燕山大学工程化学试卷

燕山大学工程化学试卷考试时间：[X]分钟

考试方式：[闭卷/开卷]

一、单项选择题（每题[X]分，共[X]分）1.下列物质中，属于强电解质的是（）A.醋酸B.氨水C.氯化钠D.蔗糖2.化学反应速率的主要影响因素不包括（）A.浓度B.温度C.催化剂D.反应热3.下列关于氧化还原反应的说法正确的是（）A.得电子的物质被氧化B.失电子的物质是氧化剂C.氧化还原反应的实质是电子的转移D.氧化还原反应中，氧化剂和还原剂的物质的量之比一定为1:14.下列原子轨道中，能量最高的是（）A.3sB.3pC.3dD.4s5.下列分子中，属于极性分子的是（）A.CO₂B.CH₄C.NH₃D.BF₃6.下列物质中，不能形成分子间氢键的是（）A.H₂OB.NH₃C.CH₃OHD.CH₄7.化学反应的标准平衡常数K⁰与下列因素无关的是（）A.温度B.压力C.反应物的浓度D.反应方程式的书写形式8.下列晶体中，属于离子晶体的是（）A.金刚石B.干冰C.氯化钠D.铜9.下列物质中，具有顺磁性的是（）A.N₂B.O₂C.COD.NO⁺10.下列关于化学反应热的说法正确的是（）A.化学反应热与反应途径有关B.化学反应热等于反应的焓变C.化学反应热只与反应物和生成物的状态有关D.化学反应热可以通过实验直接测定

二、多项选择题（每题[X]分，共[X]分）1.下列关于溶液的说法正确的是（）A.溶液是均一、稳定的混合物B.溶液的浓度可以用物质的量浓度、质量分数等表示C.溶液的沸点升高、凝固点降低D.溶液的渗透压与溶质的粒子数有关2.下列关于化学反应速率理论的说法正确的是（）A.有效碰撞理论认为，只有活化分子之间的碰撞才可能发生化学反应B.过渡态理论认为，化学反应过程中存在一个过渡态，反应物通过过渡态转化为生成物C.化学反应速率与活化分子的浓度成正比D.催化剂可以降低反应的活化能，提高反应速率3.下列关于氧化还原反应的配平方法正确的是（）A.观察法B.化合价升降法C.离子电子法D.待定系数法4.下列关于原子结构的说法正确的是（）A.原子由原子核和核外电子组成B.原子核由质子和中子组成C.核外电子按照一定的规律分层排布D.原子的电子层数等于周期数5.下列关于分子结构的说法正确的是（）A.分子的空间构型与中心原子的杂化方式有关B.分子的极性与键的极性和分子的空间构型有关C.分子间作用力包括色散力、诱导力和取向力D.氢键是一种特殊的分子间作用力，比化学键弱，比分子间作用力强

三、填空题（每题[X]分，共[X]分）1.物质的量浓度的单位是______，质量分数的计算公式为______。2.化学反应速率的表达式为______，其单位是______。3.在氧化还原反应中，氧化剂的氧化性______还原剂的氧化性，还原剂的还原性______氧化剂的还原性。4.原子核外电子排布遵循的三个原则是______、______和______。5.分子间作用力中，______是普遍存在的，______只存在于极性分子之间，______只存在于含氢原子与电负性大、半径小的原子形成共价键的分子之间。6.化学反应的标准摩尔吉布斯自由能变ΔrGm⁰与标准平衡常数K⁰的关系为______，当ΔrGm⁰______0时，反应正向自发进行。7.晶体根据其组成粒子和粒子间的相互作用不同可分为______、______、______和______四类。8.原电池是将______能转化为______能的装置，其负极发生______反应，正极发生______反应。9.化学反应速率常数k与温度T的关系符合______方程，该方程表明，温度升高，反应速率常数______，反应速率______。10.配合物[Cu(NH₃)₄]SO₄中，中心离子是______，配体是______，配位原子是______，配位数是______。

