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《物理化学》80-2

华南理工大学《物理化学》80-2试卷(参

专业________ 班级编号______ 姓名分数

一、选择题 ( 共 10题, 15分 )

1. 下列的过程可应用公式△H = Q进行计算的是 ( ) (2分)

A. 不做非体积功,始末态压力相同但中间压力有变化的过程

B. 不做非体积功,一直保持体积不变的过程

C. 273.15K, p? 下液态水结成冰的过程

D. 恒容下加热实际气体

2. 苯和甲苯在恒温恒压条件下混合形成理想液体混合物,其△

mix

S ( ) (1分)

A. >0

B. <0

C. =0

D. ≠0

3. N

2(g)、O

2

(g)系统中加入一种固体催化剂,可生成一种气态氮氧化物,则系统的自由

A. A. 1

B. 2

C. 3

D. 4

4. 纯水的表面张力为γ

1,某溶质的表面张力为γ

2

,且γ

2

> γ

1

,制成水溶液后,溶质的表

A. c s> c

B. c s< c

C. c s= c

D. c s=

5. 在400 K时,液体A和B的蒸气压分别为40 kPa和60 kPa,两者组成理想液体则在气相中B的摩尔分数应为 ( ) (2分)

(A) 0.31 B. 0.40 C. 0.50

6. 电解CuSO

4

溶液时,当通过溶液的电量为2F时,则在阴极上将析出Cu的量为(

(A) 0.5 mol B. 1 mol C. 1.5 mol D. 2 mol

7. 同外压恒温下,微小液滴的蒸气压比平面液体的蒸气压: ( ) (1分)

(A) 大 B. 一样 C. 小 D. 不定

8. 在相图上,当体系处于下列哪一点时只存在一个相? ( )

(A) 恒沸点 B. 熔点 C. 临界点 D. 低共熔点

9.在光的作用下可发生3O

2→ 2O

3

的反应,当吸收3.011×1023个光量子时,能生成l mo

A.1 B.1.5 C.2 D.3

10.下列哪一种不属胶体系统的电动现象? ( ) (1分)

A.电导 B.电泳 C.电渗

二、填空题 ( 共 6题,10分)

1.稀溶液的依数性计算公式有__________, __________, __________, __________。(2分

2.冰熔化时体积_______,熔化焓________0,故蒸汽压与温度关系d p/d T____0。(2分)

3. 室温时,水在一根粗细均匀的玻璃毛细管中,将上升到高度h。如将毛细管折断至h/2径将 _________ 。(2分)

4.玻尔兹曼分布适用于______________系统的____________分布。(2分)

5. 已知NaAc、NaCl、HCl水溶液无限稀释时的摩尔电导率分别为Λ1,Λ2,Λ3,则HAc的摩尔电

6. Langmuir吸附等温式为__________________,适用于_______分子层吸附。(1分)

三、计算题 ( 共 7题, 60分 )

1. 1 mol理想气体始态为27℃、1MPa,令其反抗恒定的0.2MPa外压;膨胀到体积为原来的

H、△S及△G。已知理想气体的恒容摩尔热容为12.471J·mol-1·K-1。 (10

分)

2. 用丁烯脱氢制丁二烯的反应如下: (10分)

CH

3CH

2

CH=CH

2

(g) = CH

2

=CHCH=CH

2

(g) + H

2

(g)

反应过程中通入水蒸气,丁烯与水蒸气的摩尔比为 1:15,操作压力为2.026×105 Pa。已知25℃

?

f H m$/kJ?mol-1Δ

f

G m$/kJ?m

丁二烯 110.16 丁烯 -0.13

试求:(1) 反应在25℃时的?

r H m$,?

r

S m$和?

r

G m$。

(2) 问在什么温度下丁烯的平衡转化率为 40%。假设反应热效应和过程熵变不随温度变化,

(3) 增加压力和水蒸汽是否对提高转化率有利?

