫度T時的標準摩爾生成焙為x,則氫氣在該溫度下的標準燃燒蛤為x_o2. 對于理想氣體，有 Cp,m-Cv,m= R。3. 反應(yīng)進度的定義式：dg=(lHB/VB o4. 組分相變化的方向總是從絹分化學(xué)勢高的相向絹分化學(xué)勢 低 的相 變化。(填高或低)5. 稀溶液的四個依數(shù)性分別是：溶齊y的蒸氣壓下降、凝固點降低、沸點升高、滲透壓。6

2、. 相律的公式為：F=C-F+ 或F=C-P-2。今將NH4HS (S)放入一抽空的容器中，并與其分解產(chǎn)物 NH3(g)和H2S(g)成平衡：NH4HS=NH3(g) + H2S(g)則系統(tǒng)的獨 立組分數(shù)C=、相數(shù)P= 2、自由度數(shù)F= 1。7. 影響平衡組成的因素有：反應(yīng)溫度、壓強、反應(yīng)物摩爾比、惰性組分。8. 反應(yīng)CaCO3=CaO+CO2 (g)的K'寫成平衡壓力商的表達式為:人=嚴32*9. 焦耳實驗推出，理想氣體有(at/5V)T=0,該式可以用文字表述為：在恒溫時改變體積,氣體的內(nèi)能不變。10. 公式AH =Qp的適用條件是： 恒壓、非體積功為零。11. 由熱力學(xué)基本公式

3、dG= -SdT + Vdp,可以導(dǎo)出的兩個偏導(dǎo)數(shù)是：(dG/8T)p=一 5、(6G/6P)T = V。12. 25 C下一瓶充氧氣 200 atm (20.27 MPa)的40 dm3的鋼瓶中裝有 11 kg的氧氣。已知該狀態(tài)下壓縮因子z = 0.95O13. 應(yīng)用 GW0作為變化方向或限度的判據(jù)的前提條件是：恒溫恒壓非體積功為零。14. 1 mol理想氣體于恒壓下升高 1 °，氣體與環(huán)境交換的功等于-8.314 J。15. 對于任意的不可逆循環(huán)， AU .=0, AH =0, AS (體系)三0,AS (體系)+AS (環(huán)境)世Oo (填N、=)16. 理想氣體恒溫可逆膨脹，

4、$ (系)nRlnVyVt,理想氣體自由膨脹，(系)=。(寫出表達式)|得分|二、簡答題(是非題每小題1分，其它每小題2分，共21分)1. 物理化學(xué)研究的兩個基本問題?熱力學(xué)和動力學(xué)問題2是非題，判斷結(jié)果填入下表1234567891011XVXVXVVVXXX(1) 隔離系統(tǒng)的炳永遠增加。(2) 隔離系統(tǒng)的炳永不減少。(3) 可以用體系的炳值是增加或不變來判斷過程是自發(fā)變化或達平衡。(4) 可逆絕熱過程的炳變?yōu)榱恪?5) 純物質(zhì)在溫度趨近于 0K時炳規(guī)定為零。(6) 體系的炳值體現(xiàn)了其微觀狀態(tài)的混亂度。(7) 標準炳Sm是一個相對值。(8) 過程的炳變總是大、等于過程熱溫商的積分。(9) 分子

5、間一定存在范德華引力，分子間沒有排斥力。(10) 水的三相點為 0 °C、latm。(11) 理想氣體進行絕熱可逆壓縮，Q=0, AH=0, Ssys=O, AA=0, G=0。3. 名詞解釋(1) 固溶體：兩種物質(zhì)形成的液態(tài)混合物冷卻凝固后，兩物質(zhì)形成以分子、原子或離子 大小相互均勻混合的一種固相。(2) 超臨界狀態(tài)：溫度和壓力高于臨界點的狀態(tài)。(3) 恒沸物：具有恒沸點組成的混合物，其組成取決于壓力。4. 氣體的標準態(tài)是？標準壓力下表現(xiàn)出理想氣體性質(zhì)的純氣體狀態(tài)。三、綜合題（共51分）物質(zhì)C （石墨）H2 (g)N2 (g)O2 (g)CO(NH 2)2 (S)Sm0/ J/mo

6、lK5.740130.68191.6205.14104.6 cHm / kJ/mol-393.51-285.8300-631.66物質(zhì)NH3 (g)co2 (g)H2O (g)CO(NH 2) 2 (S) Orh / kJ/mol-16.5-394.36-228.57?1. 共 10 分)(1)利用上表 1 中各物質(zhì)的 Sme, AcHme?,求 CO(NH2)2(S)在 25°C 時的 fSra A fHm（標準壓力，25?下）AfG meo (6分)(2)利用上表2中各物質(zhì)的AfG me數(shù)據(jù)，求25°C時反應(yīng)CO2 (g) +2NH 3 (g) =H2O (g) +CO

