物理化学练习题

物理化学练习(统计热力学与化学平衡).7一、选择题)1.一定温度下，一定量的PCl5(g)在某种条件下的解离度为，变化下列条件，何者可使增大？(A)增加压力使体积缩小一倍(B)体积不变，通入N2气使压力增大一倍(C)压力不变，通入N2气使体积增大一倍(D)体积不变，通入Cl2气使压力增大一倍2.晶体CH3D中的残存熵S0,m为：(A)Rln2(B)(1/2)Rln2(C)(1/3)Rln2(D)Rln43.有6个独立的定位粒子，分布在三个粒子能级ε0,ε1,ε2上，能级非简并，各能级上的分布数依次为N0=3，N1=2，N2=1，则此种分布的微态数在下列表达式中哪一种是错误的： (A)P63P32P11(B)C63C32C11(C)6!/3!2!1!(D){6!/3!(6-3)!}{(3!/2!(3-2)!}{1!/1!(1-1)!}4.在一定温度下,(1)Km,(2)(G/ξ)T,p,(3)ΔrG,(4)Kf四个量中，不随化学反映体系压力及构成而变化的量是：(A)(1)，(3)(B)(3)，(4)(C)(2)，(4)(D)(2)，(3)5.在298.15K和101.325kPa时，摩尔平动熵最大的气体是：(A)H2(B)CH4(C)NO(D)CO26.下述说法中哪一种对的？(A)增加压力一定有助于液体变为固体(B)增加压力一定不利于液体变为固体(C)增加压力不一定有助于液体变为固体(D)增加压力与液体变为固体无关7.H2O分子气体在室温下振动运动时CV,m的奉献能够无视不计。则它的Cp,m/CV,m值为（H2O可当作抱负气体）：(A)1.15(B)1.4(C)1.7(D)1.338.有关配分函数，下面哪一点是不对的的：(A)粒子的配分函数是一种粒子全部可能状态的玻耳兹曼因子之和(B)并不是全部配分函数都无量纲(C)粒子的配分函数只有在独立粒子体系中才故意义(D)只有平动配分函数才与体系的压力有关9.已知CO的转动惯量I=1.45×10-26kgm2，则CO的转动特性温度为：(A)0.36K(B)2.78K(C)2.78×107K(D)5.56K10.粒子的配分函数q是：(A)一种粒子的(B)对一种粒子的玻耳兹曼因子取和(C)粒子的简并度和玻耳兹曼因子的乘积取和(D)对一种粒子的全部可能状态的玻耳兹曼因子取和11.在S，H，CV，G，F几个热力学函数中，其数值与最低能级能量数值的选用无关的是：(A)S，H，CV，G，F(B)CV(C)CV，S(D)A，G，H12.假定某原子的电子态有两个重要能级，即基态和第一激发态，能级差为1.3810-21J，其它能级能够无视，基态是二重简并的。则在100K时，第一激发态与基态上的原子数之比为：(A)3(B)0.184(C)1(D)0.0113.Ag2O分解可用下面两个计量方程之一表达，其对应的平衡常数也一并列出：设气相为抱负气体，且已知反映是吸热的，试判断下列结论哪个是对的的：（A）（B）（C）随温度的升高而增大（D）O2气的平衡压力与计量方程的写法无关14.已知I2(g)的基本振动频率=21420m-1,kB=1.38×10-23JK-1,h=6.627×10-34Js,c=3×108ms-1,则I2(g)的振动特性温度v为：(A)2.13×10-14K(B)1.03×10-8K(C)308.5K(D)3.23×10-3K15.能量零点的不同选择，在下面诸结论中哪一种说法是错误的：(A)影响配分函数的计算数值(B)影响U，H，F，G的数值(C)影响Boltzmann分布数N的数值(D)影响能级能量εi的计算数值16.下列各体系中属于独立粒子体系的是：(A)绝对零度的晶体(B)抱负液体混合物(C)纯气体(D)抱负气体的混合物17.若298K时，反映N2O4(g)＝2NO2(g)的K=0.1132，则：(1)当p(N2O4)=p(NO2)=1kPa时，反映将___________；(2)当p(N2O4)=10kPa，p(NO2)=1kPa时，反映将________。(A)向生成NO2的方向进行(B)向生成N2O4的方向进行(C)正好达化学平衡状态(D)难于判断其进行方向18.在平动、转动、振动运动对热力学函数的奉献中，下述关系式中哪一种是错误的?(A)Fr=Gr(B)Uv=Hv(C)CV,v=Cp,v(D)Cp,t=CV,19.近独立定域粒子体系和典型极限下的非定域粒子体系的(A)最概然分布公式不同(B)最概然分布公式相似(C)某一能量分布类型的微观状态数相似(D)以粒子配分函数表达的热力学函数的统计体现示相似20.某温度时,NH4Cl(s)分解压力是p$,则分解反映的平衡常数K$为(A)1(B)1/2(C)1/4(D)1/8二、计算题21.HCl分子的质量m=60.5410-27kg，r=15.24K，v=4302K。对T=298K,V=24dm3的HCl抱负气体，请分别求算分子占据平动、转动、振动基态及第一激发能级上的概率。