四、判断题（每题[X]分，共[X]分）1.溶液的蒸气压下降、沸点升高和凝固点降低都与溶液的浓度有关。（）2.化学反应速率的大小主要取决于反应物的本性，而外界条件对反应速率影响较小。（）3.在氧化还原反应中，氧化数升高的物质是氧化剂，氧化数降低的物质是还原剂。（）4.原子轨道的能量只与主量子数n有关，n越大，能量越高。（）5.非极性分子中只有非极性键。（）6.化学反应的标准平衡常数K⁰越大，表明反应进行得越完全，反应物的转化率越高。（）7.离子晶体中，离子键的强度越大，晶体的熔点越高，硬度越大。（）8.原电池的电动势越大，电池反应的自发程度越高，反应速率越快。（）9.催化剂能加快反应速率，是因为它降低了反应的活化能，同时也改变了反应的热效应。（）10.配合物的内界和外界之间以离子键结合，在水溶液中可以完全解离。（）

五、简答题（每题[X]分，共[X]分）1.简述浓度对化学反应速率的影响，并说明其理论依据。2.什么是氧化数？如何确定氧化数？举例说明氧化数在氧化还原反应中的应用。3.画出s、p、d原子轨道的形状，并说明它们的空间取向。4.简述分子间作用力的类型及其对物质性质的影响。5.什么是化学反应的限度？如何用标准平衡常数来判断反应的限度？

六、计算题（每题[X]分，共[X]分）1.已知反应2NO(g)+O₂(g)=2NO₂(g)在298K时的标准摩尔反应焓变ΔrHm⁰=114.14kJ/mol，标准摩尔反应熵变ΔrSm⁰=146.5J/(mol·K)。求该反应在298K时的标准摩尔吉布斯自由能变ΔrGm⁰，并判断反应在该温度下能否自发进行。2.计算0.1mol/L醋酸溶液的pH值。已知醋酸的解离常数Ka=1.75×10⁻⁵。3.已知原电池反应Zn+Cu²⁺=Zn²⁺+Cu，其中Zn²⁺/Zn电极的标准电极电势E⁰(Zn²⁺/Zn)=0.7618V，Cu²⁺/Cu电极的标准电极电势E⁰(Cu²⁺/Cu)=0.3419V。求该原电池的标准电动势E⁰，并写出电池反应式。4.某反应2A+B=C的速率方程为v=kc(A)²c(B)。当A的浓度为0.2mol/L，B的浓度为0.1mol/L时，反应速率为0.002mol/(L·s)。求速率常数k的值，并计算当A的浓度变为0.4mol/L，B的浓度变为0.2mol/L时的反应速率。5.已知反应CO(g)+H₂O(g)=CO₂(g)+H₂(g)在773K时的标准平衡常数K⁰=9.0。若反应开始时，CO和H₂O的浓度均为0.02mol/L，求平衡时各物质的浓度。

七、综合题（每题[X]分，共[X]分）1.（1）请解释为什么化学反应通常需要活化能？（2）从活化分子和有效碰撞的角度，说明浓度、温度和催化剂对化学反应速率的影响机制。（3）举例说明如何通过改变反应条件来提高化学反应的速率。2.（1）画出CO₂、H₂O、NH₃分子的空间构型，并分析它们的极性。（2）解释为什么分子的极性会影响物质的物理性质，如溶解性、沸点等。（3）比较CO₂和H₂O在水中的溶解性，并说明原因。3.（1）简述原电池的工作原理，并画出铜锌原电池的装置图，注明电极材料、电解质溶液及电极反应式。（2）说明原电池电动势与哪些因素有关，如何提高原电池的电动势。（3）举例说明原电池在实际生活中的应用。4.（1）写出配合物[Co(NH₃)₅Cl]Cl₂的名称、中心离子、配体、配位原子和配位数。（2）分析配合物的形成对中心离子性质的影响，如氧化还原性、颜色等。（3）举例说明配合物在分析化学、生物化学等领域的应用。5.（1）简述化学反应热的测定原理和方法。（2）设计一个实验方案，测定锌与稀硫酸反应的反应热。（3）说明实验过程中需要注意的事项，以及如何减少实验误差。

八、答案（一）单项选择题答案1.C2.D3.C4.C5.C6.D7.C8.C9.B10.D

（二）多项选择题答案1.ABCD2.ABCD3.BC4.ABCD5.ABCD

（三）填空题答案1.mol/L；质量分数=溶质质量/溶液质量×100%2.v=Δc/Δt；mol/(L·s)或mol/(L·min)等3.大于；大于4.能量最低原理；泡利不相容原理；洪特规则5.色散力；取向力；氢键6.ΔrGm⁰=RTlnK⁰；<7.离子晶体；原子晶体；分子晶体；金属晶体8.化学；电；氧化；还原9.阿伦尼乌斯；增大；加快10.Cu²⁺；NH₃；N；4

