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物理化学期末考试试题库 2017(附答案与解析)汇总

1

第一章 热力学第一定律 选择题

1.关于焓的性质, 下列说法中正确的是( )

(A) 焓是系统内含的热能, 所以常称它为热焓 (B) 焓是能量, 它遵守热力学第一定律

(C) 系统的焓值等于内能加体积功 (D) 焓的增量只与系统的始末态有关 答案:D 。因焓是状态函数。

2.涉及焓的下列说法中正确的是( )

(A) 单质的焓值均等于零 (B) 在等温过程中焓变为零 (C) 在绝热可逆过程中焓变为零 (D) 化学反应中系统的焓变不一定大于内能变化

答案:D 。因为焓变ΔH=ΔU+Δ(pV),可以看出若Δ(pV)<0则ΔH <ΔU 。 3.与物质的生成热有关的下列表述中不正确的是( )

(A) 标准状态下单质的生成热都规定为零 (B) 化合物的生成热一定不为零 (C) 很多物质的生成热都不能用实验直接测量

(D) 通常所使用的物质的标准生成热数据实际上都是相对值 答案:A 。按规定,标准态下最稳定单质的生成热为零。 4.下面的说法符合热力学第一定律的是( )

(A) 在一完全绝热且边界为刚性的密闭容器中发生化学反应时,其内能一定变化

(B) 在无功过程中, 内能变化等于过程热, 这表明内能增量不一定与热力学过程无关 (C) 封闭系统在指定的两个平衡态之间经历绝热变化时, 系统所做的功与途径无关 (D) 气体在绝热膨胀或绝热压缩过程中, 其内能的变化值与过程完成的方式无关 答案:C 。因绝热时ΔU =Q +W =W 。(A )中无热交换、无体积功故ΔU =Q +W =0。(B )在无功过程中ΔU =Q ,说明始末态相同热有定值,并不说明内能的变化与过程有关。(D )中若气体绝热可逆膨胀与绝热不可逆膨胀所做的功显然是不同的,故ΔU 亦是不同的。这与内能为状态函数的性质并不矛盾,因从同一始态出发,经绝热可逆膨胀与绝热不可逆膨胀不可能到达同一终态。 5.关于节流膨胀, 下列说法正确的是

(A) 节流膨胀是绝热可逆过程(B)节流膨胀中系统的内能变化(C)节流膨胀中系统的焓值改变(D)节流过程中多孔

塞两边的压力不断变化 答案:B

6.在实际气体的节流膨胀过程中,哪一组描述是正确的: (A )Q H =p < 0 (B )Q =H p >0 (C )Q =H =p <0 (D )Q H =p <0

答案:C 。节流膨胀过程恒焓绝热且压力降低。

7.系统经一个循环后,ΔH 、ΔU 、Q 、W 是否皆等于零?

答:否。其中H 和U 为状态函数,系统恢复至原态后其值复原,即ΔH =0、ΔU =0。而热与功是与途径有关的函数,一般不会正好抵消而复原,除非在特定条件下,例如可逆绝热膨胀后又可逆绝热压缩回至原态,或可逆恒温膨胀后又可逆恒温压缩回至原态等。

1. 在温度T 、容积V 都恒定的容器中,含有A 和B 两种理想气体,它们的物质的量、分压和分体积分别为nA ,pA ,V A 和nB ,pB ,VB ,设容器中的总压为p 。试判断下列公式中哪个是正确的( )。 (A )A A p V n RT = (B )B A B ()pV n n RT =+ (C )A A A p V n RT = (D )B B B p V n RT = 答:(A )只有(A )符合Dalton 分压定律。 4. 真实气体液化的必要条件是( )。 (A )压力大于C p (B )温度低于C T

(C )体积等于

m,C

V (D )同时升高温度和压力

答:(B )

C T 是能使气体液化的最高温度,温度再高无论加多大压力都无法使气体液化。

2

;填空题

8.节流膨胀过程又称为 _恒焓___ 过程,多数气体经此过程后引起温度__下降_____. (2分)

9.25 ℃下, 1 m 可视为理想气体)由 1 dm 3

膨胀到 5 dm 3

吸热 2 kJ, 则对外作功 W = 2 kJ (按系统

得功为正的规定)

第二章 热力学第二定律 ;选择题

10.对任一过程,与反应途径无关的是

(A) 体系的内能变化 (B) 体系对外作的功 (C) 体系得到的功 (D) 体系吸收的热 答案:A 。只有内能为状态函数与途径无关,仅取决于始态和终态。 11.在绝热条件下,迅速推动活塞压缩气筒内空气,此过程的熵变

