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1、化工轻化材料专业AB卷标准答案 福建农林大学考试试卷 （A）卷20062007学年第 一 学期课程名称： 物理化学（上） 考试时间 化工、轻化、材料 专业 05 年级 班 学号 姓名 题号一二三四五六七八九十总得分得分评卷人签字复核人签字得 分一、填空题（第14题每题1分，其它每题2分，共28分）1 已知液态水在温度T时的标准摩尔生成焓为x，则氢气在该温度下的标准燃烧焓为 _x_。2 对于理想气体，有 Cp,m - Cv,m = R 。3 反应进度的定义式：d= dnB / B 。4组分相变化的方向总是从组分化学势 高 的相向组分化学势 低 的相变化。（填 高或低）5稀溶液的四个依数性分别是：

2、 溶剂的蒸气压下降、 凝固点降低 、 沸点升高 、 渗透压 。6相律的公式为：F=C-P+n或F=C-P-2 。今将NH4HS（s）放入一抽空的容器中，并与其分解产物NH3(g)和H2S(g)成平衡：NH4HS（s）= NH3(g) + H2S(g)则系统的独立组分数 C = 1 、相数P = 2 、 自由度数 F = 1 。7影响平衡组成的因素有： 反应温度 、 压强 、 反应物摩尔比 、 惰性组分 。8反应CaCO3（s）=CaO（s）+CO2（g）的K写成平衡压力商的表达式为： K=Peq(CO2,g)/P 。9焦耳实验推出，理想气体有（T=0，该式可以用文字表述为： 在恒温时,改变体积

3、,气体的内能不变。10公式H Qp的适用条件是： 恒压 、 非体积功为零 。11由热力学基本公式dG= -SdT + Vdp，可以导出的两个偏导数是： (G/T)P = S 、 (G/P)T = V 。1225 下一瓶充氧气200 atm（20.27 MPa）的40 dm3的钢瓶中装有 11 kg的氧气。已知该状态下压缩因子z = 0.95。13应用G作为变化方向或限度的判据的前提条件是：恒温恒压 非体积功为零 。141 mol理想气体于恒压下升高1 ，气体与环境交换的功等于 8.314 J 。15对于任意的不可逆循环，U = 0，H = 0，S（体系） = 0，S（体系）+S（环境） 0。（

4、填、）16理想气体恒温可逆膨胀，S（系） = nRV2/V1 _ _，理想气体自由膨胀， S（系） = nRV2/V1 _ _。（写出表达式）得分二、简答题（是非题每小题1分，其它每小题2分，共21分）1 物理化学研究的两个基本问题？热力学和动力学问题 2 是非题，判断结果填入下表1234567891011（1） 隔离系统的熵永远增加。（2） 隔离系统的熵永不减少。（3） 可以用体系的熵值是增加或不变来判断过程是自发变化或达平衡。（4） 可逆绝热过程的熵变为零。（5） 纯物质在温度趋近于0 K时熵规定为零。（6） 体系的熵值体现了其微观状态的混乱度。（7） 标准熵Sm是一个相对值。（8） 过程

5、的熵变总是大、等于过程热温商的积分。（9） 分子间一定存在范德华引力，分子间没有排斥力。（10） 水的三相点为0 、1 atm。（11） 理想气体进行绝热可逆压缩，Q=0，H=0，Ssys=0，A=0，G=0。3 名词解释（1） 固溶体：两种物质形成的液态混合物冷却凝固后,两物质形成以分子、原子或离子大小相互均匀混合的一种固相。（2） 超临界状态：温度和压力高于临界点的状态。（3） 恒沸物：具有恒沸点组成的混合物，其组成取决于压力。4 气体的标准态是？标准压力下表现出理想气体性质的纯气体状态。得分三、综合题（共51分）(标准压力，25下)物质C(石墨)H2（g）N2（g）O2（g）CO(NH2

6、)2（s）Sm/ J/molK5.740130.68191.6205.14104.6CHm/ kJ/mol-393.51-285.8300-631.66物质NH3（g）CO2（g）H2O（g）CO(NH2)2（s）fGm/ kJ/mol-16.5-394.36-228.57?1（共10分） (1) 利用上表1中各物质的Sm、CHm数据，求CO(NH2)2（s）在25时的fSm、fHm、fGm。（6分） (2) 利用上表2中各物质的fGm数据，求25时反应CO2（g）+2NH3（g）=H2O（g）+CO(NH2)2（s）的rGm和K（4分）。(1) CO(NH2)2(s)的生成反应 C(石墨)

