《物理化学》第一学期自测题(B)

《物理化学》第一学期自测题（B）

一、填空题（本大题共6小题，共20分）

1．（2分）在绝热封闭条件下，体系的?S的数值可以直接用作过程方向性的判据, ?S = 0表示可逆过程；?S > 0 表示 不可逆过程 ；?S < 0 表示 不可能发生的过程 。 2．（4分）反应C（s）+H2O（g）==CO（g）+H2（g）在675K下达到平衡时，已知：ΔrHm=133.3 kJ·mol－1，若升高温度，则平衡 正向 移动；若增加水蒸气的分压，则平衡 正向 移动；若增加总压，则平衡 逆向 移动；若在等温等容条件下加入氮气，则平衡 不 移动。

3．（2分）稀溶液中溶质遵守 享利 定律，它的数学表达式为 PB=k*xXB 。 4．（3分）CaCO3(s)，BaCO3(s)，BaO(s)和CO2(g)构成的多相平衡体系的组分数为 3（C） 、相数为 5（Φ） 、自由度数为 0 （f） 。

5．（5分）化学反应的ΔrGm的下标“m”的含义是指 反应进度是1mol 。若用下列二个化学计量式来表示合成氨反应：① N2（g）+3H2（g）==2NH3（g）；K○

P，1和ΔrGm，1 ②

○

1/2N2（g）+3/2H2（g）==NH3（g）；K○P，2 和ΔrG○m，2，则二反应

之间的平衡常数KP○的关系为： K○P，1=（K○P，2）2 ；ΔrG○m之间的关系为 ΔrG○m，1=2ΔrG○m，2 。

6．（4分）反应： （CH3）CHOH（g）==（CH3）CO（g）+ H2（g）的标准平衡常数K○与温度T之间的关系为：lnK○==（－7370 /T）+15.2 ，则该反应的 ΔrH○m 6.13×104 J/mol，ΔrS○m 126.4 J·K－1。

二、选择题（单选题，本大题共11小题，共22分）

1．A、B二种液体混合形成理想溶液时，下列量表示不正确的是??（ C ） A．Δ

mixS＞0

B．ΔmixV=0 C．ΔmixG＞0

○

D．ΔmixH=0

2．在100g H2O中含4.5g非电解质，溶液于－0.465C时结冰，该溶质的相对分子质量MB接近于下列哪一数值（水的 Kf =1.86）??（ D ） A．18 B．11.25 C．90 D．180

3．A、B二种液体混合形成理想溶液时，下列量为零的是??（ C ） A．Δ

mixG

B．ΔmixS C．ΔmixH D．ΔmixF

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4．对于形成简单低共熔混合物的相图（见图），当将组成为X的物系平衡冷却到t○C时，则固液二相的质量之比为??（ D ） A．W（s）∶W（l）=ac∶ab B．W（s）∶W（l）=bc∶ab C．W（s）∶W（l）=ac∶bc D．W（s）∶W（l）=bc∶ac

5． 1mol的纯液体在其正常沸点时完全汽化，该过程中增大的量是??（ B ）。

A．蒸气压 B．熵 C．汽化热 D．温度

6．完全互溶的双液系统，当蒸气压具有非常大的正偏差时，下列说法正确的是??（ C ）

A．其定温P～x图上有最大点，定压T～x图上也有最大点 B．其定温P～x图上有最小点，定压T～x图上也有最小点 C．T～x图上有最小点，称为最低恒沸点 D．T～x图上有最大点，称为最高恒沸点

7．在温度为T、压力为p时，反应3O2 (g) ＝2O3 (g) 的Kp与Kx的比值为??( D ) A．RT B．p C．(RT)－1 D． p－1

8．一密闭容器处于 283.15 K 的恒温环境中，内有水及其相平衡的水蒸气。现充入惰性气体（即气体既不与水反应，也不溶于水中），则水蒸气的压力?? (A) A．增加 B．减少 C．不变

