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文档简介

物理化学经典习题

一、填空题

1.硫酸与水可形成三种水合盐:H2SO4·H2O、H2SO4·2H2O、H2SO4·4H2O。

常压下将一定量的H2SO4溶于水中,当达三相平衡时,能与冰、H2SO4水

溶液平衡共存的硫酸水合盐的分子中含水分子的数目是。

2.Na+、H+的还原电极电势分别为–2.71V和–0.83V,但用Hg作阴极电解

NaCl溶液时,阴极产物是Na–Hg齐,而不是H2,这个现象的解释

是。

3.在稀亚砷酸溶液中通入过量的硫化氢制备硫化砷溶液。其胶团结构式

为。注明紧密层、扩散层、胶核、胶粒、胶团。

4.在两个具有0.001mAgNO3溶液的容器之间是一个AgCl多孔塞,在多孔塞

两端放两个电极,接通直流电源后,溶液将向极方向流动。

k1

5.反应AB(Ⅰ);Ak2D(Ⅱ)。已知反应(Ⅰ)的活化能大于反应

(Ⅱ)的活化能,加入适当催化剂改变获得B和D的比例。

6.等温等压(298K及pø)条件下,某一化学反应在不做非体积功条件下进行,

放热40.0kJ·mol-1,若该反应通过可逆电池来完成,吸热4.00kJ·mol-1,则

该化学反应的熵变为。

7.若稀溶液表面张力γ与溶质浓度c的关系为γ0–γ=A+Blnc(γ0为纯溶

剂表面张力,A、B为常数),则溶质在溶液表面的吸附量Γ与浓度c的

关系为。

1

8.298.2K、101.325kPa下,反应H2(g)+O2(g)═H2O(l)的(∆rGm–∆rFm)/

2

J·mol-1为。

二、问答题

1.为什么热和功的转化是不可逆的?

2.在绝热钢筒中进行一化学反应:H2(g)+O2(g)═H2O(g),在反应自发进

行。问此变化中下述各量哪些为零,哪些大于零,哪些小于零?Q,W,

∆U,∆H,∆S和∆F。

3.对单组分体系相变,将克拉贝龙方程演化为克-克方程的条件是什么?

4.为什么有的化学反应速率具有负温度系数,即温度升高反应速率反而下

降?

5.为什么说,热化学实验数据是计算化学平衡常数的主要基础?

三、计算题

ø-1ø

1.苯在正常沸点353K下的∆vapHm=30.77kJ·mol,今将353K及p下的

1molC6H6(l)向真空等温蒸发为同温同压下的苯蒸气(设为理想气体)。

(1)求算在此过程中苯吸收的热量Q与所做的功W;

øø

(2)求苯的摩尔气化熵∆vapSm及摩尔气化自由能∆vapGm;

(3)求环境的熵变∆S环,并判断上述过程是否为不可逆过程。

2.把一定量的气体反应物A迅速引入一个温度800K的抽空容器内,待反

应达到指定温度后计时(已有一部分A分解)。已知反应的计量方程为

2A(g)2B(g)+C(g),反应的半衰期与起始浓度无关;t=0时,p总

44

=1.316×10Pa;t=10min时,p总=1.432×10Pa;经很长时间后,p总

=1.500×104Pa。试求:

(1)反应速率常数k和反应半衰期t1/2;

(2)反应进行到1小时时,A物质的分压和总压各为多少?

3.A和B能形成两种化合物A2B和AB2,A的熔点比B低,A2B的相合熔

点介于A和B之间,AB2的不相合熔点介于A和A2B之间。请画出该体

系T~x相图的示意图。

4.将正丁醇(Mr=74)蒸气聚冷至273K,发现其过饱和度(即p/p°)约

达到4方能自行凝结为液滴。若在273K时,正丁醇的表面张力为0.0261

N·m-1,密度为1000kg·m-3,试计算:

(1)此过饱和度下开始凝结的液滴的半径;

(2)每一液滴中所含正丁醇的分子数。

ø)-1

5.电池Pt∣H2(p∣HCl(0.1mol·kg∣AgCl(s)∣Ag在298K时的电池电

-1

动势为0.3524V,求0.1mol·kgHCl溶液中HCl的平均离子活度a±、平

ø

均活度系数γ±及溶液的pH值。已知(AgCl/Ag)=0.2223V。计算中可做

合理的近似处理,但必须说明。

一、填空题(每小题1分,共15分)