(A) 大于零 (B) 小于零 (C) 等于零 (D) 无法确定 答案:A 。绝热不可逆过程熵要增加。

12一卡诺热机在两个不同温度之间的热源之间运转, 当工作物质为气体时, 热机效率为42%, 若改用液体工作物质, 则其效率应当

(A) 减少 (B) 增加 (C) 不变 (D) 无法判断 答案:C

13. 在标准压力下,100℃的液态水气化为100℃的水蒸汽,体系的熵变为: (A)ΔS 体>0 (B)ΔS 体<0 (C)ΔS 体=0 (D)难以确定 答案:A 。液态变为气态时,混乱度增加,故熵增加。 14.263K 的过冷水凝结成263K 的冰,则:

(A)ΔS < 0 (B)ΔS > 0 (C) ΔS = 0 (D) 无法确定 答案:A 。恒温下液体变固体熵减少。

15.理想气体从状态I 经自由膨胀到状态II ,可用哪个热力学判据来判断该过程的自发性?

(A)ΔH (B) ΔG (C)ΔS 隔离 (D) ΔU 答案:C 。理想气体自由膨胀不做功,亦不换热,故为隔离系统。

16. 在α,β两相中均含有A 和B 两种物质,当达到平衡时,下列种哪情况是正确的:

A B A A A B A B

(A) (B) (C) (D) αααβαβββ

μμμμμμμμ====

答案:B

17.热力学第三定律可以表示为:

(A)在0K 时,任何晶体的熵等于零 (B)在0K 时,任何完整晶体的熵等于零

(C)在0℃时,任何晶体的熵等于零 (D)在0℃时,任何完整晶体的熵等于零 答案:B

;问答题 ;填空题

18.一个过程系统的熵变为△S , 而另一个过程的始终态与前过程相同,但路径不同,则此过程系统的熵变应为__△S ___。(1分) 因为状态函数与过程无关

;计算题

19.(15分)101.3 kPa 下, 1 mol 的 100 ℃水与 100 ℃的大热源相接触, 经过两种不同的过程到达终态 100 ℃, 101.3 kPa 的水蒸气: (1)保持压力不变; (2)向真空膨胀.试分别计算这两种过程的 △U,△△△A 及△G 并判断过程是否可逆.已知 100℃,101.3 kPa 下水的气化热△vapH Θ

m

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1

18.8×10-6

3-

1-

23

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-1 解: (1) W = - p △V = - 101.3×103-2

-18.8×10-6- 3.06 kJ

Q = △H = 40.71 kJ

△U = Q + W = 40.71 - 3.06 = 37.65 kJ

△S = Q/T = 40.71×10-

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3 △A = △U - T △S = 37.65 - 40.71 = - 3.06 kJ

3 △G = 0

∵ 在沸点下蒸发,故为可逆过程.由 △G = 0 也可判断.

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△△△△A = - 3.06 kJ

△G = 0

Q =△U-W=37.65 kJ

△S(环) = - Q/T = - (△U-W)/T = - 37.65×10-

3

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-

△S(总) = △S + △S(环) = 109.1 - 100.9 = 8.2 J.K -

1过程(2)为不可逆过程.

20.将装有0.2 mol 乙醚的微小玻璃泡放入308.15K 、20 dm 3的恒温密闭容器内,容器内充满100kPa 、x mol 氮气。将小泡打碎,乙醚完全汽化并与氮气混合。已知乙醚在100 kPa 下沸点为308.15K ,此时的蒸发焓为25.10 kJ·mol -1。试求 (1) 混合气体中乙醚的分压;

(2) 分别计算氮气和乙醚的△H 、△S 、△G 。 (10分)

解:(1) 3311乙醚乙醚m 1020K

15.308mol K J 3145.8mol 2.0---?????=

=V RT n p = =0.2*8.314*308.15/20 25621 Pa =

25.62kPa

(2) 变化过程中氮气的温度和分压没变,故 △H =0J 、△S =0J·K -1、△G =0J 。 乙醚的变化过程可设想为:

乙醚(l ,308.15K ,100kPa) ?→?)

1( 乙醚(g ,308.15K ,100kPa)

?→?)

2(乙醚(g ,308.15K ,p 乙醚)

于是:△H=△H 1+△H 2=(0.2×25.10+0) kJ =5.02 kJ S=△S 1+△S 2=

乙醚

乙醚乙醚p

T

H n R n m

kPa

100

ln vap +?

