物理化学经典习题11.docx
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物理化学经典习题11
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。
5．反应A
B（Ⅰ）;A
D（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。
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∆vapHmø=30.77kJ·mol-1，今将353K及pø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∆vapSmø及摩尔气化自由能∆vapGmø；
（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。
5．电池Pt∣H2（pø）∣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
ø（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）
；B）
；C）
；D）
。
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30℃时Ｋø＝6.55×10－４。
试求ＮＨ２ＣＯＯＮＨ４的分解压。
六、（共20分） 反应Ｃ２Ｈ４（g）＋Ｈ２Ｏ（g）＝Ｃ２Ｈ５ＯＨ（g）的ΔrＨøm为－4.602×104J·mol－1,ΔCp=0,ΔrGøm（298）=－8.196×103J·mol－1
1、导出此反应的ΔrGøm=f（T）及lnKø=f（T）关系式。
2、计算此反应在500Ｋ时的Ｋø及ΔrGøm
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：
Fe2+（a1）+Ag+（a3）=Ag（s）+Fe3+（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；
3、若将过量的银粉加到浓度为0.05molkg－1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：
298K时，k+=0.20s－1,k－=5.0×10－9Pa－1·s－1，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；
3、总反应的ΔrHøm
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40.0kJ·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。
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。
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
。
下列答案哪个是正确的
1
Q
Q-pV
（Q-pV）/373
0
-pV
2
Q-pV
Q
Q/373
0
-pV
3
Q-pV
Q
Q/100
-pV
0
4
Q
Q-pV
（Q-pV）/100
pV
0
2.某气体状态方程为
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
中达到分配平衡（无固态I2存在），则该体系的自由度为
A、
B、
C、
D、
4.已知
，反应的
为正，
为正（假定
，
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，
有50％解离，100℃时有79％解离，计算：
1）反应
的平衡常数和解离热
2）60℃时反应的
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，1molN2分子的转动热力学函数
。
五、已知水的表面张力
，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
六、NO高温均相分解反应
是二级反应，测得1423K时速率常数为
1681K时速率常数为
。
求：
1）反应活化熵、活化焓
2）反应在1500K时速率常数
七、某化合物分解反应为一级反应，活化能为
已知557K时该反应的速率常数
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?
八、25℃时，电池
的电动势E=0.6120V，标准电动势E=0.6125V，求该
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
3．某反应A+2BC,已知298K时标准摩尔反应热rHm（298K）=80.14kJ·mol-1,Cp,m=0,则1000K时rHm（1000K）为------------------------------------------------------------------------------------------------（）
（A）rHm（1000K）>rHm（298K）（B）rHm（1000K）（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-----------------------------------------------------------------------------------------（）
（A）Kp,1=Kp,2（B）（Kp,1）-2=Kp,2
（C）Kp,1=（Kp,2）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
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lgHm为--------------------（）
（A）lgHm=0（B）lgHm=常数（C）lgSm=0（D）lgHm=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
14．298K时，有浓度均为0.001molkg-1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
16．0.001mol·kg-1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）（2）（D）条件不够，无法确定
18．反应2NO（g）+2H2（g）=N2（g）+2H2O（g）的速率常数k的单位是dm6mol-2s-1，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NH
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