1、中山大學本科生期末考試考試科目：物理化學（上）（A卷）學年學期：2014學年第三學期姓 名： 學 院/系：化學與化學工程學院學 號： 考試方式：閉卷+A4紙雙面小結年級專業： 考試時長：120分鐘班 別： 警示 中山大學授予學士學位工作細則第八條：“考試作弊者，不授予學士學位。”-以下為試題區域，共3道大題，總分100分,考生請在答題紙上作答-一、選擇題（共 15 小題，每小題 2 分，共 30 分）1. 硫酸與水可形成H2SO4H2O(s)、H2SO42H2O(s)、H2SO44H2O(s)三種水合物,問在 101 325 Pa 的壓力下，能與硫酸水溶液及冰平衡共存的硫酸水合物最多可有多少種

2、? ( ) (A) 3 種 (B) 2 種 (C) 1 種 (D) 不可能有硫酸水合物與之平衡共存。 2. 理想氣體卡諾循環的圖為下列四種情況中的哪一種? ( B、C ) 答案為何無C?3. 液體B比液體A易于揮發,在一定溫度下向純A液體中加入少量純B液體形成稀溶液,下列幾種說法中正確的是： ( ) (A) 該溶液的飽和蒸氣壓必高于同溫度下純液體A的飽和蒸氣壓 (B) 該液體的沸點必低于同樣壓力下純液體A的沸點 (C) 該液體的凝固點必低于同樣壓力下純液體A的凝固點(溶液凝固時析出純固態A) (D) 該溶液的滲透壓為負值 4. 在下列狀態變化中，哪些可以應用公式dU = TdS-pdV ? (

3、A) NO2氣體緩慢膨脹，始終保持化學平衡NO2=NO+O2 (B) NO2氣體以一定速度膨脹,解離出來的NO+O2總是落后于平衡組成 (C) SO3氣體在不解離為SO2+O2的條件下膨脹 (D) 水在-10時等溫結冰 5. 假定某原子的電子態有兩個主要能級，即基態和第一激發態，能級差為1.3810-21 J，其余能級可以忽略，基態是二重簡并的。則在100 K時，第一激發態與基態上的原子數之比為： ( ) (A) 3 (B) 0.184 (C) 1 (D) 0.016. 下列條件哪一個錯誤? ( ) 理論上使公式Hp = Qp成立的條件是: (A) 封閉體系 (B) 只做體積功 (C) 恒壓可

4、逆 (D) 等壓不可逆 7. 主要決定于溶解在溶液中粒子的數目，而不決定于這些粒子的性質的特性叫_。 (A) 一般特性 (B) 依數性特征 (C) 各向同性特性 (D) 等電子特性 8. 25時，1 mol 理想氣體等溫膨脹，壓力從 10p$ 變到p$，體系吉布斯自由能變化多少？ ( ) (A) 0.04 kJ (B) -12.4 kJ (C) 1.24 kJ (D) -5.70 kJ 9. 關于理想液體混合物，下面的表述中不正確的是： ( ) (A) 理想液體混合物一定是無熱溶液，但無熱溶液不一定是理想溶液 (B) 理想液體混合物可以是電解質溶液，也可是非電解質溶液 (C) 理想液體混合物中

5、任一組分在所有濃度時都遵守拉烏爾定律 (D) 理想液體混合物是指所有分子之間的引力和分子體積都相仿的多組分體系 10. 在 101.325 kPa 壓力下，1.5 mol H2O(l) 由 10 升至 50，已知 H2O(l) 的平均摩爾定壓熱容為 75.295 J K-1 mol-1，則此過程中體系的熵變為： ( ) (A) 6.48 J K-1 (B) 1.8225 kJ K-1 (C) 78.94 J K-1 (D) 14.93 J K-1 11已知化合物：CaCO3的分解溫度為897；MnCO3的分解溫度為525，它們在298K下分解反應的平衡常數Kp關系為：( )(A) Kp Kp

