物理化学期末考题(四,计算题参考答案)

1、仅供参考，请勿外传计算题参考答案11mol单原子理想气体的始态为300K，500kPa。（1）在等温条件下向真空膨胀至100kPa，求此过程的Q、W、。（2）在恒压条件下，体积增至原来的两倍（V2=2V1）, 求此过程的Q、W、。解：(1) 因为向真空膨胀，等温过程，故：， (2) 因为，所以，由，得 21mol理想气体，始态压力202650Pa，体积为22.4dm3，连续经历下列三个过程达到终态。(1) 从始态可逆膨胀至B，其压力为101325Pa；(2)从B再等容加热至C，其温度为1091.9K；(3)从C再在等压条件下冷却至终态D，其温度为545.9K。 试求： (1) 在p-V图上绘出

2、上述过程的示意图。(2) 计算整个过程的Q、W、U、H。解：（1）先确定各状态参量，从中分析状态之间的区别和联系A: n=1mol pA=202650Pa VA=22.40dm3 TA=pV/nR=545.9KB: n=1mol pB=101325Pa VB=nRT/p=44.8dm3 TB=545.9KC: n=1mol pC=202650Pa(求) VC=44.80dm3 TC=1091.9K D: n=1mol pD=202650Pa VD=22.40dm3 TD=545.9KD与A的状态相同，所以为循环过程，pV示意图如下： p/Pa 202650 A(D) C 101325 B 0

3、22.40 44.80 V/dm3（2）循环过程的U=0， H=0，Q=W所以 W=W1W2W3=3145.904538=1392J3设有1molN2，温度为0，压力为101.3kPa，试计算下列过程的Q、W、U、H（已知N2的）。(1) 等容加热至压力为152.0kPa。(2) 等温可逆膨胀为原来体积的两倍。(3) 绝热可逆膨胀为原来体积的两倍。解：(1) 等容加热过程 (2) 等温可逆膨胀 ， (3) 绝热可逆膨胀由，得 4. 已知水在373K及100kPa下，蒸发热为2259J·g-1，求1mol 373K，100kPa的水变为373K、5×104Pa的水蒸气（理想气

4、体）的U、H、A、G。 解：由题意可设计如下过程： 所以 5. 的正常沸点为5，摩尔熔化热为9916， 。求100kPa下 1mol-5的过冷苯凝固成5的固态苯的Q、U、H、S、A、G。设凝固过程的体积功可忽略解：设计如下框架图（） 6. 今有1mol理想气体，始态为273K，1000kPa，在273K令其反抗恒定外压100kPa膨胀至体积为原来的10倍，求该过程的Q、U、H、S、A、G并判断过程的自发性。 解： 7. 已知在298.15K时有下列数据： CO2(g)NH3(g)H2O(g)CO(NH2)2(g)-393.15-46.19-241.83-333.19213.64192.5118

5、8.72104.60 求：298.15K下，反应得及反应的平衡常数。 解： =（-241.83）(-333.19)(-393.15)-2×(-46.19)kJ·mol-1 =89.49 =104.60+188.722×192.51213.64 =305.34 由得计算说明，说明合成反应是自发的。8. 反应 C2H5Cl(g)=C2H4(g)+HCl(g) 在400K时，G0=19.46kJ·mol-1。(1) 计算400K时的；(2) 最初由1molC2H5Cl(g)反应，计算400K和平衡总压力为101325Pa时，C2H5Cl(g)的离解度。解：(1

6、)由 知 （2）设离解度为，则 C2H5Cl(g) = C2H4(g) + HCl(g)开始 1mol 0 0平衡时 1- ni=1-1 解之，9. 为了除去N2中的少量O2，是气体通过600的铜粉，则发生如下反应： 设该气体通过铜粉后已达平衡，气体的总压力为100kPa。求：此时气体中O2的摩尔分数是多少？设反应的不随温度变化，气体服从理想气体。已知298.15K时各物质的热力学数据如下：Cu(s)Cu2O(s)O2(g)0-168.600-146.00 解：根据题意，得=-146.0kJ·mol-1-0-0=-146.0kJ·mol-1 由 得=-168.6kJ

7、3;mol-1由，得10.在温度为T，体积为V的容器中，充入1mol H2(g)、3mol I2(g)，设平衡后有x mol HI(g) 生成，若再加入2mol H2(g), 则平衡后HI(g)的物质的量为2xmol，求K值。解：反应 H2(g) + I2 (g) = 2HI(g) 开始 1mol 3mol 0平衡时（1-）mol （3-） xmol n =4mol K= 反应 H2(g) + I2 (g) = 2HI(g) 开始 （1-+2）mol （3-）mol xmol平衡时 （1-+2-）mol （3-）mol 2xmol=6molK= 联立和，得 = 解之得x=1.5mol K=41