7、(NH 2)2 (S) 的 ArGm6 和 K° (4 分)。(1) CO(NH2 ) 2的生成反應(yīng) C(石墨)+ 2H 2(g) + N 2(g) + O 2(g) =CO(NH 2)2(S)AfSem = 104.6- (5.74+ 2 XI30.68 + 191.6 + 0.5 x 205.14)=456.67AfHem = -393.51 -2 x 285.53 + 0 + 0- (-631.66)=333.51 kJ.mol*AjGem=AfHem-TAfSm=-333.51 x 10計算Imol水在latm (沸點)下全部蒸發(fā)為蒸汽時的Q、W、A U> AH>

8、 AS> A、AG-已知水的氣化熱 40.668 kJ - mol-1 ( 12分，每答案2分)：?過程恒壓,.'.Q=AH = 40.668 KJW= -PAV= -P(V g-Vi)A-P Vg = -8.314x373.15 = 3.102 KJAU=Q + W = 40.668 -3.102 = 37.566 KJAH = A vapH = 40.668 KJAS = AH/T = 40.668 x 10 3/373.15 = 108.986 J/KAA = AU-TAS = 37.566 x 10 3 -373.15 x 108.986 = -3.102 KJ?.?過程

9、為可逆相變，AG = 0 J 某反應(yīng)在HOOK附近，溫度每升高IK, Kp比原來增大1%,求在此溫度附近 該反應(yīng)的 一 298.15 x (- 456.67)=-197.35 KJ.mol 1 CO2(g) + 2NH 3(g) =H 2O© + CO(NH 2)2 (S)ArGem = AjG emCO(NH 2)2(S)J + AjG emH 2O(g)-2AjG 0mNH 3(g) -AfG emCO2(g)=-197.35 - 228.57 + 2x 16.5 + 394.36=1.440 KJ.mol1K0 = exp(-ArGem/RT) = exp- 1400/(8.3

10、14x298.15) = 0.568ArHm (4 分)&( 一)：dK°/dT = K 0 x 1% = > dlnK e/dT=O.Ol與 dhiK 7dT = ArHem/RTA 相比得心氣抵/時=0.01 = >A rHem = 100.6 KJ盛二大In K2e/K 9 = ArHem/R x (T2ArHem = R T2T/(T2 T)ln K I3(1+O.O1)/=8.314 x 1101 x 1100/(1101 1100)ln0.01=100.2 KJ4. 15.6克的水中溶解了1.68克蔗糖后，加熱到100°C,這時溶液上的飽和蒸

11、氣常壓下沸騰了嗎？ （ 5分）（ 蔗糖分子量 342）XA = (15.6/18)/(15.6/18 + 1.68/342) = 0.9942 分PA= PA*X XA= 101.325 x 103 x 0.994=100.7 KPa2 分VP A <P A*常壓下沒有沸騰。1 分6,材料工程學(xué)院某老師欲用 180°C的水蒸氣加熱軟化木材，試用克 -克方程估算 設(shè)備應(yīng)要能耐多大的壓強 （即該狀態(tài)下的蒸氣壓有多大 ） ？已知水的 氣化熱為 moF1。（ 4 分）壓為多少？該工藝所需40.668 kJ ?lnP 2/Pi = A rHein/R X(T2-TI)/T2T=40.66

12、8 x 1()3/8.314 x (180-100)/(180+273.15) x (100+273.15) =2.314P2 = 101.325 x 103 xexp(2.314)1.024 MPa7. （ 10分）25°丙醇（A）-水（B）系統(tǒng)氣-液兩相平衡時蒸氣總壓和氣、液相組成如下:p/kPa2.903.674.164.724.784.724.533.803.17XB00.10.20.40.60.80.950.981YB00.2940.4300.5610.6050.6170.6820.8241（1）畫出壓力一組成圖，并標出氣相線、液相線以及各相區(qū)的平衡相態(tài)；（4分） 在圖中標

13、出，組成為xb =0.3的系統(tǒng)在平衡壓力為 4.16 kPa下氣、液兩相的 相點。依杠桿規(guī)則， 兩相物質(zhì)量的比為多少？（ 4分）（3）對應(yīng)上圖，擬出溫度一組成圖的大致形狀。已知水和丙醇的沸點為100、98°C,恒沸溫度為87°C （2分）84溫度-組成圖8用熱力學(xué)基本方程證明：1） （6H /Op" = V -T（6V /6T"(6 分)2)對理想氣體，有 ( =01) VdH = TdS + VdP .: (8H/dP) T = T(dS/dP) T +V(1) 火：? dG = -SdT + VdpG(T,P), dG = (dG/dT)pdT +

