、学年二学期物理化学期末考试试卷(B卷)

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攀枝花学院2011-2012学年二学期物理化学期末考试试卷(B卷)班级:___________学号:___________姓名:___________得分:___________题目部分,(卷面共有21题,100.0分,各大题标有题量和总分)一、填作图(1小题,共2.0分)[2.0分]1.单原子理想气体从状态A出发经历如图所示的Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ三步可逆变化而回到A,试在V-T图上把三步变化表示出来,并用箭头注明方向。

二、填空(4小题,共8.0分)[2.0分]1. 一条不断由稳压电源( 电压U )供电的电阻丝( 电阻R )浸没在一流动的水流中,以电阻丝为系统,∆t时间内,电阻丝热力学能变化为,所作之功为,与环境交换的热为。

(以U,R,∆t等表示,假设过程中电阻丝温度不升高。

)[3.0分]2. 将始态为25℃的1 mol的O2和2 mol的H2在绝热及恒定的外压力下反应生成H2O(g)。

则过程的∆U = 0;W = 0;Q = 0。

(选择填入< ,> ,或=。

)[1.0分]3. 如下图所示,理想气体由同一始态A出发,经不同的途径到达终态B,C。

已知B,C两点在同一条绝热线上,则∆U AB∆U AC。

( 选填>,=或< )[2.0分]4. 已知在25 ℃S(正交) + O2(g) == SO2(g),∆f H(SO2 ,g) =-296.83 kJ·mol-1;S(正交) + O2(g) == SO3(g),∆f H(SO3 ,g) =-395.7 kJ·mol-1;则反应SO2(g) + O2(g) == SO3(g)在25 ℃时的∆f H= 。

三、选择(6小题,共10.0分)[2.0分]1. 理想气体状态方程式实际上概括了三个实验定律,它们是:( )。

(1)玻意耳定律,分压定律和分体积定律;(2)玻意耳定律,盖·吕萨克定律和阿伏伽德罗定律;(3)玻意耳定律,盖·吕萨克定律和分压定律;(4)玻意耳定律,分体积定律和阿伏伽德罗定律。

[2.0分]2. 若空气的组成用体积分数表示:ϕ(O2) = 0.21,ϕ(N2)= 0.79,若大气压力为98.66 kPa,那么O2的分压力最接近的数值为:()(1)49.33 kPa;(2)77.94 kPa;(3)20.72 kPa;(4)32.89 kPa。

[2.0分]3.实际气体的维里方程为:pV m / RT = 1+B’p+C’p2+…pV m / RT = 1+B / V m+C / V m2+…式中的B’和B与分子间力的联系情况是:( )。

(1)无关系;(2)体现两个气体分子间的作用力;(3)体现三个气体分子间的作用力;(4)体现分子群(三个以上)间的作用力。

[1.0分]4.在临界点处,饱和液体的摩尔体积V m(l)与饱和气体的摩尔体积V m(g)的关系是:( )。

( 1 ) V m(l) > V m(g) ( 2 ) V m(l) < V m(g) ( 3 ) V m(l) = V m(g)[2.0分]5. 对于一定量的理想气体,下式中:( 1 );( 2 );( 3 );( 4 ) 。

正确的有:( )。

[1.0分]6. 在同一温度下,同一气体物质的摩尔定压热容C p,m与摩尔定容热容C V,m之间的关系为:( )。

( 1 )C p,m < C V,m;( 2 )C p,m > C V,m;( 3 )C p,m = C V,m; ( 4 )难以比较。

四、是非(1小题,共1.0分)[1.0分]1.在等温等压下,CO2由饱和液体转变为饱和蒸气,因温度不变,CO2的热力学能和焓也不变。

对不对?()。

五、计算(8小题,共67.0分)[5.0分]1. 已知反应CH3OCH3( g )CH4( g )+H2( g )+CO( g )。

当CH3OCH3( g )完全分解时,测得混合气体中H2的含量为1.200 mol。

如果反应是在25℃与一个密闭的10 dm3容器内进行,试求开始时CH3OCH3( g )的压力和反应到最终时的总压力各为多少?(理想气体状态方程对各气体均适用。

)[6.0分]2. 某容器中含有H2和N2,总压力为150 kPa,温度为27℃。

将N2分离后,容器中只剩下H2,总压力降为50 kPa,容器的质量减少了14.01 g。

试计算(1)容器的容积;(2)容器中H2的质量;(3)容器中最初H2和N2的摩尔分数。

(已知元素的相对原子质量:H,1.008;N:14.01。

)[6.0分]3. 欲制备5 %丁烷、95 %氩的混合气(均为摩尔分数)。

设有一个钢瓶,体积为0.04 m3,抽空后先充入丁烷使瓶中压力达101.325 kPa,然后再充入氩气。

为使混合气的组成达到上述要求,试求应充入氩气多少千克?瓶中最后的压力为多少?操作温度为298.2 K,计算时可作理想气体处理,氩的摩尔原子质量为39.95 g·mol-1。

[7.0分]4.2 mol温度为300 K的理想气体,体积为4.92 dm3,在终态压力作用下等温膨胀至49.2 dm3,作多少功?若压缩回复至原状,最少需作多少功?[12.0分]5. 一个坚固的容器,其容积为1 dm3,内贮298 K,100 kPa的炸药,炸药反应后容器未炸破,压力升至50 MPa,温度升到1773 K。

