物 理 化 学 期 中 考 试 卷
姓名 学号 成绩
一、选择题(2×10=20)
( D ) 1. 物质临界点的性质与什么有关？
A. 与外界温度有关 B. 与外界压力有关 C. 与外界物质有关 D. 是物质本身的特性
( A )2.同温、同压下，某实际气体的摩尔体积大于理想气体的摩尔体积，则该气体的压缩因子Z
A. >1 B. =1 C. <1 D. =0
( A )3. 某体系经历一不可逆循环后，下述各答案中，哪些是错误？
A. Q=0 B. ?U=0 C. ?H=0 D. ?S=0
( C )4.某理想气体进行绝热恒外压膨胀，其热力学能变化应为何值？
A. ?U=0 B. ?U>0 C. ?U<0 D. 不一定 ( B )5. 公式W膨=CV(T1-T2)适用于什么变化？
A. 任何气体的绝热变化 B. 理想气体的任何绝热变化 C. 理想气体的任何变化 D. 理想气体的绝热可逆变化 ( B ) 6. 理想气体进行节流膨胀，下述答案，哪一个正确？
A. ?<0 , ?S<0 B. ?=0 , ?S>0
C. ?=0 , ?S=0 D. ?<0 , ?S=0
( D )7.在101kPa下，90℃的液态水汽化为90℃的水蒸气，体系的熵值将如何变化，环境的熵值将如何变化？
A. ?S体<0 ；?S环<0 B. ?S体>0 ；?S环>0
C. ?S体<0 ；?S环>0 D. ?S体>0 ；?S环<0
( B)8.理想气体在恒温下向真空膨胀，体积从V1变至V2，吸热为Q，其熵变应如何计算？
A. ?S=0 B. ?S?RlnV2V1p2p1
C. ?S?QT?0 D. ?S?Rln
( Ｄ)9. 热温熵表达式
?QrT中的T是什么含义？
A. 体系的摄氏温度 B. 环境的摄氏温度
C. 环境的绝对温度 D. 体系的绝对温度
（ A ）10.一定量的理想气体从同一初态分别经历等温可逆膨胀、绝热可逆膨胀到具有相同压力的终态，终态体积分别为V1,V2，则
(A) V1> V2 (B) V1< V2 (C) V1= V2 (D) 无法确定
二、简答题(4×5=20)
1. 在两个体积相等,密封、绝热的容器中,装有压力相等的某理想气体,试问这两个容器中温度是否相等? 答: 不一定 因为 pV=nRT
所以N1T1=n2T2
因此若装有相同物质的量的该理想气体,则容器中温度相等,否则不等.
2. 指出下列说法中存在的问题:
系统的焓变化等于系统在恒压过程中吸收的热量.
答: 只有在封闭系统恒压下,不存在非体积功的条件下,系统所吸收的热量在数值上等于焓的增加量.
3. 锌与稀硫酸作用, (a)在敞口的容器中进行; (b)在密闭的容器中进行, 哪一种情况放热较多, 为什么?
答: (b)多, 因为有气体产生, Qp=Qv+?nRT , ?n>0 因为放热反应, Q<0, 例如：－1000=－1200+200
所以︱Qp︳<︱Qv︳
4. ?S、?G、?A作为判据时必须满足的条件
答： 隔离系统或绝热的封闭系统，?S≧0 封闭系统恒温恒容非体积功为零 ?A≦0 封闭系统恒温恒压非体积功为零 ?G≦0
三、计算题(15×4=60)
1. 有2.0dm3潮湿空气, 压力为101.325kPa, 其中水气的分压为12.33kPa, 设空气中O2(g)和N2(g)的体积分数分别为0.21和0.79,试求 (1)H2O(g), O2(g)和N2(g)的分体积;
(2) O2(g), N2(g)在潮湿空气中的分压力。 解: xH2O?pH2Op总?0.1217
xN2?p总－pH2Op总p总－pH2Op总3
?0.79?0.6939
xO2??0.21?0.1844
VH2O=V总×xH2O=0.243dm3 VO2=0.369dm VN2=1.388 dm pO2=p总×xO2=18.68kPa pN2=70.31kPa
3
2. 1mol单原子理想气体从始态298K,100kPa，先绝热可逆压缩到200kPa，再恒压冷却使体积缩小至5dm，求整个过程的Q，W，?U，?H，?S
解: T3?p3V3nR?200?51?8.314?120.28K
3
?U?nCV,m?T3?T1??1?1.5R??120.28?298???2215.49J ?H?nCp,m?T3p1?T1??1?2.5R??120.28?298???3693.05J
?S?nRlnp3?nCp,mlnT3T1?8.314?ln100200?2.5?8.314?ln120.28298??24.59J?K?11??1?53?p1?? T2?T1???p??2???100??298????200?53?393.21K
