2024年2月26日发(作者：塞尔维亚对北约)

2010级化工专业-物理化学上册平考试卷（4-6章）

参考答案

一、

选择题 ( 共20题 40分 )

1. 对于理想液体混合物： ( C )

(A) △mixH = 0 △mixS = 0 (B) △mixH = 0 △mixG = 0

(C) △mixV = 0 △mixH = 0 (D) △mixV = 0 △mixS = 0

2. 已知挥发性纯溶质 A 液体的蒸气压为 67 Pa，纯溶剂 B 的蒸气压为 26665 Pa，该溶质在此溶剂的饱和溶液的物质的量分数为 0.02，则此饱和溶液（假设为理想液体混合物）的蒸气压为： ( B )

(A) 600 Pa (B) 26133 Pa (C) 26198 Pa (D) 599 Pa

*. [答] (B) p = p*0.98 + 67 Pa×0.02 = 26 133 Pa

AxA+ pBxB= 26 665 Pa×

3. 17. 298 K, p下,苯和甲苯形成理想液体混合物,第一份溶液体积为2 dm3,苯的摩尔分数为0.25,苯的化学势为1,第二份溶液的体积为1 dm3,苯的摩尔分数为0.5,化学势为μ2,则： ( B )

(A) μ1>μ2 (B) μ1<μ2 (C) μ1=μ2 (D) 不确定

4. 已知 373 K 时，液体A的饱和蒸气压为 6×104

Pa，液体 B 的饱和蒸气压为2×104

Pa，A和B构成理想液体混合物，当A在溶液中的物质的量分数为0.5 时，气相中B的物质的量分数为： ( A )

(A) 1/4 (B) 1/1.5 (C) 1/2.5 (D) 1/3

5. 下列四个偏微商中，哪个不是化学势? ( A )

(A) (F/nB)T, p,nc (B) (H/nB)S, p,nc

(C) (U/nB)S, V,nc

(D) (G/nB) T, p,nc

6. 在 298 K 时，A和B两种气体单独在某一溶剂中溶解，遵守亨利定律，亨利常数分别为 kA和 kB，且知 kA> kB，则当 A 和 B 压力（平衡时的）相同时，在一定量的该溶剂中所溶解的关系为： ( B )

(A) A 的量大于 B 的量 (B) A 的量小于 B 的量

(C) A 的量等于 B 的量 (D) A 的量与 B 的量无法比较

1

7. 沸点升高, 说明在溶剂中加入非挥发性溶质后, 该溶液的化学势比纯溶剂的化学势：

( B )

(A) 升高 (B) 降低 (C) 相等 (D) 不确定

8. 氯仿 (1) 和丙酮 (2) 形成非理想液体混合物,在T 时,测得总蒸气压为29 398 Pa，蒸气中丙酮的物质的量分数y2= 0.818 ,而该温度下纯氯仿的饱和蒸气压为29 571 Pa，则在溶液中氯仿的活度a1为： ( D )

(A) 0.500 (B) 0.823 (C) 0.181 (D) 0.813

*[答] (D) a1= p1/p1=0.181

9. 质量摩尔浓度凝固点降低常数 Kf，其值决定于 ( A )

(A) 溶剂的本性 (B) 溶质的本性 (C) 溶液的浓度 (D) 温度

10. 增大压力能使平衡向生成物方向移动的反应是: （ C ）

(A) CaCO3 (s)＝CaO(s)+CO2 (g) (B) CO(g)+H2O(g)＝CO2 (g)+H2 (g)

(C) 3H2

(g)+N2

(g)＝2NH3

(g) (D) 2H2O(g)＝2H2 (g)+ O2 (g)

-111. 理想气体反应 N2O5(g) = N2O4(g) + 1/2 O2(g) 的 ΔrH

$m为 41.84 kJmol， ΔCp= 0，试问增加 N2O4平衡产率的条件是： （ B ）

(A) 降低温度 (B) 提高温度

(C) 提高压力 (D) 等温等容加入惰性气体

θG12. 在等温等压下，当反应的

rm= 5 kJ/mol时，该反应能否进行？ （ C ）

(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

13. 对于理想气体反应体系，下列标准反应自由能与平衡常数之间的关系式中正确的是： （ D ）

θθGRTlnKGRTlnKc

rmprm(A) (B)