14、(dG/dP) TdP 據(jù)麥克斯韋關(guān)系式有(dS/dP)T = (dV/dT) P (2)式代入式得(dH/dP) T = V-T(dV/dT) P2) 對理想氣體有:V = n RT/PP 不變的條件下 "又寸 T 求導(dǎo)得(dV/dT) P = d(nRT/P)/dT P = nR/P將(灑 /6T)p=nR/P 代入(6H/6P)T = V-T(dV/dT)p 得(dH/dP)T = V-Tx nR/P = V-V=0福建農(nóng)林大學(xué)考試試卷2006 2007學(xué)年第一學(xué)期課程名稱：物理化學(xué)（上）考試時間化工、輕化、材料專業(yè)一年級班學(xué)號姓名題號-一一-二二三四五六七八九十總得分得分評卷

15、人簽字復(fù)核人簽字得分一、填空題（除標注分值的題外，每題2分，共31分）1. 200 C、400 MPa下玦的壓縮因子為 1.21,5 molH2的體積為 5.95x10"/。2. 理想氣體等溫可逆膨脹，過程 AH 0, AU=JQ, W <_0, Q > 0 。（填 >、V、=）3. Imol理想氣體向真空自由膨脹，體積增大10倍，則物系的炳變?yōu)锳S （系）=19.14 J.K-i o4. Imol單原子分子理想氣體（Cv, m=3R/2 ）從300 K絕熱壓縮至500 K,其焙變?yōu)椋篈H=4.2 KJ o5. 相律的公式為：F=C-P+n 或 F=C-P-2。反應(yīng)

16、 CaCO3（s） =CaO（s） +CO2 （g）成平衡 時，系統(tǒng)的獨立組分數(shù) C= 2、相數(shù)P= 3、自由度數(shù)F=。6. 反應(yīng) C （石墨）+H2O （g） =H2（ g） +CO （g）在 1000 K 和 1200 K 時 K° 分別為2.505 和38.08,則此溫度范圍內(nèi)的平均反應(yīng)熱厶 rHm° =。7. 影響平衡組成的因素有：反應(yīng)溫度、壓強、反應(yīng)物摩爾比、惰性組分。8. M AU =Qv的適用條件是：恒容、o9. 應(yīng)用AA< 0作為變化方向或限度的判據(jù)的適用條件是：恒容、恒溫且非體積功為零。10. 由熱力學(xué)基本公式 dA= -SdT- PdV,可以導(dǎo)出的

17、兩個偏導(dǎo)數(shù)是:QNg = -S、二-P 。11. 當系統(tǒng)對環(huán)境作功時，以可逆途徑所作的功絕對值最大。（填大或小）（1分）12. 已知CO2在溫度T時的標準摩爾生成焙為 X,則石墨在該溫度下的標準燃燒焙為x _ o （分）13. 化學(xué)勢的定義式：u=14. 屬于強度性質(zhì)的狀態(tài)函數(shù)有： T、P ,屬于廣延性質(zhì)的有：V、U ,不屬于狀態(tài)函數(shù)的物理量有：0、W （各舉2例）。（3分）15. 97.11 C下，乙醇摩爾分數(shù)為 0.012的乙醇水溶液上水的蒸氣壓為90.2 kPa則此溫度下純水的飽和蒸氣壓為。16. 在真空的容器中放入固態(tài)的 NH4HS,于25 °。下分解為NH3與H2S,測得平

18、衡時 容器內(nèi)的壓力為 66.66 kPa，則反應(yīng) NH4HS （S） = NH3 （g） + H2S （g）的 K9為 0.1111。|得分一二、簡答題（是非題每小題1分，其它每小題2分，共20分）1. 物理化學(xué)研究的兩個基本問題？熱力學(xué)問題和動力學(xué)問題2. 是非題，判別結(jié)果填入下表12345678910VVXXXVXVXV1）體系經(jīng)過一個循環(huán)過程，不論過程是否可逆，體系的炳變?yōu)榱恪?）甲烷氣燃燒過程可以近似看作恒壓絕熱過程。3）單質(zhì)的標準摩爾生成焙一定為零。4）不可逆過程的逆過程是不可以實現(xiàn)的。5）有恒定熔點或沸點的物質(zhì)是純物質(zhì)。6）dGm和K只與溫度有關(guān)，不受壓強影響。7）化學(xué)反應(yīng)的Qp總

