天津大学532003物理化学复习题答案

物理化学复习题一、填空题1、实际气体的压缩因子定义为z=pV/RT，当实际气体的压缩因m子Z>1时，该气体比理想气体难压缩(选择填入难、易)。2、已知2N0(g)+O(g)=2NO(g)为放热反应。反应达平衡后，欲使平衡向右移22动以获得更多的NO(g),应采取的措施有降温与增压。23、抽空密闭容器中放入NHCl(s),部分分解成NH(g)与HCl(g)并达到平衡，43系统的组分数C=1,相数P=—,自由度数F=1。4、玻璃毛细管内水面上升，就是因为水在毛细管中形成液面(选择填入凹、凸)，此液面上水的饱与蒸气压小于平液面上水的饱与蒸气压(选择填入大于、小于或等于)。5、一价碱金属的皂类作为乳化剂时,易于形成O/W型乳状液。6、一定量的单原子理想气体经历某恒温过程，其的AU二_0,AH—0。7、稀溶液的依数性包括溶液沸点升高(溶质不挥发)、凝固点降低(析出纯溶剂),蒸气压下降与渗透压。8、反应A-B,实验测定A的浓度c与时间t成线性关系，该反应的级数为零。ATOC\o"1-5"\h\z9、丁铎尔效应的实质就是胶体粒子对光的散射。10、溶胶稳定存在的三个重要原因就是胶体粒子带电、溶剂化作用与布朗运动。11、当真实气体的压缩因子Z小于1时,该气体比理想气体易于压缩。12、理想气体绝热向真空膨胀，则_AU=0_。13、由纯组分形成理想液态混合物的过程，其AS>0。mix14、化学势叫就就是物质B的偏摩尔吉布斯函数。15、已知2NO(g)+O(g)=2NO(g)为放热反应。反应达平衡后，欲使平衡向右移22动以获得更多的NO(g),应采取的措施有降温与增压。216、一定温度下,液体的分子间作用力越大,其表面张力越大。17、某化学反应在一定T、p条件下进行,反应物A的平衡转化率为12%。相同反应条件下加入催化剂,反应速率提高5倍，此时A的平衡转化率为12%。

18、无论就是原电池还就是电解池，阴极极化的结果都使电极电势*得更负19、一定T、p下，固体表面不能被液体够润湿时,润湿角>90°。20、现有Agl正溶胶,FeCl、MgSO、KFe(CN)三种电解质中，对该溶胶聚3436沉能力最大的就是KFe(CN)。36二、名词解释1、亚稳态(可举例子说明):热力学上不稳定,但就是能够在一定时间内稳定存在的状态,如过冷液体、过热液体、过饱与溶液等。2、电泳:在外加电场作用下,带电粒子产生的定向移动。三、计算题在500K〜1000K温度范围内，反应A(g)+B(s)===2C(g)的标准平衡常数K㊀与温度T的关系为gk㊀=-7100+6875。已知原料中只有反应物A(g)与过量的B(s)。TK计算800K时反应的K㊀与AG㊀。rm解：800K时，inK㊀=-7100+6.875=-7100+6.875=-2TK800解出K㊀=0、1353AG㊀=-RTinK㊀=2RT=2x8.314x800J-mol-1=13.30kJ-mol-1rm四、计算题2mol双原子理想气体从始态300K,50dm3出发，恒容加热至400K,求整个过程的解:理想气体pVT变化，恒容,V=V=50dm-3，所以W=021解:理想气体pVT变化，恒容,V=V=50dm-3，所以W=0215乂8314=nC(T-T)=2(400—300)J=4.157kJV,m21亠27乂8314