求:(1)Q,W,∆U,∆H的值;(2)数日后温度降至298 K,压力降至10 MPa,求整个过程的Q,W,∆U和∆H。

已知产物与容器的总热容为83.68 J·K-1。

[8.0分]6.某理想气体自298.15 K和5 dm3可逆绝热膨胀至6 dm3,温度为5℃。

试求出该气体的C p,m和C V,m。

[15.0分]7. 1 mol理想气体,其C V,m = 5R / 2。

开始处于1000 kPa和2 dm3,分别经过两个不同途径膨胀至500 kPa:( 1 )恒温可逆;( 2 )绝热可逆。

试分别求出上述两个途径的Q,W,∆U及∆H。

[8.0分]8. 100 g液体苯在沸点80.2℃, 101.3 kPa下蒸发, 汽化焓在常压下为395.0 J·g-1。

试计算W,Q,∆U和∆H。

(已知C6H6的摩尔质量为78.11 g·mol-1,蒸气可视为理想气体,液体体积可略.)六、证明(1小题,共12.0分)[12.0分]1. 1 mol气体A从1 dm3( V1 )等温膨胀到10 dm3( V2 ),假定A服从范德华方程:(1)求算热力学能的增加[已知](2)试证明焓的增加为:已知气体A的范德华常数:a = 0.4 m6·Pa·mol-2,b = 4.3 ⨯ 105 m3·mol-1。

答案部分,(卷面共有21题,100.0分,各大题标有题量和总分)一、填作图(1小题,共2.0分)[2.0分]1.答案解:如图二、填空(4小题,共8.0分)[2.0分]1.答案解:0U2∆t / R -U2∆t / R[3.0分]2.答案解:<<=[1.0分]3.答案解:>[2.0分]4.答案解:-98.87 kJ·mol-1三、选择(6小题,共10.0分)[2.0分]1.答案解:(2)[2.0分]2.答案解:(3)[2.0分]3.答案解:( 2 )[1.0分]4.答案解:( 3 )[2.0分]5.答案解:( 1 )( 3 )[1.0分]6.答案解:( 2 )四、是非(1小题,共1.0分)[1.0分]1.答案解:不对五、计算(8小题,共67.0分)[5.0分]1.答案解:p(始) == 297.5 kPap(终) = 3p(始) = 892.5 kPa[6.0分]2.答案解:(1)n(N2) = ( 14.01 / 28.02 ) mol = 0.5 molp(N2)V = n(N2) RT( 150-50 )×103V = (0.5×8.314×300.15)m3V = 12.48×10-3 m3 = 12.48 dm3(2)pV = n(H2)RT = ( m / M(H2 ) )RTm = [50×103×12.48×10-3×2.016 / ( 8.314×300.15 )] g= 0.504 g(3)n(H2) = ( 0.504 / 2.016 ) mol = 0.25 mol则y(H2) = 0.25 / ( 0.25+0.5 ) = 1 / 3y(N2) = 1-1 / 3 = 2 / 3[6.0分]3.答案解:p(总) = 101.325 / 0.05 = 2026.5 kPam = 0.95p(总)VM / RT= 2026.5×0.95×0.04×39.95 / ( 8.314×298.2 ) kg = 1.241 kg应充入氩气1.241 kg。

[7.0分]4.答案解:p2 = nRT / V2= [2×8.314×300 / ( 49.2×10-3)] Pa = 101.39 kPaW = -p2∆V = [-101 390×( 49.2-4.92 )×10-3]J = -4 489.55 J可逆压缩作最小功W r = -nRT ln( V2 / V1 )= [-2×8.314×300×ln( 4.92 / 49.2 )] J= 11 486.2 J[12.0分]5.答案解:(1),Q1 = 0 (视为绝热)∆U1 = Q1 + W1 = 0∆H1 = ∆U1 + ∆( pV )= p2V2-p1V1= 1dm3( 50 ⨯ 106-100 ⨯ 103 )Pa= 49.9 kJ(2)等容变化过程,W2 = 0。

= ∆U2 =Q= -123.4 kJ∆H2 = ∆U2 + ∆( pV )= ∆U2 +V( p3 - p2 )=-123.4 kJ + 1dm3 ( 10 ⨯ 106 Pa-50 ⨯ 106 Pa )=-163.4 kJ整个过程的W = 0,Q = Q1 + Q2 =-123.4 kJQ = ∆U1 + ∆U2 =-123.4 kJ,∆H = ∆H1 + ∆H2 =-113.5 kJ[8.0分]6.答案解:物质的量一定,对于可逆绝热过程有:= 21.830C p,m = C V,m+R= ( 21.830+8.314 )= 30.144[15.0分]7.答案解:( 1 )对于理想气体的恒温可逆过程:∆U = 0,∆H = 0;T1 = p1V1 / R = (10.00×105×0.002 / 8.314) K = 240.6 K== 1×8.314×240.6×ln0.5 J = -1386.6 JQ = -W = 1386.6 J( 2 ) Q r = 0,T1p1(1-γ)/γ = T2 p2(1-γ)/γ,γ = 1.4T2 = 197 K∆U = n(∆T) = 5 / 2×8.314×( 197-240.6 ) J = -157.966 J∆H = n(∆T) = 7 / 2×8.314×( 197-240.6 ) J = -221.15 JW = ∆U = -157.966 J[8.0分]8.答案解: W = -p(外) ( V g-V l ) ≈-nRT=-×8.314×( 273.15+80.2 )×10-3 kJ =-3.76 kJQ = 395.0×100×10-3 kJ =39.5 kJ∆H = Q = 39.50 kJ∆U = Q+W = [ 39.5 +(-3.76 )] kJ = 35.74 kJ 六、证明(1小题,共12.0分)[12.0分]1.答案解:(1)范德华方程为:而故,积分得:(2)因∆H∆∆由范德华方程得:。