W?W1?W2?nCV,m(T2?T1)?nR?T3?T2??3457.36J
Q??U?W??5672.85
3. 已知苯在101.325kPa下的沸点为353K，在此条件下的摩尔汽化焓为30.75kJ·mol-1，求1mol液态苯在353K，101.325kPa下全部汽化成为苯蒸气时的Q、W、ΔU、ΔH、ΔS、ΔA和ΔG。
解： 相变为可逆相变 ΔG＝0 kJ·mol-1
Q＝ΔH＝ 30.75kJ·mol ΔS＝ΔH／T= 87.11 J·mol-1·K-1 W=－p?V=-nRT=－2.935 kJ·mol-1 ΔU=Q+W=27.815 kJ·mol-1 ΔA=ΔG－p?V=－2.935 kJ·mol-1
4. 在一绝热汽缸内装有298K, 2molCO和过量空气,在压力不变的条件下,发生化学反应2CO+O2=2CO2, 假定此反应进行完全, 气体可看作理想气体, 且活塞无重量也无摩擦,nO2:nN2=1:4求此过程的Q，W，?U，?H. ?fHm(CO2,298K)??393.5kJ?molCp,m(N2)?Cp,m(O2)?33.57J?mol??1-1
?fHm(CO,298K)??110.5kJ?mol?K?1??1
?1 Cp,m(CO2)?46.0J?mol?1?K?1
解: T1=298K 2mol CO 1mol O2 4mol N2 T2 2mol CO2 4mol N2 ?H=0 ?H1 ?H2 T1=298K 2mol CO2 4mol N2 ?H=?H1+?H2=0 ?H1???BB??fHm(B)??566.0kJ
?H2=(2×46.0+4×33.57)×(T2-298) T2=2799K
?U??H???pV??n2RT2?n1RT1?6?8.314?2799?7?8.314?298??122.28kJ
W=?U=－122.28kJ
例1： l mol单原子理想气体由始态(273K，p )经由下列两个途径到达终态( T2，p /2)：(l)可逆绝热膨胀；(2)反抗p? /2的外压绝热膨胀．试分别求出T2，W，?Sm和?Gm．并回答能否由?Gm来判断过程的方向? 已知S?? (273K)=100J ·K-1·mol-1。 解：(1)可逆绝热膨胀过程
Qr = Q = 0 J
?S= 0 J·K-1(可逆过程为恒熵过程)
单原子理想气体的绝热系数 ?=1.667，利用绝热可逆公式 T= 207K
∴W=?U=nCV,m(T2 - T1) =1mol× (1.5×8.3145J·K-1·mol-1)×(207K- 273K)= -823.1 J ?H=nCP,m(T2 - T1) =1mol× (2.5×8.3145J·K·mol)×(207K- 273K)= -1371.9 J ?G= ?H - ?(TS) =?H - (T2S2 - T1S1)=?H - S(T2- T1) = -1371.9 J - 100 J·K-1×(207K-273K) = 5228 J
过程为非恒温过程，不能用?G来判断过程的方向。
-1
-1
?
?
(2) 恒外压绝热膨胀过程，利用Q=0，?U=W建立方程求出T2。
?U = n CV,m (T2 - T1) = n(1.5×R)×(T2 - T1)
W= - p外(V2 - V1)= - p2(V2 - V1)= - nR[T2 - (T1/ p1) p2] = - nR(T2 - T1/2)
∴ n(1.5×R)×(T2 - T1) = - nR(T2 - T1/2) T2 = 0.8T1 = 0.8×273K = 218.4 K
W=?U=nCV,m(T2 - T1) =1mol×(1.5×8.3145J·K-1·mol-1)×(218.4K-273K) =-681.0 J
利用公式?S?nCp,mlnT2T1?nRlnp1p2得 ?S = 1.125 J·K-1
?H=nCp,m(T2 - T1) =1mol× (2.5×8.3145J·K-1·mol-1)×(218.4K- 273K)= -1135J ?G= ?H - ?(TS) =?H - [T2 ?S -+ (T2-T1)S1]
= -1135 J - [218.4K×1.125J·K-1 +(218.4K - 273K)×100J·K-1] = 4079 J
过程为非恒温过程，不能用?G来判断过程的方向。
例2： 苯在正常沸点353K时摩尔汽化焓为30.75kJmol-1，今将353K，101.325kPa下的1mol液态苯向真空定温蒸发变为同温同压的苯蒸气（设为理想气体）． (1)求此过程的Q、W、ΔU、ΔH、ΔS、ΔA和ΔG。 (2)应用有关原理，判断此过程是否为不可逆过程．