9．在458K～475K间，反应：2C2H5OH（g）= CH3COOC2H5（g）+ 2H2（g）的平衡常数与温度T的关系为：lgK○P =－2100/T + 4.66，已知：ΔfHm（C2H5OH（g），473K）=－235.34 kJ·mol－1，则ΔfHm（CH3COOC2H5（g），473K）等于??（ A ） A．－4.305×105 J·mol

－1

B．－1.951×105 J·mol1

－

C．5.109×105 J·mol－1 D．2.756×105 J·mol－1

10．在只有温度和压力的外界因素下，H2（g）+I2（g）==2HI（g）的平衡体系中，若反应前有任意量的H2（g）、I2（g）和HI（g）。则自由度f为??（C） A.1 B.2 C.3 D.4

11.体系经历一个正的卡诺循环后，试判断下列哪一种说法是错误的???( D )

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A．体系本身没有任何变化

B．再沿反方向经历一个可逆的卡诺循环，最后体系和环境都没有任何变化 C．体系复原了，但环境并未复原 D．体系和环境都没有任何变化

三、是非题（正确打√，错误打×，本大题共8小题，共16分）

1．结晶过程为放热过程。 （√ ）

2．多组分体系中某组分的化学势为即为该组分的偏摩尔吉布斯自由能。纯组分体系中的化学势即为摩尔吉布斯自由能。 （√ ）

3．在100g H2O中含4.5g非电解质溶液于－0.465○C时结冰，该溶质的相对分子质量MB接近于180（水的 Kf =1.86）。 （√ ）

4．公式ΔU=QV 的适用条件是封闭体系、平衡态，不作非膨胀功，等容过程 （√ ） 5．对于任何宏观物质，其焓H一定大于内能。（√ ）

6．当一个化学反应的ΔCp等于零时，该反应的热效应就不受温度影响。(√ ) 7．化学反应ΔrG○m的意义是在大量的系统中，当产物和反应物均处于标准态时，反应进度为1mol 时的吉布斯自由能的变化。(√ )

8．A、B二种液体混合形成理想液态混合物时，下列变化量：Δ和Δ

mixS

ΔmixH、ΔmixGmixV、

均为零。（× ）

四、简答与证明题（本大题共3小题，共20分）

1．（8分）试证明：当ΔrH m○与温度无关时,下列二式是等价的： (1) ln[K(T)/K(298 K)] = [ΔrH m○(298 K)/R] [1/(298 K)－1/T]

(2) ΔrG m○(T) =ΔrH m○(298 K)－TΔr S m○(298 K)

[证明] 若二式等价,则可由一式推出另一式，现由(2)式出发推出(1)式：

$ ΔrG $ $m(T) = －RTlnK(T) =ΔrH m(298 K) － TΔrS m(298 K)

$ 即 lnK(T)=－ΔrH $(298 K)/(RT)+ΔS rmm(298 K)/R?? (1) (2分)

ΔrG $m(298 K) = －298 K×RlnK(298 K)

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$=ΔrH $(298 K) － 298 K×ΔS rmm(298 K)

$即 lnK(298 K)=－ΔrH $m(298 K)/[298 K×R ]+ΔrS m(298 K)/R (2)

(1) － (2) 得 (2分)

ln[K(T)/K(298 K)]=[ΔrH $m(298 K)/R ] (1/298 K －1/T) (1分) 2．（4分）试证明理想气体的等温真空膨胀过程，ΔG =ΔA。 . 证：

因为理想气体的等温过程，ΔH =ΔU=0， 而ΔG =ΔH－TΔS，ΔA=ΔU－TΔS， 所以，ΔG =ΔA=－TΔS3.

3．（8分）反应 2A(g)＝2B(g)＋C(g)，用解离度?及总压表示上述反应的 Kp，证明: 当 p/Kp甚大时, ?与 p1/3成反比（设该气体为理想气体）。 答案： 2A(g) ＝ 2B(g) +C(g) 开始/mol 2 0 0 平衡/mol 2(1－?) 2? ?