6、；(B) Kp Kp ；(C) Kp = Kp ；(D) 無法比較 。12. 在等溫等壓下進行下列相變： H2O (s, -10, p$) = H2O (l, -10, p$) 在未指明是可逆還是不可逆的情況下，考慮下列各式哪些是適用的? ( ) (1) Q/T = fus S (可逆過程) (2) Q = fus H (等壓過程，非體積功等于零) (3) fus H/T = fus S (可逆相變) (4) fus G = 最大凈功 (可逆過程) (A) (1)，(2) (B) (2)，(3) (C) (4) (D) (2) 13. 恒溫下，單一組分的過冷液體的化學勢比其固體的化學勢： (

7、) (A) 高 (B) 低 (C) 相等 (D) 不可比較 14. 把下列化學勢與偏摩爾量區別開來： ( ) (1) (S/nB (2) (H/nB)S,p, (3) (U/nB)T,V, (4) (F/nB)T,V, (A) (1)、(4) 偏摩爾量；(2)、(3) 化學勢 (B) (1) 偏摩爾量；(2) 化學勢； (3)、(4) 都不是 (C) (1) 偏摩爾量；(2)、(4) 化學勢；(3) 都不是 (D) (2) 化學勢；(3)、(4) 偏摩爾量；(1) 都不是 15. 理想氣體從狀態 I 經自由膨脹到狀態 II，可用哪個熱力學判據來判斷該過程的自發性？ ( ) (A) H (B)

8、G (C) S (D) U 二、填空題（共 10 小題，每小題 2 分，共 20 分）1. 已知反應2 H2(g) + O2(g)2 H2O(l)在298 K時恒容反應熱QV =-564 kJmol-1，則 H2(g)在298 K時標準摩爾燃燒焓cH= _-285.7_kJmol-1。 -284.42. 1 kg水中分別加入相同數量(0.01 mol)的溶質：葡萄糖, NaCl, CaCl2和乙醇溶液。相應的沸點為Tb（水），Tb（糖），Tb(NaCl) , Tb(CaCl2) , Tb（乙）。試將其沸點的次序由高到低排列： 。3. 理想氣體向真空膨脹，體積由V1變到V2，其U _= 0_ ，

9、S _= nRln(V2/V1)_ 。 4. 已知Cl2的共價半徑為1.98810-10 m, k =1.38, h =6.6, Cl原子的相對摩爾質量為35.0，的第一激發態的能量等于kT時轉動運動對配分函數的貢獻變得重要，則此時的溫度T= 0.7 K 。5. 在二級相變過程中： = 0， = 0。6. 298 K, p$ 下，1 mol甲苯與1 mol苯混合形成理想溶液，混合過程的mixH = _0_ ，mixS = _ 11.53 JK-1。 7設A和B可析出穩定化合物AxBy和不穩定化合物AmBn，其Tx圖如圖所示，其中阿拉伯數字代表相區，根據相圖判斷，要分離出純凈的化合物AmBn，物

10、系點所處的相區是：(A) 9 ； (B) 7 ； (C) 8 ； (D) 10 。8水蒸氣蒸餾通常適用于某有機物與水組成的：(A) 完全互溶雙液系 ； (B) 互不相溶雙液系 ；(C) 部分互溶雙液系 ； (D) 所有雙液系 。9分配定律不適用下列哪個體系：(A) I2溶解在水與CCl4中 ；(B) Na2CO3溶解在正庚烷和二乙二醇醚中 ；(C) NH4Cl溶解在水與苯中 ；(D) Br2溶解在CS2與水中 。10如圖是恒溫恒壓下的三組分鹽水體系相圖，復鹽可形成水合物，存在幾個三相平衡區：(A) 2個 ； (B) 3個 ； (C) 4個 ； (D) 5個 。1.5CM三、計算題（共 5 小題

