福州大学物理化学试卷参考答案和评分标准(最新版)

第1页共5页福州大学2015～2016学年第一学期期中试卷课程名称物理化学B（上）考试日期2015.10.30考生姓名学号专业或类别题号一二三四五六七八总分累分人签名题分202060100得分考生注意事项：1、本试卷共6页，请查看试卷中是否有缺页。2、考试结束后，考生不得将试卷、答题纸和草稿纸带出考场。教师注意事项：如果整门课程由一个教师评卷的，只需在累分人栏目签名，题首的评卷人栏目可不签名。一、选择题（每小题2分，共20分）得分评卷人1.在温度一定的抽空容器中，分别加入0.3molN2，0.1molO2及0.1molAr，容器内总压力为101.325kPa，则此时O2的分压力为：(1)(1)20.265kPa；(2)40.53kPa；(3)60.795kPa；(4)33.775kPa。2.关于范德华方程的讨论，下列描述中不正确的是：(2)(1)a和b的值与气体的本性有关；(2)a和b都是温度的函数；(3)a与分子间的相互作用有关，a越大表示分子间相互作用越强；(4)b与分子本身的体积因素有关。3.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：(3)(1)Vm(l)Vm(g)；(2)Vm(l)Vm(g)；(3)Vm(l)=Vm(g)；(4)无法确定。4.H2和O2以2:1的摩尔比在绝热的钢瓶中反应生成H2O，该过程的(4)(1)ΔH=0；(2)ΔT=0；(3)pVγ=常数；(4)ΔU=0。5.当理想气体反抗一定的压力作绝热膨胀时，(4)(1)焓总是不变；(2)热力学能总是增加；(3)焓总是增加；(4)热力学能总是减少。第2页共5页6.使气体致冷的节流膨胀，其焦耳-汤姆逊系数µJ-T(1)(1)0；(2)0；(3)=0；(4)不能确定。7.由同一始态经绝热可逆膨胀和等温可逆膨胀均至同样的终态体积，两过程所作的可逆功分别为W1及W2，则：(2)(1)W1W2；(2)W1W2；(3)W1=W2；(4)上述情况都可能。8.对封闭系统，且W＇=0时，GpT的值(2)(1)0；(2)0；(3)=0；(4)无法判断。9.在一定温度和压力下，当，任意两相平衡时，两相中下述物理量相等的是：(3)(1)摩尔热力学能；(2)摩尔焓；(3)摩尔吉布斯函数；(4)摩尔熵。10.将克拉贝龙方程用于H2O的液－固两相平衡，随着压力的增大，H2O(l)的凝固点将：(2)(1)上升；(2)下降；(3)不变；(4)不能确定。二、填空题(每小题2分，共20分)得分评卷人1.把100kPa，400cm3的理想气体A与300kPa，200cm3的理想气体B等温混合放入800cm3的容器内。则混合物中两气体的分压力分别为pA=50kPa，pB=75kPa。2.理想气体绝热反抗某恒定外压力膨胀后，其温度降低。(选填“升高”、“不变”或“降低”)3.一定量的理想气体反抗恒定外压作绝热膨胀时，系统的热力学能总是减少；系统的焓值总是减少。(选填“增大”、“不变”或“减少”)4.CH4和O2混合气体在恒容绝热箱中燃烧，反应的U=0，H0。（选填，=，)5.在一个容积恒为50dm3的绝热刚性容器内发生一化学反应，温度比原来升高了75℃，压力比原来增大60kPa。则此过程Q=0，W=0，U=0，H=3kJ。6.工作在温度分别为1000K和300K的两个恒温热源之间的卡诺热机，若循环过程的功W=－560kJ，则热机应从高温热源吸收的热量为800kJ。第3页共5页7.1mol液态汞，在等压下从234.2K加热到298.2K，若液态汞在该温度范围内的平均摩尔热容为28.0J·K1·mol1，则汞在该过程中的熵变S=6.76J·K1。8.30g氧在25℃从60MPa膨胀到5MPa,其熵值的变化S=19.4J·K1。设氧服从理想气体行为。已知O2的摩尔质量M=32.00g·mol1。9.在101325Pa下，苯的熔点是5℃。在101325Pa下5℃的C6H6(s)变为5℃的C6H6(l)，则过程的H0，S0，G=0。（选填：，=，）10.一定量的N2气在恒定温度下增大压力，则其吉布斯函数增大。（选填：增大、不变、减小）三、计算题(共60分)得分评卷人1.A气体在300K时，压力为100kPa，体积为1dm3，B气体在300K时，压力为200kPa，体积为4.5dm3，两气体混合后的总压力为100kPa，温度不变。试计算混合后总的体积为若干？A，B气体的摩尔分数和分压力各为若干？