7、+ 2H2(g) + N2(g) + O2(g) CO(NH2)2(s)fSm = 104.6 (5.74 + 2 x130.68 + 191.6 + 0.5 x 205.14) = 456.67 J.mol-1.K-1fHm = 393.51 2 x 285.53 + 0 + 0 (631.66) = 333.51 kJ.mol-1fGm =fHm TfSm = 333.51 x 103 298.15 x ( 456.67) = 197.35 KJ.mol-1(2) CO2(g) + 2NH3(g) = H2O(g) + CO(NH2)2 (s)rGm = fGmCO(NH2)2(s) +

8、fGmH2O(g) 2fGmNH3(g) fGmCO2(g) = 197.35 228.57 + 2 x 16.5 + 394.36 = 1.440 KJ.mol-1K = exp(rGm/RT) = exp 1400/(8.314 x 298.15) = 0.5682计算1mol水在1atm (沸点)下全部蒸发为蒸汽时的Q、W、U、H、S、A、G。已知水的气化热40.668 kJmol-1（12分，每答案2分）过程恒压， Q = H = 40.668 KJW = PV = P(VgVl)P Vg = 8.314 x 373.15 = 3.102 KJU = Q + W = 40.6683.1

9、02 = 37.566 KJH = vapH = 40.668 KJS = H/T = 40.668 x 103/ 373.15 = 108.986 J/KA = UTS = 37.566 x 103373.15 x 108.986 = 3.102 KJ过程为可逆相变， G = 0 J3. 某反应在1100 K附近，温度每升高1K，Kp比原来增大1%，求在此温度附近该反应的rHm。（4分） 法(一):dK/dT = K x 1% dlnK/dT = 0.01与 dlnK/dT = rHm/RT2相比得rHm/RT20.01 rHm 100.6 KJ法(二):ln K2/ K1 = rHm/R

10、x (T2T1)/T2T1rHm = R T2T1/(T2T1)ln K1(1+0.01)/ K1 = 8.314 x 1101 x 1100/(11011100)ln0.01 = 100.2 KJ4. 15.6克的水中溶解了1.68克蔗糖后，加热到100，这时溶液上的饱和蒸气压为多少？常压下沸腾了吗？（5分）（蔗糖分子量342）XA = (15.6/18)/(15.6/18 + 1.68/342) = 0.994 2分PA = PA* x XA = 101.325 x 103 x 0.994 = 100.7 KPa 2分PA PA*常压下没有沸腾。 1分6材料工程学院某老师欲用180的水蒸气

11、加热软化木材，试用克-克方程估算该工艺所需设备应要能耐多大的压强（即该状态下的蒸气压有多大）？已知水的气化热为40.668 kJmol-1。（4分）lnP2/ P1 = rHm/R x (T2T1)/T2T1 = 40.668 x 103/8.314 x (180-100)/(180+273.15) x (100+273.15)= 2.314P2 = 101.325 x 103 x exp(2.314) = 1.024 MPa7（10分）25丙醇（A）-水（B）系统气-液两相平衡时蒸气总压和气、液相组成如下：P/ kPa2.903.674.164.724.784.724.533.803.17x

12、B00.10.20.40.60.80.950.981yB00.2940.4300.5610.6050.6170.6820.8241(1) 画出压力组成图，并标出气相线、液相线以及各相区的平衡相态；（4分）(2) 在图中标出，组成为xB =0.3的系统在平衡压力为4.16 kPa下气、液两相的相点。依杠杆规则，两相物质量的比为多少？（4分）(3) 对应上图，拟出温度组成图的大致形状。已知水和丙醇的沸点为100、98，恒沸温度为87。（2分）压力-组成图8. 用热力学基本方程证明：1）（6分） 2）对理想气体，有1) dH = TdS + VdP (H/P)T = T(S/P)T + V (1)又

13、 dG = SdT + VdpG(T,P), dG = (G/T)PdT + (G/P)TdP据麦克斯韦关系式有(S/P)T = (V/T)P (2)(2)式代入(1)式得(H/P)T = VT(V/T)P 4分2)对理想气体有：V = nRT/PP不变的条件下，V对T求导得(V/T)P = (nRT/P)/TP = nR/P将(V/T)PnR/P代入(H/P)T = VT(V/T)P得(H/P)T = VTx nR/P = VV=0 2分福建农林大学考试试卷 （B）卷20062007学年第 一 学期课程名称： 物理化学（上） 考试时间 化工、轻化、材料 专业 05 年级 班 学号 姓名 题号