=]

kPa 62.25kPa 100ln 3145.82.015.3081010.252.0[3

?+??J·K -1

=18.56 J·K -1

G=△G 1+△G 2= 0+

]ln 15.3083145.82.0[ln 100

62

.25100kPa 乙醚

???=p nRT J

= -697.8 J

或者采用下式计算 △G=△H -T △S

第三章 多组分系统热力学 ;选择题

21. 两液体的饱和蒸汽压分别为p *A ,p *B ,它们混合形成理想溶液,液相组成为x ,气相组成为y ,若 p *A > p *B ,

则: (A)y A > x A (B)y A > y B (C)x A > y A (D)y B > y A 答案:A

22.已知373K 时液体A 的饱和蒸气压为133.24kPa ,液体B 的饱和蒸气压为66.62kPa 。设A 和B 形成理想溶液,

当溶液中A 的物质的量分数为0.5时,在气相中A 的物质的量分数为: (A)1 (B) 1/2 (C) 2/3 (D) 1/3

4

答案:C

;填空题

23.在20℃、标准压力下各为0.8mol 的水-乙醇混合物,水和乙醇的偏摩尔体积分别为17.0和57.4 cm 3·mol -

1 ,

则该混合物的体积为__(0.8×17.0+0.8×57.4) cm 3·mol -1 = 59.52cm 3

·mol -1_。 (2分)

!第四章 化学平衡 ;选择题

24.下面的叙述中违背平衡移动原理的是

(A) 升高温度平衡向吸热方向移动 (B) 增加压力平衡向体积缩小的方向移动 (C) 加入惰性气体平衡向总压力减少的方向移动 (D) 降低压力平衡向增加分子数的方向移动 答案:C 。加入惰性气体平衡向总压力增大的方向移动

25.已知反应 2NH 3 = N 2 + 3H 2,在等温条件下,标准平衡常数为0.25,那么,在此条件下,氨的合成反应1/2 N 2 + 3/2 H 2 = NH 3 的标准平衡常数为:N2+3H2=2NH3 标准平衡常数为4 所以答案为C

(A) 4 (B) 0.5 (C) 2 (D) 1 答案:C 。

26.某温度时,NH 4Cl(s)分解压力是p Θ ,则分解反应的平衡常数 K p Θ 为: (A) 1 (B) 1/2 (C) 1/4 (D) 1/8

答案:C 。某温度不,固体分解为气体产物的平衡总压称为该固体的分解压力。此题中的分解压力为p Θ,可见分解产物NH 3与HCl 的分压均为(1/2) p Θ。 27.在1100℃时,发生下列反应:

(1) C(s)+2S(s)=CS 2(g) K 1Θ =0.258

(2) Cu 2S(s)+H 2(g)=2Cu(s)+H 2S(g) K 2Θ -3

(3) 2H 2S(g)=2H 2(g)+2S(s) K 3Θ -2

则1100℃时反应 C(s)+2Cu 2S(s)=4Cu(s)+CS 2(g)的K Θ 为:

(A) -8 (B) -5 (C) 3.69×10-5 (D) -8

答案:A 。反应(3)=(1)-2(2)+(3)故K Θ K 1Θ (K 2Θ )2K 3Θ

28.在298K 时,气相反应H 2 + I 2 = 2HI 的 r G m ?=-16778J·mol -1 ,则反应的平衡常数K p ?为:

(A) 12 (B) 6

(C) 873 (D) 18.9 答案:C 。根据

ln r m p G RT K ?=-$$。

29.加入惰性气体对哪一个反应能增大其平衡转化率?

(A) C 6H 5C 2H 5(g) = C 6H 5C 2H 3(g) + H 2(g) (B) CO(g) + H 2O(g) = CO 2(g) + H 2(g)

(C) 3/2 H 2(g) + 1/2 N 2(g) = NH 3(g) (D) CH 3COOH(l) + C 2H 5OH(l) = H 2O(l) + C 2H 5COOH 3(l) 答案:A

;填空题

30.气相反应A 2(g)+2B 2 (g)=2AB 2 (g), 其△H = -200KJ·mol -1, 采用 (降低,恒定,提高)_降低_温度和(降低,恒定,提高)__提高__压力措施可使平衡最有效地向右移动? (2分)

放热反应,△v B >0, 故降低温度,提高压力有利于反应向右移动。 31.在温度为T 时反应C(s)+O 2 (g) = CO 2(g)、C(s)+(1/2)O 2 (g) = CO(g) 的平衡常数分别为K 1、K 2,则反应CO(g)+O 2 (g) = CO 2(g)的平衡常数为___K 1/K 2______。(1分)

