《物理化学》期中试卷

化学与材料学院12级应用化学专业

《物理化学（上）》期中试卷

注意事项：

1．某气体的状态方程为pVm=RT+bp(b为大于零的常数)，此气体向真空绝热膨胀后的温度将（  ）                                                 

  A. 不变               B. 上升               C. 下降            D. 不确定

2．当理想气体其温度由298K升高到348K，经(1)绝热过程和(2)等压过程，则两过程的     （  ）

   A. ΔH1>ΔH2   W1W2

   C. ΔH1=ΔH2  W1W2   

3．273.15K，pө下，1dm3水中能溶解49molO2或23.5molN2，在标准情况下，1dm3水中能溶解空气的物质的量为                                                                  （  ）

 A. 25.5mol              B. 28.6mol            C. 96mol             D. 72.5mol                        

4． 纯物质在恒压下G~T图正确的是                                                 （  ）

5．1mol van der waals气体的应等于：                                          （  ）

  A.                      B.                   C. 0                 D

6．理想气体与温度为T的大热源接触做等温膨胀，吸热Q，所做的功是变到相同终态的最大功的20%，则系统的熵变为：                                                          （  ）

   A.                     B.                   C.                   D. 

7. 设373 K时，液体A的饱和蒸气压为133.3 kPa，液体B为66.66 kPa，则：若 A 和 B 形成理想液体混合物，当A在溶液中的摩尔分数为0.5 时，在气相中A的摩尔分数为：         （  ）                                              

   A.  2/3                B.  1/2                C.  1/3            D.  1      

8. 一密封钟罩内放一杯纯水A和一杯糖水B，静置足够长时间后发现：                 （  ）

 A.  A杯水减少，B杯水满后不再变化          B.  A杯水减少至空杯，B杯水满后溢出

 C.  B杯水减少，A杯水满后不再变化          D.  B杯水减少至空杯，A杯水满后溢出 

9．1mol单原子分子理想气体，从273 K，202.65 kPa， 经pT=常数的可逆途径压缩到405.3 kPa的终态，该气体的ΔU为：                                                           （  ）

   A. 1702 J              B. -406.8 J           C. 406.8 J               D. -1702 J  

10．在100℃和25℃之间工作的热机，其最大效率为                                   （  ）

   A. 100%              B. 75%                 C. 25%               D. 20%

二．判断题（共10题，每题1分，共10分；对打“√”，错打“×”）

1．为了计算绝热不可逆过程的熵变，可以在始末态之间设计一条绝热可逆途径来计算。    （  ）

2．绝热系统或隔离系统达平衡时，熵值最大；等温、等压不做非体积功的条件下，封闭系统达平平衡时，Gibbs自由能最小。                                                        （  ）

3．根据热力学第一定律，因为能量不能无中生有，所以一个系统若要对外做功，必须从外界吸收热量。                                                                           （  ）                                                           

4．理想气体的                              只适用于可逆过程。                    （  ）

5．由纯组分混合成理想液态混合物时没有热效应，故混合熵为零。                      （  ）

6．可逆机的效率最高，在其他条件相同的情况下假设由可逆机牵引火车，其速度将最快。  （  ）                                                  7．理想气体在恒定的外压力下绝热膨胀。因为是恒压，所以H = Q；又因为是绝热，所以Q = 0；故H = 0。                                                                       （  ）

8．A，B两液体混合物在T~x图上出现最低点，则该混合物对Raoult定律产生正偏差。     （  ）

9．同温同压下，实际气体的摩尔体积大于理想气体的摩尔体积，则该气体的压缩因子Z>1。 （  ）                         

10． 在298K时，A和B两种气体单独在某一溶剂中溶解，平衡时相应的Henry常数为kA和kB，且已知kA>kB。若A和B同时溶解在该溶剂中达平衡，当气相中A和B的平衡分压相同时，则溶液中B的浓度大于A的浓度。                                                       （  ）   

