《物理化学》课程期末考试复习资料(中南大学)

《物理化学》课程复习资料

一、单项选择题：

1。对隔离体系而言，以下说法正确的是[A.体系的热力学能守恒，靖不一定守恒]

2.经下列过程后，体系热力学能变化不为零(AU#0)的是[D。纯液体的真空蒸发过程]

3。下列关于理想溶液的混合热力学性质正确的是[以AS>0,AG<0]

nixnix

4.理想气体恒压膨胀，其炳值如何变化？[B.增加]

5.在下列热力学函数中，可以用于判断过程自动与否的是[C.AGr]

6.若反应2Hz(g)+0(g)====2H0(g)的热效应为△H,则[B.AH[H0(g)]=0.5AH]

7.已知反应,(g)+。：50(g)==H0及)在298K、p«下的反域焙变为，下列权宏市不正确的是1B.H

(g)的标准摩尔燃烧熔]

8。某化学反应在298K时的标准Gibbs自由能变化为负值，则该温度时反应的标准平衡常数K“值将[B.K

。〉1]

9.合成氨反应N(g)+3H(g)==2NH(g)达平衡后加入惰性气体，保持体系温度和总压不变(气体为

理想气体)，则有[C.平衡左移，K。不变]

10.在一定的温度T和压力P下，反应’30(g)20(g)的以组元分压表示的平衡常数K与以组元物质

的量分数表示的平衡常数K,之比为[D«p-i]

11。在373K、p“下，水M化学势为P，水蒸气的化学势为U,则[A。U=U]

1V,1g

12.在a、B两相中均含有物质A和B,A和B在a相中的化学势分别为U和一，A和8在B相

中的化学势分别为U和N,当两相达到平衡时应有[B.U=N]

A(B)B(fl)B(a)B(B)

13.FeCl和H0能形成FeCl•2110、FeCl•6H0、2FeCl•5H0和2FeCl•7110四种水合物,该体系的组

元数而在T亘压下最多可能‘平衡共存的相左为一[B.C=2,e=4]-

14。下列关于杠杆规则合用对象的说法中，不正确的是[B.合用于二组元体系的任何相区]

15.对(基)元反应A+2B-P而言，其反应速率方程可以用不同反应物浓度对时间的变化率来表示，即有，

和三种形式，则k,k和k三者之间的关系为[C.k=0.5k=k]

ABPABP

16.标准氢电极是指[CoPt,H2(pfpe)|H+(a=1)]

17。在298K时，测得浓度为0。1和0。01mol•kg-的HC1溶液构成浓差电池的液接电势为E;若溶液

j(1)

浓度相同，而换用KC1溶液，则其液接电势为E。两液接电势的关系为[A。E>E]

j⑵j(1)j(2)

18.电极电势的改变可以改变电极反应速率，其直接原因是改变了[A.反应活化能]

19.在相同的温度及压力下，把一定体积的水分散成许多小水滴，经这一变化过程以下性质保持不变的是IB.

表面张力]

20。已知肥皂液的表面张力为0.025N•m”,若球形肥皂泡的直径为1X10恤则该球形肥皂泡所受的附加压

强为[D.20Pa]

21。298K时，苯蒸气在石墨上的吸附符合兰缪尔吸附等温式，在苯蒸气压为40Pa时，覆盖度0=0。05；

当0=0.5时，苯的蒸气压为[B.760Pa]

22.关于物理吸附与化学吸附，下面说法也杰正确的是[B.物理吸附有选择性,化学吸附无选择性]

23o在一定量的以KC1为稳定剂的AgCl溶胶中加入电解质使其聚沉，同浓度下列电解质溶液的用量由小

到大的顺序正确的是[A.AlCl<ZnS04<KCl]

24.在碱性溶液中用HCHO还原HAuCl制'备Au诲胶，其主要反应为：HAuCl+5Na0H-NaAu0+4NaCl+3H0

4J22

2NaAu0+3HCHO+NaOH-2Au+3HC00Na+2H0若Au溶胶以AuO-为稳定剂，则Au溶胶的结构式为[D.

