物理化学3答案

物理化学试卷

班级 姓名 分数

一、选择题 ( 共 8题 15分 ) 1. 2 分 (5553) 5553

1-1 级对峙反应 12

A

B k k 由纯 A 开始反应，当进行到 A 和 B 浓度相等的时

间为： (正、逆向反应速率常数分别为 k 1 ，k 2) ( ) (A) t = ln

1

2

k k (B) t =

1122

1ln k

k k k -

(C) t =

1

1212

12ln k k k k k +-

(D) 1

1212

1ln k t k k k k =

+-

2. 2 分 (9109) 9108

吉布斯自由能判据可以写作： ( ) （A ）(d G )T, p, W =0 ≤0 （B ）(d G )f

,,0

T p W

=≤0

（C ）(d G )T, p, W =0 ≥0 （D ）(d G )f

,,0

T p W

=≥0

3. 2 分 (2184) 2184

在310 K,纯H 2O(l)的蒸气压为6.275 kPa,现有1 mol 不挥发物质B(s)溶于4 mol H 2O(l)形成溶液,若溶液中水的活度为0.41(以纯水为标准态),则溶解过程中1 mol H 2O(l)的Gibbs 自由能变化为：

( ) (A) -557 J ?mol -1 (B) -2298 J ?mol -1 (C) -4148 J ?mol -1 (D) 4148 J ?mol -1

4. 2 分(0186)

0186

一定量的理想气体从同一始态出发，分别经(1) 等温压缩，(2) 绝热压缩到具有相同压力的终态，以H1，H2分别表示两个终态的焓值，则有：( )

(A) H1> H2(B) H1= H2

(C) H1< H2(D) H1 H2

5. 2 分(0847)

0847

101.325 kPa，-5℃时，H2O(s)??→H2O(l)，其体系熵变：( )

(A) Δfus S体系＞0

(B) Δfus S体系＜0

(C) Δfus S体系≤0

(D) Δfus S体系＝0

6. 2 分(1704)

1704

有关化学势与物质流动方向的关系中下述哪种说法是不正确的。( )

（A）重结晶制取纯盐过程中，析出的纯盐的化学势与母液中该盐的化学势相等

（B）糖溶于水过程中，固体糖的化学势大于溶液中糖的化学势

（C）自然界中，风总是从化学势高的地域吹向化学势低的地域

（D）自然界中，水总是从化学势高的高地流向化学势低的低地

7. 2 分(0960)

0960

正常沸点时液体气化为蒸气的过程在定压下升高温度时体系的Δvap G?值应如何

变化？( )

(A) Δvap G?＝0

(B) Δvap G?≥0

(C) Δvap G?＜0

(D) Δvap G?＞0

8. 1 分(5289)

5289

已知某反应的级数为一级，则可确定该反应一定是：( )

(A) 简单反应

(B) 单分子反应

(C) 复杂反应

(D) 上述都有可能

二、填空题( 共5题10分)

9. 2 分(5314)

5314

某一级反应在 35 min 内反应 30%，则其速率常数为 ，在

5 h 后，此反应物反应掉 ____ %。

*. 2 分 (6176) 6176

基元反应A+B →AB ≠，A 为单原子，B 为双原子分子，AB ≠

为非线性过渡态。若每个自由度的摩尔熵为S m $(平)～50 J ·K -1·mol -1， S m $

(转)～30 K ·J -1·mol -1，

S m $(振)～1 J ·K -1·mol -1，则该反应的标准摩尔活化熵变?≠

S m $

为__________J ·K -1·mol -1。

11. 2 分 (0943) 0943

理想气体等温过程的?F ΔG 。（填> 、< 、=）

12. 2 分 (2095) 2095

在25 °C 下，1gNaCl 溶于1kg 水中，此液的渗透压为： __________________。 已知M r (NaCl)=58.45。

13. 2 分 (0577) 0577

从统计热力学观点看，功的微观本质是 _________________________________ 。 热的微观本质是 _________________________________ 。