（四）判断题答案1.√2.×3.×4.×5.×6.√7.√8.×9.×10.√

（五）简答题答案1.浓度对化学反应速率的影响：在其他条件不变时，增大反应物浓度，反应速率加快；减小反应物浓度，反应速率减慢。理论依据：根据有效碰撞理论，增大反应物浓度，单位体积内活化分子数增多，有效碰撞次数增加，反应速率加快。2.氧化数是指某元素一个原子的表观电荷数，这种表观电荷数是假设把每个化学键中的电子指定给电负性更大的原子而求得的。确定氧化数的规则：单质中元素的氧化数为0；在化合物中，氢的氧化数一般为+1，氧的氧化数一般为2；在离子化合物中，元素的氧化数等于该离子所带的电荷数；在共价化合物中，元素的氧化数等于该元素的原子偏离或偏向的电子数。氧化数在氧化还原反应中的应用：通过比较反应前后元素氧化数的变化来判断氧化还原反应，氧化数升高的物质被氧化，是还原剂；氧化数降低的物质被还原，是氧化剂。3.s原子轨道呈球形对称；p原子轨道呈哑铃形，有三个空间取向，分别沿x、y、z轴方向伸展；d原子轨道形状较复杂，有五个空间取向。4.分子间作用力包括色散力、诱导力和取向力。色散力存在于所有分子之间，是分子间最普遍的作用力；诱导力存在于极性分子与非极性分子之间以及极性分子与极性分子之间；取向力只存在于极性分子与极性分子之间。分子间作用力影响物质的熔沸点、溶解性等物理性质。一般来说，分子间作用力越大，物质的熔沸点越高，在溶剂中的溶解性也可能受到影响。5.化学反应的限度是指在一定条件下，可逆反应达到的一种动态平衡状态，此时正反应速率等于逆反应速率，反应物和生成物的浓度不再随时间变化。标准平衡常数K⁰越大，表明反应进行得越完全，反应物的转化率越高。当Q<K⁰时，反应正向进行；当Q=K⁰时，反应达到平衡；当Q>K⁰时，反应逆向进行。

（六）计算题答案1.根据公式ΔrGm⁰=ΔrHm⁰TΔrSm⁰，可得：ΔrGm⁰=114.14kJ/mol298K×(146.5J/(mol·K))×10⁻³kJ/J=114.14kJ/mol+43.66kJ/mol=70.48kJ/mol因为ΔrGm⁰<0，所以该反应在298K时能自发进行。2.醋酸的解离平衡为：CH₃COOH⇌CH₃COO⁻+H⁺设平衡时H⁺浓度为xmol/L，则：Ka=[CH₃COO⁻][H⁺]/[CH₃COOH]1.75×10⁻⁵=x²/(0.1x)由于x<<0.1，可近似认为0.1x≈0.1解得x=1.32×10⁻³mol/L所以pH=lg[H⁺]=lg(1.32×10⁻³)=2.883.原电池的标准电动势E⁰=E⁰(正极)E⁰(负极)=0.3419V(0.7618V)=1.1037V电池反应式为：Zn+Cu²⁺=Zn²⁺+Cu4.已知v=kc(A)²c(B)，当c(A)=0.2mol/L，c(B)=0.1mol/L时，v=0.002mol/(L·s)0.002mol/(L·s)=k×(0.2mol/L)²×0.1mol/L解得k=0.5L²/(mol²·s)当c(A)=0.4mol/L，c(B)=0.2mol/L时：v=kc(A)²c(B)=0.5L²/(mol²·s)×(0.4mol/L)²×0.2mol/L=0.016mol/(L·s)5.设平衡时CO₂和H₂的浓度均为xmol/L，则：CO(g)+H₂O(g)=CO₂(g)+H₂(g)起始浓度/mol/L0.020.0200平衡浓度/mol/L0.02x0.02xxxK⁰=[CO₂][H₂]/[CO][H₂O]9.0=x²/(0.02x)²解得x=0.015mol/L所以平衡时CO和H₂O的