1、理想气体等温可逆压缩W()0;Q()0;ΔU()0;ΔH()0

2、在273K及PØ下,冰融化成水,以水和冰为系统W()0;Q()0;ΔU

()0;ΔH()0;ΔG()0。

3、一级反应以()对时间作图为一直线,速率常数是直线的()。

4、在密闭的容器中硝酸钾饱和溶液与水蒸汽呈平衡,并且存在着从溶液中析出

细小硝酸钾晶体,该系统中K为(),Φ为(),f为()。

5、在稀的KI溶液中加入少量的硝酸银稀溶液,当KI过量时此时胶团的结构应

表示为()。

二、单项选择(每小题2分,共10分)

1、下列各量是化学势的是()。

A)(A);B)(G);C)(G);D)(H)。

niT,P,njniT,V,njniT,P,njniT,P,nj

2、在同一温度下,液体之中有半径为r的小气泡,其饱和蒸汽压为Pr,该平面

液体的饱和蒸汽压为P则()。

A)Pr=P;B)Pr>P;C)Pr<P;D)无法确定。

3、真实气体节流过程是()。

A)恒温过程;B)恒熵过程;C)恒焓过程;D)恒内能过程

4、零级反应的起始反应物浓度越大,则半衰期()。

A)不变;B)越短;C)越长;D)无法确定。

5、在下列电解质溶液中,不能用外推法求得无限稀释摩尔电导率的是()。

A)NaCl;B)HAC;C)NaOH;D)HCl;

三、判断题(每小题2分,共20分)

1、在标准压力和100℃,1mol水定温蒸发为蒸气。假设蒸气为理想气体。因为

这一过程中系统的温度不变,所以⊿U=0。()

2、熵增加的过程都是自发过程。()

3、不可逆过程一定是自发的,自发过程一定是不可逆的。()

4、某一化学反应的热效应⊿rHm被反应温度T除,即得此反应的⊿rSm。()

5、有简单级数的反应是基元反应。()

6、电极电势更低的金属与被保护金属相连接,构成原电池的保护方法称为阳极

保护法。()

7、根据热力学第一定律,因为能量不能无中生有,所以一个体系若要对外作功,

必须从外界吸收热量。()

8、二元合金的步冷曲线上,转折点对应的温度即为该合金的最低共熔点。()

9、自然界存在温度降低,但熵值增加的过程。()

10、平衡常数改变,则平衡发生移动;平衡发生移动,则平衡常数改变。()

四、(共15分)2mol理想气体氦(CV,m=1.5R)在127℃时压力为

5×105Pa,今在定温下外压恒定为1×106Pa进行压缩。计算此过程的Q、W、

ΔU、ΔH、ΔS、ΔA和ΔG。

五、(共10分)反应NH2COONH4(s)=2NH3(g)+CO2(g)在

ø-4

30℃时K=6.55×10。试求NH2COONH4的分解压。

ø

六、(共20分)反应C2H4(g)+H2O(g)=C2H5OH(g)的ΔrHm为

4-1ø3-1

-4.602×10J·mol,ΔCp=0,ΔrGm(298)=-8.196×10J·mol

øø

1、导出此反应的ΔrGm=f(T)及lnK=f(T)关系式。

øø

2、计算此反应在500K时的K及ΔrGm

七、(共20分)HAc及C6H6的相图如下。

1、指出各区域所存在的相和自由度数;

2、从图中可以看出最低共熔温度为-8℃,最低共熔混合物的质量分数为含

C6H60.64,试问将含苯0.75和0.25的溶液各100g由20℃冷却时,首先析出

的固体为何物,计算最多能析出固体的质量。

3、叙述将上述两溶液冷却到-10℃时,过程的相变化。并画出其步冷曲线。

20

A

101B

02

E3

-104

020406080100

HAcC6H6

ω(C6H6)/%

八、试将下列化学反应设计成电池(每小题5分,共10分)

+-

1、H+OH→H2O(l)

2、Ag++I-→AgI(s)

九、(共15分)试设计一个电池,使其中进行下述反应:

2++3+

Fe(a1)+Ag(a3)=Ag(s)+Fe(a2)

设活度系数均为1,己知Eø(Fe3+|Fe2+)=0.771V,Eø(Ag|Ag+)=0.7991V

1、写出电池表示式;

2、计算25℃时,上述电池反应的Kø;

-1

3、若将过量的银粉加到浓度为0.05molkg的Fe(NO3)3溶液中,求反应达平衡

后Ag+的浓度为多少?

