华东理工大学物理化学期末试卷二（含答案）

华东理工大学

《物理化学》期终模拟试题(2)

一、概念题（共20分，每小题1分）

1．对于NO的分解反应2NO⎯⎯→4NO+O，可分别用υ、υ、υ表示反应速率，

252522N2O5NO2O2

它们之间的关系为。

dc

2．反应A⎯⎯→P，在条件下A的消耗速率可以表示为υ=−A。

Adt

−1−3

3．反应2A⎯⎯→P的速率常数kA=0.462min，反应物A的初始浓度为0.1mol⋅dm，则A

的半衰期为。

4．阿仑尼乌斯方程适用于各种类型的化学反应。（对，错）

5．在边长为a的立方箱中运动的理想气体分子其质量为m，平动能为9h2/8ma2，则它所

处平动能级的简并度为。

6．写出麦克斯韦-玻尔兹曼(MB)分布公式。

7．粒子因受激发而离开基态能级的数目越多，q0值愈大，可见q0的物理意义是

。

8．相空间中的每一个点，代表的一个微观状态。（系统，一个子）

9．当系统的温度T=0K时，能量标度的零点设在基态能级上的配分函数q0=。

10．铺展系数的物理意义可用式ϕ=Wa−Wc表示，其中Wa为粘附功、Wc为。

11．某固体颗粒与液体的接触角θ<90o，则这种液体润湿该固体颗粒。（能，不能）

12．根据表面相的热力学基本方程，写出一个表面张力的热力学表示式。

13．将A、B、C三根玻璃毛细管的一端分别浸入水中，已知它们的半径rA>rB>rC，设它们

与水的接触角均为0°。哪根玻璃毛细管凹面上方水蒸气的压力最小？

14．将少量肥皂加入水中，则水的表面张力。（增大，减小，不变）

15．过饱和蒸气的存在可用公式解释。（拉普拉斯，开尔文，兰缪尔）

16．使用盐桥的目的是。

17．电解质溶液是第二类导体，它的导电是依靠。

18．无论是强电解质还是弱电解质，其摩尔电导率均随溶液浓度增大出现极值。

(对，错）

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1

19．摩尔电导率Λ[Al(NO)]与Λ[Al(NO)]间的关系为。

m33m333

20．电化学反应的热力学特征是。

二、(14分)

纯物质A在高温下的气相分解是一级反应，反应式为A(g)⎯⎯→2B(g)。在一定温度下，

将一定量的纯A(g)迅速放入一恒容反应器中，然后用实验测量t时刻容器内的总压p及A完

全反应后的总压p∞。做了两个温度下的实验，数据列于下表中，假设气体是理想气体，反应

的活化能Ea不随温度而变化，试求此活化能。

T/Kt/sp/Pa

4542.476

553

∞4.008

3202.838

578

∞3.554

三、(12分)

已知复合反应2CH4(g)⎯⎯→C2H6(g)+H2(g)按如下链反应机理进行，各基元反应的活化

能也列于后：

k1−1

链的引发CH4⎯⎯→CH3⋅+H⋅E1=423kJ⋅mol

k2−1

链的传递CH3⋅+CH4⎯⎯→C2H6+H⋅E2=201kJ⋅mol

k3−1

H⋅+CH4⎯⎯→CH3⋅+H2E3=29kJ⋅mol

k4

链的终止H⋅+CH3⋅⎯⎯→CH4E4=0

(1)试用恒稳态处理法建立C2H6(g)的动力学方程；(8分)

(2)由各基元反应的活化能求复合反应的活化能Ea。(4分)

四、(14分)

−20−24−1

已知某分子的振动能级间隔Δεv=5.942×10J，玻耳兹曼常数k=13.81×10J⋅K。试

计算：

(1)298K时，某一振动能级与其相邻较低振动能级上的分子数之比。(5分)

−20

(2)若振动能级间隔为Δεv=0.43×10J，温度仍为298K，再做与(1)同样的计算。(5分)

(3)上面计算结果说明，高能级上分布的分子数与振动能级间隔减小有何关系？(4分)

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五、(13分)

(1)273K时，用木炭吸附CO气体。实验测得，当CO的平衡压力分别为24.0和41.2kPa

时，每1kg木炭吸附CO的平衡吸附量分别为5.567×10−3和8.668×10−3dm3(STP)。设该吸附

服从兰缪尔吸附等温式，试计算当木炭表面覆盖率达70%时，相应的CO的平衡压力是多少？

(10分)