11、，每小題 10 分，共 50 分）1. 已知甲醇在-10C80C范圍內蒸氣壓與溫度的關系為： lg(pT根據我國法定計量單位的要求，毫米汞柱已被廢除。(1) 請將該式中壓力單位改用Pa表示，并將常用對數改用自然對數表示，正確寫出甲醇的蒸氣壓與溫度關系的表達式。lg(p/Pa) = lg(p/mmHg) + lg(mmHg/Pa) = 8.802 2001 K/T + lg(101325/760)答案計算有誤？(2) 試計算在此溫度區間甲醇的蒸發熱。ln(p2/p1) = (vapHm/R) (1/T1 1/T2) 答案少了（T2-T1）？2. 某量熱學實驗如下進行：(1)在一封閉的絕熱恒容量熱

12、器中，盛有初始溫度為298.15 K、質量為1.298 g乙酸乙酯。在過量O2存在下燃燒后，量熱器溫度升高2.13 K；(2)然后讓量熱器冷卻到 298.15 K；(3)再使電流強度為2.134 76 A的電流通過量熱器中電阻為125.9 W的加熱線圈75.26 s，引起溫度升高2.78 K，試求： (A) 步驟 (1) 中，整個實驗裝置的rU 0 （因為Q=W=0?） (B) 步驟 (3) 中，整個實驗裝置的rU = W = I2Rt (C) 由最初狀態的反應物變成最終產物的rU = n(EA)cHm(298.15K) + n(EA) Cv,m(EA) + n(O2) Cv,m(O2)T1

13、=T1rU(B)/T2 (D) 該反應 (CH3COOC2H5+ 5O2= 4CO2+ 4H2O) 在 298.15 K的rUm = 3. 已知 25 下列各物質的熱力學數據: fH/kJmol-1 fG/kJmol-1 Cp,m/JK-1mol-1 CaCO3(s) -1206.9 -1128.8 82.349.810-3T CaO(s) -635.1 -604.2 41.820.310-3T CO2(g) -393.5 -394.4 28.735.710-3T 試計算298 K時 CaCO3的分解壓及平衡常數與溫度的關系式。Kp = exp(-rG m /RT), Kp = p(CO2)/

14、pq （聯立求出p(CO2)即為分解壓）rH m = Cp,mdT+H0 （將298 K的相關數據代入，求出H0）rG m /T= -(rH m /RT2)dT+I0 （將298 K的相關數據代入，求出I0） rG m (T) =H0 - (41.8 +28.7 -82.3)TlnT 0.5(20.3 + 35.7 49.8)T2 + I0T lnK =rG m (T) / (-R T2) （將上式代入即可） 4. 333 K時,苯胺和水的蒸氣壓分別是0.760 kPa和19.9 kPa,在此溫度下苯胺和水部分互溶形成兩相,兩相中苯胺的摩爾分數分別為0.732和0.088，(1)假設每一相中溶

15、劑遵守拉烏爾定律、溶質遵守亨利定律,計算兩個亨利常數k1(苯胺層中)和k2. (水層中)， (2)求出水層中每個組分的活度系數，活度的標準態分別先以拉烏爾定律為參考，后以亨利定律為參考。 (1)k(H2O)= p*(H2O) x(H2O ,水層) / x(H2O ,苯胺層)k(苯胺)= p*(苯胺) x(苯胺,苯胺層) / x(苯胺,水層)(2) 在水層中以拉烏爾定律為參考 (H2O)= a(H2O) /x(H2O) = p (H2O)/p*(H2O) x(H2O) = 1 (苯胺)= a(苯胺)/x(苯胺)=p(苯胺)/p*(苯胺) x(苯胺) = k(苯胺) x(苯胺)/p*(苯胺)x(苯胺) = k(苯胺) /p*(苯胺) 在水層中以亨利定律為參考： (H2O)= p(H2O)/k(H2O) x(H2O) = p*(H2O) x(H2O)/k(H2O)x(H2O) = p*(H2O) /k(H2O) (苯胺)= p(苯胺)/k(苯胺)x(苯胺)= 15. 有一固定的導熱良好的隔板(a)將一個帶有無摩擦的絕熱活塞的絕熱氣缸分為左右兩室，左室中充入1 mol單原子分子理想氣體，右室中充入2 mol雙原子分子理想氣體（始態如下圖所示）。若將絕熱活