!第五章相平衡

;选择题

32.一单相体系, 如果有3种物质混合组成, 它们不发生化学反应, 则描述该系统状态的独立变量数应为

(A) 3个(B) 4个(C) 5个(D) 6个答案:B。F=C-P+2

=3-1+2=4

33.NaCl(s), NaCl水溶液及水蒸汽平衡共存时, 系统的自由度

(A) F=0 (B) F=1 (C) F=2 (D) F=3 答案:B。F=C-P+2,C=2,P=3,

故F=2-3+2=1。

34.如果只考虑温度和压力的影响, 纯物质最多可共存的相有

(A) P=1 (B) P=2 (C) P=3 (D) P=4

答案:C。F=C-P+2=1-P+2=3-P,当F最小为零时P=3。

35.对于相律, 下面的陈述中正确的是

(A) 相律不适用于有化学反应的多相系统(B) 影响相平衡的只有强度因素

(C) 自由度为零意味着系统的状态不变(D) 平衡的各相中, 系统包含的每种物质都不缺少时相律才正确

答案:B

36.关于三相点, 下面的说法中正确的是

(A) 纯物质和多组分系统均有三相点(B) 三相点就是三条两相平衡线的交点

(C) 三相点的温度可随压力改变(D) 三相点是纯物质的三个相平衡共存时的温度和压力所决定的相点

答案:D

37.用相律和Clapeyron?方程分析常压下水的相图所得出的下述结论中不正确的是

(A) 在每条曲线上, 自由度F=1 (B) 在每个单相区, 自由度F=2

(C)在水的凝固点曲线上, ΔHm(相变)和ΔVm的正负号相反(D)在水的沸点曲线上任一点, 压力随温度的变化率都

小于零。答案:D

38.二组分系统的最大自由度是

(A) F=1 (B) F=2 (C) F=3 (D) F=4 答案:C。F=C-P+2=2-P+2=4-P,

当P=1时F=3。

39.体系中含有H2O、H2SO4·4H2O、H2SO4·2H2O、H2SO4·H2O、H2SO4 ,其组分数C为:

(A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4 答案:B

40.在410 K,Ag2O(s)部分分解成Ag(s)和O2(g),此平衡体系的自由度为:

(A) 0 (B) 1 (C) 2 (D)-1

答案:A。F=C-P+1=2-3+1=0。

41.CaCO3(s), CaO(s), BaCO3(s), BaO(s)及CO2(g)构成的平衡物系,其组分数为:

(A) 2 (B) 3 (C) 4 (D) 5 答案:B。C=S-R-R’=5-2-0

=3.

42.由CaCO3(s), CaO(s), BaCO3(s), BaO(s)及CO2(s)构成的平衡体系其自由度为:

(A)F=2 (B)F=1 (C)F=0 (D)F=3 答案:C。共5种物质,2个化学反应,故C=5-2=3,有5个相,

F=C-P+2=0。

43.三相点是:

(A)某一温度,超过此温度,液相就不能存在(B)通常发现在很靠近正常沸点的某一温度

(C)液体的蒸气压等于25℃时的蒸气压三倍数值时的温度(D)固体、液体和气体可以平衡共存时的温度和压力

答案:D

问答题

第七章电化学

;选择题

44.离子独立运动定律适用于

(A) 强电解质溶液(B) 弱电解质溶液(C) 无限稀电解质溶液(D) 理想稀溶液

答案C

5

6

;填空题

45.已知18℃时, Ba(OH)2、BaCl 2、NH 4Cl 溶液的极限摩尔电导率分别为2.88×10-2、1.203×10-2、1.298×10-

2

S·m 2

·mol -1

,那么 18℃时NH 4OH 的 ∞Λm = (计算式)___(

∞Λ[Ba(OH)2] + 2∞

Λ[NH 4Cl] - ∞Λ[BaCl 2

] )/2____ = __( 2.88+2×1.298 - 1.203)× 10—2 S·m 2·mol -1 / 2 = 2.137×10—2 S·m 2·mol -1

___ 。 (2分)

46.已知 ZnCl 2水溶液的平均活度为

则 ZnCl 2的活度 a =(a ±)

3

47.25 ℃时,反应 2H 2O(l) = 2H 2(g) + O 2(g) 所对应电池的标准电动势 E °=- 1.229 V . 反应 H 2(g)+1/2O 2 = H 2O(l) 所对应的电池标准电动势应为 1.229 V . 48. 质量摩尔浓度为 b 的 LaCl 3水溶液的平均质量摩尔浓度 b ±=

2.28 b.