(5分)解：pV=nRT=(nA＋nB)RT=pAVA＋pBVBV=(pAVA＋pBVB)/p=(100×1＋200×4.5)/100dm3=10dm3(1分)yA=nA/n=pAVA/pV=0.1，yB=1－yA=0.9(2分)pA=pyA=100kPa×0.1=10kPa，pB=pyB=100kPa×0.9=90kPa(2分)2.40.00gHe(g)在304.0kPa下从25.0℃加热到50.0℃，试求该过程的Q，W，ΔU，ΔH。设He服从单原子理想气体行为。(已知He的摩尔质量为4.003g·mol-1)。(10分)解：Cp,m=52R，HnCTpTT,md12=40.00/4.003×(5/2)×8.314(323.2－298.2)J=5.192kJ(2分)WpVVpnRTpnRTpnRTT()()()()()外外21221211(4分)=－40.00/4.003×8.314(323.2－298.2)J=－2.077kJQp=ΔH=5.192kJ(2分)ΔU=Q＋W=(5.192－2.077)kJ=3.115kJ(2分)3.有1mol液态水在100kPa的压力下，由29815K升温至32315K，已知Cpm(H2O，l)=7531J·mol-1·K-1。（1）求过程的S；（2）若热源温度为37315K，判断此过程的可逆性。(5分)第4页共5页解：SnCTTp,ln.ln...mJKJK2111753132315298156064··(1分)1112,KJ045.5KJ15.373)15.29815.323(31.751)()()()()(··外环实环TTTnCTQSmp(2分)SSS()()()(..).隔体环··606450451019011JKJK(1分)由此可见此过程为不可逆过程。(1分)4、298.15K时，液态乙醇的摩尔标准熵为160.7J·K-1·mol-1，在此温度下饱和蒸气压是7.866kPa,汽化热为42.635kJ·mol-1。计算标准压力pө下，298.15K时乙醇蒸气的摩尔标准熵。假定乙醇蒸气为理想气体。(10分)(l,pө)−(1)→(l,7.866kPa)−(2)→(g,7.866kPa)−(3)→(g,pө)(2分)ΔS1≈0(2分)ΔS2=ΔvapHm/T=42.635×103J·mol-1/298.15K=143.0J·K-1·mol-1(2分)ΔS3=Rln(p1/p2)=(8.314J·K-1·mol-1)×ln(7.866kPa/101.325kPa)=-21.25J·K-1·mol-1(2分)Smө=Smө(l)+ΔS1+ΔS2+ΔS3=(160.7+0+143.0-21.25)J·K-1·mol-1=282.5J·K-1·mol-1(2分)5.今有2mol的水(H2O，l)在100℃及其饱和蒸气压101325kPa下全部蒸发成水蒸气(H2O，g)。已知在此条件下H2O(l)的摩尔蒸发焓vapHm=40668kJ·mol-1，求过程的Q，W，U，H，S，A及G。（液态水的体积相对气态的体积可以忽略）(15分)解：H=nVapHm=(240668)kJ=81336kJ(2分)Q=H=81336kJ(2分)W=－p(Vg－Vl)≈－pVg=－nRT=(－28314537315)J=－6205kJ(3分)U=Q+W=(81336－6205)kJ=75131kJ(2分)113KJ97.217KJ15.37310336.81··THS(2分)A=U－TS=U－H=－6205kJ(2分)G=H－TS=0(2分)6.已知0℃时，冰与水的摩尔体积分别为001964103m3·mol1和001800103m3·mol1，冰的摩尔熔化焓为fusHm=6029kJ·mol1；100℃时，水的摩尔汽化焓vapHm=4067kJ·mol-1。试求：（1）0℃时冰的熔点随压力的变化率dT/dp。（2）023MPa压力下的气液平衡温度。（3）若要更严格计算（2），还需要那些数据？(15分)解：（1）0℃时，固－液两相平衡。第5页共5页mfusmm)s()l(ddHVVTpT(3分)602910)01964.001800.0(15.2733mfusmHVT=－74310-8K·Pa-1(2分)(2)由12mvap1211lnTTRHpp，(3分)即K373.1511molKJ3145.8molJ1067.40Pa101325Pa1023.0ln21-1--136T···得T2=398.1K(t2=124.9℃)(2分)