2010級化學(xué)學(xué)院物理化學(xué)(I)－1半期考試試題

??231?34

(kB=×1.3810J.Kh=×6.62610J.s)

一、（16分）選擇題

1．對于封閉體系來說，當(dāng)過程的始態(tài)與終態(tài)確定后，下列各項(xiàng)中哪一個(gè)無確定值B。

(A).Q-W(B).Q

(C).W(當(dāng)Q=0時(shí))(D).Q(當(dāng)W=0時(shí))

2.一絕熱容器中間用一隔板隔開，一邊裝有1mol的理想氣體，另一邊為真空。抽掉隔板

后，氣體充滿整個(gè)容器，過程中下列哪個(gè)結(jié)論是正確的A。

(A).ΔU=0ΔH=0ΔT=0(B).ΔU=0ΔH>0ΔT=0

(C).ΔU>0ΔH>0ΔT>0(D).ΔU<0ΔH<0ΔT=0

3.常壓下一化學(xué)反應(yīng)的Δ>rpC0，則有B。

(A).ΔrmH隨溫度升高而降低(B).ΔrmH隨溫度升高而增加

(C).ΔrmH不隨溫度而變化(D).無法比較

4.從始態(tài)到終態(tài)之間發(fā)生了一不可逆過程，那么D。

(A).ΔS>0(B).ΔA<0(C).ΔG<0(D).A,B和C皆不對

5.熱力學(xué)基本方程dG=－SdT+Vdp，可適應(yīng)用下列哪個(gè)過程A。

(A).理想氣體向真空膨脹

(B).298K,標(biāo)準(zhǔn)壓力下，水氣化成蒸汽

(C).電解水制取氫氣

(D).化學(xué)反應(yīng)N2+3H2=2NH3未達(dá)到平衡

6.分別在一定壓力和一定體積下，將1mol單原子理想氣體從300K加熱到600K時(shí)，對應(yīng)

的熵變?yōu)棣1和ΔS2,則D。

(A).ΔS1=ΔS2(B).ΔS1=(3/2)ΔS2

(C).ΔS1=(5/2)ΔS2(D).ΔS1=(5/3)ΔS2

7.A,B分子的配分函數(shù)分別為qA,qB,由NA個(gè)A分子和NB個(gè)B分子構(gòu)成的混合理想

氣體體系，總配分函數(shù)為C。

NABNNNAB

NNABqqABqqAB

(A).qqAB××(B).qAqB(C).×(D).+

NNAB!!NNA!!B

8.Cl2(g)分子的振動特征溫度Θ=v600K，振動第一激發(fā)態(tài)能級能量為1kT時(shí)Cl2(g)分子

的溫度為C。

(A).298.15K(B).300K(C).900K(D).1200K

二、填空題（16分,第4題每空1分，其余每空2分）

1

1.300K時(shí)將2mol的Zn片溶于過量的稀硫酸中，若反應(yīng)在敞口和密閉容器中進(jìn)行其反應(yīng)