19、大于Qv。8）一般來說，某物質(zhì)的 Cp,m總大于Cv,m。9）在100°C、1 atm下1 mol水蒸發(fā)為水蒸氣，過程的（系）=0, AA=0, G=0。10）任何一個過程，體系的炳變不能小于該過程熱溫商的積分。3. 名詞解釋1）狀態(tài)函數(shù)：系統(tǒng)的性質(zhì)均為狀態(tài)的函數(shù)2）內(nèi)能：反映系統(tǒng)內(nèi)部能量的函數(shù)3）標準摩爾生成焙變：在一定溫度的標準態(tài)，下由熱力學(xué)穩(wěn)定單質(zhì)生成化學(xué)計量數(shù)vB =1的物質(zhì)B的標準摩爾反應(yīng) 培。4, 鹽、糖、小分子有機物都具有使細胞失水的作用（如鹽、糖在制作涼拌菜時會腌出大量水，生理鹽水、糖、乙醇的濃溶液具有使菌體細胞脫水而抑制病菌生長的作用等）。試用化學(xué)勢在相變化中的應(yīng)用

20、來解釋這一現(xiàn)象。、綜合題（共49分）1.今有1 mol理想氣體始態(tài)為0°C、IMPa,令其反抗恒定的0.1 MPa的外壓，膨脹到 體積為 原來的10倍，壓力等于外壓。計算此過程的 Q、W、AU> AH> AS> A A> AG-已知Cv, m=12.471 J/mol-Ko ( 12 分)已知該氣體為理想氣體PiVi/nRTj = P 2V2/nRT2,即:lx 106Vi/R x 273.15 = 0.1 x 106x IOV1/RT2T2 = Tj =273.15 KW=-P 村 V2- Vj) = -0.1xl06x( 10Vi- Vj)=-0.1x10

21、 6x 9Vi=-0.1 x 106 x 9 x 8.3145 x 273.15/1 x 106=-2.04 xlO3 J2 分?.過程中溫度不變，理想氣體的內(nèi)能和焙變只是溫度的函數(shù)AU = AH = 02 分AU=Q + W =>Q = -W=2.04xl03 J2 分AS - n Cvfml nT2/Tj + n RbiVWi=8.3145 x I nIO = 19.14 J.K 12 分AA =AU-TAS = -273.15 x 19.14 = -5.23 x 10 3 J2 分AG =AH -TAS = -273.15 x 19.14 = -5.23 x 10 3 J2 分2.

22、 25 C、標準壓力下，金剛石與石墨的標準炳分別為2.38、5.74J/mol? K,標準摩爾燃燒焙分別為-395.407、-393.510kJ/moL計算25 °C、標準壓力下，石墨 一？金剛石的ArGmeo根據(jù)計算結(jié)果說明此條件下哪一種晶型較為穩(wěn)定？（ 7分）-393.510 (-395.407) = 1.897 KJ/mol ,rS m = TS H!,金剛石一 AS m. 石墨=2.38 5.74 = 3.36 J/mol-KArGem=ArHem-TArSe=1.897 x 103-298.15 x (-3.36) = 2.899 KJ/mol3.共12分)欲用苯和乙烯在一

23、定催化劑下進行烷基化反應(yīng)制備乙苯：C6H6 (g) +C2H4 (g) =C6H5-C2H5 (g)_今查表得相關(guān)數(shù)據(jù)物質(zhì)C6H6 (g)C2H4 (g)C6H5-C2H5 9)(298K)AfG me/kJ/mol129.768.12130.451)求298K時該反應(yīng)AfHme/kJ/mol82.9352.2629.76的K0o根據(jù)Ke的計算結(jié)果，預(yù)測該溫度下這個合成方法有否實用價值？(6分)2)為了加快反應(yīng)速率，欲將反應(yīng)溫度選擇在100°C。試計算100°C時的K°。從反應(yīng)速率的提高和轉(zhuǎn)化率變化兩方面綜合考慮，請你對這個選擇作一評價。(6分)(以上兩個問題皆不

24、要求計算，僅作簡單說明)。1) ArGem =fG°m,C6H5-C2H5 一 (卜 jG°m,C6H6 +4jG m,C2H4)=130.45 - (129.7 + 68.15) = -67.4 KJ/molArGem = -RTlnK 0K° = exp(-A rGem/RT) = exp(67.4 x 103/8.3145 x 298)=6.53 xlO 112 分平衡常數(shù)很大，意味反應(yīng)向右進行徹底，產(chǎn)物在平衡組成中占的比例大，故該溫度下這個合成方法有實用價值。2分2) AHm =jH' m,C6H5D2H5(fH' m,C6H6+jH' m,C2H)4=29.76 - (82.93 + 52.26) = -105.43 KJ/mol2 分Yin K2e/ Kje = -A rH° m x(l/T2 - 1/Ti )/R即 In Kf/6.53 x IO11 = 105.43 xlO3 x( 1/373.15 - 1/298)/8.3145K2e=1.25xl0 82 分雖然平衡常數(shù)有所減小，但