2014-2015学年二学期物理化学期末考试试卷(C卷)

攀枝花学院

2014-2015学年二学期物理化学期末考试试卷(C卷)

班级:___________学号:___________姓名:___________得分:___________

题号 得分 阅卷 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 成绩 复核 题目部分，(卷面共有28题,100.0分,各大题标有题量和总分) 一、填空(11小题,共32.0分)

[2.0分]1.范德华方程中的常数a是度量??????????的特征参数，常数b是度量??????????的特征参数。

[2.0分]2. 已知水在( 25～100)℃之间平均摩尔热容 = 75.48 J·K-1·mol-1，则在101.3

kPa下，将1 kg水从25℃加热至100℃所需的热为 。

[2.0分]3. 气相化学反应A(g) == 2B(g)可以很快达到平衡。在某一个相同温度下，取nA,0 = 4 mol 置于带活塞的导热容器内。已知当总压力p1 = 200 kPa 时，nB,1 = 4.6057 mol；当总压力p2 = 100 kPa时，nB,2 = 5.6448 mol。 则在两种压力下，以上反应的反应进度ζ1 = ，ζ2 = 。[2.0分]4. 已知在25 ℃

S(正交) + O2(g) == SO2(g)， ?fH(SO2 ,g) =－296?83 kJ·mol-1 ； S(正交) +

O2(g) == SO3(g)， ?fH(SO3 ,g) =－395?7 kJ·mol-1 ；

O2(g) == SO3(g)

则反应 SO2(g) +

在25 ℃时的 ?fH= 。

[5.0分]5. 已知?fH((NH2)2CO , s , 298 K) =－333?1 kJ·mol-1； ?fH(NH3 , g , 298 K) =－46?19 kJ·mol-1； ?fH(CO2 , g , 298 K) =－393?5 kJ·mol-1； ?fH(H2O , l , 298 K) =－285?84 kJ·mol-1；

则利用酶催化连续合成尿素的如下反应2NH3(g) + CO2(g) == (NH2)2CO(s) + H2O(l) 的 ?rH(298 K) = ，?rU(298 K) = 。

[3.0分]6. 一绝热恒容的反应器内装有H2和Cl2混合气，温度为25℃，经化学反应变成HCl ( g )。已知25℃时，?fH(HCl)=－92.30 kJ·mol-1,则该过程的?U 0, ?H 0, ?S 0。 （选填 >, =，<）

[2.0分]7. 使一过程?A = 0应满足的条件是： ， 。

[5.0分]8. 2 mol单原子理想气体，由273.15 K及100 kPa的始态变到298.15 K, 1 MPa的终态，则此过程的?S = 。

[5.0分]9. 已知铁（Fe）的Cp? m=（17?49 + 24?77 ? 10-3T/ K）J·mol-1·K-1，在等压下将1 mol Fe从27℃加热至327℃，则过程的?S = 。

[2.0分]10. Pb的熔点为327℃，熔化焓为4?86 kJ·mol-1，则1 mol Pb( s )变为Pb( l )的?S = 。

[2.0分]11.下列各式属于化学势的是????????，属于偏摩尔量的是?????????，既不是化学势，也不是偏摩尔量的是??????????。

（1）

；

（2）；

（3）

。

二、选择(3小题,共4.0分) [1.0分]1.在临界点处，( )。 饱和液体的摩尔体积Vm(l)与饱和气体的摩尔体积Vm(g)的关系是：

( 1 ) Vm(l) > Vm(g) ( 2 ) Vm(l) < Vm(g) ( 3 ) Vm(l) = Vm(g)

[1.0分]2. 物质的量为n的单原子理想气体等压升高温度，从T1至T2，?U等于：( )。 ( 1 )nCp,m?T； ( 2 )nCV,m?T； ( 3 )nR?T； ( 4 )nRln(T2 / T1)。

[2.0分]3. 理想气体与温度为T的热源相接触，作等温膨胀吸热Q，而所作的功是变到相同终态的最大功的20 % ，则系统的熵变为（ ）。 （选填 （1）

； （2）； （3）； （4））

三、是非(4小题,共4.0分)

