武汉大学物理化学习题答案

【篇一：武汉大学物理化学期末试题(a卷)】

xt>物理化学(下) 期末考试试卷

学院：专业：

一、概念题（15题，45分）

1. 根据碰撞理论, 温度增加反应速率提高的主要原因为：[ ]

a. 活化分子所占的比例增加; c. 活化能降低;

b. 碰撞数增加; d. 碰

撞频率增加。学号：姓名： 2. 298.15k, 当h2so4溶液的浓度从

0.01mol/kg增至0.1mol/kg时, 其电导率?和摩尔电导率?m将: []

a. ?减小, ?m增加; c. ?减小, ?m减小;

b. ?增加, ?m增加; d. ?增加, ?m减小。

3. 下列物质的水溶液, 在一定浓度下,其正离子的迁移数(tb)如下所列, 选用哪一种物质做盐桥, 可使水系双液电池的液体接界电势减至最小。[ ]

a. bacl2 ( t(ba++) = 0.4253); c. kno3 ( t(k+) = 0.5103);

b. nacl ( t(na+) = 0.3854);d. agno3 ( t(ag+) = 0.4682);

4. 电解金属盐的水溶液时，其现象是： []

a．还原电势愈正的金属离子愈容易析出；

b．还原电势愈负的金属离子愈容易析出；

c．超电势愈大的金属离子愈容易析出；

d．还原电势与超电势之和愈正的金属离子愈容易析出。

5. 在相同温度和压力下, 凹面液体的饱和蒸汽压pr与水平面同种液

体的饱和蒸汽压p0相比, 有: []

a. pr = p0 ;

b. pr p0 ;

c. pr p0 ;

d. 不能确定。

6. 在简单碰撞理论中, 有效碰撞的定义为) 。

7. 已知hi的光分解机理为: hi+h??h+i h+hi?h2+i i+i+m?i2+m，

则该反应的量子效率?=（________）。

8. 在298k下, 已知a液的表面张力是b液的一半, a的密度是b的

两倍, 如果a液的毛细管上升是1cm, 则用相同的毛细管测定b液, b

在毛细管中将会上升 ( )cm.。

9. 在电泳实验中, 观察到分散相向阳极移动, 表明胶粒带（

10. 界面吉布斯自由能和界面张力的相同点为（）, 不同点为（）。

11. 当达到唐南平衡时, 体系中的任一电解质(如nacl), 其组成离子在膜内的浓度积与膜外的浓度积的关系为 ( )。

12. 电化学中, 电极反应的速率以 ) 表示, 电化学极化是指的现象, 极化可分为 ( 、、 )。

13. 某反应的表观活化能为50kj/mol, 在300k下, 测其速率常数, 若要求k的测量误差在 1.5%以内, 则恒温槽的控温精度要求 []，其计

算式为dt = []。

14. 表面超量?2是指: ( )，

当d?/da20时, ?20, 此时将发生吸附（填正或负），反之, 当

d?/da20时, ?20, 此时将发生()吸附（填正或负）。

15. 混合等体积的0.08 mol.dm-3ki和0.1 mol.dm-3 agno3溶液所得溶胶的胶团结构式为: (

), 胶团电泳方向为 (); 比较 mgso4, na2so4, cacl2电解质对溶胶的聚沉能力大小循序为: ( )。

二、(5 分)请在符合 langmuir 吸附等温式的前提下, 从反应物和产

物分子吸附性质，解释下列事实：

(1) 氢原子在金表面上复合是二级反应；

(2) 氨在钼上分解速率由于n2的吸附而显著降低, 尽管表面被n2所饱和, 但速率不为零。

三、 (15 分)硝酰胺 no2nh2 在缓冲介质(水溶液)中缓慢分解,

no2nh2─→n2o(g)↑＋h2o 。实验找到如下规律：(a) 恒温下, 在硝

酰胺溶液上部固定体积中, 用测定 n2o 气体的分压 p 来研究分解反应, 据p ～ t 曲线可得： lgp??kt ；(b) 改变缓冲介质, 使在不同的

ph 下进行实验, 作 lg t1～ ph

2p??p

图，得一直线, 其斜率为 -1, 截距为 lg(0.693/?), 请回答下列问题：(a) 写出该反应的速率公式, 并说明为什么? (b) 有人提出如下两种反应历程： (Ⅰ) no2nh2n2o(g)＋h2o

-2+垐k2垎 (Ⅱ) no2nh2＋h3o+噲垐no2nh3＋h2o (瞬间达平衡) no2nh3+n2o＋h3o+ (决速步)你认为上述反应历程是否与事实相符, 为什么?