3. 已知含Sb质量分数不同Pb-Sb系统的冷却曲线见下图,试绘制Pb-Sb

《物理化学》80-2

相图,并指明各相

0.00.10.20.30.40.5

4.25℃时电池 Pt | H

2

(g) | HCl(a)│AgCl(s)│Ag 的标准电动势为0.222V,实验测得氢气

电池的反应式;(2) 计算电池中 HCl 溶液的活度;(3) 计算电池反应的△

r G

m

5. 某液体的表面张力与温度的关系如下:

γ / (10-3N·m-1) =21.50 -0.086( t /℃)今将10kg 该液体在80℃及101325Pa 下等温可逆分散成半径为1.00×10-7m的球形小液滴,计算

(1) 小液滴的附加压力。

(2) 若将半径为1.00×10-7m 的毛细管插入该液体中,已知润湿角θ为20°,则管中液面将上

已知80℃及101325Pa时该液体的密度为882kg·m-3,摩尔质量为74×10-3 kg·mol-1,不考虑

6. 硝基异丙烷在水溶液中与碱中和反应的速率常数可用下式表示

ln {k/(min-1·mol-1·dm3)}=-7284.4/(T/K)+

27.383

试求:(1) 反应的级数。

(2) 反应的活化能E a。

(3) 反应在 283 K 时的半衰期, 已知硝基异丙烷与碱的浓度均为 0.008 mol·dm-3。(10 分)

7.HI的转动惯量I=4.28×10-47kg?m2,试计算HI的转动特征温度Θr和298K时的转动配分函(4分)

四、问答题 ( 共 3题,15分 )

1. 在10mL 0.01mol·dm-3的AgNO

3

溶液中加入19mL 0.005mol·dm-3 KCl溶液制得溶胶,试写

该溶胶聚沉,比较NaCl、BaCl

2、Na

2

SO

4

、Na

3

PO

4

的聚沉能力。(6分)

2. 已知某气相反应的机理如下

A B

《物理化学》80-2

B + C2

k

-1

B为活泼物质,试用稳态近似法推导动力学方程。(4分)

3. 简单解释如下现象(任选两小题说明,共5分)

(1)植物能将营养水分从根部输送到几十米高的树冠上的原因?

(2)液体爆沸现象及其解决方法?

(3)表面活性剂的助洗原理?

(4)热力学三大定律主要解决什么问题?

华南理工大学《物理化学》80-2试卷参

一、选择题 ( 共 10题, 15分 )

1. C

2 . A △mix S > 0

3. C P=2, C=4-1-0=3, f=C+2-P=3

4. B. 溶质是非表面活性物质

5. C. y B=p B/p总= p B*x B/(p A*x A+ p B*x B) = 0.50

6. D.

7. A 8. C.

9. D. 个个被吸收的光子数发生反应的分子数2323

10011.310022.65.1???==? = 3

10.A. 电动现象指带电的固体表面与带反离子的流体之间的相对运动。 二、填空题 ( 共 6题,10分)

1. ?p A =p A *x B ,?T b =K b b B ,?T f =K f b B ,∏=c b RT 2.减少,>,< 3. 管端,变大

4.独立子, 平衡(概然) 5. Λ1-Λ2+Λ3

6. θ= Γ /Γ∞=bp /(1+bp ),单 三、计算题 ( 共 7题, 60分 ) 1. 解:系统的变化过程 根据理想气体状态方程

p 1V 1/T 1 = p 2 V 2 / T 2 可得T 1=T 2 = 300.15K

即为等温过程( 这是解本题的关键! 若先算出V 1, 再算T 2值, 因为保留有效位数的不同引起计有

△ H =△U = 0

W = - p 外(V 2-V 1) = - (p 1 /5)(5V 1 - V 1) = - 0.8 p 1V 1 = -0.8 nRT 1 = -[ 0.8 × 1×8.134 × 300.15] J = -1996 J 由第一定律可得Q = △U - W = 1996 J

△ S = nR ln(V 2/V 1) = (1×8.314) J ·K -1×ln(5/1) = 13.38 J ·K -1 △ G = △H - T △S = △A = -4016J

注意: 若要计算△G ,但没有给出绝对熵数值的过程, 必然是等温过程。 2. 解:(1)Δr G m

$=

B

B

ν

?

∑f

G m

$B. = 79.38 kJ·mol -1

Δr H m

$= B

B

ν

?

