【考研类试卷】考研物理化学（多组分系统热力学）模拟试卷1及答案解析.doc

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1、考研物理化学（多组分系统热力学）模拟试卷 1及答案解析(总分：56.00，做题时间：90 分钟)一、填空题(总题数：4，分数：8.00)1.填空题请完成下列各题，在各题的空处填入恰当的答案。（分数：2.00）_2.当溶液中采用不同标准态时，其化学势的值_，活度值_，活度系数值_。(填相同和不同)（分数：2.00）_3.在温度 T K时，某纯液体的蒸气压为 1 1732 Pa。当 02 mol 的一非挥发性溶质和 08mol 的该液体形成溶液时，溶液的上方蒸气压为 5 333 Pa。假设蒸气是理想气体，则在该溶液中溶剂的活度系数是_。（分数：2.00）_4.在 298 K时，向甲苯的物质的量的分

2、数为 06 的苯一甲苯的 1 mol理想溶液中加入微量分数的纯苯。则对每摩尔的苯来说，其G=_，H=_，S=_。（分数：2.00）_二、单项选择题(总题数：16，分数：32.00)5.单项选择题下列各题的备选答案中，只有一个是符合题意的。（分数：2.00）_6.2 mol A物质和 3 mol B物质在等温等压下混合形成液体混合物。该体系中 A和 B的偏摩尔体积分别为179 cm 3 .mol 1 和 215 cm 3 .mol 1 ，则混合物的总体积为( )（分数：2.00）A.967 cm 3B.985 cm 3C.1003 cm 3D.895 cm 37.0005 mol.kg 1 的硫

3、酸钾水溶液，其沸点较纯水的沸点升高了 0007 3。已知水的质量摩尔凝固点降低常数 K f 和沸点升高常数 K b 分别为 186 和 052，则该溶液的凝固点(以表示)是( )（分数：2.00）A.一 0001 8B.5222C.一 0026 1D.一 0002 08.饱和溶液中溶质的化学势 与纯溶质的化学势 * 的关系式为( )（分数：2.00）A.= *B. *C. *D.不能确定9.下述体系中的组分 B，选择假想标准态的是( )（分数：2.00）A.混合理想气体中的组分 BB.混合非理想气体中的组分 BC.理想溶液中的组分 BD.稀溶液中的溶剂 B10.下列现象不属于稀溶液的依数性的是

4、( )（分数：2.00）A.凝固点降低B.沸点升高C.渗透压D.蒸气压升高11.关于亨利系数，下面的说法中正确的是( )（分数：2.00）A.其值与温度、浓度和压力有关B.其值只与温度、溶质性质和浓度标度有关C.其值与溶剂性质、温度和浓度大小有关D.其值与温度、溶剂和溶质的性质及浓度标度等因素都有关12.影响沸点升高常数和凝固点降低常数值的主要因素是( )（分数：2.00）A.溶剂本性B.温度和压力C.溶质本性D.温度和溶剂本性13.在等质量的水、苯、氯仿和四氯化碳中分别溶入 100 g非挥发性物质 B，已知它们的沸点升高常数依次是 052，26，385，502，溶液沸点升高最多的是( )（分

5、数：2.00）A.氯仿B.苯C.水D.四氯化碳14.两液体的饱和蒸气压分别为 p A * ，p B * ，它们混合形成理想溶液，液相组成为 x，气相组成为 y，若 p A * p B * ，则( )（分数：2.00）A.y A x AB.y A y BC.x A y AD.y B y A15.298 K时，HCl(g，M r =365)溶解在甲苯中的亨利常数为 245 kPa.kg.mol 1 ，当 HCl(g)在甲苯溶液中的浓度达 2时，HCl(g)的平衡压力为( )（分数：2.00）A.138 kPaB.1199 kPaC.49 kPaD.49 kPa16.某物质在临界点的性质( )（分数

6、：2.00）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.是该物质本身的特性17.在 298 K，p 下，两瓶含萘的苯溶液，第一瓶为 2 dm 3 (溶有 05 mol 萘)，第二瓶为 1dm 3 (溶有025 mol 萘)，若以 1 和 2 分别表示两瓶中萘的化学势，则( )（分数：2.00）A. 1 =10 2B. 1 =2 2C. 1 =05 2D. 1 = 218.有下述两种说法 (1)自然界中，风总是从化学势高的地域吹向化学势低的地域 (2)自然界中，水总是从化学势高的地方流向化学势低的地方 上述说法中，正确的是( )（分数：2.00）A.(1)B.(2)C.(1)和(2