49.双液电池中不同电解质溶液间或不同浓度的同一种电解质溶液的接界处存在液界电势,可采用加盐桥的方法减少或消除。

;计算题

50.(14分) 反应Zn(s) + CuSO 4(a=1) ==== Cu(s) + ZnSO 4(a=1)在电池中进行,298K 下,测得电池的电动势E =1.0934V ,电动势温度系数1K V .)(

--??-=??410294T T

E

。 ⑴写出该电池表达式和电极反应; ⑵求该电池反应的△r G m Θ、△r S m Θ、△r H m Θ和Q r 。 解:(1)正极反应:Cu 2+(a =1) + 2e → Cu(s) (1分) 负极反应:Zn(s) → Zn 2+ (a =1) + 2e (1分)

电池表达式: Zn| Zn 2+ (a =1) || Cu 2+(a =1) | Cu (2分)

(2)根据能斯特公式有:

V .lg .4

4CuSO ZnSO 0934********==-=ΘΘ

E a a E E (2分)

所以:△r G m Θ = -zE ΘF = -2×1.0934×96485 = -210993.398J·mol -1 (2分)

1

1m r m

r mol K J .).()()(---Θ

ΘΘ??-=?-??=??=???-=?7882102949648524p

p T

E z

F T

G S (2分) △r

H m Θ = △r G m Θ + T △r S m Θ = -210993.398 + 298×(-82.78) = -235661.838J·mol -1 (2分) Q r = T △r S m Θ = 298×(-82.78)= -24669.67 J·mol -1 (2分) 51.(16分)在298.15K 时,测得下列电池的电动势E 为1.228V Pt,H 2(Θp )|H 2SO 4(0.01mol·kg -

1)|O 2(Θ

p ),

已知-12m f mol -285.83kJ O(l)]H ?=?Θ[H 。

⑴ 试写出该电池的正、负极反应及电池反应; ⑵ 试计算此电池的温度系数,Δr G m ,Δr H m ,Δr S m 和Q r ; ⑶ 设该电池反应热在此温度范围内为常数,试求此电池在273.15K 时的电动势。 解:⑴ 该电池的正、负极反应及电池反应为:

负极 : H 2(Θ

p ) → 2H +(m H + =2×0.01 mol·kg -1 ) + 2e (1分) 正极 : O 2(Θ

p ) + 2H +( m H + =2×0.01mol·kg -1) + 2e → H 2O(l) (1分)

7

电池反应: H 2(Θp ) + O 2(Θp ) ==== H 2O(l) (1分) ⑵ Δr G m = -zEF = -2×1.228×96485 = -236967.16J·mol -1 (2分) 或Δr G m = -zEF = -2×1.228×96500 = -237004J·mol -1 而该电池反应就是水的生成反应,故:

-12m f m r mol 285.83kJ O(l)]H ?-=?=?Θ[H H (2分)

因为 T

G H S m

r m r m r ?-?=

?

所以 -1-13

m r mol K J 8916315

298109723683285??-=?---=

?..)].().[(S (2分) 而 p

T E F S ???

????=?2m r ,则电池的温度系数为: -14m r K V 104938964852891632??-=?-=?=?

??

????-..F S T E p

(2分) Q r = T Δr S m = 298.15×( -163.89) = -48825.04 J· mol -1 (2分) ⑶ 若反应热不随温度变化,则Δr S m 也不随温度变化,故: V 101232152731529896485

28916322m r -?-=-??-=???=

?.)..(.T F S E E 273.15 = E 298.15 -ΔE = 1.228 - (-2.123×10-2) = 1.249 V (3分) 52.写出下列电池的电极和电池反应式,并计算在25℃时各原电池的电动势: (1)Zn | Zn 2+(a =0.01) || Fe 2+(a =0.001),Fe 3+(a =0.1) | Pt (2)Pt | H 2(1.5p ) | HCl(b =0.1 mol·kg -1) | H 2(0.5p ) | Pt (已知E (Zn 2+|Zn) = -0.7628 V ,E (Fe 3+,Fe 2+|Pt) = 0.771 V 。)

解: (1)Zn+2 Fe 3+(a =0.1)=== Zn 2+(a =0.01)+2 Fe 2+(a =0.001) (1分) E =0.771-(-0.7628)- V

=[1.5338-0.029 58 lg10-6] V=1.7113 V (3分) (2)(-)H 2(1.5p ) 2H ++2e - (+)2H ++2e - H 2(0.5p )

H 2(1.5p ) === H 2(0.5p ) (4分)

E=-0.02958 lg (0.5 p /1.5p ) V= 0.01413 V (6分)