三、计算题 ( 共 6题 60分 ) 14. 10 分 (7043) 7043 A ，B 二容器用细玻管联接，A 中放入1 g 云母片，其表面积为5756 cm 2，A 的容积为0.593 dm 3（已除去云母的骨架体积），B 的容积为0.773 dm 3，先将两容器放在高温中脱气清洁云母片，然后将A 放入90 K 的液氮空气中，B 保持在20℃，将一定量甲烷引入B ，测其压力为15.78 Pa ，然后打开与A 连通的活塞，测其平衡压力，B 为1.35 Pa ，A 为0.91 Pa ，若此时甲烷在云母片上已单分子层盖满，求甲烷分子的截面积。

15. 10 分 (3037) 3037

答： 32223H g N g NH g ()()()+= 平衡时：3(1 mol-n ) 1 mol-n 2n

∑B

n B =4 mol-2n （2分）

2n /(4 mol-2n )=0.08 求得n =0.148 mol （3分） x (H 2)=3(1 mol-n )/(4 mol-2n )=0.6901 （1分） x (N 2)=(1 mol-n )/(4 mol-2n )=0.23 （1分）

B

28()

/ 6.8110p x x K K p K p ν∑-===?(kPa)-2 （3分）

16. 10 分 (4482) 4482

在 298 K 时，分别用金属 Fe 和 Cd 插入下述溶液中，组成电池，试判断何种金 属首先被氧化？ (a) 溶液中含Fe 2+ 和Cd 2+ 的浓度都是 0.1 mol ·kg -1 (b) 溶液中含Fe 2+ 为 0.1 mol ·kg -1，而Cd 2+ 为 0.0036 mol ·kg -1

已知： φ? (Fe 2+,Fe) = -0.4402 V ， φ? (Cd 2+,Cd) = -0.4029 V ，设所有的活度系数均为 1。

17. 10 分 (0500) 0500

1 mol H 2SO 4与n mol 水在25℃混合的?H 由下述经验方程给出： ΔH/kJ=-75.6n /(n +1.80) (n ≤20)

试计算n =10的溶液之微分溶解热及微分稀释热。

18. 10 分 (6169) 6169

设N 2O 5(g) 的分解为基元反应，在不同的温度下测得的速率常数k 值如下表所示： T / K 273 298 318 338 k / min -1 4.7×10-5 2.0×10-3 3.0×10-2 0.30

试从这些数据求：阿仑尼乌斯经验式中的指数前因子A ，实验活化能E a ， 273 K 时过渡态理论中的?r ≠

S m 和 ?r ≠

H m 。

19. 10 分 (2350) 2350

试求下列体系的自由度，并指出此变量是什么？ (1)在标准压力下，水与水蒸气达平衡； (2)水与水蒸气达平衡；

(3)在标准压力下，在无固体I 2存在时，I 2在水和CCl 4中的分配已达平衡； (4)在25°C 时，NaOH 和H 3PO 4的水溶液达平衡；

(5)在标准压力下，H 2SO 4水溶液与H 2SO 4?2H 2O(s)已达平衡。

四、问答题 ( 共 3题 15分 ) 20. 5 分 (2349) 2349

Na 2CO 3与水可形成三种化合物：Na 2CO 3?H 2O(s)，Na 2CO 3?7H 2O(s)和Na 2CO 3?10H 2O(s)。试说明

(1)在101.325 kPa 下，能与Na 2CO 3水溶液及冰平衡共存的含水盐最多可以有几种？ (2)在303 K 时，与水蒸气平衡共存的含水盐最多可以有几种？

21. 5 分 (3889)

3889

从手册中查出298 K时，AgCl的溶度积为1.6×10-10 mol2·dm-6。试计算AgCl在0.01 mol·dm-3 NaCl 水溶液的溶解度（25℃），并与纯水下溶解度1.25×10-5 mol·dm-3相比较，说明什么？