θθθGRTlnKGRTlnKx (D)

rm(C)

rm

14. 理想气体反应平衡常数 Kx与 Kc的关系是∶ （ D ）

2

(A) Kx= Kc(RT)BB (B) Kx= Kp(V/ΣνBnB)B (D) Kx= Kpp)B

(C) Kx= Kc(RT/p)

BBBB

15. 已知反应 2NH3= N2+ 3H2 在等温条件下，标准平衡常数为 0.25，那么，在此条件下，氨的合成反应 1/2 N2 + 3/2 H2 = NH3 的标准平衡常数为： ( C )

(A) 4 (B) 0.5 (C) 2 (D) 0.125

-1/2-1/20[答] (C) K0(2) =[K(1)] = (0.25) = 2

pp16. 硫酸与水可形成H2SO4·H2O(s)、H2SO4·2H2O(s)、H2SO4·4H2O(s)三种水合物，问在

101325 Pa 的压力下，能与硫酸水溶液及冰平衡共存的硫酸水合物最多可有多少种?

( C )

(A) 3 种 (B) 2 种

(C) 1 种 (D) 不可能有硫酸水合物与之平衡共存

17. 已知 A 和 B 可构成固溶体，在 A 中若加入 B 可使 A 的熔点提高，则B在此固溶体中的含量必 _______ B 在液相中的含量。 （ A ）

(A) 大于 (B) 小于 (C) 等于 (D)不能确定

18. 一体系如下图所示，其中半透膜 aa'只允许 O2(g) 通过，则体系的组分数、相数、自由度数为: ( B )

(A) C=2; Φ=3; F=1 (B) C=3; Φ=4; F=2

(C) C=4; Φ=5; F=3 (D) C=1; Φ=3; F=4

19. 在 p Ө下，用水蒸气蒸镏法提纯某不溶于水的有机物时，体系的沸点：（ A ）

(A) 必低于 373.15 K (B) 必高于 373.15 K

(C) 取决于水与有机物的相对数量 (D) 取决于有机物的分子量大小

3

20. 定压下，二元合金处于低共熔温度时，物系的自由度为： （ B ）

(A) F=1 (B) F=0 (C) F=3 (D) F=2

二、填空题 ( 共 5题 10分 )

1. 在298 K时, 0.10 moldm-3氨的氯仿(1)溶液上, 氨的蒸气压为4433 Pa, 0.050

moldm-3氨的水(2)溶液上, 氨的蒸气压为886.6 Pa, 则氨在水和氯仿两液体间的分配系数K为 2.5 。

2. 对于多组分体系：

(1) (μB/Ｔ)p,n= -SB,m ；

(2) (SB,m/p)T,n + (VB,m/T)p,n

=0 [因(S/p)T

= -(V/T)p]

式中SB,m，VB,m是组分 B 的偏摩尔熵，偏摩尔体积。

3. 温度对化学反应平衡常数影响很大，在恒压下，它们的定量关系是

2$ (lnK

$p/T)p=ΔrH

$m/RT _ 。当 __ΔrH

m> 0 ____时，升高温度对反应进行有利；当_ΔrH

$m< 0 时，升高温度对反应进行不利。

4. 低压气相反应的平衡常数与温度、压力的关系分别是：K P

只是温度的函数。

K C是___ T ____的函数，K x是 __ T, P _____ 的函数。

5. 一般有机物可以用水蒸气蒸镏法提纯，当有机物的 __摩尔质量__ 和__饱和蒸气压_越大时，提纯一定质量有机物需用的水蒸气量越少，燃料越省。

三、 计算题 ( 每题 10分 共 4题 40分 )

1. (1) 人类血浆的凝固点为 272.65K ( -0.5 ℃),求 310.15K(37℃)时血浆的渗透压。

(2) 血浆的渗透压在310.15K(37℃)时为729.54KPa,计算葡萄糖渗透溶液的质量摩尔浓度 (设血浆密度为 1 × 103 Kg.m-3) 。

4

(1) 水的Kf = 1.86 -1

mB = △Tf

/ Kf

= 0.5K/1.86 -1 = 0.2688 -1

(3分)

