、學年二學期物理化學期末考試試卷(A卷) - 下載本文

攀枝花學院

2011-2012學年二學期物理化學期末考試試卷(A卷)

班級:___________學號:___________姓名:___________得分:___________

題號 得分 閱卷 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 成績 復核 題目部分,(卷面共有17題,100.0分,各大題標有題量和總分) 一、填空(6小題,共16.0分)

[3.0分]1. 計算1 mol理想氣體在25℃,80 kPa下的?-? = 。 [3.0分]2. 已知?fH(C6H5Cl , l , 298 K) =-10?65 kJ·mol-1; ?fH(NH3 , g , 298 K) =-46?19 kJ·mol-1; ?fH(C6H5NH2 , l , 298 K) =-29?7 kJ·mol-1; ?fH(NH4Cl , s , 298 K) =-315?39 kJ·mol-1;

則反應C6H5Cl(l) + 2NH3(g) == C6H5NH2(l) + NH4Cl(s)在298 K時反應的標準摩爾焓變?rH(298 K) = 。

[1.0分]3.雙液電池中不同電解質溶液間或不同濃度的同種電解質溶液的接界處存在???????電勢 ,通常采用加???????的方法來消除。

[3.0分]4. 隔離系統是與環境??能量交換及??物質交換的體系; 封閉系統是與環境??能量交換及??物質交換的體系; 開放系統是與環境??能量交換及??物質交換的體系。

(選填:有或無) [5.0分]5. 在20℃時,C6H6( l )的摩爾體積為88.9 cm3,設摩爾體積不隨壓力而變,則1 mol液態苯在20℃時,將壓力從0.1 MPa加大到10 MPa時的?G = 。 [1.0分]6.當一根金屬Fe棒插入含氧濃度不同的區域,其中處在含氧濃度?????????的那一段金屬遭受腐蝕。

二、選擇(1小題,共1.0分)

[1.0分]1.由A及B雙組分構成的α和β兩相系統,則在一定T,p下物質A由α相自發向β相轉移的條件為:( )。

(1)(2)(3)

; ; 。

三、是非(1小題,共1.0分)

[1.0分]1.垂直插入汞槽中一支干凈的玻璃毛細管,當加熱使汞的溫度升高時,毛細管中汞柱會上升。是不是?( )

四、問答(1小題,共15.0分)

[15.0分]1.

試從Fe-V 二組分相圖回答下列問題:

(6)確定系統處于a,b,c,d 點時的條件自由度數;

(7)當w(V)=0.625 的熔融液體很緩慢地固化時液相與固相的變化各如何?

(8)當固相的組成已知時,與之平衡的液相組成與溫度能否知道,試舉例說明之; (9)w(V)= 0.75 的熔融液體冷卻到 1600 ?C 時,固相中含V 多少克?

(10)500 g ,w(V) =0.14 的合金加熱到 1480 ?C時已有多少Fe進入液相中?

五、計算(7小題,共61.0分)

[5.0分]1. 將一恒定電流通過硫酸銅溶液2h,陰極上沉積出銅0.0600 g,串連在電路中的

-1

毫安表讀數為25 mA,試求該毫安計的刻度誤差為多少?銅的原子量為63.55 g-mol。 [10.0分]2. 固態苯和液態苯的蒸氣壓p與溫度T的關系分別如下所示:

lg(pS/Pa)===11.971?2310 K/T 250 K

(1) 苯的三相點溫度及三相點時的蒸氣壓; (2) 苯在三相點時的熔化焓及熔化熵。

[12.0分]3. (1)1 g H2O( l )在100℃, 101.3 kPa下蒸發為蒸氣(設為理想氣體),吸熱2259 J·g-1,問此過程的Q,W,?U和?H為多少?(2)始態同上,當外壓力恒為0.05 MPa時,

100℃1 g水蒸氣慢慢加壓變為終態101.3 將H2O( l )恒溫蒸發,然后將此0.05 MPa,(100℃,

kPa)的水蒸氣,求此過程總的Q,W,?U和?H各為多少?(3)若將1g水(100℃,101.3 kPa)突然移放到恒溫100℃的真空箱中,水蒸氣充滿整個真空箱,測其壓力為101.3 kPa,