AHnC(TT)2(400300)J5.82kJTOC\o"1-5"\h\zP,m212TVTAS=nCln2+nRln2=nCln2V,mTVV,mT111JK1L58.31»400]=2xln——JK1、2300?52.30JK1W=0Q=AU=nC(T-T)=4.157kJVV,m21五、计算题AgBr饱与水溶液的电导率k(溶液)=1.664x10-5S・m-i，求AgBr(s)在纯水中的溶解度。已知25°C时Ag+与Br-无限稀释摩尔电导率分别为61、2xlO-4S・m2・mol-i与78、40x10-4S・m2・mol-i；配制溶液所用纯水的电导率为K(hO)=5.500x10-6S・m-i。2解:AgBr为难溶盐，其溶解度很小,不能忽略水的电导率带来的影响。AgBr饱与水溶液的电导率k(溶液)=1.664x10-5S・m-i，则kAgBr==k溶液—kHO2二1.664x105—5.500x106S・m】=1.114x1。—5S・m_1AgBr溶解度很小，因此4(AgBr)^vl^(AgBr)^Tl^(Ag+)+Z^(Br-)oTOC\o"1-5"\h\zmmmm儿(AgBr)=4e(Ag+)+几(Br-)mmm140.32x10-4S・m2・mol-1=(61.92x10-4+78.4x10140.32x10-4S・m2・mol-1A(AgBr)ud(AgBr)=140.32x10-4S・m2・mol-1mm由k/c即可计算出AgBr的溶解度：m(ab)k(AgBr)(1.114x10-5l793910,clAgBr丿==mol・m-3=7.939x10-4mol・m-3A(AgBr)(140.32x10-4丿m'‘六、计算题在T,V恒定条件下，反应A-产物为零级反应。反应物A的初始浓度c=1A,0mol・dm-3,t=0时的反应初速率v=0、001mol・dm-3・s-i。计算反应的速率系数k、A,0A半衰期t及反应到c=0、1mol・dm-3时所需的时间t各为若干？1/2A解:反应为零级，根据反应速率的定义，v=kc0=kA,0AA,0A所以，速率常数k=0、001mol・dm-3・s-1。A零级半衰期：t=笋=1罰・dm-3=500s1/22k2x0.001mol・dm-3・s-1A七、计算题

已知水(HO,l)在100°C的饱与蒸气压p*=101.325kPa，在此温度、压力下水的摩尔蒸发焓AH=40.668kJ-mol-1。求在100C,101、325kPa下使1kg水蒸气vapm全部凝结成液体水时的Q,W,AU,AH。设水蒸气可视为理想气体。解:该过程为可逆相变,水的摩尔质量M=18.0184g-mon,△H=—H100040.668kJ=—2257kJvapm18.0184恒压，Q=M=—2257kJpWpVpV=nRT10008.314x373.15Jamb118.0184=172.2kJ△U=W+Q=—2257+172.2=—2085kJ八、计算题某一级反应，反应物初始浓度为c,10min后反应物浓度变为0、7c，问反应物A,0A,0反应掉50%需多少时间？c解：由一级反应速率方程In3=kt得:cAA71]c1k71]c1k=一ln^ao=AtcAlnCa,010min0.7cA,01In丄10min0.7=0.0357min-1=19.4minln2=19.4mint==12k0.0357min-1A九、计算题100C,101、325kPa下，1molHO(g)变为同温同压下的H0(1)。求过程的W、22Q、AU、AH、AS、AA与AG。已知100C时H0(1)的摩尔气化焓2AH(HO,373.15K)=40.668kJ•mol-1。vapm2解:题给过程为恒温、恒压下的可逆相变过程,AH=-nAH=-1molx40.668kJ•mol-1=-40.668kJvapmAS=-nAS=-nAHvapmT2=-40668J=-373.15K=-108.98J•K-1恒压过程：Q二AH=-40.668kJpW=-p(V-VLpV=nRT=lx8.314x373.15J=3.102kJlggAU=Q+W=(—40.668+3.102)kJ=-37.566kJ恒温、恒压下的可逆相变,AG=0AA=AU-TAS=AU-AH=AU-Q=W=3.102kJp十、计算题65°C时NO气相分解的速率常数为k=0、292min-i，活化能为103.3kJ・mol-i,251求80C时的k及t。21‘2解:根据阿伦尼乌斯方程的定积分形式：InkE2——ak」1解:根据阿伦尼乌斯方程的定积分形式：InkE2——ak」111)

