湖北科技学院核技术与化学生物学院 2014年春季学期
2012级辐射化工本科
《物理化学》期末考试试卷（A卷、闭卷）
一、选择题 (每题1.5分，共计30分)
1. 为马拉松运动员沿途准备的饮料应该是哪一种？()
(A) 高脂肪、高蛋白、高能量饮料 (B) 20% 葡萄糖水
(C) 含适量维生素的等渗饮料(D) 含兴奋剂的饮料
2. 两只烧杯各有 1 kg水，向 A 杯中加入 0.01 mol 蔗糖，向 B 杯内溶入0.01 mol NaCl，两只烧杯按同样速度冷却降温，则有：()
(A) A 杯先结冰 (B) B 杯先结冰(C) 两杯同时结冰(D) 不能预测其结冰的先后次序
3. 关于亨利定律, 下面的表述中不正确的是：()
(A)若溶液中溶剂在某浓度区间遵从拉乌尔定律,则在该浓度区间组分B必遵从亨利定律
(B)温度越高、压力越低,亨利定律越正确
(C)因为亨利定律是稀溶液定律,所以任何溶质在稀溶液范围内都遵守亨利定律
(D)温度一定时,在一定体积的溶液中溶解的气体体积与该气体的分压力无关
4. 下述说法哪一个正确? 某物质在临界点的性质：()
(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) 是该物质本身特性
5. 有一高压钢筒，打开活塞后气体喷出筒外，当筒内压力与筒外压力相等时关闭活塞，此时筒内温度将：()
(A) 不变 (B) 升高 (C) 降低(D) 无法判定
6．理想气体绝热向真空膨胀，则：()
(A) ΔS = 0 ， W = 0 (B) ΔH = 0，ΔU = 0
(C) ΔG = 0，ΔH = 0 (D) ΔU = 0，ΔG =0
7．熵变ΔS是： (1) 不可逆过程热温商之和 (2) 可逆过程热温商之和 (3) 与过程无关的状态函数 (4) 与过程有关的状态函数 以上说法正确的是：()
(A) 1,2 (B) 2,3(C) 2(D) 4
8． 根据熵的统计意义可以判断下列过程中何者的熵值增大？()
(A) 水蒸气冷却成水 (B) 石灰石分解生成石灰
(C) 乙烯聚合成聚乙烯(D) 理想气体绝热可逆膨胀
9. 在平行反应中要提高活化能较低的反应的产率，应采取的措施为：()
(A) 升高反应温度(B) 降低反应温度
(C) 反应温度不变(D) 不能用改变温度的方法。
10. 连串反应 A B C 其中 k1= 0.1 min-1， k2= 0.2 min-1，假定反应开始时只有 A，且浓度为 1 mol·dm-3 ，则 B 浓度达最大的时间为：()
(A) 0.3 min (B) 5.0 min(C) 6.93 min(D) ∞
11．在一绝热钢瓶中，发生一个放热的分子数增加的化学反应，那么() a．Q > 0, W > 0, ΔU > 0； b．Q = 0, W = 0, ΔU < 0；
c．Q = 0, W = 0, ΔU = 0； d．Q < 0, W > 0, ΔU < 0。
12．已知水的六种状态：①100℃，P H2O(l)；②99℃，2P H2O(g)；③100℃，2P H2O(l)；④100℃，2P H2O(g)；⑤101℃，P H2O(l)；⑥101℃，P H2O(g)。它们的化学势高低顺序是
()
a．μ2 >μ4 >μ3 >μ1 >μ5 >μ6； c．μ4 >μ5 >μ3 >μ1 >μ2 >μ6； b．μ6 >μ5 >μ4 >μ3 >μ2 >μ1； d．μ1 >μ2 >μ3 >μ4 >μ5 >μ6。
13．两液体的饱和蒸气压分别为PA*、PB*，它们混合形成理想溶液，液相组成为x，气相组成为y，若PA* > PB*，则 ()