四、(10 分)溶液中离子间的反应速率正比于活化络合物的活度，请推导反应速率常数与离子强度和离子电荷数间的关系式，设反应式

为aza+bzb?x?Ｐ。≠

五、(10 分)设将某单元酸 (hr) 0.0013 kg 溶于 0.1 dm3的稀盐酸溶液后完全解离，如果将此溶液置于半透膜(?)中，与膜外(?) 298 k，

0.1 dm3蒸馏水达到平衡时，测得膜外ph = 3.26，膜电势为 34.9 mv，试计算：

(1)膜内溶液的 ph 值；(2)该单元酸的相对分子质量假定溶液可视作

理想溶液。

六、(15 分)有人提出一种将不很纯的铜粉进行提纯的工艺：将不纯

的铜粉于酸化的硫酸铜溶液中反应： cu2++ cu(s)?2cu+ 过滤后，

溶液中的cu+可歧化得到纯铜粉，已知，298 k，p下： ?

cu2++ e- ?cu+ e1= 0.02 v； ?? cu++ e- ?cu(s) e2= - 0.57 v。如

果使一种含铜量为3 ??

【篇二：武大物化考题】

一 1. 某实际气体,经历了一不可逆循环,该过程的w= 400 j, 则此过程的q为多少？解：对于循环过程，体系的内能不变，故－q=w＝400 j

2. 1摩尔单原子分子理想气体，沿着p/v=b (常数)的可逆途径变化，试求沿该过程变化时，理想气体的热容？

解：c = ?q/dt

? du = ?q+?w = cvdt

? ?q/dt = cv－p(dv/dt) (1)

? p/v=b ?p=bv

pvm=rt=bvm2 两边取微分，得：

2vdv = (r/b)dt dv/dt = r/2bv 代入(1)式

二试判断在383k、111500pa的条件下，水蒸气能否自动凝结为

液态水？

已知在1000c、101325pa下，水的蒸发热为40700j.mol-1；

cp,m(h2o,g)=33.6j.k-1.mol-1, cp,m(h2o,l)=75.3j.k-1.mol-1，设水

蒸气可视为理想气体，压力的改变对液态水的状态影响可以忽略不计。

?h= ?h1+ ?h2+ ?h3+ ?h4+ ?h5

373

?h2 = 0(dt=0, 理想气体)

?h3 = －40700 j

?h4 = 0 (压力对凝聚态体系状态的影响可忽略不计)

373383

?h= ?h1+ ?h2+ ?h3+ ?h4+ ?h5 = －40283 j

?s2= r ln(111500/101325)= 0.796 j.k-1

?s3= －40700/373= 109.12j.k-1

?s4=0 (压力对凝聚态体系状态的影响可忽略不计)