222

[(Au)•xAuO-•(x-y)Na*]y--yNa*]

n2

25.在下列分散系中，丁达尔效应最强的是[D。硅溶胶]

二、判断题：

1.对气态物质而言一定有q-C=nR.[X]

2.室温、大气压为p”的条彳牛下，,一杯水蒸发成同温同压下的水蒸气为可逆过程.[X]

3.体系从同一始态出发，经绝热不可逆过程达到的终态，若经过绝热可逆过程，则一定达不到该终态.[V]

4。自发过程一定是不可逆的，所以不可逆过程一定是自发的。[X]

5。如果某一化学反应的不随温度变化，那末其也不随温度变化，但其却与温度有[关</]

6。二组分理想溶液的总蒸气压大于任一组分的蒸气压。[X]

7。对纯组分而言，其化学势就等于其吉布斯自由能。[X]

8。在374K,p。下，液态水H0(1)的化学势比气态水H0(g)的化学势高。[V]

9。因为，所以是在温度T化学反应到达平衡状态而■的Gibbs自由能变化量。[X]

10.对理想气体反应0=£vB而言,若反应体系的Ey>0,则在确定温度压强下，当向已到达平衡

的反应体系加入惰性气体时:平衡将向左挪移。[x"]

11。如果某化学反应的，则该反应的平衡常数K“随温度升高而减小.[V]

12。反应C0(g)+H0(g)CO(g)+H(g),因反应先后的份子数相等，所以无论体系压力如何变化变

222

化，对平衡均无影响。X[]

13.某一固体在25℃和大气压力下升华，这意味着该物质三相点的压力大于大气压力。[J]

14。单元系的相数一定少于多元系的相数。[X]

15。分解反应Pb(CH)==Pb+4CH是基元反应。[X]

16。反应速率常数k：二定与反应物A'M浓度有关.[X]

17。已知某平行反应初一个分支反应A-B的活化能为斗，另一个分支反应A-C活化能为E,且E>E.

为提高B的产量，应该提高反应温度。[V']

18.因为电解质溶液的电导率K与电导池常数K及电导G之间的关系为K=K所以可以说电导率

cellcell

K与电导池常数K成正比。[X]

cell

19。标准电极电势等于电极与周围活度为1的电解质之间的电势差。[X]

20.电池反应的电动势E与对应电池反应计量方程式的写法无关，而电池反应的AG值与对应电池反应计

MFrn

量方程式的写法有关。[V]

21.如果规定标准氢电极的电极电势为IV,则各可逆电极的还原氢标电势值都将增加IV,而电池的电动势

不会改变。[V]

22.盐桥可以彻底消除液接电势.[X]

23o实际分解电压一定比理论分解电压高。[V]

24.溶胶的电泳与电解质溶液的电解本质是相同的。[V]

25.以过量的KI稳定的Agl溶胶带正电.[X]

26.用同一支滴管滴出相同体积的水、NaCl稀溶液和乙醇溶液，滴数是相同的。[X]

三、填空题：

1.将Imol的HCl(g)在298K、P。下溶于水中,Q<0,W<0,AH<0。(填》,〈或者=)

2.若Imol理想气体从压强p=0.5MPa的始态经节流膨胀到压强p=0.IMPa的末态，则体系的嫡变

AS=13o38T'K-io

3.物质的热容态函数(填“是”或者"不是“).为物质的容量性质(填“容量”或者“强度

4.将N(g)和Ar(g)视为理想气体，则经以下恒温混合过程后,体系的燧变分别为(填或者"=”)：

(1)JImolN(p,V)+ImolAr(p,V)►[ImolN+lmolAr](p,V),A~~0；

22

(2)ImolN(p,V)+ImolN(p,V)---►2molN(p,2V),AS=0o

222

5。体系Gibbs自由能在确定温度下随压强的变化率，_，在确定压强下随温度的变化率-Sn

6。含不挥发溶质的稀溶液，其沸点J纯溶剂的沸点。(填>,<或者=号)

7o由两种液体所形成的溶液中，组元的蒸气压对拉乌尔定律产生不太大的正偏差。若溶液浓度用物质的

量分数表示，且选取纯液体为参考态,则溶液中组元的活度系数必然1;如果选择极稀条件下服

从亨利定律，且物质的量分数等于1的状态为参考态，则溶液中组元的活度系数必然士_L(填〉，

(或者=)