22. 5 分(3388)

3388

试用相律分析用C还原ZnO的反应体系中能否通过控制温度来控制Zn蒸气的压力。

一、选择题( 共8题15分)

1. 2 分(5553)

5553

[答] (C)

2. 2 分(9109)

9108

[答] (B) (1分)

3. 2 分(2184)

2184

[答] (B)

ΔG m=μ

O

H2-*

O

H2

μ= RT ln

O

H2

α

=(-8.314 J·K-1·mol-1) (310 K) ln0.41

=-2298 J·mol-1

4. 2 分(0186)

0186

[答] (C) (2分)

5. 2 分(0847)

0847

[答] (A)

6. 2 分(1704)

1704

[答] (D) (2分)

7. 2 分(0960)

0960

[答] (C)

因为(?ΔG/?T)p= -ΔS，当液体汽化时，Δvap S ?> 0

所以T增大时，必定有ΔVap G?<0。

8. 1 分 (5289) 5289

[答] (D)

二、填空题 ( 共 5题 10分 ) 9. 2 分 (5314) 5314

[答] k = 1/t ln(c 0/c ) = 1.7×10-4 s -1 ln 1/(1-x ) = kt x = 0.95 = 95%

*. 2 分 (6176) 6176

[答] –119 J ·K -1·mol -1

?≠

S m $=S m $

(AB ≠

)-[S m $ (A)+S m $

(B)]

=[3S ?

(平)+3S ?

(转)+2S ?

(振)]-[6S ?

(平)+2S ?

(转)+S ?

(振)]

=S ?(转)+S ?(振)-3S ?

(平) =-119 J ·K -1·mol -1

11. 2 分 (0943) 0943

[答] = (2分)

12. 2 分 (2095) 2095

[答] kPa 64.169 (2分)

Pa 10964.164B ?==

πV

RT

n

13. 2 分 (0577) 0577

[答] 改变分子的能级；改变在分子能级上的分子数 (2分)

三、计算题 ( 共 6题 60分 ) 14. 10 分 (7043) 7043

[答] 3

615.780.77310 mol 5.010 mol 8.314293.15

pV n RT --??===??总 （2分） ()

n n n n 吸总=-+A B

336

1

1

0.910.59310 1.350.773105.010 mol g mol g 8.314908.314293.15-----??????=??-+? ?

???

? 61

3.8510 mol g --=?? （5分） 219

2

c 623

0.5756 m 2.4810 m 3.8510 6.0210

A A n L --=

==????吸 （3分）

15. 10 分 (3037) 3037

答： 32223H g N g NH g ()()()+= 平衡时：3(1 mol-n ) 1 mol-n 2n

∑B

n B =4 mol-2n （2分）

2n /(4 mol-2n )=0.08 求得n =0.148 mol （3分） x (H 2)=3(1 mol-n )/(4 mol-2n )=0.6901 （1分） x (N 2)=(1 mol-n )/(4 mol-2n )=0.23 （1分） B

28()

/ 6.8110p x x K K p K p ∑ν-===?(kPa)-2 （3分）

16. 10 分 (4482) 4482

[答] (1) 金属 Fe 、Cd 与溶液组成电池 Cd(s)│Cd 2+(0.1 mol ·kg -1), Fe 2+(0.1 mol ·kg -1)│Fe(s) 电池反应 Cd(s) + Fe 2+(0.1 mol/kg) → Fe(s) + Cd 2+(0.1 mol/kg) E = (φ? (Fe 2+/Fe)- φ ? (Cd 2+/Cd) - RT /2F ×ln[a (Cd 2+)/a (Fe 2+)]

= -0.0383 V E < 0 说明 Fe(s) 首先氧化成 Fe 2+ (5分) (2) E = E ? - RT /2F ×ln[a (Cd 2+)/a (Fe 2+)] = 0.0054 V