?nBB=(2+?)mol

Kp =Kn(p/∑nB) ={?×4?2/[4(1－?)2]}[p/(2+?)] =?3p/(2－3?+?3) 即 p/Kp =(2－3?+?3)/?3 (2分)

当 p/Kp 很大时, 必然?很小, 即2－3?+?3→2, 则 p?3=2 Kp , ?p1/3=(2 Kp )1/3

因温度一定，Kp 为常数, 故?p1/3为常数。 故? 与p1/3成反比。 (3分)

五、计算题（本大题共3小题，共22分）

1．（10分）1kg 纯水中，溶解不挥发性溶质B 2.22g，B在水中不电离，假设此溶液具有稀溶液的性质。

已知B的摩尔质量为111.0g·mol－1，水的Kb=0.52K·mol－1·kg，?ΔvapHm?(H2O) = 40.67 kJ·mol－1 且为常数，该溶液的密度近似为1 kg·dm－3。试求：

(1) 此溶液的沸点升高值。 (2) 此溶液在25℃ 时的渗透压π。

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(3) 纯水和此溶液25℃时的饱和蒸气压。已知纯水100℃的饱和蒸气压为101325Pa。

解：(1) mB= (2.22g/111.0 g·mol－1)/1kg=0.02 mol·kg－1 (1分) ?Tb=KbbB=0.52K·mol－1·kg×0.02mol·kg－1 =0.01K (2分) (2) cB≈mB ≈0.02mol·kg－1×1 kg·dm－3=0.02mol·dm－3 (1分) π= cB RT =0.02×1000 mol·m－3×8.315J·K－1·mol－1×298.15K

=49.58kPa (2分)

(3) 已知T=373.15K时水饱和蒸气压p＝101325Pa， 利用克－克方程求T’=298.15K时的饱和蒸气压p*： ln(p*/p)= －[Δ

?

vapHm(H2O)/R](1/T*－1/T)

(2分)

ln(p*/101325Pa)=－(40670 J·mol－1/8.315J·K－1·mol－1)

×(1/298.15K－1/373.15K)

p*=3747Pa (2分)

2．（8分）对峙反应：2NaHCO3(s) = NaCO3(s) +H2O(g) +CO2(g)

在温度为30 ℃ 和100 ℃ 时的平衡总压分别为0.827kPa和97.47kPa。设反应焓Δ

?

rHm与温度无关。试求：

(1) 该反应的反应焓ΔrHm。

(2) NaHCO3(s)的分解温度（平衡总压等于外压101.325kPa）。 解：(1) 平衡时H2O和CO2的分压p = p总/2

K?= p(H2O) p(CO2)/p?2=( p总/2 p?)2

所以 T1=303.15K时，K1?= [0.827kPa/(2×100kPa)]2 =1.71×10－5

T2=373.15K时，K2?= [97.47kPa/(2×100kPa)]2 =0.2375 ΔrHm?=RT1T2ln(K2?/ K1?)/(T2－T1)

=8.315J·K－1·mol－1×303.15K×373.15K

×ln(0.2375/1.71×10－5)/(373.15－303.15)K

=128.2kJ·mol－1

(2) 在分解温度T时K?= [101.325kPa/(2×100kPa)]2 =0.2567 代入等压方程积分式：

ln(K?/ K1??)＝－(ΔrHm?/R)(1/T－1/T1)

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ln(0.2567/1.71×10－5)

=－(128.2kJ·mol－1/8.315J·K－1·mol－1)(1/T－1/303.15K) 得 T=373.8K

3．（8分）在300 K时，1 mol理想气体由10p○等温膨胀至p○，试计算此过程的?U，?H， ?S，?F，?G。

解： ΔU =ΔH =0 (2分)

ΔS = nRln(p1/p2) = 19.145 J·K－1 (2分) ΔF = －nRTln(p1/p2)= －5.744 kJ (2分)

ΔG =ΔF = －5.744 kJ (2分)

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