三．填空题（共10题，每题2分，共20分；在题中“____”处填上答案）

1． 温度273K，压力1000kPa下液态水和固态水的化学势u(l)和u(s)之间的关系是：                                                                   

2．1 mol理想气体从相同的始态(p1，V1，T1)分别经绝热可逆膨胀到达终态(p2，V2，T2)，经绝热不可逆膨胀到达终态(p2，V2/，T2/)，则T2/     T2，V2/     V2，S2/       S2，H2/       H2。（选填：“>”，“<”或“=”）

3．经过任一不可逆循环过程，系统的熵变ΔS         0，环境的熵变ΔS        0。（选填：“>”，“<”或“=”）

4．在288K时H2O(l)的饱和蒸气压为1702Pa，0.6mol的不挥发性溶质B溶于0.540kgH2O(M=18)时，蒸气压下降42Pa，溶液中H2O的活度系数γ水=                   。

 5．在理想气体的S~T图上，任一点上的恒容线与恒压线的斜率之比为                 。

6．已知反应A(s)+B(g)→C(g)，ΔrHm(298K)>0。若在一恒容绝热盛有A(s)和B(g)，并使其发生上述反应，则过程中系统的ΔU     0，ΔT     0，ΔH     0。（选填：“>”，“<”或“=”）

根均方速率u，数学平均速率υa，最概然速率ν，在计算分子平均平动能E要用      ，平均自由程要用       ，三者的大小关系为υm:υa:u=                               。

8．有两种气体A、B，若临界温度TC,A>TC,B，则A比B更       液化。（填“易”或“不易”）。

9．1 mol理想气体在绝热条件下向真空膨胀至原压力的0.10倍，则此过程的S =             。

10．1mol单原子理想气体从p1、T1、V1等容冷却到p2、T2、V1，则该过程的ΔU    0，ΔS   0，W    0，Q    0。(选填：“>”，“<”或“=”)

4. 计算题（共4小题，共40分)

1．(本题8分) 1mol O2(g)(视作理想气体)从始态300K，100kPa，经等温可逆压缩到达终态压力为800 kPa，求该过程的Q，W，ΔU，ΔH，ΔS，ΔA和ΔG。

2．(本题12分)1mol理想气体(Cp,m=7R/2)从0.2MPa，5dm3等温(T1)可逆压缩到1dm3；再等压膨胀到原来的体积(即5dm3)，同时温度从T1变为T2，最后在等容下冷却，使系统回到始态的温度T1和压力。

( 1 )在p-V图上绘出上述过程的示意图；

( 2 )计算T1和T2；

( 3 )计算每一步的Q，W，ΔU，ΔS，ΔH。

3． (本题10分) 将1mol H2O(g)从373K，100kPa下，小心等温压缩，得到了373K，200kPa的介稳水蒸气，但不久介稳水蒸气全变成了液态水，即：H2O(g,373K,200kPa)→H2O(l,373K,200kPa)，求该过程的ΔH，ΔG和ΔS。已知在该条件下，水的摩尔汽化焓为46.02kJ·mol-1，水的密度为1000kg·m-3，摩尔质量为0.01802kg·mol-1，设水蒸气视作理想气体，液体体积不受压力影响。

4．(本题8分） 假设一冰箱是反Carnot机，冰箱外室温为298K，冰箱内部温度为273K， 冰箱的电功率为300W，现将10kg298K的水放入冰箱使其全部结成冰，问需要多少时间？（已知273K时，冰的融化焓为334.7kJ·kg-1，水的平均热容为4.184J·K-1·g-1）

5. 证明题（共3小题，共20分） 

1．(本题5分)若S选T、V为变数，S=S(T,V)，由绝热可逆过程的dS=0的结论，导出理想气体绝热可逆过程方程式TV r-1=常数。(设CV为常数）。

2．(本题5分) 试证明，当纯物质的膨胀系数                  ,则其等压热容Cp与压力无关。（式中T为热力学温度）（提示，即证明          ） 

3．(本题10分) 已知某气体状态方程为pVm=RT+ap，其中a为常数，证明该气体的逸度f＝peap/RT。