-1

問Q,W,?U,?H又為多少?(已知H2O的摩爾質量為18.02 g·mol)

[10.0分]4. 將一小玻璃瓶放入真空容器中,瓶中已封入1 mol液態水(100℃,101?3 kPa),真空容器恰好能容納1 mol水蒸氣(100℃,101?3 kPa)。若保持整個系統的溫度為100℃,將瓶擊破后,水全部汽化為水蒸氣。計算此過程的Q,W,?U,?S,?A,?G。根據計算結

101?3 kPa的汽化果說明此過程是否可逆?用那一個熱力學函數作為判據?已知水在100℃,

-1

焓為40?64 kJ·mol。設蒸氣為理想氣體。

[8.0分]5.25℃時,電池Ag | AgCl | HCl溶液|Cl2(p) | Pt的電動勢為1.1362V,電動勢的溫度

-4-1

系數為?5.95×10 V·K,試計算電池反應:

Ag(s)+

Cl2(p)===AgCl(s) 在25℃時的?rG m,?rSm,?rHm和標準平衡常數。 [10.0分]6. 丁烯脫氫制丁二烯的反應為

CH3CH2CH=CH2(g) == CH2=CHCH=CH2(g) + H2(g)

反應過程中通以惰性組分H2(g),丁烯與H2O(g)的物質的量比為 1:15,操作總壓力為203 kPa,溫度為593℃,計算丁二烯的平衡轉化率。已知

物 質 丁二烯 丁 烯 ? f H (298 K) / k ? f G (298 K) / k 110.16 -0.13 150.67 71.29 (p= 100 kPa)

[6.0分]7. 已知水的蒸發焓為2259 J·g-1,水在101?325 kPa下的正常沸點為100℃,求水

-1

在202?65 kPa下的沸點為多少?水的摩爾質量M = 18?02 g·mol。 六、證明(1小題,共6.0分)

[6.0分]1. 試證明理想液態混合物中組分B的偏摩爾吉布斯函數G和偏摩爾熵SB與純組分B的摩爾吉布斯函數G

和摩爾熵S

之間符合G< G

和SB < S

。

答案部分,(卷面共有17題,100.0分,各大題標有題量和總分) 一、填空(6小題,共16.0分)

[3.0分]1.答案解: -553.1 J·mol-1 [3.0分]2.答案解: -203?96 kJ·mol-1 [1.0分]3.答案 解:

液接 鹽橋

[3.0分]4.答案解: 無 無 有 無 有 有

[5.0分]5.答案解: 80.0 J [1.0分]6.答案解: 低

二、選擇(1小題,共1.0分) [1.0分]1.答案解:(1)

三、是非(1小題,共1.0分)

[1.0分]1.答案解: 是

四、問答(1小題,共15.0分) [15.0分]1.答案解:(1)a 點 ?‘ = 2 – 2 + 1 = 1, b 點 ?‘ = 2 – 1 + 1 = 2, c點 ?‘ = 2 – 2 + 1 - 1 = 0, d 點 ?‘ = 1 – 2 + 1 = 0;

(2)1 550 ?C 開始結晶,1 485 ?C 完全固化。液體組成從e點? w(V)=0.625?沿ef 曲線改變到 f 點? w(V)=0.48?,而固相組成從g 點? w(V)=0.75? 沿gh 曲線改變到h 點? w(V)=0.625?