十、(共15分)某气相1—2级对峙反应:

k

A(g)B(g)C(g)

k

-1-9-1-1

298K时,k+=0.20s,k-=5.0×10Pa·s,当温度升高到310K时,k+和k-均

增大一倍。试求算:

1、该反应在298K时的Kø;

2、正、逆向反应的活化能;

ø

3、总反应的ΔrHm

一、填空题

1.硫酸与水可形成三种水合盐:H2SO4·H2O、H2SO4·2H2O、H2SO4·4H2O。常压

下将一定量的H2SO4溶于水中,当达三相平衡时,能与冰、H2SO4水溶液平衡共

存的硫酸水合盐的分子中含水分子的数目是。

2.Na+、H+的还原电极电势分别为–2.71V和–0.83V,但用Hg作阴极电解NaCl溶液

时,阴极产物是Na–Hg齐,而不是H2,这个现象的解释

是。

3.在稀亚砷酸溶液中通入过量的硫化氢制备硫化砷溶液。其胶团结构式

为。注明紧密层、扩散层、胶核、胶粒、胶团。

4.在两个具有0.001mAgNO3溶液的容器之间是一个AgCl多孔塞,在多孔塞两端放两个电

极,接通直流电源后,溶液将向极方向流动。

5.反应AB(Ⅰ);AD(Ⅱ)。已知反应(Ⅰ)的活化能大于反应(Ⅱ)的活化能,加入适当催

化剂改变获得B和D的比例。

6.等温等压(298K及p?)条件下,某一化学反应在不做非体积功条件下进行,放热40.0

kJ·mol-1,若该反应通过可逆电池来完成,吸热4.00kJ·mol-1,则该化学反应的熵

变为。

7.若稀溶液表面张力γ与溶质浓度c的关系为γ0–γ=A+Blnc(γ0为纯溶剂表

面张力,A、B为常数),则溶质在溶液表面的吸附量Γ与浓度c的关系

为。

8.298.2K、101.325kPa下,反应H2(g)+O2(g)═H2O(l)的(?rGm–?rFm)/J·mol-1

为。

二、问答题

1.为什么热和功的转化是不可逆的?

2.在绝热钢筒中进行一化学反应:H2(g)+O2(g)═H2O(g),在反应自发进行。问此变

化中下述各量哪些为零,哪些大于零,哪些小于零?Q,W,?U,?H,?S和?F。

3.对单组分体系相变,将克拉贝龙方程演化为克-克方程的条件是什么?

4.为什么有的化学反应速率具有负温度系数,即温度升高反应速率反而下降?

5.为什么说,热化学实验数据是计算化学平衡常数的主要基础?

三、计算题

1.苯在正常沸点353K下的?vapHm?=30.77kJ·mol-1,今将353K及p?下的1molC6H6(l)

向真空等温蒸发为同温同压下的苯蒸气(设为理想气体)。

(1)求算在此过程中苯吸收的热量Q与所做的功W;

(2)求苯的摩尔气化熵?vapSm?及摩尔气化自由能?vapGm?;

(3)求环境的熵变?S环,并判断上述过程是否为不可逆过程。

2.把一定量的气体反应物A迅速引入一个温度800K的抽空容器内,待反应达到指定温度

后计时(已有一部分A分解)。已知反应的计量方程为2A(g)2B(g)+C(g),反应

的半衰期与起始浓度无关;t=0时,p总=1.316×104Pa;t=10min时,p总=1.432

×104Pa;经很长时间后,p总=1.500×104Pa。试求:

(1)反应速率常数k和反应半衰期t1/2;

(2)反应进行到1小时时,A物质的分压和总压各为多少?