血浆为稀液,视溶液密度为纯水密度,以 1Kg 稀溶液为基准。

 = nB RT/V = mBRT/(1Kg/)

= (0.2688 -1)(-1)(310.2K)/(1Kg/ 103Kg. m-3)

= 6.93  105 Pa (3分)

(2) 以 1Kg 稀溶液为基准

 = nB RT/V = mBRT/(1Kg/)

mB =  (1Kg/)/RT

= (729540Pa)(1Kg/103Kg. m-3)/ (-1)(310.2K)

= 0.2829 -1

2. 庚烷与辛烷可近似形成理想液体混合物。在 313.15K 时 2mol 庚烷与 1 mol辛烷的混合物之蒸气压为 9.56×103 Pa。假设用高效分馏柱蒸馏除去 1 mol 庚烷。当冷却到 313.15K 时，剩余液体的蒸气压为 8.20×103Pa。求庚烷和辛烷纯液体的蒸气压。

[答]

蒸馏前 x(庚) =2/3 x(辛) =1/3

9560 Pa = (2/3) p* (庚) + (1/3) p* (辛) ------------- (1)

蒸馏后 x(庚) =1/2 x(辛) =1/2

8200 Pa =(1/2) p* (庚) + (1/2) p* (辛) ------------- (2)

(1) 与 (2) 联立，解得

p* (庚) = 12280Pa p* (辛) = 4120 Pa

乙苯 (g) ＝ 苯乙烯(g) + H2(g)

由于所用催化剂 Ag 沸石在700℃以上烧结现象严重，故反应温度一般不超过700℃。若在 650℃，过热蒸气（惰性气体）与乙苯的物质的量之比为 9:1，试求在101325

-1Pa下乙苯脱氢的理论转化率。已知ΔrG

$m(700 K) = 33.26 kJmol，在427～827℃间，-1该反应热效应的平均值ΔrH

$m= 124.43 kJmol。

3. 目前工业制苯乙烯主要采用乙苯脱氢法，其化学反应如下：

5

[答]

乙苯 (g) = 苯乙烯 (g) + H2(g) H2O

平衡时： 1mol-n n n 9

nBB= 10mol + n (2分)

4-1

-RT lnK0(700K) = 3.326× lnK0P(700K) = -5.715 (2分)

Kp(923K)124.4310311

lnKp(700K)R700923

求得：K0P(923K) = 0.5775 (3分)

n2PKpKn()[]0.5775

1nP(10n)PnbP n = 0.8775mol (2分)

理论转化率 = (0.8775/1) ×100%=87.75% (1分)

4. 反应2HI(g) ＝ H2(g) + I2(g)在698.6 K时的 Kp= 1.83×10-2，若以10 g I2、0.2 g H2置于3 dm3的容器中，加热使达此温度，试计算： (1) 可形成多少克 HI ？ (2) I2，H2，HI 的分压各为若干？

[答]

(1) 2HI(g) ＝ H2(g) + I2(g)

起始 0 0.2g/2.016 g·mol-1

10g/253.8 g·mol-1

平衡时 2n [0.2g/2.016 g·mol-1]-n [10g/253.8 g·mol-1]-n (2分)

B= 0.0183 解得 n = 0.0377 mol

B(p/n) Kp=(n)BB 故生成 HI 的质量 m(HI) = 9.644 g (3分)

(2) n总= 0.1386 mol

总压p = n总RT/V = 268 kPa

p(HI) = x(HI)p = 146 kPa (3分)

p(H2) = 119 kPa p(I2) = 3.2 kPa (2分)

6

四、问答题 ( 共 1题 10分 )

请在下述二组分等压固液 T-x 图上:

(1) 注明各区相态；

(2) 指出相图中那些状态自由度为零;

(3) 绘制从N，P 点开始冷却的步冷曲线。

[答]

(1)

各区相态：

(4分)

1 2 3 4 5 6 7

L L+Sn(s) Sn(s)+ Ag3Sn(s) L+ Ag3Sn(s) L+α α+ Ag3Sn(s) α

(2) 自由度为零的点：

D, E, M, H (3分)

自由度为零的线：BEK线,MFG线

(3)

从N，P 点开始冷却的步冷曲线见下图：

(3分)

7