8。化合物A的分解反应为A(s)B(g)+2C(g),则反应的标准平衡常数与A物的分解压p之间

的关系为_'

9。将NHHS(s)和任意量的NH(g)、HS(g)混合.在一定温度下，当体系达到平衡时，此体系的独立组分

数C=2,自由度f=1。

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10。A1C1溶于水后水解产生Al(OH)沉淀，该体系的组元数C=3,自由度数f=3。

11。在一昆压力下A和B形成具有哀低恒沸点的二元系，最低恒沸物的组成为x=0o475。若进料组成

为x=0。800,在具有足够塔板数的精镭塔中精储，则在塔顶得到恒沸物，”而在塔底得到纯B.

12。已而某复杂反应的表观速率常数k与各基元反应速率常数之间的关系为，则表观活化能E与各元反应

活化能之间的关系为：E“=E0J0.5(E。E,I。

13.链反应包含链的」L起,锌的传蓬和噌的叁止三个,基本步骤,链反应可分为上链反应和上链反

应两种.

14o某反应物的转化率达到50%,75%所需要的时间分别记为％?和这两者的比值对一级反应

而言为__—,对二级反应而言为_1i,3—,对三级反应而言为——1^5—。

15.连串反应的总包反应速率由速率最慢的反应步骤决定,该反应步骤称为反应的速控步骤:总包

反应的级数与该反应步骤的级数_丕二定_相等(填“一定”或者“不一定”)。

16。强电解质溶液的电导率与溶液浓度的关系为：随浓度增大，电导率先"加_后_5>_；而其摩尔电

导率与溶液浓度的关系为：随浓度增大，摩尔电导率降低。

17«如果标准氢电极的电极电势被规定为IV,则与之对应的可逆电极电势值相对现行的可逆电极电势应该

增加1V；而由此可逆电极电势计算出的可逆电池电势值应该不变.

18.反应Cu(s)+Cu2-(a)====2Cu-(a)可设计成如下两个电池：

(1)Cu(s)Cu*'(a)|ICu，(a),Cuz*(a)|Pt,

(2)Cu(s)|Cuz*(a)|Cu*(a),Cuz*(a)Pt,

则在298K时，两电池的总准电动势£间的关系1中,标准吉布斯自由能变化量之间的关系是

=。(填“=”或者“W”)

19.电极极化的种类有电阻极化---浓差_极化和电化学(或者活化)极化。

20.由于电极极化,与可逆电池相比，原电池的实际输出电势降低，电解泄的能耗增加，(填“增

力口''或者"降低”)

21.溶胶是动力学不稳定,而热力学稳定的高度分散体系。(填“热力学”或者“动力学”)

四、计算题：

LImol双原子理想气体在300K,101kPa下,经恒外压恒温压缩至平衡态，并从此状态下恒容升温至370K、

压强为1010kPa。求整个过程的AU、AH.W及Q。

2.设有0o1kgN为理想气体，温度为273.15K,压强为101325Pa,分别进行下列过程，求各过程的Q

和W,及经各过施后体系的AU、AH和ASo

⑴恒容加热至压强为151987。5Pa；⑵恒温可逆膨胀至原体积的2倍.