3.A和B能形成两种化合物A2B和AB2,A的熔点比B低,A2B的相合熔点介于A和B

之间,AB2的不相合熔点介于A和A2B之间。请画出该体系T~x相图的示意图。

4.将正丁醇(Mr=74)蒸气聚冷至273K,发现其过饱和度(即p/p°)约达到4方能自

行凝结为液滴。若在273K时,正丁醇的表面张力为0.0261N·m-1,密度为1000

kg·m-3,试计算:

(1)此过饱和度下开始凝结的液滴的半径;

(2)每一液滴中所含正丁醇的分子数。

5.电池Pt∣H2(p?)∣HCl(0.1mol·kg-1∣AgCl(s)∣Ag在298K时的电池电动势为

0.3524V,求0.1mol·kg-1HCl溶液中HCl的平均离子活度a±、平均活度系数γ±

及溶液的pH值。已知?(AgCl/Ag)=0.2223V。计算中可做合理的近似处理,但必须

说明。

一、单选题

1.1p,100℃下,水与100℃大热源接触,使水向真空容器中蒸发变为101.325kPa的水蒸汽,

设此过程做功为W,吸热Q,终态压力为p,体积为V,用他们分别表示

U,H,S,G,。下列答案哪个是正确的A

UHSGA

1QQ-pV(Q-pV)/3730-pV

2Q-pVQQ/3730-pV

3Q-pVQQ/100-pV0

4QQ-pV(Q-pV)/100pV0

2.某气体状态方程为pf()VT,fV()仅为体积的函数,恒温下该气体的熵随体积V增加

而()。

A、增加B、下降C、不变D、难以确定

3.在101325Pa的压力下,I2在液态水和CCl4中达到分配平衡(无固态I2存在),则该体系

的自由度为

A、f1*B、f2*C、f0*D、f3*

4.已知FeO(s)C(sgs)CO()Fe(),反应的rmH为正,rmS为正(假定rmH,

rmS不随温度变化),下列说法哪一种是正确的

A、低温下自发,高温下非自发B、高温下自发,低温下非自发

C、任何温度下均为非自发D、任何温度下均为自发

二、苯(A)和二苯基甲醇(B)的正常熔点分别为6℃和65℃,两种纯固态物质不互溶。

低共溶物熔点为1℃,组成中含B为0.2(mol分数),A和B可形成不稳定化合物AB2,它

在30℃时分解。

1)画出苯-二苯基甲醇的T-x示意图

2)标出各区域相态

3)说明含B摩尔分数为0.8的不饱和溶液在冷却过程中的变化情况。

三、在101325Pa、60℃时,NO24有50%解离,100℃时有79%解离,计算:

1)反应N2O2NO42的平衡常数和解离热

2)60℃时反应的KKpcx,,K各为多少

四、已知N2分子的转动特征温度为2.86K,用统计力学方法计算在298K、101325Pa下,1mol

N2分子的转动热力学函数Ur,Cm,r,Sr,Ar。

五、已知水的表面张力(75.640.00495T/K)103Nm-1,试计算在283K、101325Pa

下可逆地使一定量的水的表面积增加10m2(体积不变)时,体系的

U,H,S,G,A,Q,W。

六、NO高温均相分解反应2NO(g)N22(g)O(g)是二级反应,测得1423K时速率常数

为1.843103dm3mol-1s-1,1681K时速率常数为5.742102dm3mol-1s-1。求:

1)反应活化熵、活化焓

2)反应在1500K时速率常数

4-1

七、某化合物分解反应为一级反应,活化能为Ea14.4310Jmol,已知557K时该反应

21

的速率常数k13.310s,现在要控制反应在10min转化率达到90%,反应的温度应控

制在多少度?

-1

八、25℃时,电池Pt|H2(101325Pa)|H2SO4(4.00molkg)|Hg2SO4(sl)|Hg()的电动势

E=0.6120V,标准电动势E=0.6125V,求该H24SO溶液的离子平均活度系数

一、选择题(40分,每题2分)

1.对于任何循环过程,系统经历了i步变化,则据热力学第一定律应该是

----------------------()

(A)Qi=0,(B)Wi=0,(C)(Qi+Wi)>0,(D)(Qi+Wi)=0

2.1mol水银蒸气在正常沸点630K时压缩成液体,已知其蒸发热为54566J·mol-1,设水银蒸气

为理想气体,则此过程的U和H为

-----------------------------------------------------------------------------------()

