春夏学期物化期末试卷(答案)

102023–2023学年春夏学期《物理化学》课程期末考试试卷(A卷)课程号：061B9030 ，开课学院：_理学院 考试试卷：AB〔请在选定项上打√〕考试形式：闭√、开卷〔请在选定项上打√，允许带计算器入场202362908:00-10.00120诚信考试，冷静应考，杜绝违纪。考生姓名：学号：所属院系： _题序得分评卷人一二三 总分一、选择题〔10×2/题〕在一绝热的恒容容器中发生了一个爆炸反响系统的温度和压力都上升，则以下各式中正确的选项是〔 A ：A.ΔU=0，ΔH＞0，ΔS＞0；B.ΔU=0，ΔH=0，ΔS＞0；C.ΔU=0，ΔH=0，ΔS=0；2.抱负气体节流膨胀过程中：(BD.ΔU＞0，ΔH＞0，ΔS＞0)。A.ΔU＞0，ΔH＞0，ΔS＞0，ΔG＞0；B.ΔU=0，ΔH=0，ΔS＞0,ΔG＜0；C.ΔU=0，ΔH=0，ΔS=0，ΔG=0；D.ΔU＞0，ΔH＞0，ΔS＞0，ΔG＜03.在一刚性密闭容器中发生的某抱负气体化学反响：A(g)+2B(g)C(g)+D(g)为吸热反响，参与反响的各组分全部为抱负气体。为了A的转化率，应掌握反响条件：(A)提高反响温度、提高反响系统的压力；降低反响温度、提高反响系统的压力；提高反响温度、降低反响系统的压力；降低反响温度、降低反响系统的压力。4T=380K6

CH525

C6

HCH5 2

(g)+H2

(g)应平衡系统中引入肯定量的惰性组分H

O(g)，反响重到达平衡2后，CHCH(g)的平衡转化率α将：( A )6525A.变大；B.变小；C.不变；D.数据缺乏，无法推断5.CCl

与SnCl4

4

*=193.3kPa，Ap*=66.7kPa。现将摩尔分数yB

=0.400A、B100℃A恒温压缩到气缸内还剩最终一个气泡时，系统的总压p、液相组成x和气相组成yB

分别为：( D )p=260kPa，xp=260kPa，x

BB

=0.257；B=0.659；Bp=117.3kPa，xp=117.3kPa，x

=0.400，yB=0.600，yB

=0.341；B=0.341B物质AB系统，其中Bx

。现将组分BB,恒的含量x

＞xB,N

的A-BB,恒平衡，平衡气相和液相组成分别为xB

和y，则有：( C )B

＜y＜x；B.x＜y＜x；B B B,N B,N B BC.y＜x＜x；D.x＜x＜y；B B,N B B B,N Bκ和摩尔电导率Λ 随着电解质浓度的变化为：( D )mκ增大，Λ 增大；B.κ增大，Λ 变小；m mC.κ变小，Λ 变小；D.κ变小，Λ 增大m mC)A.度的收缩张力；界面张力等于增加单位界面面积时系统得到的可逆界面功；函数；界面张力是导致各种界面现象的根本缘由对于气体在固体外表的物理吸附过程，以下式子中全部正确的选项是：( C )A.ΔG＞0，ΔH＞0，ΔS＞0； B.ΔG＜0，ΔH＜0，ΔS＞0；C.ΔG＜0，ΔH＜0，ΔS＜0； D.ΔG＜0，ΔH＜0，ΔS＞0；对于一级连串反响：A→B→D，E和k k 21 2第一步反响的活化能E之间的关系为E＜E1 1 2产物B，则应掌握反响条件：( D A.延长反响时间，提高反响温度；B.缩短反响时间，提高反响温度；C.掌握反响至某一最正确时间，适当提高反响温度；D.掌握反响至某一最正确时间，适当降低反响温度二、填空题〔10×2/题〕大气压力环境下，-5℃的水分散成为-5℃的冰，此过程中：ΔS(＜0)、ΔG(0)。0、＜0、＝0W=0W＜0ΔU(＜0)、ΔH〔＝0、ΔS(＞0)。(选择填入：＞0、＜0、＝03.反响：A+BC298.15K时的热力学数据：A B CΔHΘ(kJ/mol) 0 30.91 -36.26f mSΘ (J/K) 130.68 245.46 198.70m则反响在此温度时的标准平衡常数：KΘ=( 3.16×102 )4445℃时，反响：1/2H2(g)+1/2I2(g)HI(g)的标准平衡常数为50.1。取10mol的I(g)10mol的H(g)反响，则反响达平衡时所2 2产生HI(g)的量为〔19.23mol〕温度T反响(1)2A(g)+B(g)2C(g) Kθ1反响(2)C(g)+D(g)B(g) Kθ2则反响(3)：A(g)+D(g1/2B(g)在同样温度T