14、一二三四五六七八九十总得分得分评卷人签字复核人签字得 分一、填空题（除标注分值的题外，每题2分，共31分）1200 、400 MPa下H2的压缩因子为1.21，此时5 mol H2的体积为 5.95 x 105 m3 。2理想气体等温可逆膨胀，过程H = 0，U = 0，W 0。（填、）31 mol理想气体向真空自由膨胀，体积增大10倍，则物系的熵变为S（系）= 19.14 J.K-1 _ _ _。41 mol单原子分子理想气体（CV，m=3R/2）从300 K绝热压缩至500 K，其焓变为：H= 4.2 KJ _ _。5相律的公式为： F=C-P+n或F=C-P-2 。反应CaCO3(s)=

15、CaO(s)+CO2(g)成平衡时，系统的独立组分数 C = 2 、相数P = 3 、 自由度数F = 1 。6反应C(石墨)+H2O（g）=H2(g)+CO(g)在1000 K和1200 K时K分别为2.505和38.08，则此温度范围内的平均反应热rHm= 1.36 x 105 J/mol _ _。7 影响平衡组成的因素有：反应温度 、 压强 、 反应物摩尔比 、 惰性组分 。8公式U QV的适用条件是： 恒容 、 非体积功为零 。9应用A作为变化方向或限度的判据的适用条件是：恒容、恒温且非体积功为零。10由热力学基本公式dA = -SdT - PdV，可以导出的两个偏导数是：(A/T)V

16、 = S 、 (A/V)T = P 。11当系统对环境作功时，以可逆途径所作的功绝对值最 大 。（填大或小）（1分）12已知CO2在温度T时的标准摩尔生成焓为x，则石墨在该温度下的标准燃烧焓为_x_。（1分）13化学势的定义式：= (G/nB)T,P,nC 。14属于强度性质的状态函数有： T、 P ，属于广延性质的有： V 、U ，不属于状态函数的物理量有： Q 、W （各举2例）。（3分）15 97.11 下，乙醇摩尔分数为0.012的乙醇水溶液上水的蒸气压为90.2 kPa，则此温度下纯水的饱和蒸气压为 91.3 KPa 。16在真空的容器中放入固态的NH4HS，于25 下分解为NH3与

17、H2S，测得平衡时容器内的压力为66.66 kPa，则反应NH4HS（s）= NH3(g) + H2S(g)的K为 0.1111 。得 分二、简答题（是非题每小题1分，其它每小题2分，共20分）1物理化学研究的两个基本问题？ 热力学问题和动力学问题5 是非题，判别结果填入下表123456789101）体系经过一个循环过程，不论过程是否可逆，体系的熵变为零。2）甲烷气燃烧过程可以近似看作恒压绝热过程。3）单质的标准摩尔生成焓一定为零。4） 不可逆过程的逆过程是不可以实现的。5） 有恒定熔点或沸点的物质是纯物质。6） rGm和K只与温度有关，不受压强影响。7） 化学反应的Qp总大于QV。8） 一般

18、来说，某物质的Cp,m总大于CV,m。9） 在100、1atm下1mol水蒸发为水蒸气，过程的S（系）=0，A=0，G=0。10） 任何一个过程，体系的熵变不能小于该过程热温商的积分。6 名词解释1）状态函数：系统的性质均为状态的函数2）内能：反映系统内部能量的函数3）标准摩尔生成焓变：在一定温度的标准态，下由热力学稳定单质生成化学计量数B1的物质B的标准摩尔反应焓。7 盐、糖、小分子有机物都具有使细胞失水的作用（如盐、糖在制作凉拌菜时会腌出大量水，生理盐水、糖、乙醇的浓溶液具有使菌体细胞脱水而抑制病菌生长的作用等）。试用化学势在相变化中的应用来解释这一现象。内，水 外，水得 分三、综合题（共

19、49分）1. 今有1 mol理想气体始态为0 、1 MPa，令其反抗恒定的0.1 MPa的外压，膨胀到体积为原来的10倍，压力等于外压。计算此过程的Q、W、U、H、S、A、G。已知CV，m=12.471 J/molK。（12分 ）已知该气体为理想气体 P1V1/nRT1 = P2V2/nRT2，即：1 x 106V1/R x 273.15 = 0.1 x 106 x 10V1/RT2T2 = T1 = 273.15 KW = -P外(V2- V1) = -0.1x106 x (10V1- V1) =-0.1x106 x 9V1 = -0.1 x 106 x 9 x 8.3145 x 273.1