3.计算Imol的0(g)从298K及p«的始态出发，经过绝热、恒外压压缩至3p“的末态时W和Q,以及体系

的AU,AH,AS,AG和AA。已知Se(0,298K)=205J•K।•mol-；设0(g)为理想气体。

4.1mol水在373K、p«下，恒温向真空暴发，体系的末态压力为0。5p«,已知水在373K下的汽化热为

40。66kJ-mol.»设水蒸气为理想气体，求该过程的W、Q和经过过程后体系的AU、AH、AS、AA

和AGo

5。试计算反应CH/g)+11,(g)C2H(g)在1000K下的标准平衡常数K«。己知在298~1000K范围

内，反应的平均获容差△4=10.8/-K-i-mol-i；298K下，乙烯和/烷的标准燃烧焙分别为T411

kJ-mol।和-1560kJ,液态水的标准生成熠为一286kJ•mol-1;CH(g)、&H(g)和H(g)的

标准烯分别为219。5、229.5和130。6J«K-i-mol-u

6.288.15K时，ImolNaOH溶解在4.599molH0中所成溶液的蒸汽压为596。5Pa,在该温度下，纯水的

蒸汽压为1705Pa,已知水的汽化热为40.62kJ•mol—,并设水的汽化热不随温度变化而变化。求：

⑴溶液中水的活度及活度系数；

⑵在溶液中与在纯水中，水的化学势相差多少？

⑶该溶液的沸点。

7.在100g水中溶解了29g的NaCl后，溶液在373.15K时蒸气压为82。927kPa。求⑴该溶液在373.15

K时的渗透压;(2)该溶液的凝固点;⑶该溶液的沸点。已知373.15K时水的比容为1.043dm：，•kg-,

冰的熔化热为AH=6.048kJ•molt,水的蒸发热为AH=40。67kJ-molu,并设冰的熔化热和

fusnvapm

水的蒸发热均为与温度无关的常数。

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8.某元反应为A+B-C,若两种作用物的初始浓度均为0.2mol•dm7,在25℃时的初速度为

5X102mol,dm-a•s>,在45℃时的初速度为0.5mol,dm^,s%试求该反应在上述两个温度下的反应

速率常数,半衰期及该反应的活化能值.

9.某有机化合物A在323K,酸催化下发生水解反应。当溶液的pH=5时，反应半衰期t=69.3minpll

1/2;

=4时，反应半衰期t,.=6.93min.实验表明反应半衰期与A物的初始浓度无关，反应速率方程为。求

(1)。和8；⑵在323K时的速率常数k、；⑶在323K、pH=3时，A水解80%所需要的时间.

10.某物质A在有催化剂K存在的条件下发宅分解反应，得到产物Bo若用X表示A和K所生成的活化络合

物，并假设反应按照以下机理进行:①A+KfX,速率常数为k@X-»A+K,速率常数为k,③X-

K+B,速率常数为k,

求：⑴反应速率一de7dt的普通表达式(式中不含X项)；

⑵k〉>k时;反应速率简化表达式，并说明此时由机理推导速率方程采用了什么近似方法；

⑶k：«'k时，反应速率简化表达式，并说明此时由机理推导速率方程采用了什么近似方法。

11.请用Debye-Hilckel极限公式计算298K时0。Olmol•kg-i的NaNO和0.OOlmol•kg-i的Mg(NO)混合

溶液中Mg(NO)的离子平均活度系数，离子平均活度和活度。

12.在298。15K下:某电导池先后充以高纯水、0o02mol的KC1溶液和AgCl饱和溶液进行电导测定，

所测得的电阻R值挨次为2.20X10%100和1.02X105Q。已知该温度下KC1溶液和AgCl饱和溶液的

摩尔电导率A分别为1。383X102,1.268X102S•m2•mol>o求：

⑴电导池常数“K；⑵AgCl的电导率K；⑶298。15K下，AgCl的溶解度。

cellAgCl

13o下列电池在298K时的电动势E=0.165V,电池反应(得失1个电子)的4H=50kJ•mol-口

Pt,H(1。OkPa)IHBr(0。Imol,kg>)|AgBr(s),Ag(s)

1)计2算电池的标准电动势值；

2)计算可逆电池产生1mol电子电量时的热效应和电池电动势的温度系数。

已知=0.799V,固体AgBr的溶(活)度积为K=1X10%

14。在298»15K及p“下，，。试将Ag(NH)合物的形成反应设计成原电池，并求Ag(NH)-的配合稳定

3232

常数。

K国合

15.A、B二组元凝结系相图如下图所示。请指出图中各部份存在的相态，并绘出从M点开始降温(如图所

示)的步冷曲线。

16.20℃时，水的表面张力为12.8X10-3N•m-i,汞的表面张力为48。3X10-2N•HIT,汞和水的界面张力

为37。5X10-2N♦m-i»设汞与水御底不互溶，试避逆

1)水能否在汞的表面上铺居开?

