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1、学而不思则惘，思而不学则殆2007 2008 学年第 一 学期化学与材料学院20XX 级材料科学与工程专业物理化学期中试卷答案题号分数一二三四（1）四（2）四（3）四（4）五（1）五（2）总分评卷人复核人息考生信栏院（系）班级姓名学号装订线注意事项1、学生的院（系）别、专业、班级、姓名、学号必须填写在考生信息栏内指定的位置。2、 学生在考试之前必须填写考试时间和地点。3、 答题字迹要清楚，并保持卷面清洁。试卷类别：开卷（）闭卷（ ）考试用时：120 分钟考试时间：2008 年 10 月 20 日 上 午考试地点：物理化学期中试卷共 9 页第 1 页名师归纳总结 精品学习资料 - - - - -
2、 - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 1 页，共 9 页 - - - - - - - - - 学而不思则惘，思而不学则殆考生考试诚信承诺书在我填写考生信息后，表示我已阅读和理解龙岩学院考试纪律与违纪处分办法 的有关规定，承诺在考试中自觉遵规守纪，如有违反将接受处理；我保证在本科目考试中，本人所提供的个人信息是真实、准确的。考生签名：物理化学期中试卷共 9 页第 2 页名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - -
3、 - - - - - - - - - 第 2 页，共 9 页 - - - - - - - - - 学而不思则惘，思而不学则殆一、判断题（每题1 分，其 10分，正确的打 “”，错误的打 “ ” 。 ）1. 绝热过程都是等熵过程（） 。2. 热力学第二定律的开尔文说法是：从一个热源吸热使之完全转化为功是不可能的（） 。3. 在等温等压条件下，G 0 的过程一定不能进行（） 。4. 在-10，101.325 kPa下过冷的 H2O ( l )凝结为冰是一个不可逆过程，故此过程的熵变大于零（） 。5. 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， Q = 0，故 H
4、= 0（） 。6. 100时， 1 mol H2O(l)向真空蒸发变成 1mol H2O(g)，这个过程的热量即为H2O( l )在 100的摩尔汽化焓（） 。7. 系统从同一始态出发，经绝热不可逆到达终态，若经绝热可逆过程，则一定达不到此终态（ ） 。8. 在临界点，饱和液体与饱和蒸气的摩尔体积相等（ ） 。9. 对应状态的两种不同气体，各自对于理想气体行为的偏离程度相同（ ） 。10. 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（） 。二、选择题（每题1 分，共 10 分，填上正确答案。）1. 一定量的 N2气在恒定的温度下增大压力，则其吉布斯函
5、数( A )A增大B不变C减小2. 理想气体从状态I 等温自由膨胀到状态II， 可用哪个状态函数的变量来判断过程的自发性（ C） 。A. GB. UC. SD. H3. 工作在 100和 25的两大热源间的卡诺热机，其效率（A） 。A20 % B. 25 % C. 75% D. 100 %。息考生信栏院（系）班级姓名学号装订线物理化学期中试卷共 9 页第 3 页名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 3 页，共 9 页 - - - - - - - - - 学
6、而不思则惘，思而不学则殆4. 在一定的温度和压力下， 已知反应 A2B 反应的标准摩尔焓变为rH,1(T)及反应 2AC 的标准摩尔焓变为rH,2(T) 则反应 C4B 的rH,3(T)是：（D） 。A. 2rH,1(T) +rH, 2(T) B. rH, 2(T)2rH,1(T) C. rH, 2(T) +rH,1(T) D. 2rH,1(T)rH, 2(T) 5. 理想气体节流膨胀时，()pVpH= 0。 （选填： ，=， T2，V2 V2，S2 S2。 （选填： ，=， 0，绝热不可逆压缩过程系统的S 0。 （选填 ， 或 = ）6. (本题 2 分)1 mol 理想气体在绝热条件下向真
7、空膨胀至体积变为原体积的10倍，则此过程的 S = 19.14 J K-1。7. (本题 2 分)一绝热气缸带有一无磨擦无质量的活塞，内装理想气体，气缸内壁绕有电阻为 R 的电阻丝，以电流 I 通电加热，气体慢慢膨胀，这是一个等压可逆过程，当通电时间t 后，H = I2RT 。(以 I，R，t 表示) 8. (本题 6 分)将一电热丝浸入水中（如图） ，通以电流，如图：息考生信栏院（系）班级姓名学号装订线物理化学期中试卷共 9 页第 5 页名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - -
8、 - - - - 第 5 页，共 9 页 - - - - - - - - - 学而不思则惘，思而不学则殆（1）以电热丝为系统， Q 0，U 0；（2）以电热丝和水为系统，Q = 0，W 0，U 0；（3）以电热丝、电源、水及其他一切有关的部分为系统Q = 0，W = 0，U = 0。 （选填：、= 或 ）四、计算题 (共 40 分) 1、(本题 5 分) 20时，乙醚（ A）的蒸气压为 58.955 kPa ，今在 100 g乙醚中溶入某非挥发性有机物质（B）10.0 g，乙醚的蒸气压降低为56.795 kPa，试求该有机物质的摩尔质量。(MA=74.08g.mol-1) 解：由拉乌尔定律 :