(2)实验测得，H2在洁净钨表面上的吸附热随

表面覆盖率的变化如图中曲线所示。试简明回答产

生这种现象的原因。(3分)

六、(12分)

(1)已知298K时1.00mol⋅kg−1NaCl水溶液的离子

平均活度因子γ±=0.659，计算该溶液的离子平均质量摩尔浓度、离子平均活度、电解质活

度。(6分)

−1

(2)设0.001mol⋅kgZnSO4水溶液的离子平均活度因子与离子强度的关系服从德拜–休

克尔极限公式，计算298K时该溶液的离子平均活度因子。（德拜–休克尔极限公式中

A=1.1709mol−1/2⋅kg1/2）(6分)

七、(15分)

−1

电池ZnZnCl2()0.05mol⋅kgAgCl,Ag的电池反应电势与温度的关系为

E=1.162−0.492×10−3T（E的单位为伏）。

(1)写出电极反应和电池反应；(5分)

(2)计算25℃时该电池反应的ΔrGm、ΔrSm、ΔrHm；(6分)

(3)若在电池可逆放电时所作的功及放热各多少？

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期终模拟试题(2)参考答案

一、

1．υ/2=υ/4=υ2．恒容3．1.5min4．错5．3

N2O5NO2O2

−ε/kt

Ngej

6．N=j7．粒子逃逸基态能级程度的度量8．系统9．1

jq

∂G(σ)

10．结合功11．能12．σ=()Tpn13．C14．减小

∂As,,j

15．开尔文16．减小液接电势17．离子的定向迁移和电极反应18．错

1

19．Λ[Al(NO)]=3Λ[Al(NO)]20．ΔG≤W′

m33m333T，p

二、解：

1p∞−p0p0

553K时，p0=p∞=2.004kPaln=k1t，即ln=k1t

2p∞−pt2p0−pt

12.004

k=ln=5.92×10−4s−1

1454s4.008−2.476

111.777

578K时，p=p=1.777kPak=ln=2.84×10−3s−1

02∞2320s3.554−2.838

T1T2k2

Ea=Rln

T2−T1k1

⎛553×5782.84×10−3⎞

=⎜8.3145×ln⎟J⋅mol−1

⎜−4⎟

⎝578−5535.92×10⎠

=167kJ⋅mol−1

三、解：

d[CH⋅]

(1)3=k[CH]−k[CH⋅][CH]+k[H⋅][CH]−k[H⋅][CH⋅]=01

dt142343443

d[H⋅]

=k[CH]+k[CH⋅][CH]−k[H⋅][CH]−k[H⋅][CH⋅]=02

dt142343443

1+2：k1[CH4]=k4[H⋅][CH3⋅]

1-2：k2[CH3⋅]=k3[H⋅]

k1k3[CH4]

解得CH3⋅=

k2k4

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d[C2H6]k1k2k33/2

=k2[CH3⋅][CH4]=[CH4]

dtk4

11

(2)E=()E+E+E−E=()423+201+29−0kJ⋅mol−1=327kJ⋅mol−1

a212342

四、解：

−20

（1）gv=1，Δεv=5.942×10J时

−εj/kT−20

nj1×e5.942×10

==e−ΔεV/kT=exp(−)=5.36×10−7

−εj−1/kT−24

nj−11×e13.81×10×298

Δε=0.43×10−20J

（2）v时

−20

nj0.43×10

=exp(−−24)=0.352

nj−113.81×10×298

（3）振动能级间隔减小，高能级上分布的分子数增多。

五、解：

bpΓ1p11+bp2

(1)Γ=Γ∞，=×

1+bpΓ2p21+bp1

5.567×10−324.01+b×41.2kPa

=×，b=6.96×10−3kPa−1

8.668×10−341.21+b×24.0kPa

bp

将θ=0.7及b=6.96×10−3kPa−1代入θ=，p=335kPa

1+bp

(2)表面不均一，吸附的分子间有相互作用。

六、解：

−1

(1)b±=b=1.00mol⋅kg

b

⎛±⎞

a±=⎜⎟γ±=1.00×0.659=0.659

⎝bo⎠

ν2

aB=a±=0.659=0.434

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(2)

11

222−1

I=∑bizi=[]0.001×2+0.001×()−2mol⋅kg

2i2

=0.004mol⋅kg−1

lnγ±=Az+z−I=1.171×2×()−2×0.004=−0.296

−0.296

γ±=e=0.744

七、解：

(1)负极：Zn(s)⎯⎯→Zn2+(0.05mol⋅kg−1)+2e−