373383 j.k-1

?s= ?s1+ ?s2+ ?s3+ ?s4+ ?s5 = －107.23 j.k-1

不能自动凝结

三 1 对于1、2、3组分体系，当体系达平衡时最多可有几相共存？解：由相律，体系自由度的表达式为：

f = c－?+2 ? ? = c+2－f

当f=0时，?最大

1组分体系，最多有3相；2组分体系最多有4相；3组分体系最多有5相。 2 固态氮的饱和蒸汽压为： ln p = 23.03－3754/t

液态氮的饱和蒸汽压为： ln p = 19.49－3063/t

(1)试求氮三相点的温度和压力；(2) 氮在三相点的蒸发热、升华热和熔化热？解： ? 物质在三相点时，其固态和液态的饱和蒸汽压相等，故有：

23.03－3754/t = 19.49－3063/t

解得： t＝195.2 k

代入任一蒸汽压方程可得三相点平衡压力为： p = 44.7 mmhg = 5960 pa由克－克方程式：

解：区域1：溶液，单相，f = 2

区域2：溶液＋nh4cl（s)＋nh4no3(s)，三相，f = 0

区域3：溶液＋nh4no3(s)，两相，f =1

区域4：溶液＋nh4cl(s)，两相，f =1

向组成为p的体系中加入水，使体系点进入区域4，此时体系由两相组成，一相为纯nh4cl固体，另一相为nh4cl的饱和溶液，过滤此混合体系即可得纯nh4cl固体。

四 1. 对于服波尔兹曼分布定律的体系，在常温下，下列判断何者正确？

a. 与其它量子态相比，最低能级上单个量子态上粒子数最多；

b. 与其它能级相比，第一激发能级上粒子数最多；

c. 视具体条件而定；

d. 以上答案都不对。

2. (1)请证明线性分子的摩尔转动熵值为：

??h2

(2) 已知hbr分子的转动特征温度?r＝11.9k，试求298.15k、1p0下，1摩尔hbr的转

动摩尔熵？

解：1 正确者为 a

2 (1) 分子转动配分函数为： sr,m?rln e?8?2ikt

qr =8?2ikt/ ?h2 ??lnqr?sr,m= (u－f)/t = r lnqr + rt?? ??t?v= r lnqr + r sr,m?rlne?8?2ikt2? ??h(2) ? ?r＝h/8?2ik ? sr,m = rlne?t?r(1?lnt) =r(1+ln(298.15/11.9) = 35.09 j.k-1.mol-

1 ???r???r2

五 1. 在298k, a和b两种气体单独在某一溶剂中溶解且遵守亨利定律,亨利常数分别为ka和 kb,且kakb, 当a和b的平衡分压相同时,在一定量的该溶剂中所溶解的a物质和b物质的量的关系如何？解：a的量 b的量

2 有一水溶液中含有非挥发性溶质，在298.15k及1p0下的饱和蒸汽压为3121pa，已知纯水在此温度下的饱和蒸汽压为3166pa，试求：(1) 水溶液在1p0下的凝固点、(2)沸点; (3)在298.15k时的渗透压？水的kb=0.52 k.mol-1.kg, kf=1.86 k.mol-1.kg，设此溶液为理想稀溶液。

解：水的摩尔分数为 xa = 3121/3166 = 0.9857

溶质的摩尔分数 xb = 1－0.9857 = 0.0143

? xb = mb/(mb+1000/18.02)

解得 mb = 0.806 mol.kg-1

tb = 100+0.42 = 100.42 0c

此溶液的渗透压为：

六已知298.15k下的下列物质的热力学数据：

c (石墨) h2(g) n2(g)

sm0/ j.k-1mol-1 5.69 130.59191.49o2(g)

205.03 co(nh2)2(s)

104.60

?chm0/ kj.mol-1 -393.51-285.840 0 -634.30 试求co(nh2)2(s)的?fgm0和其生成反应在298.15k时的平衡常数kp0？

设气态组分均可视为理想气体。

解：co(nh2)2(s)的生成反应为：

c (s) + 0.5 o2 (g) + 2 h2 (g) + n2 (g) = co(nh2)2 (s)

武汉大学

2001年攻读硕士学位研究生入学考试试题

考试科目：物理化学科目代码：

二. (10分) 1mol单原子分子理想气体由始态(300k, 10p0), 经历如下途径膨胀到1p0: (1)等

温可逆膨胀; (2)等温恒外压(1p0)膨胀; (3)向真空膨胀; (4)等外压

(1p0)绝热膨胀, 求此过程的q, w, ?u, ?h, ?s, ?f, ?g? (最后一条途

径不必求?s，?f和?g)

解: (1) 理想气体等温可逆过程:

∵dt=0 ∴ ?u=0; ?h=0

?s=qr/t=nrln(p1/p2)= 5743/300= 19.14 j.k-1

?f=?g= nrtln(p2/p1)=－5743 j

(2) 等温恒外压膨胀:

因为途径(2)与途径(1)的始末态相同, 故状态函数的改变值相同, 故有: ?u=0, ?h=0, ?s=19.14 j.k-1, ?f=?g=－5743 j.

q=w=p2(v2－v1)= p2v2－p2v1＝p2v2－0.1p1v1=rt(1－

0.1)=0.9rt= 2245 j

(3) 等温恒外压膨胀:

因为途径(2)与途径(1)的始末态相同, 故状态函数的改变值相同, 故有: ?u=0, ?h=0, ?s=19.14 j.k-1, ?f=?g=－5743 j.