(k=1.38,h=6.626)22.在25℃,下列三反映达成平衡时之p是：(1)CuSO4(s)+H2O(g)=CuSO4·H2O(s)p=106.7Pa(2)CuSO4·H2O(s)+2H2O(g)=CuSO4·3H2O(s)p=746.6Pa(3)CuSO4·3H2O(s)+2H2O(g)=CuSO4·5H2O(s)p=1039.9Pa在此温度水的蒸气压为3173.1Pa,试求：CuSO4(s)+5H2O(g)=CuSO4·5H2O(s)过程的ΔrGm。在什么p下,此反映正好达成平衡？若p不大于1039.9Pa而不不大于746.6Pa，有何成果。23.(1)写出双原子分子抱负气体的摩尔统计熵公式；(2)将各常数值代入，写出摩尔转动熵的简化计算式；(3)HI分子的转动惯量I=4.28×10-47kgm2，计算HI在298K时的摩尔转动熵（注：k=1.380×10-23JK-1，h=6.625×10-34Js）。24.用下列分子参数拟定氟的解离热。F2(g)＝2F(g)在1010K时的Kp=1.2×10-2。参数F2F转动惯量/kgm231.7×10-47-相对分子量38.019.00基本振动波数/cm-1892-基态简并度14最低电子激发的波数/cm-1404最低激发态的简并度225.将固体NH4I快速加热到308.8K，测得其蒸气压为3.666×104Pa，在此温度下气态NH4I事实上完全分解为NH3和HI，因此测得的蒸气压等于NH3和HI分压之和。如果在每一段时间内保持这个温度不变，则由于HI按下式分解：HI＝(1/2)H2+(1/2)I2从而使NH4I(s)上方的压力增大。已知HI的分解反映在308.8K时的K=0.127，试计算达成平衡后，固体NH4I上方的总压。26.对N个单原子氟抱负气体，在1000K下实验测得它在电子基态、第一激发态和第二激发态的简并度和能谱分别为：g0=4,g1=2,g2=6,0=0,1=4.04×104m-1,2=1.024×107m-1，略去其它更高的能级，计算电子在这三个能级上的分布数。27.已知C2H4(g)C2H2(g)H2(g)-[(G(T)-H(0K))/T](1000K)/JK-1mol-1239.70217.61136.98ΔfH(0K)/kJmol-160.75227.32试判断在1000K、总压力为100×101325Pa,含98%C2H4(物质的量分数),1%C2H2,1%H2的混合气中,反映C2H4(g)=C2H2(g)+H2(g)正向反映与否可自发进行?已知这三种气体均恪守状态方程pVm=p+RT。(C2H4)=0.05，(C2H2)=0.03，(H2)=0.01。(可视为常数，单位为Lmol-1)28.CO2与H2S在高温下有以下反映：CO2(g)＋H2S(g)＝COS(g)＋H2O(g)今在610K时，将4.4×10-3kg的CO2加入2.5dm3体积的空瓶中，然后再注入H2S使总压为1013.25kPa，平衡后取样分析,其中水的物质的量分数为0.02。同样重复上述实验，但温度维持在620K，平衡后取样分析，其中含水的物质量分数为0.03。假定气体为抱负气体，试计算：(1)在610K时的K；(2)在610K时的ΔrG；(3)反映的热效应ΔrH；(4)在610K时，在反映器中充入不活泼气体，使压力加倍（保持反映器的体积不变），COS的产率是增加，减小还是不变？若充入不活泼气体后保持压力不变而使体积加倍，COS的产率与否受到影响？29.用统计力学办法计算解离反映Cl2(g)=2Cl(g)在12000K时的原则逸度平衡常数K。已知单原子气体氯的电子配分函数qe=4+2exp(-ε/kT)，其中ε=0.11eV，Cl2气体分子的电子配分函数qe=1，Cl2分子的转动惯量I=1.165×10-45kgm2，振动波数=565cm-1，Cl2分子的解离能为2.48eV。三、问答题30.对全同粒子体系，全同性修正因子1/N!，这是二分之一经验的近似，同时只合用于极限条件。为阐明这一点，现考虑一种两粒子体系，每个粒子都可能占据非简并的能级ε1，ε2的其中之一。(1)若粒子可区别，证明体系的配分函数Q为Q=q2，q为单个粒子的配分函数；q=exp(-ε1/kBT)+exp(-ε2/kBT)(2)若粒子恪守Fermi-Dirac统计，则求出Q(FD)；(3)若粒子恪守Bose-Einstein统计，则求出Q(BE)；(4)证明全同性修正后q2/2!既不是Q(FD),也不是Q(BD),而是它们的平均值q2/2!=[Q(FD)+Q(BE)](5)假设两个粒子完全不可能含有相似的能量，证明在此条件下有Q(BE)=Q(FD)=q231.出土文物青铜器编钟由于长久受到潮湿空气及水溶性氯化物的作用生成了粉状铜锈，经鉴定含有CuCl，Cu2O及Cu2(OH)3Cl，有人提出其腐蚀反映可能的途径为：Cu2O(1)CuCl-CuCl(2)