7、)D.都不对19.已知水在正常冰点时的摩尔熔化热 fus H m =6 025 J.mol 1 ，某水溶液的凝固点为 25815 K，该溶液的浓度 x B 为( )（分数：2.00）A.0857 1B.0142 9C.0935 3D.0064 720.两只各装有 1 kg水的烧杯，一只溶有 001 mol 蔗糖，另一只溶有 001 mol NaCl，按同样速度降温冷却，则( )（分数：2.00）A.溶有蔗糖的杯子先结冰B.两杯同时结冰C.溶有 NaCl的杯子先结冰D.视外压而定三、证明题(总题数：1，分数：2.00)21.试用 GibbbsDuhem方程证明：在稀溶液中，若溶质服从 Henry

8、定律，则溶剂必服从 Raoult定律。（分数：2.00）_四、计算题(总题数：4，分数：14.00)在 25时将 2 g某化合物溶于 1kg水中的渗透压与在 25将 08 g 葡萄糖(C 6 H 12 O 6 )和 12 g 蔗糖(C 12 H 22 O 11 )溶于 1 kg水中的渗透压相同。（分数：6.00）(1).求此化合物的分子量；（分数：2.00）_(2).此化合物溶液的冰点是多少?（分数：2.00）_(3).此化合物溶液的蒸气压降低是多少?已知水的凝固点降低常数为 186。25时水的饱和蒸气压为2376 mmHg，题中稀溶液的密度可取 1 g.cm 3 。（分数：2.00）_221

9、0 2 kg苯甲酸，溶于 010 kg 乙醇后，使乙醇的沸点升高了 113 K，若将 12210 2 kg苯甲酸溶于 010 kg 苯中，则苯的沸点升高了 139 K。已知：K b (乙醇)=119 K.kg.mol 1 ，K b (苯)=260 K.kg.mol 1 。试计算：（分数：4.00）(1).苯甲酸在两种溶剂中的摩尔质量；（分数：2.00）_(2).计算结果说明什么问题?（分数：2.00）_22.在 18，气体压力 101325 kPa 下，1 dm 3 的水中能溶解 O 2 045 g，能溶解 N 2 02 g。现将 1 dm 3 被 20265 kPa 空气所饱和了的水溶液加热

10、至沸腾，赶出所溶解的 O 2 和 N 2 ，并干燥之，求此干燥气体在 101325 kPa，18下的体积及其组成。设空气为理想气体混合物。其组成体积分数为：(O 2 )=21，(N 2 )=79。（分数：2.00）_23.苯与甲苯的混合液可视为理想液态混合物。今有一混合物组成为 y(苯)=03，y(甲苯)=07。求 25，100 kPa下，1 mol 该混合物的标准熵、标准生成焓与标准生成 Gihbs函数。所需 25的热力学数据如表42所示。 （分数：2.00）_考研物理化学（多组分系统热力学）模拟试卷 1答案解析(总分：56.00，做题时间：90 分钟)一、填空题(总题数：4，分数：8.00

11、)1.填空题请完成下列各题，在各题的空处填入恰当的答案。（分数：2.00）_解析：2.当溶液中采用不同标准态时，其化学势的值_，活度值_，活度系数值_。(填相同和不同)（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：相同，不同，不同)解析：解析：采用不同的标准态时，活度值各不相同；活度可看作是有效浓度，为活度系数和浓度的乘积。不同标准态活度值的差别，既出现在活度系数中，也出现在浓度单位中。对于同一溶液，在相同条件下其化学势的值是唯一的。3.在温度 T K时，某纯液体的蒸气压为 1 1732 Pa。当 02 mol 的一非挥发性溶质和 08mol 的该液体形成溶液时，溶液的上方蒸气压为 5 333 P

12、a。假设蒸气是理想气体，则在该溶液中溶剂的活度系数是_。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：0.568)解析：解析：4.在 298 K时，向甲苯的物质的量的分数为 06 的苯一甲苯的 1 mol理想溶液中加入微量分数的纯苯。则对每摩尔的苯来说，其G=_，H=_，S=_。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：一 2 270 J，0，7618 J.K 1 )解析：二、单项选择题(总题数：16，分数：32.00)5.单项选择题下列各题的备选答案中，只有一个是符合题意的。（分数：2.00）_解析：6.2 mol A物质和 3 mol B物质在等温等压下混合形成液体混合物。该体系中 A和 B的