(3)固相組成為已知時,如圖中w(V)=0.81的j點,與之相平衡的液相組成為i點 ? w(V)=0.71? 系統溫度1 600 ?C。

(4)w(V)= 0.75(a點)冷卻到1 600 ?C時,固化的百分數為: m(l) :m (s) = a J :a I = 6 :4 ; w(s) =

= 0.60

1 000 g 液體要固化600 g,固相組成為w(V)=0.81的j點固相中含V 的質量為 600 g ?0.81 =486 g ;

(5)w(V)=0.14 合金 500g 加熱至1 480 ?C,m(l):m (s) = 3∶6; w(l)=0.333,液相中Fe的質量為500 g ? 0.333 ?0.8 =133 g 。

五、計算(7小題,共61.0分)

[5.0分]1.答案解:電解過程實際需要的電量: (

×2×96485 ) C=182.82 C

根據毫安表算出的電量: (25×

×2×60×60 ) C = 180 C

所以,誤差為:

×100%=-1.54%

[10.0分]2.答案解:(1) 因為三相點時,ps==pl則11.971?2310 K/T=10.087?1784 K/T 所以 T=279.2 K ; lg(p/Pa) = 11.971?2310/279.2 = 3.697 所以 p = 4977 Pa (2)lg(p/Pa)=-?Hm/RT+C

?subHm=2.303?8.314 J·K-1·mol-1?2310 K=44.23 kJ·mol-1

?vapHm=2.303?8.314 J·K-1·mol-1?178 4 K=34.16 kJ·mol-1 ?fusHm= ?subHm - ?vapHm =10.07 kJ·mol-1

-1-1

則 ?fusSm = ?fusHm / T=36.07 J·K·mol [12.0分]3.答案解:(1)恒溫恒壓相變化(可逆):

Q1 = 2259 J = ?H1,?U1 = Q1 + W1 = 2087 J (2)恒溫恒外壓相變(不可逆)及恒溫變壓過程: ?U2 = ?U1 = 2087 J,?H2 = ?H1 = 2259 J

=-nRT-nRTln Q2 = ?U2-W2 = 2140 J (3)真空膨脹(不可逆):

W3 = 0,?U3 = ?U1 = 2087 J = Q3

?H3 = ?H1 = 2259 J

[10.0分]4.答案解:?H = 40?64 kJ ?U = ?H-?( pV )≈?H-pVg≈?H-nRT

= ( 40?64-1×8.314×373×10-3) kJ = 37?54 kJ

?A = ?U-T?S = ( 37?54-40?64 ) J=-3?10 kJ ?G = ?H-T?S = 0

W = 0

Q = ?U-W = ?U = 37?54 kJ ?AT?V < 0,故為不可逆過程

[8.0分]5.答案解:?rG m=-zFE=(-1×96485×1.1362×10-3) kJ·mol-1

=-109.6 kJ·mol-1

?rSm=zF

=[1×96485×(-5.95×10-4)] J·K-1·mol-1

=-57.4 J·K-1·mol-1

-3-1

?rHm=?rG m+T?rSm=(-109.6+298015×(-57.4)×10 kJ·mol =-126.7 kJ·mol-1

K=exp(-?rG

/RT) =exp(

) =1.58×1019

[10.0分]6.答案解:反應的 ? r H(298 K) = 110.29 k ? rG (298 K) = 79.38 k則 ? r S (298 K) = 用近似法:

? rG (866 K) = (110.29-866.2×103.7×10-3) k = 20.46 k

= 103.7

K (866 K) = exp = 0.058

H2O(g) + 丁烯(g) == 丁二烯(g) + H2(g) + H2O(g) 開始時:n0/mol: 15 1 0 0 15 平衡時:n/mol: 1-? ? ? 15

K =

解得 ? = 0.49 [6.0分]7.答案解:根據克拉貝龍-克勞修斯公式

T2=393.98 K (t2 = 120.83 ℃)

只增加一個大氣壓,沸點增加了20?83℃。說明p外對T沸的影響明顯。

=393.96 K (t2 = 120.81 ℃)

六、證明(1小題,共6.0分)

[6.0分]1.答案解:對理想液態混合物因為

= GB , ?(l , T) = G

= ?(l , T) +RTlnxB

所以 GB = G+RTlnxB

因為 xB<1 , lnxB<0 所以 GB

在恒p恒組成下將化學勢表達式對T微分 則

=

+ -SB = -S SB-S則 SB > S

+RlnxB

= -RlnxB > 0





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