a．yA > xA； b．yA > yB； c．xA > yA； d．yB > yA。
14．主要决定于溶解在溶液中粒子的数目，而不决定于这些粒子的性质的特性是( ) a．一般特性； b．依数性特性；
c．各向同性特性； d．等电子特性。
15．室温下氨基甲酸铵分解反应为：NH2CO2NH4(s) → 2NH3(g) + CO2(g)，若在300K时给体系中加入一定量的NH2CO2NH4固体，则体系的物种数s和组分数C应为( ) a．S = 1，C = 1； b．S = 3，C = 2；
c．S = 3，C = 1； d．S = 3，C = 3。
16．区别单相系统和多相系统的主要依据是系统内各部分( )
a．化学性质是否相同；
b．物理性质和化学性质是否相同；
c．物理性质是否相同；
d．化学性质是否相同，且有明显的界面存在。
17．当用三角形坐标来表示三组分物系时，若某物系其组成在平行于底边BC的直线上变动时，则该物系的特点时( )
a．A的百分含量不变； b．B的百分含量不变；
c．C的百分含量不变；d．B和C的百分含量之比不变。
18．下列平衡常数中，均为无量纲的是( )
a．Kf，KP，KcΘ，KmΘ； b．KPΘ，Kx，KfΘ，KcΘ；
c．KcΘ，Kc，KP，Kf； d．KPΘ，Kx，Kf，KmΘ。
19．在等温等压下，当反应的ΔrGm= 5kJ.mol-1时，该反应( )
a．能正向自发进行； b．能逆向自发进行；
c．不能判断； d．不能进行。
20．对1mol的N2(g)和CO(g)，忽略它们的转动惯量(I)和振动运动形式的差别，则在相同的通常状态下，它们的熵的比较为( )
a．它们的熵相等；b．N2(g)的熵大；
c．CO(g) 的熵大；d．无法比较。
1-5：CACDC； 6-10：DBBBC；11-15：CBABC；16-20：BABBC
二、判断题（每题1分，共计10分）
1．根据道尔顿分压定律p＝∑B pB压力具有加和性，因此是广延性质 （ ）
2．凡是体系的温度升高时就一定吸热，而温度不变时，体系既不吸热也不放热 （ ）
3. 功、热与内能均是能量，所以它们的性质相同（ ）
4. p、298K过冷的水蒸气变成 298K 的水所放的热Qp，Qp＝ΔH，而ΔH只决定于初、终态而与等压过程的可逆与否无关，因而便可用该相变过程的热 Qp，根据 ΔS＝ Qp/T (T为298 K)来计算体系的熵变（ ）
5. 如有一化学反应其等压热效应ΔH＜0，则该反应发生时一定放热，且ΔS＜0（ ）
6. 物质的标准熵Ｓ(298K)值就是该状态下熵的绝对值（ ）
7. 对于一个等温等压下的封闭反应体系，因其ΔG＝-RTLnK，故反应体系的标准态即是平衡态（ ）
8. 半衰期与反应物起始浓度成反比（ ）
9. 在基元反应中，反应级数总是大于反应分子数（ ）
10. 给出方程式 A＋B →2p，此反应为二级反应 （ ）
1-5 x x x x x 6-10 x x x x x
三、简答题（每题4分，共计20分）
1. 如果在水中加入少量的乙醇，则四个依数性将发生怎样的变化，为什么有这样的变化？如果加 NaCl、CaCl2 则又怎样？
答：水中加入乙醇后，溶液蒸气压上升，沸点下降。冰点仍是下降，渗透压仍存在。这是由于乙醇是挥发性的，并且挥发性又很大。但乙醇水溶液凝固时，析出的固态仍是纯冰。如果溶入 NaCl，由于每个分子完全电离成二个粒子，则蒸气压降低，沸点升高，所呈依述性数值加倍，如溶入 CaCl2，则近似增加三倍。
“功、热与内能均是能量，所以它们的性质相同”这句话正确否？