20、5/1 x 106 = -2.04 x 103 J 2分过程中温度不变，理想气体的内能和焓变只是温度的函数 U = H = 0 2分 U = Q + W = Q = -W = 2.04 x 103 J 2分 S = nCv,mlnT2/T1 + nRlnV2/V1 = 8.3145 x ln10 = 19.14 J.K-1 2分 A =U -TS = -273.15 x 19.14 = -5.23 x 103 J 2分 G =H -TS = -273.15 x 19.14 = -5.23 x 103 J 2分2 25 、标准压力下，金刚石与石墨的标准熵分别为2.38、5.74 J/molK，标

21、准摩尔燃烧焓分别为-395.407、-393.510 kJ/mol。计算25、标准压力下，石墨 金刚石的rGm。根据计算结果说明此条件下哪一种晶型较为稳定？（7分）rHm = cHm,石墨 cHm,金刚石 = 393.510 (395.407) = 1.897 KJ/mol 2分 rSm = Sm, 金刚石 Sm, 石墨 = 2.38 5.74 = 3.36 J/molK 2分rGm = rHm TrSm = 1.897 x 103 298.15 x (3.36) = 2.899 KJ/mol 2分3（共12分）欲用苯和乙烯在一定催化剂下进行烷基化反应制备乙苯： C6H6（g）+C2H4（g）

22、=C6H5-C2H5（g）物质C6H6（g）C2H4（g）C6H5-C2H5（g）fGm/ kJ/mol129.768.12130.45 fHm/ kJ/mol82.9352.2629.76今查表得相关数据（298K）1)求298K时该反应的K。根据K的计算结果，预测该温度下这个合成方法有否实用价值？（6分）2）为了加快反应速率，欲将反应温度选择在100。试计算100时的K。从反应速率的提高和转化率变化两方面综合考虑，请你对这个选择作一评价。（6分）（以上两个问题皆不要求计算，仅作简单说明）。1) rGm = fGm,C6H5C2H5 (fGm,C6H6 +fGm,C2H4) = 130.45

23、 ( 129.7 + 68.15) = 67.4 KJ/mol 2分 rGm = RTlnK K = exp(rGm/RT) = exp(67.4 x 103/8.3145 x 298) = 6.53 x 1011 2分平衡常数很大，意味反应向右进行彻底，产物在平衡组成中占的比例大，故该温度下这个合成方法有实用价值。 2分2) rHm = fHm,C6H5C2H5 (fHm,C6H6 +fHm,C2H4) = 29.76 ( 82.93 + 52.26) = 105.43 KJ/mol 2分ln K2/ K1 = rHm x ( 1/T2 1/T1)/R 即 ln K2/ 6.53 x 101

24、1 = 105.43 x 103 x ( 1/373.15 1/298)/8.3145 K2 = 1.25 x 108 2分虽然平衡常数有所减小，但其值还是较大，表明转化率仍旧较大；且升高温度会使反应速率增大，故这个选择是可取的。 2分4甲醇（A）与乙醇（B）组成的溶液可视为理想液态混合物。在70 时，它们的蒸气压分别为930和446 mmHg，求：在760 mmHg、70 时沸腾时的溶液组成xB及其对应的蒸气的组成yB。（注：1atm=760 mmHg柱）（5分） 溶液为理想液态混合物，满足拉乌尔定律即PA = PA* x XA, PB = PB* x XB 1分 P总 = PA + PB

25、760 = 930 x XA + 446 x XB, XA + XB = 1 XB = 0.351 2分yB = PB/ P总 = 446 46 x 0.351/760 = 0.206 2分8 （共6分）用热力学基本方程证明1）（4分） 2）对于符合状态方程pV=nRT+bp的实际气体，有（2分）1) dU = TdS PdV (U/V)T = T(S/V)T P 1分又dA = SdT PdV, dA = (A/T)VdT + (A/V)TdV 据麦克斯伟关系式有 (S/V)T = (P/T)V 2分(U/V)T = T(P/T)V P 1分2) P = nRT/(V b), (U/V)T = T(P/T)V P 1分 (U/V)T = TnRT/(V b)/ T)V P = TnR/(V b) P = P P = 0 1分6.（共7分）标出右边二元凝聚系统的相图中各相区的平衡相态（2分），并分别标出固溶体、稳定化合物或不稳定化合物（3分），指出二条三相线对应的是哪三相平衡（2分）。溶液 L固溶体 D稳定化合物B不稳定化合物 CMON: 固溶体D、不稳定化合物C和溶液L三相平衡线FEG: 稳定化合物B、不稳定化合物C和溶液L三相平衡线