=((Kθ3

·Kθ1

2)1/2)0.001mol·kg-1的KCl、CaCl、NaSO和2 2 4AlCl3( AlCl溶液)325℃时NaCl、CHCOONaHClΛ3

∞12.65m×10-3Sm2mol-9.110-3Sm2mol-1和2.6×10-3Sm2mol-。现由试验测得2℃时浓度为1.0210-2modm-3的CHCOOH水溶3液的Λ=4.815×10-3S·m2·mol-1，则该溶液中CHCOOHαm 3=(0.1232)如下图，毛细管中装有液体，在毛细管右端加热。假设加热时毛细管管径的变化可以无视，则加热时毛细管中的液体将(向右侧)移动。()加热外表活性物质分子均具有(双亲)分子构造。当外表活性物质溶入水中但浓度低于C.M.C时，外表活性物质分子会在溶液外表()排列。衡量催化剂性能的三个重要指标包括()三、综合题〔60分〕1.101.325kPaNH

(l)的沸点为-33.4-33.4100dm3、350662.5PaNH

(g10dm3，此时局部NH

(g)凝3 3结成NH(lQWΔUΔHΔSΔAΔG。3假设NH(g)符合抱负气体状态方程，NH

(l)的体积可以无视不计。3 3在正常沸点下NH(l1.368kJ·g-1,NH3 3〔12〕解：p1=50662.5PaV1p1=50662.5PaV1=100dm3T=239.8Kn(g)p1=101325PaV2T=239.8Kn(g)p1=101325PaV3=10dm3T=239.8Kn”(g)，n(l)将全过程设计为212NH3n(g)=pV/RT=50662.5×100×10-3/(8.314×239.8)=2.541mol111V=pV/p=50662.5×100/101325=50dm32 11 2因此分散析出的NH

(l)的量3n(l)=p(V-V)/RT=101325×(50-10)×10-3/(8.314×239.8)2 2 3=2.033mol1ΔU=0，ΔH=0，1 1-Q=W=nRTln(p/p)1 1 2 1=2.541×8.3145×239.8×ln(101325/50662.5)=3.51×103JΔS=nRln(p/p)=2.541×8.3145×ln(50662.5/101325)1 1 2=-14.64J·K-1ΔA=ΔU-TΔS=0-239.8×(-14.64)=3.51×103J1 1 1ΔG=ΔH-TΔS=0-239.8×(-14.64)=3.51×103J1 1 12W=-p(V-V)=-101325×(10-50)×10-3=4.05×103J2 2 3 22 2=-47.34×103J

H)=2.033×(-1.368×103×17.02)vapmΔU=Q+W=(-47.34+4.05)×103=-43.29×103J2 2 2ΔS=ΔH/T=-47.34×103/239.8=-197.4J·K-12 2ΔA=ΔU-TΔS=-43.29×103-239.8×(-197.4)=4.05×103J2 2 2ΔG=ΔH-TΔS=02 2 2全过程中：11

=[-3.51+(-47.34)]×103=-50.85×103J2=(3.51+4.05)×103=7.56×103J2ΔU=Q+W=(-50.85+7.56)×103=-43.29×103JΔH=ΔH+ΔH=ΔH=-47.34×103J1 2 2ΔS=ΔS+ΔS=-14.64+(-197.4)=-212.0J·K-11 2ΔA=ΔA+ΔA=(3.51+4.05)×103=7.56×103J1 2ΔG=ΔG+ΔG=3.51×103+0=3.51×103J1 22.如下图为常压下Sn、Ag二元体系的液固平衡相图：指出图中各相区的稳定相以及系统相应的自由度数；指出三相线上的相平衡关系；画出分别自点ab步冷曲线。要求标出步冷曲线中转折点或平台处的相变状况。据此相图说明，能不能通过加热熔化再降温分散的方法，从固态Sn、Ag混合物中分别出纯Ag？ 〔14分〕abab123L5M N47OPQ63Sn SnAg Ag3xAg解：各相区的稳定相和自由度数为：相区稳定相自由度数1液相L22液相L+固溶体β13固溶体β24液相L+固体Sn1液相L+固体化合物SnAg 13固体Sn+固体化合物SnAg 13固体化合物SnAg3+固溶体β 1三相线LMN：液相L+固溶体β 固体化合物SnAg3三相线OPQ：液相L+固体Sn固体化合物SnAg3或：液相L+固体化合物SnAg固体Sn3点aa开头析出固溶体β开头析出固体SnAg3开头析出固体Sn