8、1.实验测知异构化反应 C6H12(g)=C5H9CH3(g)的K与温度T的关系式为 。计算上述异构化反应的、。 解：题给公式为： 又知： 比较同类项，得 由，得 由，得 12. 25电池的电动势E=0.67533V，求该温度下的、 、和Qr。解： 13. 有一化学反应 H2(100kPa)+Hg2Cl2(s)=2Hg(l)+2HCl(0.1mol·kg-1), 若设计成电池，该电池的电动势 E与T的关系为：。(1) 求18时电池反应的E；(2) 求18 时（291.2K）时电池反应的、和Qr 。解：(1) (2) 14. 在25时，硫酸钡饱和溶液的电导率为4.58×10-

9、4S·m-1，制备该溶液所用水的电导率为1.52×10-4S·m-1。已知此温度时，=1.351×10-2S.m2.mol-1，（H2SO4）=4.295×10-2S.m2.mol-1，（HNO3）=4.211×10-2S·m2·mol-1。求硫酸钡在水中的溶解度（mol·dm-3）及Ksp。解：在此体系中，溶液的电导率为溶质和溶剂的电导率之和，所以=（4.58-1.52）×10=3.06×10s·m由于BaSO4是一种难溶盐，它在水中的溶解度很小，所以可以近似认为（ BaS

10、O4）=(BaSO4)，即 ( BaSO4)根据离子独立运动定律：（BaSO4）=Ba(NO2)(H2SO4)(HNO) =（1.3514.2954.211）×10=1.435×10 s·m·mol硫酸钡的溶解度为：=3.06×10×=2.11×10mol·dm)15. 25时，电池反应 ）的电动势为1.1362V，电池反应电动势的温度系数为5.95×104V·K-1。写出该电池反应的电池表达式并计算反应的、和Qr。解：（1）电池表示式 Ag|AgCl(s)|HCl(aq)|Cl2(0.1MPa

11、)|Pt（2） 16. 设M代表某金属，MCl2代表其氯化物，设电池：M|MCl2(b)|AgCl(s)|Ag(s)在060间的电动势E和温度T的关系为。（1）写出电极反应和电池反应；（2）求298K，100kPa时上述电池的、和Qr。（3）若反应不在电池中进行，则298K，100kPa时Q为多少？解：（1）电极反应如下：负极 正极 电池反应： (2) ) (3)17. 298K时，0.05mol·dm-3CH3COOH溶液的电导率为3.68×10-2S·m-1，(H+)=349.82×10-4S·m2·mol-1，(CH3COO-)

12、=40.9×10-4 S·m2·mol-1，求CH3COOH的电离度和电离常数。解：CH3COOH溶液的摩尔电导率为：(CH3COOH)= (CH3COOH)= (H+)(CH3COO-)=（349.82+40.9）×10-4=390.72 ×10-4s.m.molCH3COOH溶液的离解度为：所以CH3COOH溶液的的解离常数为：18. 电池Ag|AgCl(s)|KCl(aq)|Hg2Cl2(s)|Hg的电池反应为Ag+Hg2Cl2(s)AgCl(s)+Hg，已知298.15K时，此电池反应的焓变rHm=5435J·mol-1，各物

13、质的规定熵Sm/J·K-1·mol-1分别为Ag(s)，42.55；AgCl(s)，96.2；Hg(l)，77.4；Hg2Cl2(s)，195.8。计算298.15K时电池的电动势E及电动势的温度系数。 解：根据题意，得 由，得 V 由得19.两种等浓度的物质A和B混合反应，1h后A反应掉25%。试问2h后A还剩多少？若：(1)反应对A为一级反应对B为零级反应；(2)对A、B均为一级反应；(3)对A、B金为零级反应。 解：(1) 即 A还剩下56%（2） 即 A还剩下60% （3） 即 A还剩下50%20. 硝酸异丙烷在水溶液中被碱中和，为二级反应，其反应速率常数可用下式表示: 时间以分为单位，浓度以体积摩尔浓度表示。 (1)试求反应的活化能Ea; (2)若反应物起始浓度均为0.008mol·dm-3，试求40时该反应的半衰期为若干分钟?（13分）解： （1） 与比较 Ea=60562.41J(2) =1.88k=