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1、物理化学 一、选择题 1. 2 分 (0845)0845 室温下，10p$的理想气体绝热节流膨胀至 5p$的过程有： (1) W 0 (2) T1 T2 (3) Q = 0 (4) S 0 其正确的答案应是： ( ) (A) (3)，(4) (B) (2)，(3) (C) (1)，(3) (D) (1)，(2) 答 (A) 因为绝热，所以Q = 0 由于理想气体节流膨胀后 T 不变 又W = -p1V1+ p2V2= nRT2- nRT1= 0 因此dS = (dU + pdV) /T = CVdT/T + pdV/T = nRdV/V 故S = nRln(V2/V1) 0 (因V2 V1)
2、故答案为 (A) 3. 2 分 (0156)0156下述哪一种说法正确? ( ) 因为Hp = Qp,所以： (A) 恒压过程中,焓不再是状态函数 (B) 恒压过程中,体系与环境无功的交换 (C) 恒压过程中,焓变不能量度体系对外所做的功 (D) 恒压过程中, U不一定为零 答 (D) 4. 2 分 (0939)0939 在300时,2 mol某理想气体的吉布斯自由能G与赫姆霍兹自由能F的差值为： ( ) (A) G-F=1.247 kJ (B) G-F=2.494 kJ (C) G-F=4.988 kJ (D) G-F=9.977 kJ 答 (C) (2分) G-F=pV=nRT = 4.9
3、88 kJ 5. 2 分 (0304)0304 某理想气体的 =Cp/CV =1.40,则该气体为几原子分子气体? ( ) (A) 单原子分子气体 (B) 双原子分子气体 (C) 三原子分子气体 (D) 四原子分子气体 0304答 (B) 6. 2 分 (1030)1030在物质的量恒定的S-T图中，通过某点可以分别作出等容线和等压线，其斜率分别为 (S/T)V=X 和 (S/T)p= Y，则在该点两曲线的斜率关系是 ( ) (A) X Y (D) 无定值 答 (A) dU= TdS+PdV dS=dU/T PdV/T (S/T)V = (U/T)V /T = CV/T dH= TdS+VdP
4、 dS=dH/T VdP/T (S/T)p = (H/T)p /T = Cp/T (S/T)V = CV/T =X (S/T)p= Cp/T =Y 通常情况下 Cp,m CV,m ，X 0 (B) S体+S环0 (C) S体+S环=0 (D) S体+S环的值不能确定 答 (A) (2分) 9. 2 分 (0124)0124 封闭体系中,有一个状态函数保持恒定的变化途径是什么途径? ( ) (A) 一定是可逆途径 (B) 一定是不可逆途径 (C) 不一定是可逆途径 (D) 体系没有产生变化 答 (C) 二、填空题12. 2 分 (0079)007910 mol单原子理想气体,在恒外压0.987p
5、$下由400 K,2p$等温膨胀至0.987p$,物体对环境作功 kJ。W= -P2(V2-V1)= nRT(P2/P1-1/) =10*8.314*400*(0.987/2-1)/1000 = -16.84 kJ 13. 2 分 (1092)1092 某气体服从状态方程 pVm= RT + ap （a 0的常数），若该气体经恒温可逆膨胀，其内能变化Um= _ J。 答 零 dU = TdS - pdV (U/V)T = T(S/V)T -p = T(p/T)V -p = TR/(V-)-RT/(V-) = 0 所以 U = 0 14. 2 分 (0388)0388 已知反应2 H2(g) +
6、 O2(g)2 H2O(l)在298 K时恒容反应热QV =-564 kJmol-1，则 H2(g)在298 K时标准摩尔燃烧焓cH= _kJmol-1。 =Qp=QV +RT =1/2= (-564 -3*8.314*298/1000) /2 = -285.7 kJmol-116. 2 分 (0581)0581氢气可看作理想气体，设 H2为刚性分子，电子处于基态，其CV, m = _ ，Cp, m = _ ，以气体常数R表示。 答 5/2R，7/2R (2分)17. 2 分 (9101)9049有一固定的导热良好的隔板(a)将一个带有无摩擦的绝热活塞的绝热气缸分为左右两室，左室中充入1 mo
7、l单原子分子理想气体，右室中充入2 mol双原子分子理想气体（始态如下图所示）。若将绝热活塞上的销钉拔掉，求达到平衡时体系终态的温度及过程的W,U ,S。已知外压=101.325 kPa。 答 Q=0， U=-W， 设右室终态体积为。 (1分) U=nACV,m(A)(T2-T1)+nBCV,m(B)(T2-T1) (1) (2分) W=p外(- VB)=nBR(T2-T1p外/pB) (2) (2分) 将(1),(2)式代入U= -W式中，解得 T2=276.9 K (3) (2分) 将(3)式代入（1）、（2）两式，分别求得：U= -1.06 kJ, W=1.06 kJ (2分) H=nA