RITT丿21,得k=k-exp\-E21=0.292xexp1-1”RITT丿J21103.3x103(8.3141353.15338.15丿min-1=1.39min-1根据k的单位知该反应为一级反应，所以t—昨——0.499min12k1.39min-1十一、计算题已知90C时液体甲苯（A）与液体苯（B）的饱与蒸气压分别为p*=54.22kPa与Ap*=136、12kPa，两者可形成理想液态混合物。现有某甲苯-苯混合液在90C、B101、325kPa下达到气-液平衡，求气相组成y与液相组成x。BB解：理想液态混合物的两组分均符合拉乌尔定律p—p*x,p—p*xAAABBBp—p*x+p*x—[54.22（1-x）+136.12x]kPa—101.325kPa,AABBBB101.325—54.22x101.325—54.22x—B136.12—54.22p*x

y—b-b

Bp136.12x0.5752101.325—0.7727十二、计算题25°C时，电池Cd|Cd+[a(Cd2+)=0、01]畀CL[a(Cl-)=0、5]|Cl(g,p)|Pt。2已知标准电极电势E㊀(Cd2+|Cd)已知标准电极电势E㊀(Cd2+|Cd)=-0.4032V,E㊀(1)写出电池反应;(2)计算电池电动势E与摩尔反应吉布斯函数厶G,并判断反应能否自发进行。rm解：(1)电池反应Cd(s)+Cl(g,100kPa)二2=Cd2+La(Cd2+)=0.01]+2Cl-[a(Cl-)=0.5_(2)电池的电动势才RT]丨二E-2FlnLa_a(Cd2+)a2(ClJE=E㊀(Cl-|C^(g)|Pt)-E㊀(Cd2+|Cd)=[1.3579-(-才RT]丨二E-2FlnLa_a(Cd2+)a2(ClJE=e㊀-RTln/、/、_zFa(Cd)[p(对p㊀「=1.7611V-8^49^648r5ln(0.01x0.52)V=(1.7611+0.0770)V=1.8381V2X96485电池反应的吉布斯函数变化G二—zFE=-2x96485x1.8381J-mol-1=-354.70kJ・mol-1rmG<0，反应可自发进行。rm十三、计算题已知27C时某一级反应的速率常数k二4、0x10-3min-i,活化能E=133、891akj・mol-i。试问：27C时反应10min,反应物的转化率为多少？解：1、由速率常数的单位可知反应级数n解：1、由速率常数的单位可知反应级数n=1。一级反应ln-—=kt1一xA27C时,ln(1-x)=—kt=-4xl0-3x10=—0.041-x=0.96x=0.04=4%AAAj丄一丄]RITj丄一丄]RIT一F,21kE2、37C时，由ln2=k1k即ln—=133.8991034x10-38.314ln-2=1.7316k=2.26x10-2min-14x10-32十四、计算题273、15K时用活性炭吸附某气体,当气体分压为6、6672kPa时,测得平衡吸附量为73、58dm3・kg-1,已知饱与吸附量为93、8dm3・kg-1。计算朗缪尔吸附等温式中的参数b,指明其物理意义及影响因素；气体分压为20、0kPa时的平衡吸附量为多少？解：(1)朗缪尔吸附等温式：Va二Va如代入数据：ml+bpbx6.6672kPa73.58二93.8b=0.5459kPa-11+bx6.6672kPab为吸附系数，就是吸附作用的平衡常数，其值越大,表示吸附能力越强；b与吸附剂、吸附质的本性及温度有关。(2)分压为20、0kPa时，Va=93