2)汞能否在水的表面上铺甩开？

17.常压下，水的表面张力。(N•与温度-remi关系为o=7.567X10-2-1。4X10-,t.若在

i(rc下，保持水的总体积;本变，试押可逆地扩大1CR12表面积时,环境对体积所做的最小表面功W,体

系与环境所交换的热Q,及体系白朔变/AS,婚变AH弗吉布斯用由能变化量AG»

18.在292K时，丁酸水溶液存中。为纯水的表面张力a、P为常数.

0

(I)求丁酸的表面吸附量浓度的声系式。

B住19。62,而浓度c

⑵当a=13.IXIO-sN-=0„2nol•L-.时的吸附量.

(3)当>>1时，吸附量对多少？此时丁酸在表面上向■认为构'成单份子层密切罗列，则丁酸份子的截

面积为多少？

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参考答案

四、计算题：

1。解：第1步是理想气体经恒温过程，所以△1=0,AH=0

Imol双原子理想气体在300K,101kPa下向体积为：

由于第2步是恒容升温过程，则完成第2步所达到的末态体积应该与经第1步至平衡态时体系的体

积相等,该体积值为：

故经第1步至平衡态时的压强为

因此,恒外压恒温压缩至平衡态的过程做功为：

W=—p'(V-V)=-818。92X103X(3.046-24。695)X10-3=17727J=17.727kJ

菽Q=—W=—17.727kJ

第23是理想[体经恒容升温过程，则W=0

故，△U.=Q=C(T-T)=20.79X(370—300)=1455.3J=l»455kJ

△H=C(T—T!)=(20.79+R)X70=2037。3J=2.037kJ

整个过程；W"="W+w'=17.727kJ

Q=Q+Q=-17.727+1.455=-16.27kJ

△U=AU+AU=1«455kJ

△H=AH'+AH=2。037kJ

2.解：因为N,气为双原学理靖气体，则

C==29.10J,mol-i,Ki,C==20.79J,moli,Ki

⑴恒对后程W=0,且

则末态温度T=1,5T=1,5X273.15K

AU=nC-(T-T)'=(1004-28)X20.79X(1。5X273.15—273。15)=1。01X10.J

Q=AU=1.01XIO,j

AII=nC(T-T)=(100+28)X29。10X(1„5X273。15—273。15)=1„42X10，J

AS=n"c"In'(T/T)=(100+28)X20.79XIn(1。5T/T)=30.11J•K7

⑵理想气球恒温AH=0,&u'=0

W=—5622J=-5.62kJ

W=-Q=5622J=5.62kJ

3.解：0(g)为双原子理想气体，则C=2。5R,C=2。5R,绝热则有：Q=0,

故△[=W,对理想气体而言，U只显温度的函数，'苕AU=nC、(T-、)=2.5R(T-T)

而W=-p((V-V)==R(3T-T)=2。5R(T-T)'"

根据上式解轴；T'=468.3K

所以，AU=2.5卡([-T)=2。5X8。314X(468。3-298)=3540J

W=AU=3540J

AH=nC(T-T)=3.5R(T-T)=4955J

S=S+'△S=205+4.02=209.02'J•K-■

21

AA=AU-A(TS)=3540一(468。3X209。02-298X205)=-31.84J

△G=AH-△(TS)=4955一(468。3X209。02-298X205)=一33。24J

4o解：向真空蒸发，则p=0,所以W=0

外

向真空蒸发为不可逆蒸发过程，各状态函数变化量可以通过以下可逆过程计算：

过程⑴为水的可逆蒸发，所以：AH=nAHo=lX40o66=40.66kJ

△U-TAS=37.56-40o

0,AU=0

149o5J=-2.15kJ

(p«/0o5p«)二5。76J・K-i

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故AH=AH+AH=40。66kJ,AU=AU+AU=37.56kJ

AG=AG+AG=-2。15kJ,AA=AA+AA：=-3。1-2.15=-5。25kJ

AS=AS'+AS：109+5.76=114。76J'K—J,Q=AU-W=AU=37.56kJ

5.解：因为水防生成左应H(g)+0。50(g)==H0(1)就是H(g)的燃烧反应，

所以有在298K下，△口©[H(g)]=AH«[H0(1)]=—286kJ•mol!