9、 BBAABB*AB*AA*AA/1)1(MmMmMmpxpxpp=58.955 kPa B1-Bg/10molgg/74.08100g/101MM=56.795 kPa 解得： MB=195 g mol-1（5 分）2、 (本题 5 分) 已知樟脑 (C10H16O)的正常凝固点为 178.4， 摩尔熔化焓为 6.50 kJ mol1，计算樟脑的摩尔降低系数kf= ?（M樟脑=152.2 g mol1。)解：kf= R TMH()*fAfusm2=8.314 JKmol(451.6 K)152.210 kgmol Jmol112311650103.= 39 7 K kg mol1( 5 分)
10、 3、(本题 15 分)1 mol 理想气体 (Cp,m= 5R / 2)从 0.2 MPa，5 dm3等温(T1)可逆压缩到 1 dm3；再等压膨胀到原来的体积 (即 5 dm3)，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。物理化学期中试卷共 9 页第 6 页名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 6 页，共 9 页 - - - - - - - - - 学而不思则惘，思而不学则殆( 1 )在 p-V 图上绘出上述过程的示意
11、图；( 2 )计算 T1和 T2；( 3 )计算每一步的 Q，W， U 和 H。解：( 1 )（2 分）( 2 ) T1 =p1V1/nR= 0.2 106 Pa 5 10-3 m3 /8.314 = 120.3K (1 分) T2 = p2V2/nR =1 106 Pa 5 10-3 m3 /8.314= 601.4 K (1 分) ( 3 ) A B：H = 0， U = 0。(1 分) WnRTVVln211 8.314 120.3ln1/5=1.61kJ (1 分)Q =W=1.61 kJ。(1 分) B C: H = nCp,m( TCTB) = 1 2.5 8.314 (601.4
12、-120.3)=10kJ (1 分) U = nCv,m(TCTB ) = 1 1.5 8.314 (601.4-120.3)=6.0kJ (1 分) W =pe( VCVB ) =1 106 Pa (5-1) 10-3 m3=4.0 kJ (1分) Qp=H=10.0kJ (1 分) C A: H=nCp,m(TATC)=1 2.5 8.314 (120.3-601.4)=10 kJ (1 分) U = nCv,m (TATC) = 1 1.5 8.314 (120.3-601.4)=6.0 kJ (1 分) W = 0 (1 分) Qv=U =6.0 kJ (1 分) 4. (本题 15
13、分)将 1molO2(g)从 298K，200kPa的始态，绝热可逆压缩到800kPa，试求该过程的Q，W，U，H，A，G，S和Siso。(已知 O2(g)的 Cp,m=3.5R，S =205.14J.K-1.mol-1) 息考生信栏院（系）班级姓名学号装订线物理化学期中试卷共 9 页第 7 页名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 7 页，共 9 页 - - - - - - - - - 学而不思则惘，思而不学则殆解：绝热可逆， Q=0， S=0(2 分)
14、T2=T1(p1/p2) 1-(2 分) = Cp,m/Cv,m=7/5 (1 分) lnT2=lnT1+(1-1/ )ln4，T2/T1=42/7， T2=442.8K (2 分)U=nCv,m(T2-T1)=1 2.5 8.314 (442.8-298)= 3009.7J (1 分) H=nCp,m(T2-T1) =1 3.5 8.314 (442.8-298)= 4213.5J (1 分) W= U= 3.01kJ (1 分) S2 =S1+ S= S1 (1 分) G= H - (TS)= H-S(T2-T1) = 3009.7-205.14(442.8-298)= -26694.57
15、(1 分) A= U- (TS)= U-S(T2-T1)=4213.5-205.14(442.8-298)= -25490.77J (1 分) Ssub=0 (1 分) Siso= Ssys+ Ssub =0 (1 分) 五、证明题（每题10 分，共 20 分）1. (本题 10 分)试证明物质的量恒定的单相纯物质，只有p，V，T 变化过程的证明：(3 分) (3 分)设 S=S(p，V)，则：(2 分) 即证。(2 分)2、(本题 10 )试证明：J Tmm1CHppT,()，J-T为焦耳 -汤姆孙系数dVVTTnCdppTTnCdSpmpVmV)(/()(/(,TnCTCTSSTCSTTU
16、SHTmpppppppp/)(,)()()()(,dVVTTSdppTTSdVVSdppSdSppVVpV)()()()()()(dVVTTnCdppTTnCpmpVmV)(/()(/(,TnCTCTSSTCSTTUSUTmVVVVVVVV/)(,)()()()(,物理化学期中试卷共 9 页第 8 页名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 8 页，共 9 页 - - - - - - - - - 学而不思则惘，思而不学则殆证明：设 Hm = Hm（T，p）（2 分）（2 分）当 dHm = 0 时，上式对 T 求导即得：（1 分）（2 分）由，可得：（2 分）J Tmm1CHppT,()（1分）pmpmHTHpHpT)/()()(dppHdTTHdHTmpmm)()(HKJpTu)(pmmpTHC)(,息考生信栏院（系）班级姓名学号装订线物理化学期中试卷共 9 页第 9 页名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 9 页，共 9 页 - - - - - - - - -