E > 0 说明 Cd(s) 首先氧化成 Cd 2+ (5分)

17. 10 分 (0500) 0500

[答] 令n ’=1/n , 则ΔH =-75.6(1/n ’)/[(1/n ’)+1.80]

d(ΔH )/d n ’={-(1/n ’+1.80)×75.6×[-(1/n ’)2]+75.6×(1/n ’)[-(1/n ’)2]}/[(1/n ’)+1.80]2

=130.08n 2/(n +1.80)2 (4分)

当n =10,d(ΔH )/d n ’=97.73 kJ (微分溶解焓) (2分) d(ΔH )/d n =[-75.6(n +1.80)+75.6n ]/(n +1.80)2=-136.08/(n +1.80)2 (2分) 当n =10,d(ΔH )/d n = -0.977 kJ (2分)

18. 10 分 (6169) 6169

[答] 根据阿累尼乌斯公式 k = A exp(-E a /RT )

代入实验数据求 A 和 E a 的值，最后取平均值。

A = 4.17×1013 s -1 (2分) E a = 103 kJ ·mol -1 (2分) ?r ≠

H m = E a - RT = 100.7 kJ ·mol -1 (3分) 在 273 K 时，k = 7.83×10-7 s -1 k = (k B T /h )exp(?r ≠S m /R )exp(-?r ≠

H m /RT )

?r ≠

S m = 7.8 J ·K -1·mol -1 (3分)

19. 10 分 (2350) 2350

答：（1）C f C ===-+=1210,,*ΦΦ

该体系为无变量体系。 （1分） （2）C f C ===-+=1221,,ΦΦ

该体系为单变量体系，变量是温度或压力。 （2分）

（3）C f C ===-+=3212,,*ΦΦ

该体系为双变量体系，变量是温度和I 2在水中的浓度（或I 2在CCl 4中的

浓度）。 （2分） （4）S =+

-

+

-

5

432(,,,,)Na OH H PO H O ，R =++

-

2(H OH

H O 2)和电

中性条件。故C f ===-+=313113,,*Φ，变量是压力、Na +和PO 43-

的浓

度。 （3分） （5）S =?32224242(,,())H O H SO H SO H O s ， R =+12

224(H O H SO H SO H O s 2422?())，

C f ===-+=222211,,*Φ，变量为温度或H 2SO 4的浓度。 （2分）

四、问答题 ( 共 3题 15分 ) 20. 5 分 (2349) 2349

答：S R R ===530,,'

当f *=-=30Φ时相数最多，即Φ=3

（1）现已有Na CO 23水溶液及冰存在，故平衡共存的含水盐最多只有一种。 （2）现已有水蒸气存在，故平衡共存的含水盐最多有二种。 （5分）

21. 5 分 (3889) 3889

[答] 设AgCl 溶解度为 x mol ·dm -3，则

10sp 2

(0.01) 1.610()

x K x

m -+==?$，因为x <<0.01 mol ·dm -3

，γ± ≈1，所以： x = 1.6×10-10/0.01 mol ·dm -3=1.6×10-6 mol ·dm -3 （3分） 这个值比AgCl 在纯水下的溶解度1.25×10-5 mol ·dm -3 要小得多。这种难溶性盐溶解度由于共同离子 （此处为Cl -）的存在而显著减少。 （2分）

22. 5 分 (3388) 3388

[答] 该反应体系有如下反应： C(s) + ZnO(s) = CO(g) + Zn(g) 2CO(g) = CO 2(g) + C(s) p (Zn)=p (CO)+2p (CO 2) 因为 S =5 ; R =2 ; R '=1 ; Φ = 3 所以 f =C -Φ +2=(S -R -R ')-Φ +2=1 (3分)

自由度为1 说明平衡时T ,p 及各物种的浓度中只有一个物理量可独立变化, 其他变量随之而变,所以当指定某温度时平衡气相中各组分分压也随之而 定,故可通过温度控制Zn 的蒸气压。 (2分)