∵p外=0 ∴ w=q=0

(4) 绝热过程 q=0

w=p2(v2－v1)=－?u＝cv(t1－t2)=3/2r(300－t2)

rt2－0.1rt1=1.5r(300－t2)=r(t2－30)

450－1.5t2=t2－30 2.5t2=480 t2=192k

?u= cv(t2－t1)=1.5r(192－300)=－1347 j

w=－?u= 1347 j

?h= cp(t2－t1)=2.5r(192－300)=－2245 j

三. (10分) 下图为sio2－al2o3体系的相图, 固体二氧化硅有白硅

石和鳞石英两种晶形, 白硅石在较高温度下稳定, 鳞石英在较低温度

下较稳定. (1) 指出图中各区域由哪些相组成;

解: (1)

ab: 鳞石英+白硅石+莫莱石, f=0;

cd: 熔液+白硅石+莫莱石,f=0;

ef: 熔液+莫莱石+氧化铝, f=0.

(3) 步冷曲线见右图.

四.(10分) 复相反应 2cubr2(s)=2cubr(s)+br2(g) 在487k下达平

衡时,

p(br2)=0.046p0. 现有10升的容器, 其中装有过量的cubr2(s), 并加

入0.1mol i2(g), 由于发生气相反应: br2(g)+i2(g)=2bri(g), 使体系在

达平衡时的总压为0.746p0, 试求反应br2(g)+i2(g)=2bri(g)在487k

的平衡常数? (设气相反应可视为理想气体反应)

解: 容器中在加入i2以前所含br2(g)的量为:

2cubr2(s)=2cubr(s) + br2(g)

(1)

【篇三：分析化学》下册武汉大学等编(第五版)作业参

考答案】

t>第2章光谱分析法导论

2-1 光谱仪一般由几部分组成？它们的作用分别是什么？参考答案：（1）稳定的光源系统—提供足够的能量使试样蒸发、原子化、激发，产生光谱；（2）试样引入系统

（3）波长选择系统（单色器、滤光片）—将复合光分解成单色光或

有一定宽度的谱带；（4）检测系统—是将光辐射信号转换为可量化

输出的信号；（5）信号处理或读出系统—在显示器上显示转化信号。 2-2 单色器由几部分组成，它们的作用分别是什么？参考答案：（1）入射狭缝—限制杂散光进入；

（2）准直装置—使光束成平行光线传播，常采用透镜或反射镜；（3）色散装置—将复合光分解为单色光；

（4）聚焦透镜或凹面反射镜—使单色光在单色器的出口曲面上成像；（5）出射狭缝—将额定波长范围的光射出单色器。

2-5 对下列单位进行换算：

－

（1）150pm z射线的波数（cm1）（2）li的670.7nm谱线的频

率（hz）

－

（3）3300 cm1波数对应的波长（nm）（4）na的588.995nm谱线相应的能量（ev）参考答案：

（1）??

1?17?1

cm?6.67?10cm ?10

150?10

3.0?101014

(hz)?4.47?10(hz) （2）????7

?670.7?10

（3）??

