物理化学测验（二）
2003-04-12
一、填空题。在题中“____”处填上答案。 1、(本小题1分)
公式?G?W?的适用条件是 ， 。 2、(本小题1分)
?(pV)[]H?p 理想气体节流膨胀时， 0。（选填 >，=，<） 3、(本小题2分)
按系统与环境之间物质及能量的传递情况，系统可分为???系统、???系统、???系统。 4、(本小题2分)
已知?fH(FeO , s , 298 K) =－226?5 kJ·mol-1； ?fH(CO2 , g , 298 K) =－393?51 kJ·mol-1； ?fH(Fe2O3 , s , 298 K) =－821?32 kJ·mol-1； ?fH(CO , g , 298 K) =－110?54 kJ·mol-1；
则 Fe2O3(s) + CO(g) == 2FeO(s) + CO2(g)反应的?rH(298 K) = 。 5、(本小题2分)
某气体的Cp,m = 29.16 J·K-1·mol-1，1 mol该气体在等压下，温度由20℃变为10℃，则其熵变?S = 。 6、(本小题2分)
绝热不可逆膨胀过程系统的?S 0，绝热不可逆压缩过程系统的?S 0。（选填 >，< 或 = ）
7、(本小题5分)
5 mol某理想气体由27℃，10 kPa恒温可逆压缩到100 kPa，则该过程的?U = ，?H = ，Q = ，?S = 。 8、(本小题2分)
公式?A=W’的适用条件是 ， 。
9、(本小题2分)
1 mol理想气体在绝热条件下向真空膨胀至体积变为原体积的10倍，则此过程的?S = 。 10、(本小题2分)
一绝热气缸带有一无磨擦无质量的活塞，内装理想气体，气缸内壁绕有电阻为R的电阻丝，以电流I通电加热，气体慢慢膨胀，这是一个 过程，当通电时间t后，?H = 。(以I，R，t表示)
二、选择题。在题后括号内，填上正确答案代号。
1、 若以B代表任一种物质，νB为该物质在某一化学反应式中的化学计量数，则在如下a，b 两种化学反应通式：
?? a BBB = 0
?? b 0 =BBB 中：（ ）。 选答： （1） a 式正确，b式错误； （2） a 式错误，b式正确； （3） 两式均正确； （4） 两式均错误。
2、 理想气体从状态I等温自由膨胀到状态II，可用哪个状态函数的变量来判断过程的自发性。（ ）
（1）?G （2）?U （3）?S （4）?H
3、 工作在100℃和25℃的两大热源间的卡诺热机，其效率（ ）。 选填（1）20 %；（2）25 %；（3）75%；（4）100 %。 4、 将克拉贝龙方程用于H2O的液固两相平衡，因为 Vm( H2O,s ) > Vm( H2O,l )，所以随着压力的增大，则H2O( l )的凝固点将：（ ）
（1）上升； （2）下降； （3）不变； （4）不能确定。
5、 在一定的温度和压力下，已知反应A→2B反应的标准摩尔焓变为?rH,1(T)及反应2A→C的标准摩尔焓变为?rH, 2(T), 则反应C→4B 的?rH, 3(T)是：（ ）。 （1）2?rH,1(T) + ?rH, 2(T)； （2）?rH, 2(T) － 2?rH,1(T)； （3）?rH, 2(T) + ?rH,1(T)； （4）2?rH,1(T) － ?rH, 2(T)。
1??3H2O(l) + 6CO2(g) 6、 25℃时有反应 C6H6(l) + 72O2(g)?若反应中各气体物质均可视为理想气体，则其反应的标准摩尔焓变?rH与反应的标准摩尔
热力学能变?rU之差约为：（ ）。
-1
（1）－3.7 kJ·mol； （2）1.2 kJ·mol-1； （3）－1.2 kJ·mol-1；
-1
（4）3.7 kJ·mol；
7、 1 mol理想气体从相同的始态（p1，V1，T1）分别经绝热可逆膨胀到达终态（p2，V2，
'''''（p，V，T）222222T），经绝热不可逆膨胀到达，则T T，V V，S S。
2
2
2
2
（选填 >， =， <）
8、 已知298 K时，Ba·aq和SO·aq的标准摩尔生成焓为－537?65 kJ·mol-1和－907?5
kJ·mol-1，反应：BaCl2·aq + Na2SO4·aq == BaSO4(s) + 2NaCl·aq的标准摩尔焓变是 －