一、选择题 ( 共 8题 15分 ) 1. 2 分 (5714) 5714

如果某反应的 △r H m = 100ｋJ ·mol -1，那么活化能 E a 将： ( ) (A) E a ≠ 100ｋJ ·mol -1 (B) E a ≥ 100ｋJ ·mol -1 (C) E a ≤ 100ｋJ ·mol -1 (D) 都可以

2. 2 分 (9030) 9030

在标准压力下,90℃的液态水汽化为90℃的水蒸气,体系的熵变将： ( ) (A) ΔS 体>0 (B) ΔS 体<0 (C) ΔS 体=0 (D) 难以确定

3. 2 分 (2245) 2245

在300 K 时，液体A 和B 部分互溶形成α和β两个平衡相,在α相,A 的摩尔分数为0.85,纯A 的饱和蒸气压是22 kPa,在β相中B 的摩尔分数为0.89,将两层液相视为稀溶液,则A 的亨利常数为： ( )

(A) 25.88 kPa (B) 200 kPa (C) 170 kPa (D) 721.2 kPa

4. 2 分 (0746) 0746

恒温恒压条件下，某化学反应若在电池中可逆进行时吸热，据此可以判断下列热力学量

中何者一定大于零？( )

(A) ΔU (B) ΔH

(C) ΔS(D) ΔG

5. 2 分(0869)

0869

(1) NaOH 溶解于水

(2) 水溶液中，Ag++ 2NH3(g)??→[Ag(NH3)2]+

(3) HCl 气体溶于水，生成盐酸

(4) 2KClO3(s)??→2KCl(s) + 3O2(g)

(5) NH4Cl(s)??→NH3(g) + HCl(g)

上述各体系在等温等压过程中熵值减少的是：( )

(A) (2)，(3)

(B) (1)，(4)

(C) (4)，(5)

(D) (1)，(2)

6. 2 分(1132)

1132

在下列状态变化中,哪些可以应用公式d U=T d S-p d V?

O2

(A) NO2气体缓慢膨胀，始终保持化学平衡NO2===NO+1

2

(B) NO2气体以一定速度膨胀,解离出来的NO+1

O2总是落后于平衡组成

2

(C) SO3气体在不解离为SO2+1

O2的条件下膨胀

2

(D) 水在-10℃时等温结冰

7. 2 分(1193)

1193

对于平衡态的凝聚相体系,压力p表示什么含义? ( )

(A) 101.3 kPa

(B) 外压

(C) 分子间引力总和

(D) 分子运动动量改变量的统计平均值

8. 1 分(5309)

5309

A ─→产物为一级反应，A 反应掉3/4 所需时间为A 反应掉1/2 所需时间

的：( )

(A) 2 倍

(B) 3/2 倍

(C) 3 倍

(D) 不能确定

二、填空题( 共5题10分)

9. 2 分(5310)

5310

反应a A →P，已知反应物消耗5/9 所需时间是它消耗1/3 所需时间的2 倍，

则该反应的级数为_______ ，其计算式为。

*. 2 分(1043)

1043

有个学生对理想气体的某个公式记得不太真切了，他只模糊地记得是

(?S/?X)y= -nR/p，按你的看法，这个公式的正确表达式中,X应为______ , y应为______ 。

11. 2 分(1273)

1273

热力学温标是以为基础的。

12. 2 分(1740)

1740

γ0;

某二组分溶液中组分A和B对Raoult定律均产生正偏差。则活度系数

A

γ0; 其超额Gibbs自由能G E0。（填>，< 或= ）

B

13. 2 分(0079)

0079

10 mol单原子理想气体,在恒外压0.987p?下由400 K,2p?等温膨胀至0.987p?,物体对环境

作功

kJ。

三、计算题( 共6题60分)

14. 10 分(7135)

