东华理工大学 物理化学试题和答案

物理化学模拟题

一、选择题（30分，每题2分）

1. 热力学第三定律可以表示为┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈( ) (A).在0K 时，任何晶体的熵等于零 (B).在0K 时，任何完整晶体的熵等于零 (C).在0℃时，任何晶体的熵等于零 (D).在0℃时，任何完整晶体的熵等于零

2. 理想气体从状态p 1,V 1,T 等温膨胀到p 2,V 2,T ，此过程的ΔA 与ΔG 的关系为┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈( )

(A). ΔA >ΔG (B). ΔA <ΔG （C ）. ΔA =ΔG (D).无法确定

3．一定量的理想气体，从同一初态分别经历等温可逆膨胀、绝热可逆膨胀到具有相同压力的终态，终态体积分别为V 1、V 2。┈┈┈( ) (A). V 1 < V 2 (B). V 1 = V 2

（C ）. V 1 > V 2 (D). 无法确定

4．方程

m

m

V T H T P

β

αβα??=

d d 适用于以下哪个过程┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈( ) (A).NH 4Cl(s)= NH 3(g)+ HCl(g) (B).NH 4Cl(s)溶于水形成溶液 (C).H 2O (s)= H 2O (l) (D).H 2和O 2化合为水 5. 两液体的饱和蒸汽压分别为p

*

A ，

p *B ，它们混合形成理想溶液，液相组成为x ，

气相组成为y ，若 p *A > p *B ，则：┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈( ) (A) y A > x A (B) y A > y B (C) x A > y A (D) y B > y A

6. 在通常情况下，对于二组分物系能平衡共存的最多相为：┈┈┈┈┈┈( ) (A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4

7. 25℃时水的饱和蒸气压为3.168kPa, 此时液态水的标准生成吉布斯自由能

Δf G m 为－237.19kJ ·mol －1，则水蒸气的标准生成吉布斯自由能为：┈┈┈( ) (A) －245.76kJ ·mol －1 (B) －229.34kJ ·mol －1 (C) －245.04kJ ·mol －1 (D) －228.60kJ ·mol －1

8. 已知反应 3O 2(g) = 2O 3(g) 在25℃时θm r H ? =-280J ·mol -1，则对该反应有利的

条件是：┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈( ) (A) 升温升压 (B) 升温降压 (C) 降温升压 (D) 降温降压 9. 298K 0.01mol?kg -1的CaCl 2水溶液中，CaCl 2的离子平均活度系数γ±为( )

（A ）0.847 （B ）0.791 （C ）0.889 （D ）0.666

10. 某反应表观速率常数k 与基元步骤速率常数间的关系为21

412)(k k

k k =，则表观

活化能与各基元步骤活化能的关系为┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈( )

（A ）E=E 2+

21(E 1－E 4) （B ）E=E 2+2

1

(E 1+E 4) （C ）E=E 2+E 1－E 4 （D ）E=E 2(4

1E E

)21

11. 由MgCO 3(s)、BaCO 3(s)、BaO(s)、MgO(s)及CO 2(g)构成的一个平衡系统，其独立组分数和自由度分别为┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈( ) (A) 5，3 (B) 4，2 (C) 3，1 (D) 3，0 12. 同一温度和压力下，一定量某物质的熵值存在┈┈┈┈( ) (A).s l g S S S ?? (B). s l g S S S ?? (C). s l g S S S == (D). s l g S S S =?

13.某反应物的速率常数为0.099min -1,反应物初始浓度为0.2mol·dm -3,则反应的半衰期为┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈( )

(A). 7 min (B). 1.01 min (C). 4.04 min (D).50.5 min

14.在α、β这两相中均含有A 、B 两种物质，当达到相平衡时下列化学势关系中正确的是┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈( )

(A). ααμμB A = (B). βαμμA A = (C). αβμμB A = (D). ββμμB A =

15.已知电极反应(1) Cu e Cu →++22 ，

E 1 =0.34V (2) ++→+Cu e Cu 2，E

2=0.167V

则Cu e Cu →++的标准电极电势

E 3为┈┈┈┈┈┈┈┈┈( ) (A).0.507V (B). 0.513V (C). 0.173V (D). 0.267V

二、填空题（10分，每题2分）

1、25℃时,0.5molA 与0.5molB 形成理想液态混合物,则混合过程的 ΔS=________。

2、有相同活度的Fe 2+

,Ca 2+

,Zn 2+

,Cu 2+

的电解质溶液，已知E （Fe 2+

/Fe ） =-0.440V ，E （Ca 2+

/Ca ） =-2.861V ，E （Zn 2+

/Zn ） =-0.763V ，E （Cu 2+

/Cu ） =0.340V,则溶液中它们的析出先后顺序为________________。 3、水平放置的毛细管中间放有一段液体，液体完全润湿，在右端对液

体加热，则液体会向_______移动（左，右，不）

4、在393K 时，水的表面张力σ＝0.0727 N·m -1 ，一根毛细管插入其中，管内液面上升了2.97cm ，。设水的密度ρ＝1.0×103 kg ·m -3 。设接触角为0o

，已知g=9.81m ·s -1

。毛细管半径为___________m 。 5、一定量的理想气体经历某过程变化到终态,若变化过程中,PV γ不变,则状态函数______不变。

三、 计算题

1、（12分）5mol 单原子理想气体，从始态300K ，50kPa 先绝热可逆

压缩至100kPa ，再恒压冷却至体积85dm 3的末态，求整个过程的Q 、W 、ΔU 、ΔH 、ΔS 、ΔG 。（已知300K 、50kPa 下该气体的摩尔熵为100J ·K -1

·mol -1

）

2、（13分）

已知298.15K 以下数据：

物质

SO 3(g) SO 2(g) O 2(g) θm f H ?/kJ ·mol -1

-395.2 -296.1 0 θm S /J ·K -1

·mol -1

256.2

248.5

205.03

（1）、求298.15K ，θP 下反应 SO 2(g) +2

1

O 2(g) = SO 3(g)的θK ；

（2）、设θm r H ?，θm r S ?不随温度变化，反应物按反应计量系数比进料，在什

么温度下，SO 2的平衡转化率可以达到80%？

3、（12分）

在298K 时，已知AgBr 的溶度积K sp (AgBr)=4.88×10-13，E θ(AgBr|Ag)=0.0715V ，E θ(Br 2|Br -)=1.065V 。

(1) 将AgBr(s) 的生成反应: Ag(s)+1/2Br 2(l)=AgBr(s)，设计成原电池。 (2) 求出上电池的标准电动势和AgBr(s)标准生成吉布斯函数。

(3) 若上电池电动势的温度系数(?E /?T )p =1×10-4V ·K -1，计算该电池反应的?r H m θ，?r S m θ，Q r ，m 。

(4) 计算银电极的标准电极电势 E θ

(Ag +

|Ag)。

4、（6分）在300K 时若某物质A 的分解反应为一级反应，初速率为1.00×10-5mol ·dm -3·s -1，1小时后的速率为3.26×10-6 mol ·dm

-3·s -1，求300K 时

(1)反应的速率常数和反应的半衰期t 1/2 。 (2)分解率达80%时，所需的时间?

5、（5分）证明：dV V T C dp p T C TdS P P V V ???

????+?

??? ????=

6、（12分）下图为一二组分凝聚系统相图， (1)在图中标明各相区；(2)画出由状态点W 和I 冷却的步冷曲线；

(3)将物系点W 的熔体100g 进行冷却，可得到何种纯固体，最多得到多少克纯固体。

物理化学本1参考答案

一、 选择题 BCCCA DDCDA DBABB 二、

填空题

1、5.76 J ·K -1

2、Cu- Fe- Zn- Ca

3、左水

4、m 3

105.0-? 5、熵或S

三、1、解：n=5mol

???==??→????=??→????====3

33

2302201185,10030050dm V T p p T kPa p K T kPa p dp Qr 单原子理想气体Cv,m=1.5R ,Cp,m =2.5R

K K K p p T T m

Cp R 85.395501003004

.01212,=???

???????? ???=?

??

? ??= ……… (1.5分)

K K nR V p T 46.204314.8585100333=??

?