-1
20?08 kJ·mol，计算得BaSO4(s)的标准摩尔生成焓为：（ ）。
-1-1
（1）1465?23 kJ·mol； （2）－1465?23 kJ·mol； （3）1425?07 kJ·mol-1； （4）－1425?07 kJ·mol-1。 （aq代表大量的水） 9、任意两相平衡的克拉贝龙方程dT / dp = T?Vm/?Hm，式中?Vm及?Hm的正负号（ ）。 （1）一定是?Vm> 0，?Hm> 0 ； （2）一定是?Vm < 0，?Hm< 0 ；
（3）一定是相反，即? Vm> 0，?Hm< 0；或? Vm< 0，?Hm> 0； （4）可以相同也可以不同，即上述情况均可能存在。 三、是非题。在题后括号内，正确的打“√”，错误的打“×”。 1、 绝热过程都是等熵过程。是不是？（ ）
2、 热力学第二定律的开尔文说法是：从一个热源吸热使之完全转化为功是不可能的。是不是？（ ）
3、 在等温等压条件下，?G ? 0的过程一定不能进行。是不是？ （ ）
4、 系统由状态1经等温、等压过程变化到状态2，非体积功W＇< 0，且有W＇> ?G和?G < 0，则此状态变化一定能发生。是不是？ （ ）
5、 在?10℃，101.325 kPa下过冷的H2O ( l )凝结为冰是一个不可逆过程，故此过程的熵变大于零。是不是？（ ）
6、 热力学第二定律的克劳修斯说法是：热从低温物体传给高温物体是不可能的。是不
2+
2?4是？( )
7、 在等温等压条件下，?G ? 0的过程一定不能进行。是不是？ （ ） 8、克希霍夫公式的不定积分式?rH
时的标准摩尔反应焓。是不是？（ ） 四、计算题。请计算下列各题。 ( 本 大 题7分 )
在－59℃时，过冷液态二氧化碳的饱和蒸气压为0?460 MPa，同温度时固态CO2的饱和蒸气压为0?434 MPa，问在上述温度时，将1 mol过冷液态CO2转化为固态CO2时，?G为多少？设气体服从理想气体行为。 五、计算题。请计算下列各题。 ( 本 大 题11分 )
在300 K，100 kPa压力下，2 mol A和2 mol B的理想气体等温、等压混合后，再等容加热到600 K。求整个过程的?S为若干？已知CV?m?A = 1?5 R，CV?m?B = 2?5 R 六、计算题。请计算下列各题。 ( 本 大 题13分 )
已知在298 K，100 kPa下
Sn(白) Sn(灰)
过程的?Hm = ?2197 J·mol-1，?Cp?m = ?0?42 J·K-1·mol-1，?Sm = ?7?54 J·K-1·mol-1。 （1）指出在298 K，100 kPa下，哪一种晶型稳定。
（2）计算在283 K，100 kPa下，白锡变为灰锡过程的?Gm，并指出哪一种锡的晶体更稳定？
七、证明题。 ( 本 大 题5分 )
试证明物质的量恒定的单相纯物质，只有p，V，T变化过程的
dS?(nCV,m/T)(?T/?p)Vdp?(nCp,m/T)(?T/?V)pdV 八、证明题。 ( 本 大 题3分 )
试证明封闭系统单相纯物质只有p,V,T变化过程的
??p???U????T???p??V?T??T?V
??U????0??V?T理想气体的 九、证明题。 ( 本 大 题5分 )
1?Hm?J?T??()TCp,m?p 试证明：，?J-T为焦耳-汤姆孙系数。
?b2?c3T?T23(T) = ?H0 + ?aT + 中的?H0是T = 0 K
物理化学测验（二）答案
一、填空题。在题中“____”处填上答案。 (本大题共2小题，总计2分) 1、(本小题1分)
解： 封闭系统 等温等压可逆过程 （1分） 2、(本小题1分)
解： = （1分） 3、(本小题2分)
解： 敞开 （1分）
封闭 （2分） 隔离 （3分） 4、(本小题2分)
解： 85?35 kJ·mol-1 （3分） 5、(本小题2分)
解： 1.012 J·K-1 （2分） 6、(本小题2分)
解： > （1分） > （2分） 7. ( 本 大 题5分 )
解： 0 （1分） 0 －28.72 kJ －95.72 J·K-1 8、(本小题2分)
解： 封闭系统 等温等容可逆过程 9、(本小题2分)