(cm)?3.03?10?4(cm)?3030(nm) 3300

6.625?10?34?3.0?108

(ev)?2.1(ev) （4）e?h??9?19

?588.995?10?1.602?10

2-6 下列种类型跃迁所涉及的能量（ev）范围各是多少？

（1）原子内层电子跃迁；（4）分子振动能级跃迁；（2）原子外层电子跃迁；（5）分子转动能级跃迁；（3）分子的电子跃迁参考答案

跃迁类型原子内层电子跃迁原子外层电子跃迁分子的电子跃迁分子振动能级跃迁分子转动能级跃迁

－

6～1.7 6～1.7 1.7～0.02 －－

第10章吸光光度法（上册）

2、某试液用2cm吸收池测量时，t=60%。若改用1cm或3cm吸收池，t及a等于多少？参考答案：

a1cm?

b1cm1

lgt1cm = －0.111 t1cm = 77% a2cm??0.222?0.111

b2cm2b3cm3

lgt1cm = －0.333 t1cm = 46% a2cm??0.222?0.333

b2cm2

a3cm?

－－

phen溶液的体积v/ml a

2.00 0.240

3.00 0.360

4.00 0.480

5.00 0.593

6.00 0.700

8.00 0.720

10.00 0.720

12.00 0.720

求络合物的组成。参考答案：

以phen体积为横坐标，a为纵坐标作图。

0.80.6

0.40.2

8v/ml

从图形可知，在phen溶液的体积为6.00ml时，图形有明显的转折，转折点对应的fe2+与phen的浓度比为1∶3，所以fe2+与phen络合物的组成比为1∶3，即形成络合物组成为fe(phen)32+。－－

－－

对于k2cr2o7：

?450?

a4500.200?1?1

??200l?mol?cm?3

bck2cr2o71?1.0?10

?530?

a5300.050?1?1

??50l?mol?cm?3

bck2cr2o71?1.0?10

对于kmno4： ?

530

a5300.4203?1?1???4.2?10l?mol?cm ?4

bckmno41?1.0?10

对于混合溶液，因各物质的吸光度具有加和性，由题意得：所以

0.380?200?1?ck2cr2o7

0.710?50?1?ck2cr2o7?4.2?10?1?ckmno7

ck2cr2o7?1.9?10?3mol?l?1ckmno7?1.46?10mol?l

－

以水作参比时，标准溶液的吸光度as为 as =－lgt =－lg0.200 =

0.699 示差法测定时，试液的吸光度ax为

ax =－lgtx =－lg0.400 = 0.398

设标准溶液中锰浓度为cx，试液与标准溶液中锰的浓度差为⊿c，

则

所以

?c?