[1.0分]1. 因为Qp = ?H，QV = ?U，而焓与热力学能是状态函数，所以Qp与QV也是状态函数。对吗？( )。

[1.0分]2. dU = nCV,mdT这个公式对一定量的理想气体的任何p，V，T过程均适用，对吗？( )

[1.0分]3. 稳定态单质的?fH(800 K) = 0 。 是不是？（ ） [1.0分]4.只有广度性质才有偏摩尔量。是不是？ ( )

四、问答(3小题,共12.0分) [6.0分]1. 气相反应NO(g)＋

O2(g) ==== NO2(g)在298 K，101.325 kPa下进行。若有关气体

均可视为理想气体，则因理想气体的热力学能只是温度的函数，故上述反应的?U = 0，又因是等温等压过程，。此种说法是否正确？为什么？

[2.0分]2. 在白磷（亦称黄磷）和红磷中，25℃，100 kPa下热力学稳定的状态为红磷，但目前在不同手册中有的定义?fH(白磷) = 0，有的定义?fH(红磷) = 0 。试问： （1）这种不同选择对含磷化合物B的标准摩尔生成焓?fH(B)值有无影响？ （2）对含磷化合物间化学反应的标准摩尔反应焓?rH值有无影响？

[4.0分]3. 乙烯C2H4以A代表，1-丁烯C4H8以B代表，两者均为气态。在同样温度下乙烯的标准摩尔生成焓为?fH(A ? g)，标准摩尔燃烧焓为?cH(A ? g)；1-丁烯的标准摩尔生成焓为?fH(B ? g)，标准摩尔燃烧焓为?cH(B ? g)。写出这四个量之间的等式关系。

五、计算(7小题,共48.0分)

[6.0分]1.某装甲烷气的气柜，其体积为2000 m3，在夏季时气柜温度最高可达42℃，冬季最低温度达－30℃。试估计该气柜在冬季比夏季多装多少千克甲烷？设气体压力为104 kPa，CH4的摩尔质量为16.04 g·mol-1。

[5.0分]2. 2 mol H2O在0℃，100 kPa下结成冰，求该过程的功W。[ 已知冰和水的体积质

－3－3

量（密度）分别为0.92 g·cm及1.00 g·cm。) [6.0分]3. 5 mol某理想气体从25℃，100 kPa等温可逆膨胀到10 kPa，W，计算该过程的Q，?U，?H。

[10.0分]4.H2(g)从1.43 dm3，300 kPa，298 K经绝热可逆膨胀到2.86 dm3。H2(g)的Cp,m = 28.8 J·mol-1·K-1，按理想气体处理。

( 1 )求终态温度和压力； ( 2 )求该过程的?U及?H。

[6.0分]5. 5 mol, 100℃，0.1 MPa 的液态水，变成100℃,0.08 MPa 的水蒸气，计算该过程

-1

的?H。（已知水在100℃时的摩尔汽化焓是40.7 kJ·mol，水蒸气可作为理想气体。）

[8.0分]6. 乙苯蒸发塔顶冷凝器，每小时将1000 kg乙苯蒸气冷凝成同温度下的液体，问至少每小时需要多少冷却水？（已知冷却水进口温度293 K，出口温度3134 K，乙苯的冷凝焓376 kJ·kg-1，水的Cp=4.18 kJ·kg-1·K-1。）

[7.0分]7. 一个弹式量热计中，加入0.2452 g苯甲酸(C6H5COOH)固体，298 K时发生燃烧反

K-1，应，结果使整个量热计温度上升1.52 K。已知量热计及内部所含物质的总热容为4 263 J·

H为1.007 9，C为12.011，O为15.999 求苯甲酸的?cH(298 K)。（已知元素的相对原子质量：

4。）

答案部分，(卷面共有28题,100.0分,各大题标有题量和总分) 一、填空(11小题,共32.0分)

[2.0分]1.答案解： 分子间吸引力大小 分子本身大小 [2.0分]2.答案解： 314.5 kJ

[2.0分]3.答案解： 2.302 8 mol 2.822 4 mol [2.0分]4.答案解： －98?87 kJ·mol-1 [5.0分]5.答案解： －133?06 kJ·mol-1 －125?62 kJ·mol-1