8、Cp,m(A)(T2-T1)+nBCp,m(B)(T2-T1)= -1.63kJ (2分) SA=nACV,m(A)ln(T2/T1)= -2.00 JK-1 (1分) SB=nBCp,m(B)ln(T2/T1)+nBRln(pB/p外)=3.43 JK-1 (2分) S=SA+SB =1.43 JK-1 (1分)18. 2 分 (1125)1125 在恒熵恒容只做体积功的封闭体系里,当热力学函数_到达最_值时,体系处于平衡状态。 答 U 小 (2分) dU= TdS + pdV dUSV 019. 2 分 (0941)0941 封闭体系中，如果某过程的，应满足的条件是 。答 等温等容，且Wf
9、=0的可逆过程 (2分)20. 2 分 (0382)0382 对于任何宏观物质，其焓H一定 _ 内能U (填上 、) ，因为 _；对于等温理想气体反应，分子数增多的H一定 _U，因为 _ _ 。 答 一定大于 (因为H=U+pV)；一定大于；因为H=U+ (n)RT，而n为正。三、计算题 21. 10 分 (0522)0522p$及25时，将(a)1 mol CaO,(b) 1 mol CaCO3溶于HCl溶液中,放热分别为： (a)193.3 kJ, (b) 15.02 kJ。现若将1 kg 25的CaCO3变为885的CaO和CO2,需多少热量(885是p$下CaCO3的分解温度) ? 已
10、知各物质的平均比热为(单位：Jg-1K-1)： CaO：0.895 ；CaCO3：1.123；CO2: 1.013 答 (1) CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2 (1)=-15.02 kJmol-1 (2) CaO+2HClCaCl2+H2O (2)= -193.3 kJmol-1 (3) (1)-(2)CaCO3CaO+CO2 (3)=178.3 kJmol-1 25 CaO+CO2 (885 ) (3分) (4)(4)=(1000/100)178.3+0.560.895(885-25)+0.441.013(885-25) =2597 kJmol-1 (7分)(4)= (3)+
11、QQ= (n1*M1*c1+n2*M2*c2)*(T2-T1) = 10*56*0.895(885-25)+10*441.013(885-25) J = (0.560.895+0.441.013)(885-25) = 814.35 kJM(CaCO3) = 40+ 12 +16*3= 100M(CaO) = 56M(CO2) = 4422. 10 分 (0823)0823 1mol 理想气体在 273.15 K 等温地从 10p$ 膨胀到p$，如果膨胀是可逆的，试计算此过程的Q，W以及气体的U，H，S，G，F 。 答 W = nRTln(p1/p2) = - 5.230 kJ (1分) 因为
12、T = 0 ，所以U = 0， QR= -W = 5.230 kJ (3分) S = QR/T = 19.14 JK-1 (1分) H = =U + (pV) = U + nRT = 0 (1分) G =H - TS = -5.230 kJ (2分) F = U - TS = -5.230 kJ (2分) 25. 5 分 (0828)0828 把 2 mol 水由 300 K，1.013105Pa 变为 310K，40.530105 Pa，计算其熵变S。已知：水的Cp, m= 75.3 JK-1mol-1 ; Vm= 1.810-6 m3mol-1， 膨胀系数a = 3.0410-4 K-1
13、（忽略它们随温度的微小变化）。 0828答 dS = (S/T)pdT + (S/p)Tdp = (Cp/T)dT - aVdp (2分) dH=TdS + VdP (S/T)p = (H/T)p /T = Cp/TdG= -SdT VdP (S/p)T = (V/T)p = - aVa = - (V/T)p/V S =dT/T -= 4.897 JK-1 (3分) = nCpm *ln (T2/T1) a V(P2-P1) = 2*(75.3 * ln (310/300) 3.04E-4* (1.8E-6)* (40-1)*1.013E5*1.00083) = 4.934 PV = 101.
14、3E3 pa*22.4E-3m3 = 2240 Pa.m3 =1RT = 8.314*273.15 = 2271 J 1 Pa m3 = 2271/2269.12 =1.00083 J四、问答题 ( 共 2题 20分 )27. 10 分 (1077)1077 若S选T，V为变数：S = S(T,V)，由绝热可逆过程S = 0 的结论，导出理想气体绝热可逆过程方程式TVg -1 = 常数。(设CV为常数) 答 dS = (S/U)V(U/T)VdT + (S/V)TdV = (CV/T)dT + (nR/V)dV (5分) 理想气体 (S/V)T = nR/V S = CVln(T2/T1) + nRln(V2/V1) = 0 T2/T1= (V1/V2) 即 TV = 常数 (5分) 28. 10 分 (0226)0226 1 mol 双原子分子理想气体，沿热容C=R (气体常数)途径可逆加热，请推导此过程的过程方程式。 0226答 C =Q/dT，W=(nRT/V)dV (2分) dU=Q-W，CVdT=CdT-pdV (2分) R-CV,mlnT+常数=RlnV T 3/2、V=常数或T 5/2p-1=常数 (4分) p 3/2V 5/2=常数，p3V 5=常数 (2分)