????==

……………………(1.5分) 整个过程

)(.13T T m Cv n U -??=?＝[5×1.5×8.314× (204.46-300)]J =－5.958 K J （1.5分） )(.13T T m Cp n H -??=?=－9.930 K J …………………………………………（1.5分） 因01=?S 所以=?=?=?+?=?2

3221ln ,T T

m nCp S S S S [5× 2.5×8.314×

ln

85

.39546

.204]J ·K -1= -68J ·K -1…………………………………………………(1.5分)

J T T m nCp H Q Q Q Q ]]85.39546.204{314.85.25[){,232221-???=-=?==+== -19.891 kJ …………………………………………………………………（1.5分）

()()()()[]231223212215.1,T T T T nR V V P T T m nCv W W W ---=---=+==

()()[]{}KJ J 93.1385.39546.20430085.3955.1314.85=---??…………（1分）

S 3=S 1+ΔS=（5×100-68）=432 J ·K -1

（1分）

())(1133T S T S H TS H G --?=?-?=?=-68.32 kJ （1分）

2、解：①. 11

(395.2)(296.1)099.1kJ mol 2

r m H θ

-?=----

?=-?┈┈┈（ 2分 ） -11256.2248.5205.0394.82J K 2

r m S θ

?=--?=-?┈┈（ 2分 ）

31(99.1)298.15(94.82)1070.83kJ mol r m G θ--?=--?-?=-?（ 2分 ）

28.571270830

exp(

) 2.56108.314298.15

K e θ===??┈┈（ 2分 ）

②. SO 2(g) ＋ 1/2O 2(g) ＝ SO 3(g)

t =0时 mol 1 0.5 0

t =∞时 mol 1-α 0.5-1/2α α n 总＝1.5-1/2α

┈┈（ 1分 ）

1

212

11.52()10.5.05111.5 1.522P x P K K P

θ

θαααααα-?? ? ? ?-??==

???? ???-- ??? ???--????

112

2112

2

(3)

0.8 2.213.27(1)(1)

0.20.2

αααα-?=

=

=--?┈┈（ 2分 ）

99100

852ln 94.828.314ln13.27

r m r m H T K S R K θθ

θ?-===?---?（ 2分 ） 3、解：(1) 将生成反应 Ag(s) + (1/2)Br 2(l) → AgBr(s) 设计成电池：

正极： (1/2) Br 2(l) +e - → Br -

负极： Ag(s) + Br - → AgBr(s) + e -

电池：Ag(s) | AgBr | Br - | Br 2(l) （2分）

E θ= E θ [Br 2(l)/Br -]-E θ [AgBr(s)/Ag]=1.065V -0.0715V=0.9935V （1分） ?r G m θ= -zFE θ= (-1×96500×0.9935) J ·mol 1= -95872 J ·mol 1（1.5分）

(2) ?r S m θ=zF (?E /?T ) p =1×96500C ·mol -1×1×10-4V ·K -1=9.65 J ·K -1·mol -1 （1.5分）

Q r =T ?r S m θ= 298K ×9.65 J ·K -1·mol -1=2876J ·mol -1（1分）

?r H m θ=?r G m θ+T ?r S m θ=?r G m θ+Q r = -(95872+2876)J ·mol -1= -92996 J ·mol -1（1分）

(3) AgBr 的沉淀反应 ： Br - + Ag + → AgBr(s)， K =K sp -1

正极： Ag ++ e - → Ag(s)

负极： Ag(s) +Br - → AgBr(s) +e -（2分） E θ= RT ln K sp -1/ F = E θ (Ag +|Ag)-E θ (AgBr|Ag) 所以 E θ (Ag +|Ag)=E θ (AgBr|Ag) -RT ln K sp / F

= [0.0715V -8.315×298×ln(4.88×10-13)/96500]V = 0.7994V （2分）

4、解：(1) υA =kc A = kc A0exp(-kt ))= υA,0exp(-kt )

υA /υA,0=exp(-kt )

代入数值 3.26×10-6 /1.00×10-5=exp(-3600s ×k ) 得 k =3.11×10-4s -1（2分）

t 1/2=ln2/k =ln2/3.11×10-4s -1=2229s （2分）

(2) t =-ln(1-x A )/k =-ln(0.2)/ 3.11×10-4s -1=5175s （2分） 5、（5分）证明：S=S （p,V ）

dV V T T C dp p T T

C dV V T T S dp p T T S dV V S dp p S dS p

p V

V

p p V V p V

???

????+????

????=??? ??????? ????+???? ??????? ????=???

????+???? ????= dV V T C dp p T C TdS P P V V ???

????+?

??? ????= 6、每个相区1分，每条步冷曲线1分

首先析出C S (1分)，根据杠杆规则m C ×(0.50―0.33)=(100―m C )(0.33― 0.20) m C =43.33g(2分)