[3.0分]6.答案解： = > >

[2.0分]7.答案解： 等温等容，不作非体积功的可逆过程 循环过程

[5.0分]8.答案解： －34.65 J·K-1 [5.0分]9.答案解： 19?54 J·K-1 [2.0分]10.答案解： 8?10 J·K-1 [2.0分]11.答案解：（3） （2） （1）

二、选择(3小题,共4.0分)

[1.0分]1.答案解：( 3 ) [1.0分]2.答案解：( 2 )

[2.0分]3.答案解：(1) 三、是非(4小题,共4.0分)

[1.0分]1.答案解：不对

[1.0分]2.答案解：对

[1.0分]3.答案解：是 [1.0分]4.答案解：是

四、问答(3小题,共12.0分)

[6.0分]1.答案解：不对。

对于一定量一定组成的理想气体，其热力学能只是温度的函数。有相变化和化学变化时都不满足上述条件，也就得不到?U = 0的结论。

只适用于一系统在无相变化及无化学变化且W’= 0的等压过程下的情况，而

有化学变化时套用此式则不对。

[2.0分]2.答案解：（1）对?fH(B)值有影响； （2）对?fH值无影响。

[4.0分]3.答案解：2?fH(A ? g) + 2?cH(A ? g) = ?fH(B ? g) + ?cH(B ? g)

五、计算(7小题,共48.0分)

[6.0分]1.答案解：m(冬)－m(夏) = pVM / RT(冬)—pVM / RT(夏)= = [(1 / 243－1 / 315) (104×103×2000×16.04 / 8.314 )×10-3] kg = 377 kg

[5.0分]2.答案解：W3 = －p?V

= －100 kPa [ 2 mol×18 g·mol－1 ( 1 / 0.92 g·cm－3－1 / 1.00g·cm－3 ) ]×10-6 = －0.31 J

此结果表明系统对环境作功0.31 J。

[6.0分]3.答案解：?U = 0，?H = 0

= 5 mol×8.314 J·mol-1·K-1×298 Kln( 10 / 100 ) = －28.54 kJ

Q = ?U－W = －W = 28.54 kJ

[10.0分]4.答案解：( 1 )n = pV / RT

= 300×103 Pa×1.43×10-3 m3 / ( 8.314 J·mol-1·K-1×298 K ) = 0.173 mol

CV,m = Cp,m－R = 20.5 J·mol-1·K-1

? = Cp,m / CV,m = 1.4 T2 =

×T1 = ( 1.43 / 2.86 )0.4×298 K = 225.8 K

p2 = nRT2 / V2 = 113.6 kPa ( 2 ) ?U = n ?H = n?T = －256 J ?T = －360 J

[6.0分]5.答案

H2O( g )；100℃ 0.08MPa H2O( l )；100℃ 0.1MPa 解： ?H

?H1 ?H2

H2O( g )；100℃ 0.1MPa

?H = ?H1 ＋?H2 = 40.67 kJ·mol-1×5 mol + 0

= 203.5 kJ

[8.0分]6.答案解： 需水量为m

?H (乙苯) = 1000 kg·h-1×(－376 kJ·kg-1 ) =－376000 kJ·h-1

?H(水) = m Cp ?T = m ×4.18 kJ·kg-1 ·K-1×( 313－293 ) K = 83.6 kJ·( m / kg ) ?H(乙苯) + ?H(水) = 0

83.6 kJ ( m / kg ) = 376000 kJ·h-1

得 m = 4498 kg·h-1

[7.0分]7.答案解：Q = －4263 J·K-1 ×1.52 K = －6 480 J M(苯甲酸) = 122 g·mol-1

n =

= 2×10-3 mol

= －3 240 kJ·mol-1

则 QV,m =等容： QV,m = ?U(298 K) 则 ?H(298 K) = ?U(298 K) + [∑B?B(g)] RT = ?cH(298 K) C6H5COOH(s) + 15/2 O2(g) == 7CO2(g) + 3 H2O(l) ∑?B(g) = －0.5

-1-3-1-1

故 ?cH(298 K) = －3 240 kJ·mol－0.5×8.314×10 kJ·K·mol×298 K

= －3 241 kJ·mol-1

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