、学年二学期物理化学期末考试试卷（B卷）

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∆UAB        ∆UAC。( 选填 > ，= 或 < )

[2.0分]4.    已知在25 ℃

    S(正交) + O2(g) == SO2(g)，    ∆fH(SO2 ,g) =－296.83 kJ·mol-1 ；

    S(正交) + O2(g) == SO3(g)，  ∆fH(SO3 ,g) =－395.7 kJ·mol-1 ；

则反应  SO2(g) + O2(g) == SO3(g)

在25 ℃时的  ∆fH=                 。

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：

pVm / RT = 1＋B’p＋C’p2＋…

pVm / RT = 1＋B / Vm＋C / Vm2＋…

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Vm(l)与饱和气体的摩尔体积Vm(g)的关系是：(    )。

( 1 ) Vm(l) > Vm(g)          ( 2 ) Vm(l) < Vm(g)          ( 3 ) Vm(l) = Vm(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Cp,m与摩尔定容热容CV,m之间的关系为：(     )。

    ( 1 )Cp,m < CV,m；           ( 2 )Cp,m > CV,m；

    ( 3 )Cp,m = CV,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Cp,m和 CV,m。

[15.0分]7.    1 mol理想气体，其CV,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： 0                                                               

     U2∆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 kPa                                               

     p(终) = 3p(始) = 892.5 kPa                                        

[6.0分]2.答案解：（1）n(N2) = ( 14.01 / 28.02 ) mol = 0.5 mol

          p(N2)V = n(N2) RT

          ( 150－50 )×103V = (0.5×8.314×300.15)m3

          V = 12.48×10-3 m3 = 12.48 dm3                             

    （2）pV = n(H2)RT = ( m / M(H2 ) )RT

          m = [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 / 3

          y(N2) = 1－1 / 3 = 2 / 3                                     

[6.0分]3.答案解：p(总) = 101.325 / 0.05 = 2026.5 kPa                                 

    m = 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 kPa                 

     W = －p2∆V = [－101 390×( 49.2－4.92 )×10－3]J = －4 489.55 J

可逆压缩作最小功

     Wr = －nRTln( 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。

      Q2 = ∆U2 =

                       = －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 kJ

          Q = ∆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：

         = 21.830                                          

    Cp,m = CV,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 J

     Q = －W = 1386.6 J                                                   

    ( 2 ) Qr = 0， T1p1(1－γ)/γ = T2 p2(1－γ)/γ，γ = 1.4

     T2 = 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 J

     W = ∆U = －157.966 J                                              

[8.0分]8.答案解:  W = －p(外) ( Vg－Vl ) ≈－nRT

       =－×8.314×( 273.15＋80.2 )×10-3 kJ =－3.76 kJ               

     Q = 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 = ∆U + ∆( pV )

          由范德华方程得：

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/c8b445f19e314332396893c9.html