(A)U=H=54566J(B)U=-49328J,H=-54566J

(C)由于定温,故U=0,H=0(D)U=-59804J,H=-54566J

-1

3.某反应A+2BC,已知298K时标准摩尔反应热rHm(298K)=80.14kJ·mol,Cp,m=0,则

1000K时rHm(1000K)为

------------------------------------------------------------------------------------------------()

(A)rHm(1000K)>rHm(298K)(B)rHm(1000K)<rHm(298K)

(C)rHm(1000K)=rHm(298K)(D)rHm(1000K)=0

4.理想气体与温度为T的大热源接触作定温膨胀吸热Q,所作的功是变到相同终态的最大

功的20%,则系统的熵变为

------------------------------------------------------------------------------------------()

(A)Q/T(B)0(C)5Q/T(D)-Q/T

5.可逆热机的效率最高,在其它条件相同的情况下,假设由可逆热机牵引火车,其速度将

--()

(A)最快(B)最慢(C)中等(D)不能确定

6.液态水在373K及101325Pa下汽化为水蒸汽,则该过程的

-----------------------------------------()

(A)H=0(B)S=0(C)A=0(D)G=0

7.理想溶液的通性是

--------------------------------------------------------------------------------------------()

(A)Vmix=0,Hmix=0,Smix0,Gmix0

(B)Vmix=0,Hmix=0,Smix0,Gmix=0

(C)Vmix=0,Hmix0,Smix0,Gmix0

(D)Vmix=0,Hmix=0,Smix=0,Gmix=0

8.A和B能形成理想溶液,已知在373K时纯液体A的蒸汽压力为133.32kPa,纯液体B

的蒸汽压为66.66kPa,当A和B的二元溶液中A的摩尔分数为0.5时,与溶液平衡的蒸汽

中A的摩尔分数是

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------(

)

(A)1(B)3/4(C)2/3(D)1/2

9.在T、P条件下化学反应2A(g)+B(g)3C(g)自发地由反应物变为产物,则反应体系中化

学势之间应满足

--------------------------------------------------------------------------------------------------------()

(A)2A+B3C(B)2A+B3C(C)2A+B=3C(D)A+BC

10.反应(1)SO2(g)+1/2O2(g)=SO3(g)的平衡常数为Kp,1

(2)2SO3(g)=2SO2(g)+O2(g)的平衡常数为Kp,2

则Kp,1与Kp,2的关系为

-----------------------------------------------------------------------------------------()

-2

(A)Kp,1=Kp,2(B)(Kp,1)=Kp,2

2

(C)Kp,1=(Kp,2)(D)Kp,1=1/Kp,2

11.反应H2(g)+1/2O2(g)===H2O(l),当O2(g)因反应消耗了0.2mol时,反应进度为(mol)-----

()

(A)0.2(B)0.1(C)0.4(D)无法确定

g

12.对于单组分物系的汽液平衡研究,若lnp与1/T成直线关系,则lHm为--------------------

()

gggg

(A)lHm=0(B)lHm=常数(C)lSm=0(D)lHm=f(T)

13.313K时纯液体A的饱和蒸汽压是纯液体B的21倍,A和B能形成理想溶液,若气相

中A和B的摩尔分数相等,则液相中A和B的摩尔分数之比XA:XB应为

-------------------------------()

(A)1:21(B)21:1(C)22:21(D)1:22

-1

14.298K时,有浓度均为0.001molkg的下列电解质溶液其离子平均活度系数最大的是

---()

(A)CuSO4(B)CaCl2(C)LaCl3(D)NaCl

15.下列两电池反应的标准电动势分别为E1和E2,则两个值的关系为:

(1)1/2H2(p)+1/2Cl2(p)=HCl(a=1)

(2)2HCl(a=1)

=H2(p)+Cl2(p)----------------------------------------------------------------------------------()

(A)E2=2E1(B)E2=-E1(C)E2=-2E1(D)E1=2E2

-1

16.0.001mol·kg的K3[Fe(CN)6]的水溶液的离子强度为

---------------------------------------------()