熱分別為Qp和Qv，則反應(yīng)熱之差Qp－Qv約為4988J。

2．1mol單原子理想氣體，經(jīng)絕熱不可逆過程變化到273.2K、101.325kPa,體系作功600J，

則體系始態(tài)的溫度T1=321.3K。

3.某化學(xué)反應(yīng)在400K,pθ下進(jìn)行，放熱30.0kJ.mol-1，若在相同條件下通過可逆電池來完

成，吸熱25.0kJ.mol-1，則反應(yīng)過程的熵變?yōu)?2.5J.K-1.mol-1，體系可能作的最大非體

積功為55kJ.mol-1。

4．液體苯在其沸點(diǎn)溫度蒸發(fā)為苯蒸氣，在此過程中用“＞”或“＜”或“=”的符號填入下列空

格中。ΔH（>）0，ΔS（>）0，ΔG（=）0，ΔU（>）0

h2

5.設(shè)某氣體在體積為V的立方體容器中，若=0.1kT，則平動量子數(shù)nx=1，ny=2，

8mV2/3

nz=3的狀態(tài)的能量為1.4kT。

-21

6.某分子的兩個(gè)能級i，j的簡并度分別為gi=3，gj=5，兩個(gè)能級能量差Δε=εj-εi=2.3×10J，

在300K時(shí)兩個(gè)能級上分布的粒子數(shù)之比Ni/Nj為1.046。

三、（8分）簡答題

1.（3分）請判斷在下列過程中體系的ΔU、ΔH、ΔS、ΔA、ΔG中哪些一定為零？

（1）理想氣體絕熱可逆膨脹過程ΔS；

（2）絕熱恒容容器內(nèi)，發(fā)生化學(xué)變化ΔU；

（3）液態(tài)水在100oC、p?下蒸發(fā)為水蒸氣ΔG。

2.（5分）某高壓容器中含有未知?dú)怏w，可能是氮?dú)饣驓鍤?。今?98K時(shí)取出一些樣品，

從5dm3絕熱可逆膨脹到6dm3，溫度降低了21K，試判斷容器中是何種氣體。設(shè)高

壓容器中氣體視為理想氣體并忽略振動對CV的貢獻(xiàn)。

【解】單原子理想氣體：CV,m=3/2R,γ=Cp,m/CV,m=(5/2R)/(3/2R)=1.671分

雙原子理想氣體：CV,m=5/2R,γ=Cp,m/CV,m=(7/2R)/(5/2R)=1.41分

γ-1γ-1

絕熱可逆：T1V1=T2V2

γ-1

T1/T2=(V2/V1)

298K/(298－21)K=(6dm3/5dm3)γ-1

γ=1.42分

故容器中氣體應(yīng)該是氮?dú)?分

四．（14分）1mol273.15K、0.2MPa的雙原子理想氣體沿著p/V=常數(shù)的可逆途徑到達(dá)壓力

為0.4MPa的終態(tài)。求過程的Q、W、ΔU、ΔH、ΔS。

2

V2V2

?p1?p1122

W=pdV=?V?dV=(V2?V1)=0.5×(p2V2?p1V1)

∫∫V1V1??

?V1?V12

=0.5×(0.4×22.7?0.2×11.35)kJ=3.405kJ

QUW=Δ+=17.02+3.405=20.43kJ

θs

五.（16分）270.15K、p下1mol過冷水凝結(jié)為冰，求過程的ΔlG，判斷過程能否自動進(jìn)行

已知270.15K時(shí)水和冰的蒸氣壓各為489.1Pa和475.5Pa。

3

【解】

s

?ΔlG=??

1molH2O(l):270.15K,p1molH2O(s):270.15K,p

ΔG1

ΔG5

1molH2O(l):270.15K,ps(l)1molH2O(s):270.15K,ps(s)

ΔG2

ΔG4

ΔG3

1molH2O(g):270.15K,ps(l)1molH2O(g):270.15K,ps(s)

s

ΔlG=ΔG1+ΔG2+ΔG3+ΔG4+ΔG5

Δ≈GGGG12450,Δ=0,Δ=0,Δ≈0

sps(s)475.4

ΔlG=ΔG3=nRTln=×18.314×270.15ln=?63.81J

ps()l489.1

∵Δ<G0，所以過程能夠自動進(jìn)行。

θ

六．（16分）已知101.325kPa，298K下液態(tài)丙烯晴(CH2=CHCN)，石墨和氫氣的ΔCHm分別為

θ

-1756.9,-392.9及-285.5kJ/mol;氣態(tài)HCN和C2H2的ΔfHm分別為129.6及226.6kJ/mol,在

101.325kPa下丙烯晴的沸點(diǎn)為351.7K，298K其蒸發(fā)熱為32.8kJ/mol。求298K及101.325kPa

下反應(yīng)C2H2(g)+HCN(g)→CH2=CHCN(g)的ΔrHm(298K)。若要計(jì)算400K及101.325kPa

下該反應(yīng)的摩爾熱效應(yīng)ΔrHm(400K)，還需要補(bǔ)充哪些數(shù)據(jù)，試寫出詳細(xì)的計(jì)算公式。

4

若要計(jì)算400K及101.325kPa下該反應(yīng)的摩爾熱效應(yīng)ΔrHm(400K)，還需要補(bǔ)充丙烯晴

(CH2=CHCN)(g),氣態(tài)HCN和C2H2的恒壓熱容數(shù)據(jù)。該反應(yīng)的摩爾熱效應(yīng)ΔrHm(400K)計(jì)算：

400

Δ=Δ+HH(400K)(298K)[C(CH=CH-CN,g)?C(CH,g)?C(HCN,g)]dT4分

rmrm∫pm,2pm,22,pm

298

七．（14分）某理想氣體A2，分子電子基態(tài)非簡并，能級ε0=0；第一激發(fā)態(tài)簡并度為2，能級

ε1=kT，，忽略更高能級。

（1）試求A2分子的電子配分函數(shù)qe，以及該相鄰兩能級上最可幾分子數(shù)之比N1/N0。

-10-3-1

（2）若該理想氣體A2中兩原子的核間距r為1.207×10m，摩爾質(zhì)量M=32×10kg·mol，