∑f

H m

$B. = 110.29 kJ·mol -1

分)

Δr S m

$= (Δr H m

$-Δr G m

$)/T=0.104 J·K -1·mol -1 (2) CH 3CH 2CH=CH 2(g) = CH 2=CHCH=CH 2(g) + H 2(g) H 2O(g) t = 0时: 1 mol 0

平衡时: (1-0.4)mol 0.4 mol

∑B

n

B

,e = 16.4 mol

分) K p

$= B

B

νn ∏B

B

B,e B

(/)/]p p n ν∑∑$

=0.0325 (2分)

- RT ln K p

$=Δr G m

$(T ) =Δr H m

$- T Δr S m

$ 分)

T =Δr H m

$/(Δr S m

$-R ln K p

$) = 833

K (2分 (3) 加压不利,增加水蒸气有利。 (2分)

3. 已知含Sb 质量分数不同Pb-Sb 系统的冷却曲线见下图,试绘制Pb-Sb 相图,并指明各相区

《物理化学》80-2

单相,两相区,三相线对应的F =2,1,0 4.解:(1) 正极反应: 2AgCl (s)+ 2e - →2Ag + 2Cl - 负极反应: H 2 (g) →2H + + 2e - 电池反应: 2AgCl (s)+ H 2 (g) → 2Ag +2 Cl - + 2H + (2) E = E θ - (0.05916V/2) lg{ a 2HCl / (2

H p /p θ)}

a HCl = 0.001756

(3) △r G m = -zEF = -2×0.385×96500 =

-74.3kJ ·mol -1

5. 解:80℃时溶液的表面张力 γ/(10-3N ·m -1) = 21.50 - 0.086×80 = =21.50-0.086*80 14.62 (1) ?p = 2γ /r = 2×14.62×10-3N ·m -1/ 1.00×10-7m = 2.924×105Pa (2) ?p = 2γ/r =2γ cos θ /r’ = ρgh h =2γ cos θ / ρgr’

= 2×14.62×10-3N ·m -1×cos20°/(882kg ·m -3×9.80m ·s -2×1.00×10-7m) = 31.8m

6. 解:(1) 根据k 的单位可知为二级。

(2) ln k =ln A -E a /(RT ), 对照已知条件

Pb w Sb

t

E a /R =7284.4 K

E a =60.56 kJ ·mol -1 分) (3) ln

k =1.643 k =5.17 mol -1·dm 3·min -1 t 1/2=1/(k 2c A0)=24.18 min

7.解:

123247223422

K J 10380.1m kg 1028.4142.38)s J 10626.6(8-----?????????=

=Ik h r πΘ= 9.41K r r T q Θσ/==298K/(1×9.41K )= 31.7

四、问答题 ( 共 3题,15分 )

1. 解:AgNO 3稍过量,为稳定剂,所以胶团结构为

[(AgCl)m n Ag + . ( n – x ) NO 3- ] x + . x NO

胶粒带正电,电泳朝负极移动。若要使该溶胶聚沉,起聚沉作用的主要是电解质中的负离子,价数离子起消弱聚沉作用,且价数越高消弱越大,所以聚沉能力大小为 Na 3PO 4 > Na 2SO 4 > NaCl > BaCl 2 2. 解:d c B =k 1c A -k -1c B -k 2c B c C =0

c B = k 1c A /(k -1+k 2c C )

d c D = k 2c B c C = k 1k 2 c A c C /(k -1+k 2c C )

3. 答:(1) 植物中有许多毛细管,植物营养属稀溶液,毛细管和渗透现象两者共同作用可引起几上百米的树冠中。

(2) 因液体沸腾产生气相,开始时产生气泡,气泡逸出除需克服外压外,还需克服附加压力,气泡

时,微小气泡内气液相仍未平衡,需提高温度才达到平衡,这时是非平衡态,一旦沸腾,很容易爆少过热现象。

(3) 降低表面张力使油污不润湿衣物,乳化作用使油污分散而起助洗作用。

热力学第一定律解决能量交换问题;热力学第二定律解决过程的方向性和限度问题;热力学第三定律解决熵的