13、偏摩尔体积分别为179 cm 3 .mol 1 和 215 cm 3 .mol 1 ，则混合物的总体积为( )（分数：2.00）A.967 cm 3B.985 cm 3C.1003 cm 3 D.895 cm 3解析：解析： V=n A V A +n B V B =(2179+3215)cm 3 =1003 cm 37.0005 mol.kg 1 的硫酸钾水溶液，其沸点较纯水的沸点升高了 0007 3。已知水的质量摩尔凝固点降低常数 K f 和沸点升高常数 K b 分别为 186 和 052，则该溶液的凝固点(以表示)是( )（分数：2.00）A.一 0001 8B.5222C.一 0026

14、1 D.一 0002 0解析：8.饱和溶液中溶质的化学势 与纯溶质的化学势 * 的关系式为( )（分数：2.00）A.= * B. *C. *D.不能确定解析：解析：向饱和溶液中加入纯溶质，溶质不再溶解，溶液中溶质也不会析出，故饱和溶液中的溶质和纯溶质已经达到平衡，两者化学势相等。9.下述体系中的组分 B，选择假想标准态的是( )（分数：2.00）A.混合理想气体中的组分 BB.混合非理想气体中的组分 B C.理想溶液中的组分 BD.稀溶液中的溶剂 B解析：解析：非理想气体的假想标准态是温度为 T和压力为 P ，且具有理想气体性质的假想态。10.下列现象不属于稀溶液的依数性的是( )（分数：2

15、.00）A.凝固点降低B.沸点升高C.渗透压D.蒸气压升高 解析：解析：稀溶液的依数性之一为蒸气压下降。11.关于亨利系数，下面的说法中正确的是( )（分数：2.00）A.其值与温度、浓度和压力有关B.其值只与温度、溶质性质和浓度标度有关C.其值与溶剂性质、温度和浓度大小有关D.其值与温度、溶剂和溶质的性质及浓度标度等因素都有关 解析：12.影响沸点升高常数和凝固点降低常数值的主要因素是( )（分数：2.00）A.溶剂本性 B.温度和压力C.溶质本性D.温度和溶剂本性解析：解析：由沸点升高常数 K b =R(T B * ) 2 M A vap H m，A 可以看出。13.在等质量的水、苯、氯仿

16、和四氯化碳中分别溶入 100 g非挥发性物质 B，已知它们的沸点升高常数依次是 052，26，385，502，溶液沸点升高最多的是( )（分数：2.00）A.氯仿B.苯C.水D.四氯化碳 解析：解析：由沸点升高公式T b =K b b B 可以看出。14.两液体的饱和蒸气压分别为 p A * ，p B * ，它们混合形成理想溶液，液相组成为 x，气相组成为 y，若 p A * p B * ，则( )（分数：2.00）A.y A x A B.y A y BC.x A y AD.y B y A解析：15.298 K时，HCl(g，M r =365)溶解在甲苯中的亨利常数为 245 kPa.kg.m

17、ol 1 ，当 HCl(g)在甲苯溶液中的浓度达 2时，HCl(g)的平衡压力为( )（分数：2.00）A.138 kPa B.1199 kPaC.49 kPaD.49 kPa解析：16.某物质在临界点的性质( )（分数：2.00）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.是该物质本身的特性 解析：17.在 298 K，p 下，两瓶含萘的苯溶液，第一瓶为 2 dm 3 (溶有 05 mol 萘)，第二瓶为 1dm 3 (溶有025 mol 萘)，若以 1 和 2 分别表示两瓶中萘的化学势，则( )（分数：2.00）A. 1 =10 2B. 1 =2 2C. 1 =05 2D.

18、1 = 2 解析：解析：化学热仅与浓度有关，而与物质量的多少无关。18.有下述两种说法 (1)自然界中，风总是从化学势高的地域吹向化学势低的地域 (2)自然界中，水总是从化学势高的地方流向化学势低的地方 上述说法中，正确的是( )（分数：2.00）A.(1) B.(2)C.(1)和(2)D.都不对解析：解析：体系自发地向化学势降低的状态移动。19.已知水在正常冰点时的摩尔熔化热 fus H m =6 025 J.mol 1 ，某水溶液的凝固点为 25815 K，该溶液的浓度 x B 为( )（分数：2.00）A.0857 1B.0142 9 C.0935 3D.0064 7解析：解析：计算公式