固溶体β消逝液相L点bb开头析出固溶体βL消逝

开头析出固体化合物SnAg3Sn、AgAg。3.电池：Zn|ZnCl(0.0050mol·kg-1，γ =0.700)|HgCl(s)|Hg(l)2 ± 2 2写出电极反响和电池反响式；查得25℃时该电池的标准电动势EΘ=1.0306325℃时，电池电动势的温度系数：(∂E/∂T)=-4.29×10-4pV·K-1z=2mol池反响的ΔGΔHΔS和可逆电池反响热Q各为假设干〔12〕rm rm rm r,m解：写出电极反响式：负极(阳极)：Zn(s)Zn2++2e-Hg电池反响式；

Cl(s)+2e-→2Hg(l)+2Cl-2 2(0.0050mol·kg-1，γ

=0.700)2 2 2 ±电池的电动势：E=EΘ-RT/2F·ln(a·a2 )Zn2+ Cl-=EΘ-RT/2F·lna3±=EΘ-RT/2F·ln(γ3·b·b2 /bθ3)± Zn2+ Cl-=1.0306-0.05916/2·lg[(0.7003·0.0050·(0.0050×2)2]=1.23V3)ΔG =-zFE=-2×96484.6×1.23=-237.35×103(J·mol-1)r mΔS =zF(∂E/∂T)p=2×96484.6×(-4.29)×10-4=-82.8(J·K-1·mol-1)r mΔH r m

G+TΔr m

S=-237.35×103+298.2×(-82.8)r m=-262.04×103(J·mol-1)Qr,m=TΔrSm=298.2×(-82.8)=65.22=-24.69×103(J·mol-1)4.292Kcγ=γ*-a×ln(1＋bc)。其中：a=13.1×10-3N·m-1，b=19.62×10-3m3·mol-1，γ*为同温度下水的外表张力，γ*=72.75×10-3N/m。Γ与浓度c计算浓度c=0.2×103mol·m3时的外表吸附量的值；L=6.022×1023mol-1。解：由GibbsΓ=-c/RT·dγ/dc=-c/RT·d[γ*-a×ln(1＋bc)]/dc=-c/RT·[-a×b/(1＋bc)]=abc/[RT(1＋bc)]即为外表吸附量Γ与浓度c代入c=0.2×103mol·m3，此时外表吸附量：Γ=abc/[RT(1＋bc)]=13.1×10-3×19.62×10-3×0.2×103/[8.314×292(1＋19.62×10-3×0.2×103)]=4.30×10-6mol·m-2当浓度cbc＞＞1，此时的吸附量即饱和吸附量：Γ∞=abc/[RT(1＋bc)]≈abc/[RT(bc)]=a/RT=13.1×10-3/(8.314×292)=5.40×10-6mol·m-2丁酸分子的横截面积：a=1/(LΓ∞)=1/(6.022×1023×5.40×10-6)=3.08×10-19m2m物在80℃和60℃时的半衰期t 分别为7.220×105s和5.874×106s。1/21)E；a有效期t 为多少〔8分〕0.9解：对于一级反响：ln(c/c)=kt，k=ln2/t ，因此：o 1/280℃：k=ln2/(7.220×105)=9.60×10-7(S-1)160℃:：k=ln2/(5.874×106)=1.18×10-7(S-1)2由Arrhenius方程：ln(k/k)=E(T-T)/(RTT)2 1 a 2 1 2 1ln[(1.18×10-7/(9.60×10-7)]=E(333.2-353.2)/(8.314×333.2×353.2)E=102.55×103(J·mol-1)a30℃时，反响速率常数k

a：ln(k

/k)=E(T-T

)/(RTT)3 3 1 a 3 1 3 1ln[(k/(9.60×10-7)]=102.55×103×(303.2-353.2)/(8.314×303.2×353.2)3k=3.03×10-9(S-1)3药物有效期t ：0.9t =ln(c/c)/k=ln(c/0.9c)/k

=ln(1/0.9)/(