故反应在298K下的焰蓼为：’

AH«[298K]=AH«[CH(g)]+AH«[H(g)]-AH«[CH(g)]

=(—1411)+'(—286)-(-1560)=-137"kJ•mol->

根据基希霍夫定律，反应在1000K下的焙变为：

AH。[1000K]=△H。[298K]+ACXAT=-137+10.8X702X103=T29。4kJ•mol।

在298%下，反应的牖变%:"

AS«[298K]=S«[CH(g)]-Sj[CH(g)]—S«[H(g)]

=229。"5—219.5-130«6=—120.6J•K：•mol>

而反应在1000K下的端变为：

AS«[1000K]=AS”[298K]+ACXin(T/T)

r«rnp21

=(-120。6)+10。8Xin(1000/298)=—107«5J-Ki-mol!

则反应在1000K下的吉布斯自由能变化为：

△G«[1000K]=△H。[1000K]-TASe[1000K]

=(-129*4)X10s-1000X(-107o5)=-21.9X103J•mol!

由AG«[1000K]=-RTInK«得：K«=exp[21900/(8.314X1000)]=13.9

6.解：(1)依题意NaOH溶液中0和Nadil的浓度分别为：

因为NaOH为非挥发性溶质，所以288。15K时溶液的蒸汽压就是来源于水蒸气，

根据沸点下降公式得：

贝!1：

(2)根据得：

⑶根据沸点升高公式得：

7.解：该溶液已不是稀溶液，所以相关计算必须用活度取代浓度。

溶液中水的活度可用拉乌尔定律计算：

(1)因为渗透压n=(-RTlna)/V~(—RTlna)/V

贼m/Om.H2O

而V=1。043X18.02X103dm；<mol->

R.ll20

所以，

⑵因为溶液的凝固点降低值为：

所以该溶液的凝固点为T=252o6K

⑶因为溶液的沸点升高值.

所以该溶液的沸点为T=378。85K

8。解：该元反应为二级反应，‘根据质量作用定律可得其反应速率方程为：r=kcc

因为两作用物的初始浓度相等，所以r=kc2,即

在25℃时，

反应的半衰期

在45'C时，

反应的半衰期

根据阿仑尼乌斯方程可得：

9。解：⑴因为反应半衰期与A物的初始浓度无关，所以反应对A物而言为一级，即a=1

而为反应催化剂，其浓度在反应先后相等，所以反应的表观速率常数k=k,(c“.)R

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则，由题目所给数据得：

⑵利用pH=5(或者pH=4)时的数据计算可得：

(3)因为pH=3,所k=kX103=1mini

<3>A

A水解80%时,体系中A的浓度就是初始浓度的20%,则A水解80%所需时间为：

10.解:⑴因为基元反应①和②均涉及A物的浓度变化，所以：

式中涉及活化络合物X的浓度，而活化络合物X只是中间产物，不浮现在总包反应中，所以有：

则：

⑵当k>〉k时，k+k仁k,则反应速率简化表达式为：

23232

此时采用的近似方法是平衡近似法。

(3)当k«k时，k+k«=k,则反应速率简化表达式为：

此时菜用的近彳以方或是由态近初法.

11。解：依题意，该混合溶液中各离子的浓度分别为：

m=0.Olmol•kgi,mo=0.OOlmol•kgi,m_=0.012mol•kg-1

%++$

所以，该混合溶液中离子强度为：

1=2Emz2

=2(0.Olxh+0.001x22+0o012x12)=0.013mol•kg-i

根据Debye—HUckel极限公式得：

根据可计算出该混合溶液中Mg(NO)的平均质量摩尔浓度为：

所以，该混合溶液中Mg(NO)的'离孕平均活度为：

32

或者

由a=(a)v得：

B±

12o解：⑴根据和可得：

由题知KC1溶液的A=1.383Xio2S・m2・mol-i,c=0.02mol•L-i=20.0mol•m-3,

mKC1

R=100Q,代入上式计算得：K=100X20.0x1。383XW-2=27.66m-，

cell

⑵由得AgCl溶液的电导率：

高纯水的电导率：

因此，AgCl的电导率为：K=K-K=(2.712-1,257)X10-1=1,455X1015•m-1

AgCl1ll20

⑶AgCl的溶解度为：

13.解：(1)该电池的电极反应分别为

正极反应：AgBr(s)+e