19、为20.两只各装有 1 kg水的烧杯，一只溶有 001 mol 蔗糖，另一只溶有 001 mol NaCl，按同样速度降温冷却，则( )（分数：2.00）A.溶有蔗糖的杯子先结冰 B.两杯同时结冰C.溶有 NaCl的杯子先结冰D.视外压而定解析：解析：因为 NaCl完全解离，相当于溶质的浓度增大，故凝固点降低更多。三、证明题(总题数：1，分数：2.00)21.试用 GibbbsDuhem方程证明：在稀溶液中，若溶质服从 Henry定律，则溶剂必服从 Raoult定律。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：设溶质和溶剂分别为 B，A。根据 GibbbsDuhem方程 x B d B =一 x

20、 A d A (定温，定压) 溶质 B的化学势表达式为 B = B * +RTlna B = 若溶质服从 Henry定律，则 p B =k x，B x B ， B = B +RTlna B = A = A * +RTlnx A a A = )解析：四、计算题(总题数：4，分数：14.00)在 25时将 2 g某化合物溶于 1kg水中的渗透压与在 25将 08 g 葡萄糖(C 6 H 12 O 6 )和 12 g 蔗糖(C 12 H 22 O 11 )溶于 1 kg水中的渗透压相同。（分数：6.00）(1).求此化合物的分子量；（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：=cRT=mRT，mRT=

21、(m 1 +m 2 )RT，m=m 1 +m 2 则 )解析：(2).此化合物溶液的冰点是多少?（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：T f =K f m= )解析：(3).此化合物溶液的蒸气压降低是多少?已知水的凝固点降低常数为 186。25时水的饱和蒸气压为2376 mmHg，题中稀溶液的密度可取 1 g.cm 3 。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：p 1 =p 1 * x 1 = )解析：2210 2 kg苯甲酸，溶于 010 kg 乙醇后，使乙醇的沸点升高了 113 K，若将 12210 2 kg苯甲酸溶于 010 kg 苯中，则苯的沸点升高了 139 K。已知：K b

22、(乙醇)=119 K.kg.mol 1 ，K b (苯)=260 K.kg.mol 1 。试计算：（分数：4.00）(1).苯甲酸在两种溶剂中的摩尔质量；（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：T b =K b .b B = 在乙醇中，K b (乙醇)=119 K.kg.mol 1 ，则 在苯中，K b (苯)=260 K.kg.mol 1 ，则 )解析：(2).计算结果说明什么问题?（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：结果说明，苯甲酸在苯中以双分子缔合形式存在。)解析：22.在 18，气体压力 101325 kPa 下，1 dm 3 的水中能溶解 O 2 045 g，能溶解 N 2

23、02 g。现将 1 dm 3 被 20265 kPa 空气所饱和了的水溶液加热至沸腾，赶出所溶解的 O 2 和 N 2 ，并干燥之，求此干燥气体在 101325 kPa，18下的体积及其组成。设空气为理想气体混合物。其组成体积分数为：(O 2 )=21，(N 2 )=79。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：本题的关键是求出 O 2 和 N 2 的 Henry常数。18，气体压力 101352 kPa 下，O 2 和 N 2 的质量摩尔浓度分别为 假定溶有气体的水的密度为 1 kg.dm 3 (无限稀溶液)。根据Henry定律，1 dm 3 被 20265 kPa 空气所饱和了的水溶液中

24、 O 2 和 N 2 的质量摩尔浓度分别为 =5905 210 4 mol.kg 1 =11 2810 3 mol.kg 1 =41 110 5 m 3 =411 cm 3 )解析：23.苯与甲苯的混合液可视为理想液态混合物。今有一混合物组成为 y(苯)=03，y(甲苯)=07。求 25，100 kPa下，1 mol 该混合物的标准熵、标准生成焓与标准生成 Gihbs函数。所需 25的热力学数据如表42所示。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案： f H m (混合物)=y(苯) f H m (苯)+y(甲苯) f H m (甲苯)+ mix H =034866+0712+0=230 k

25、Jmol 1 f G m (混合物)=y(苯) f G m (苯)+y(甲苯) f G m (甲苯)+ mix G mix G=RTy(苯)lny(苯)+y(甲苯)lny(甲苯) =831429815(031n03+071n07) =一 1514 2 kJ.mol 1 f G m (混合物)=(031230+07114151514 2)kJ.mol 1 =1153 kJ.mol 1 S m (混合物)=y(苯)S m (苯)+y(甲苯)S m (甲苯)+ mix S mix S=( mix H一 mix G)T=5078 7 J.K 1 .mol 1 S m (混合物)=(031728+0721958+5078 7)j.K 1 .mol 1 =2106 J.K 1 .mol 1 )解析：