答：不正确。虽然功、热与内能都有能量的量纲，但在性质上不同，内能是体系的本身性质，是状态函数。而热与功是体系与环境间交换的能量，是与热力学过程相联系的过程量。功与热是被“交换”或“传递”中的能量，不是体系本身的性质，不是状态函数，与内能性质不同。热与功也有区别，热是微粒无序运动而传递的能量，功是微粒有序运动而传递的能量。 如有一化学反应其等压热效应ΔH＜0，则该反应发生时一定放热，且ΔS＜0，对吗？为什么？
答：不对。因为化学反应的热效应ΔH是指在等温等压、无非体积功条件下，这时Qp＝ΔH，当ΔH＜0，Qp＜0，反应发生时放热。如果反应不是在等温等压、无非体积功的条件下，Q≠ΔH，ΔH＜0，也不一定放热。例如：绝热容器中H2与Ｏ2燃烧反应，反应的等压热效应ΔH＜0，但该条件下Q＝0，不放热，也不吸热。再如等温等压下在可逆电池发生的反应，虽然ΔH＜0，但Q可能大于零。即使是放热反应，ΔＳ也不一定小于零，例如：浓 H2SO4 溶于水，放热，但 ΔＳ＞0。
拉乌尔定律与亨利定律有何异同？
答：相同点，两者意义均表明溶液中组分的蒸气压正比于其在溶液中的浓度，因此两者的数学形式相同；不同点，拉乌尔定律适用于理想稀溶液的溶剂，公式中的比例常数为该溶剂 A 在所述温度时的纯 A 的蒸气压 p*A，亨利定率适用于理想稀溶液中的溶质，亨利定律的比例常数为实验值的经验常数，见下列：
Kx＝lim pB/XB； Km＝lim pB/mB； KC＝lim pB/CB
x→0m→0 c→0
亨利常数只有数学上的极限意义无其它物理意义。使用亨利定律时，其浓度单位可按需要应用ｘ、m或c，并且亨利定律的形式也按需要可写成pB＝RxXB，xB＝KxpB 等形式，使用的溶度单位不同，亨利常数也不同。
5. 为什么反应平衡体系中充入惰性气体与减低体系的压力等效？
答：因为在等压下，体系的总压不变情况下，在平衡体系中一但充入惰性气体，体系中气体总摩尔数增加，反应组分的摩尔分数减少，则必然降低反应体系各反应组分的分压力。于是也降低了反应组分的总压，因此在总压不变条件下，充入惰性气体与降低体系的压力对平衡的影响等效。如果不是总压不变条件下，若是等容条件下，充入惰性气体与降压不等效。
四、计算题( 第1题15分，第2题10分，第3题7分，第4题8分，共40分)
1、 2 mol单原子分子理想气体, 始态为500 K, 5 pθ, 经历以下过程: (1) 等温可逆膨胀至1 pθ; (2) 向真空膨胀至1 pθ; (3) 等压变温至300 K。求以上各过程的Q, w, ?U, ?H? （ 1pθ=100 kPa）（共计15分）
2、1 pθ下水的正常沸点为373 K，摩尔蒸发焓?vapHm＝40.70 kJ·mol-1；今将378 K，1 pθ下1 mol液态水等温等压蒸发为同温同压的水蒸汽。已知Cp,m(H2O,g)=33.6 J.K-1.mol-1,
Cp,m(H2O, l)= 75.3 J.K-1.mol-1，设水蒸气可视为理想气体。计算该过程的Q、w、?U、?H。
(1)标出各相区的相态，水平线EF、GH及垂线DS上体系的自由度。
(2)绘出a、b、c表示的三个体系由T1温度冷却到T2的步冷曲线。
4、放射性同位素的蜕变速率符合一级反应的规律(蜕变速率与放射性同位素的数量成正比)。210Po经?蜕变生成稳定的206Pb：210Po → 206Pb + 4He。实验测得14 d后放射性降低了
6.85%，试求210Po的蜕变速率常数和半衰期，并计算它蜕变掉90%时所需要的时间。（共计8分）
解:
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