(A)6.010-3mol·kg-1(B)3.010-3mol·kg-1

(C)4.510-3mol·kg-1(D)5.010-3mol·kg-1

17.H2(p)+1/2O2(p)=H2O(l)该反应可通过爆鸣气反应生成,也可以通过氢氧可逆电池完成,

两者的焓变分别为rHm(1)和rHm(2),则两个焓变的关系为

-------------------------------------------------()

(A)rHm(1)=rHm(2)(B)rHm(1)>rHm(2)

(C)rHm(1)<rHm(2)(D)条件不够,无法确定

6-2-1

18.反应2NO(g)+2H2(g)=N2(g)+2H2O(g)的速率常数k的单位是dmmols,则此反应的级

数是

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

----()

(A)0(B)1(C)2(D)3

19.对于一个确定的化学反应来说,下列说法中正确的是

---------------------------------------------()

(A)rGm越负,反应速率越快(B)rHm越负,反应速率越快

(C)活化能越大,反应速率越快(D)活化能越小,反应速率越快

20.在抽空密闭容器中加热NH4Cl(s),有一部分分解成NH3(g)和HCl(g),当体系

建立平衡时,其组分数K和自由度f是

-----------------------------------------------------------------------()

(A)K=1,f=1(B)K=2,f=2

(C)K=3,f=3(D)K=2,f=1

二、填空题(20分,每空1分)

1.1mol理想气体在定压下升温10C时,该过程的功W=(1);

2.下列反应:2NO(g)+2H2(g)=N2(g)+2H2O(g),其速率方程对NO是二级,对H2是一级,则

速率方程是(2);若浓度以moldm-3、时间以s表示,反应速率常数的单位

(3)。

3.某反应的rGm=0,则该反应的标准平衡常数K=(4).

4.可逆电池应该具备的条件是(5)、(6)。

3+2-

5.Al2(SO4)3的极限摩尔电导率与Al、SO4离子极限摩尔电导率之间的关系为

(7)。

6.QV=U适用的条件为:(8)。

7.请指出下列各量哪些是偏摩尔量、哪些是化学势?

AGVA

,,,

i

niT,p,njniT,V,njnp,V,njniT,V,nj

偏摩尔量为:(9);化学势(10)

8.298K时,已知E(Fe2+/Fe3+)=0.771V,E(Sn2+/Sn4+)=0.150V,则反应2Fe3++Sn2+=2Fe2++Sn4+

-1

的rGm值为(单位:kJmol)(11)。

9.气相反应NO2+SO2==SO3+NO达到平衡(气体符合理想气体),其热力学平衡常数K、压

力平衡常数KP和摩尔分数平衡常数Kx之间的关系为(12)。

10、反应CO(g)+Cl2(g)→COCl2(g),经实验测得其速率方程式为:

d[COCl2]n

=k[Cl2][CO],当温度及CO浓度维持不变而使Cl2浓度增至3倍时,反应速率加

dt

快到原来的5.2倍,则相应于Cl2的n值是(13)。

11.盐桥的作用是(14);实验室里通常用(15)物质作盐桥。

12.将反应Zn+2Fe3+Zn2++2Fe2+设计成一个原电池为(16)。

13.CaCO3(s)与其分解产物CaO(s)、CO2(g)成平衡,则该系统的组分数K和自由度数f

分别为(17)。

-2-1-3

14.某反应的速度常数k=4.6710min,初始浓度为0.1mol·dm,则反应的半衰期t1/2

(18)。

15.某非挥发性溶质溶于水中形成稀溶液,其质量摩尔浓度为0.01mol·kg-1,

则沸点升高值(19)凝固点降低值(用“、、”填空)。

16.实际气体节流膨胀的热力学特点是(20)。

三、简答或论证题(30分,每题5分)

1.1mol理想气体在300K、1p⊝时反抗0.5p⊝的恒外压膨胀到300K、0.5p⊝的终态,试用过

程方向性的判据说明是否自发过程。

2.用热力学方法论证:270K、p⊝压力下冰比水稳定。利用状态函数法画出表示途径的框图,

且用Gibbs自由能判据说明之。

3.使用催化剂能否提高反应物的转化率?为什么?

4.化学反应速率方程能否根据计量方程式直接写出?为什么?

5.已知E⊝(Cu2+|Cu)=0.337V,E⊝(Fe3+|Fe2+)=0.771V,试用电化学理论说明电子工业中

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