7135

测得氢在氧化铝催化剂上吸附数据如下：

718 K 经100 min时吸附量为0.050 cm3·(1g催化剂)-1，120 min为0.056 cm3·(1g催化剂)-1 798 K 经15 min时吸附量为0.050 cm3·(1g催化剂)-1，20 min为0.061 cm3·(1g催化剂)-1（1）求吸附量为0.050 cm3·(1g催化剂)-1附近的吸附速率；

（2）假设氧的压力不变，并且脱附速率很小可以忽略，求吸附活化能。

15. 10 分(3362)

3362

已知反应(CH3)2CHOH(g)＝(CH3)2CO(g)＋H2(g)的C p,m=16.72 J?K-1?mol-1，在457.4 K 时,

K p $=0.36，在298.15 K 时的Δr H m $

＝61.5 kJ ?mol -1

。

(1) 写出 ln K p $＝f (T ) 的函数关系 (2) 求500 K 时的 K p $值。

16. 10 分 (4278) 4278

求 298 K 时下列电池的电动势和温度系数： Pt │H 2(g,p ?)│H 2SO 4(aq)│O 2(g,p ?)│Pt

已知 H 2O(l)的生成热为 -285.84 kJ ·mol -1，生成吉布斯自由能为 -237.19 kJ ·mol -1。

17. 10 分 (0224) 0224

如图所示，1mol 理想气体的始态为T 1, p 1，终态为T 2, p 2。设第一次过程沿ABC 进 行，第二次过程沿AC 进行。试求算两次过程中所作的功。(过程均为可逆)

18. 10 分 (6592) 6592

在醋酸溶液中甲苯自氧化反应可被钴盐催化，研究得到如下的方程： k ＝k a [Co 3+]1/2[Co 2+]-1＋k b [Co 3+]2

即Co 3+在两项中均为正催化效应，而Co 2+为阻化效应，今由实验测得下列数据： k ／10-5s -1 0.445 5.68 [Co 3+]／mol ·dm -3 0.0179 0.1185 [Co 2+]／mol ·dm -3 0.0446 0.1315 请计算k a 、k b 值。

19. 10 分 (9406) 9406

在标准压力下，酚的熔点为40 °C ，1-萘胺的熔点为50 °C ，酚和萘胺体系的相图中有两个低共熔点，含酚的摩尔分数分别为0.75（17 °C ）和0.36（23 °C ），在含酚的摩尔分数为0.50处生成化合物，其熔点为28 °C 。 （1）根据上述数据绘制T -x 图；

（2）描述含酚的摩尔分数为0.40的熔体从50 °C 冷却到10 °C 过程中的变化情况。

四、问答题 ( 共 3题 15分 ) 20. 5 分 (2615) 2615

已知Ag 与Sb 能形成化合物Ag 3Sb ,Sb 能溶于固体Ag 中,其最大溶解度为15% Sb(质量分数)。

(1) 试完成下述Ag -Sb 相图，M r (Ag )=107.88;M r (Sb)=121.76 ； (2) 标明各相平衡区域的相态；

(3) 画出从M 点冷却的步冷曲线,并标明每段的相态。

21. 5 分(3682)

3682

在一定温度和外加电压下，在希托夫管中用两个银电极电解AgNO3水溶液。通电一定时间后，测得阳极区AgNO3的物质的量的增量为?n (AgNO3)，阳极上Ag减少的物质的量为n (Ag)。

（1）试写出AgNO3的正、负离子迁移数的计算式；

（2）在相同温度下，用上述同一设备测定同样浓度的AgNO3溶液正、负离子的迁移数，通电时间相同，但外加电压增加，?n (AgNO3)，n (Ag) 及迁移数是否发生变化？

22. 5 分(3360)

3360

N2O4部分解离为NO2，在恒温恒压下建立下面的平衡：N2O4(g)＝2NO2(g)，试讨论温

度一定，改变总压时平衡的移动（设体系为理想气体反应体系）.