解： 19.14 J·K-1 10、(本小题2分)
解： 等压过程 I2Rt 二、选择题。在题后括号内，填上正确答案代号。 1、解：（2） 2、解：（3） 3、解：（1） 4、解：（2） 5、解：（4） 6、解： （1） 7、解： > > > 8、解：（2） 9、解：（4） 三、是非题。在题后括号内，正确的打“√”，错误的打“×”。
1、解：不是 2、解：不是 3、解：不是 4、解：是 5、解：不是 6、解：不是 7、解：不是 8、解：不是 四、计算题。请计算下列各题。 ( 本 大 题7分 )
解：此过程为不可逆相变，故设计过程：
－ 59 ℃ CO
2 ( l ) 不可逆相变 －59℃ CO2( s )
0?460 MPa 0?434 MPa 1 3 （2分） 4分） （5分） （1分） （2分） （1分）
（2分） （2分） （2分） （2分） （2分） （2分） （2分） （1分） （2分） （3分） （4分） （2分） （1分） （1分） （1分） （1分） （1分） （1分） （1分） （2分） （ －59℃ CO2( g ) －59℃ CO2( g )
2 0?434 MPa 0?460 MPa
?G = ?G1 + ?G2 + ?G3
过程1，3为可逆相变，即 ?G1 = ?G3 = 0 过程2为等温可逆膨胀
ppnRT0.434???G2???SdT??Vdp??pdp?nRTln2??1?8.314?214.2ln?Jpp1?0.460?
= ?104 J （2分） ?G = ?G2 =－104 J （5分） 21五、计算题。请计算下列各题。 ( 本 大 题11分 ) 解：
???纯态?混合态?2 mol，A?2 mol，B?2 mol，A(g)???300????K，100kPa???p?100 kPa ?2 mol，B(g) （1） ??T1?300 K??混合态?2 mol，A?2 mol，B??T2?600 K ?S = ?S
1 + ?S2，n = 2 mol
?S1 = 2nRln ( 2V / V ) = 2nR ln2 ?S2 = ( 1?5nR + 2?5nR ) ln（T2 / T1）= 4nR ln2 所以?S = 6nRln2
= ( 6 ? 2 mol ? 8?314 J·K-1·mol-1 ) ln2 = 69?15 J·K-1 六、计算题。请计算下列各题。 ( 本 大 题13分 ) 解：（1）在298 K，100 kPa下 ?Gm?1 = ?Hm?1－T1?Sm?1
=－( 2197－298 ? 7?54 ) J·mol-1 = 49?92 J·mol-1 白锡稳定。
（2）在283 K，100 kPa下
?Hm?2 = ?Hm?1 + ?Cp?m ( T2－T1 ) =－2190?7 J·mol-1 ?ST2?Cp,mm,2??Sm,1??T1TdT?????7.54?0.42ln283?298?? J·K-1·mol-1 =?7.52 J·K-1·mol-1 ?Gm?2 = ?Hm?2－T2?Sm?2 =－62?5 J·mol-1
灰锡稳定。 七、证明题。 ( 本 大 题5分 ) 解：
dS?(?S/?p)Vdp?(?S/?V)pdV
?(?S/?T)V(?T/?p)Vdp?(?S/?T)p(?T/?V)pdV ?恒容（??2）? （3分） （6分） （8分） 2分） （5分）
（8分）
（10分） （2分）
（ 将
(?S/?T)V?nCV,m/TdS?(nCV,m(?S/?T)p?nCp,m/T及 代入上式，即可证明 （4分）
/T)(?T/?p)Vdp?(nCp,m/T)(?T/?V)pdV （5分）
八、证明题。 ( 本 大 题3分 )
解：由dU = T dS－pdV 可得 （1分） (?U / ?V)T = T(?S / ?V)T－p （2分） 将麦克斯韦关系式 (?S / ?V)T = (?p / ?T)V代入上式,即可证明： （3分） (?U / ?V)T = T(?p / ?T)V－p 九、证明题。 ( 本 大 题5分 )
解：设Hm = f（T，p）
dH?H?Hmm?(m)pdT?()Tdp ?T?p 当dHm = 0时，上式对T求导即得：
2分） （