?cax

csas

csax10.0?0.398

??5.69mg?ml?1 as0.699

则kmno4的质量浓度为

－

第9章紫外可见吸光光度法

9-1 有机化合物分子的电子跃迁有哪几种类型？哪些类型的跃迁能

在紫外-可见吸收光谱中反映出来？

9-9 单光束、双光束、双波长分光光度计在光路设计上有什么不同？这几种类型的仪器分别由哪几大部件组成？

参考答案：（1）单光束分光光度计：经单色器分光后的一束平行光，轮流通过参比溶液和样品溶液，以进行吸光度的测定；

（3）双光束分光光度计：在单色器的后面放置切光器，将光分为两

路强度相同的两部分，分别通过参比和样品溶液测定。

三种分析仪器均由：光源、单色器、试样池（吸收池）、检测器和

信号指示系统五部分组成。

－－

假定这些光谱的移动全部由与溶剂分子生成氢键所产生，试计算在

各种极性溶剂中氢键的强度

－

所以，1mol的亚异丙基丙酮在溶剂中的能量和氢键强度分别为：

溶剂环已烷乙醇甲醇水

－

356.89

373.62 16.73

383.33 26.44

398.67 41.78

第4章原子吸收光谱法

4-4 简述原子吸收光谱法进行定量分析的依据及其定量分析的特点。参考答案：在一定的浓度范围和一定的火焰宽度条件下，当采用锐

线光源时，溶液的吸光度与待测元素浓度成正比关系。这就是原子

吸收光谱定量分析的依据。

常用两种方法进行定量分析：

（1）标准曲线法：该方法简便、快速，但仅适用于组成简单的试样。（2）标准加入法：该方法适用于试样组分未知的情况，不适合于曲

线斜率过小的情况。 4-5 原子谱线变宽的主要因素有哪些？对原子

吸收光谱分析有什么影响？

参考答案：其主要因素影响分别如下：

①自然宽度：原子吸收线的自然宽度与激发态的平均寿命有关，激

发态的原子寿命越长，则

－－

吸收线的自然宽度越窄，其平均寿命约为108s数量级，一般来说，其自然宽度为105nm数量级；

②多普勒变宽：是由于原子无规则的热运动而产生的，故又称为热

变宽。多普勒变宽随着原子与光源相对运动的方向而变化，基态原

子向着光源运动时，它将吸收较长波长的光，反之，原子离开光源

方向运动时，它将吸收较短波长的光，由于原子无规则的热运动将

导致吸收张变宽，多普

－－

勒变宽的程度大约为104～103nm，原子化温度越高，多普勒变宽

越严重；

③洛仑兹变宽：被测原子与其他原子或分子相互碰撞，使其基态能

级稍有变化，从而导致吸收线变宽；

④霍尔兹马克变宽：被测元素激发态原子自身的相互碰撞而引起的

变宽；⑤场致变宽：

⑥自吸变宽：谱线变宽将使吸光度下降，使测定结果偏小。

4-6 画出原子吸收分光光度计的结构框图，并简要叙述原子吸收分光光度计的工作原理。参考答案：结构框图如下所示：

工作原理：锐线光源发射出待测元素特征谱线被原子化器中待测元素原子核外层电子吸收后，经光学系统中的单色器，将特征谱线与原子化器过程中产生的复合光谱分散分离后，检测系统将特征谱线强度信号转换成电信号，通过模/数转换器转换成数字信号，计算机光谱工作站对数字信号进行采集、处理与显示，并对分光光度计各系统进行自动控制。

4-7 原子吸收分光光度计有哪些主要性能指标？这些性能指标对原子吸收光谱定量分析有什么影响？

参考答案：光学系统的波长显示值误差、光学系统分辨率、基线的稳定性、吸收灵敏度、精密度和检出限是原子吸收分光光度计的主要性能指标。

（1）吸收谱线的理论波长与仪器光学系统显示波长差值为显示值误差；

（2）光学系统分辨率是单色器对共振吸收线与其他干扰谱分辨能力的一项重要指标；

（3）灵敏度s1%定义为产生1%吸收（即t = 99%，吸光度值a为0.0044）信号时所对应的元素含量。

4-9 原子吸收光谱法存在哪些主要的干扰？如何减少或消除这些干扰？

参考答案：

物理干扰：指试液与标准溶液物理性质有差异而产生的干扰。消除办法：配制与被测试样组成相近的标准溶液或采用标准加入法。若浓度高，还可采用稀释法。

化学干扰：指火焰中由于待测元素与压缩卡的共存元素或火焰成分发生反应，形成难挥发或难分解的化合物而使被测元素的自由原子浓度降低而导致的干扰。消除方法：（1）选择合适的原子化方法；（2）加入释放剂；（3）加入保护剂；（4）加入基体改进剂等。电离干扰：原子失去一个电子或几个电子后形成离子，同一元素的原子光谱与其离子光谱是不相同的。所以中性原子所能吸收的共振谱线，并不被它的离子吸收。火焰中如果有显著数量的原子电离，将使测得的吸收值降低。消除方法：最常用的方法是加入电离能较低的消电离剂，抑制电离的干扰。

光谱干扰：由于原子吸收光谱较发射光谱简单，谱线少，因而谱线相互重叠的干扰少，绝大多数元素的测定相互之间不会产生谱线重叠的光谱干扰，但仍有少数元素相互间会有某些谱线产生干扰。消除方法：改用其他吸收线作为分析线。

背景吸收也属于光谱干扰，包括分子吸收和光散射两个部分。消除方法：一般采用仪器校正背景方法，有氘灯背景校正、zeeman效应背景校正、谱线自吸收背景校正和非吸收谱线背景校正技术。

4-14 火焰原子吸收光谱法分析某试样中微量cu的含量，称取试样0.500g，溶解后定容至100ml容

－

移取试样溶液的体积/ml

－

测量的吸光度（a）

1 0.00 0.00 25.00 0.010

2 5.00 0.00 25.00 0.150

3 5.00 1.00 25.00 0.375