西北农林科技大学本科课程考试试卷
2006—2007学年第二学期《 物理化学 》课程A 卷
专业年级: 应化05级 命题教师: 杨亚提 审题教师: 考生姓名: 学 号: 考试成绩: 一、选择题(每题1 分,共20分)
1、一定量的理想气体从相同始态分别经等温可逆膨胀,绝热可逆膨胀达到具有相同压力的终态,终态体积分别为V 1,V 2,则有 ( )
A 、V 1>V 2
B 、V 1 C 、V 1=V 2 D 、无法确定 2、下列公式中不正确的是 ( ) A 、S T G p -=??)( B 、V p G T =??)( C 、2)/(T U T T A V -=?? D 、2)/(T U T T G p -=?? 3、△r G m =△r G m O +RTln Q ,当选用不同的标准状态时,反应的△r G m O 改变,该反应的△r G m 和Q 将 ( ) A 、都变 B 、都不变 C 、Q 变,△r G m 不变 D 、Q 不变,△r G m 变 4、对于理想溶液,其形成过程的体系热力学函数的变化为 ( ) A 、△H =0,△S =0,△G <0 B 、△H =0,△G =0,△S >0 C 、△V =0,△H =0,△S >0 D 、△V =0,△S =0,△H =0 5、为马拉松运动员沿途准备的软饮料应该是哪一种 ( ) A.白开水 %的葡萄糖水 C.高能量饮料 D.含适量维生素的等渗饮料。 6、H 2SO 4与水可形成(s ),(s ),(s )三种水合物,在O p 1下,能与硫酸水溶液和冰达平衡的硫酸水合物最多可有多少种 ( ) A 、3种 B 、2种 C 、1种 D 、0种 7、克-克方程可用于 ( ) A 、I 2 (s) ==== I 2 (g) B 、C(石墨)====C(金刚石) C 、I 2 (g,T 1) ==== I 2 (g,T 2) D 、I 2 (s) ==== I 2 (l) 8、一定体积的水,当聚成一个大球,或分散成许多小水滴时,在相同温度下,这两种状态的性质保持不变的是 ( ) A 、表面能 B 、表面张力 C 、比表面积 D 、液面下的附加压力 9、理想气体是 ( ) A 、独立的不可别粒子体系 B 、相依的粒子体系 C 、独立的可别粒子体系 D 、定域的可别粒子体系 10、某体系有1molNO 分子,每个分子有两种可能的排列方式,即NO 和ON ,也可将体系视为NO 和ON 的混合物。在0K 下,该体系的熵值为 ( ) A、S0=0 B、S0=k ln2 C、S0=Rln2 D、S0=2k ln2 11、在,O p1下,摩尔平动熵最大的气体为() A、H 2 B、CH 4 C、NO D、CO 2 12、298K时A和B两种气体在某一溶剂中溶解的享利系数分别为k A和k B,且知k A>k B,则当A和B压力相同时,在该溶剂中所溶解的量是()的量大于B的量的量小于B的量 的量等于B的量的量与B的量无法比较 13、有一放热反应:2A(g)+B(g)=C(g)+D(g),下列条件中哪一种可使反应向正向移动() A、升高温度,降低压力 B、降低温度,降低压力 C、升高温度,升高压力 D、降低温度,升高压力 14、下列物质的水溶液,在一定浓度下,其正离子的迁移数(t B)如下所列,选用哪一种物质做盐桥,可使电池的液体接界电势减至最小() A、BaCl 2 (t(Ba++)= B、NaCl(t(Na+)= C、KNO 3 (t(K+)= D、AgNO3(t(Ag+)= 15、,当H 2SO 4 溶液的浓度在低浓度区增加时,其电导率k和摩尔电导率Λm将 () A、k减小,Λm增加 B、k增加,Λm增加 C、k减小,Λm减小 D、k增加,Λm减小 16、298 K时,已知Cu2+ +2e =Cu φ 1 = , Cu++e = Cu φ 2 = ,则反应 Cu2+ + e =Cu+的φ 3 是() A、 B、 C、 D、 17、某反应的速率常数为,其反应物起始浓度为L,则其半衰期() A、 B、. C、. D、. 18、在,, μ(H 2O) l 与μ(H 2 O) g 的关系是() A.μ(H 2O) l >μ(H 2 O) g B.μ(H 2 O) l =μ(H 2 O) g C.μ(H 2 O) l <μ(H 2 O) g D.无法确定 19、电解金属盐的水溶液时,其现象为() A、还原电势愈正的金属离子愈容易析出 B、还原电势与超电势之和愈正的金属离子愈容易析出 C、还原电势愈负的金属离子愈容易析出 D、还原电势与超电势之和愈负的金属离子愈容易析出 20、溶胶的基本特征可归纳为() A、高度分散和聚结不稳定性 B、多相性和聚结不稳定性 C、不均匀性和热力学不稳定性 D、高度分散,多相性和聚结不稳定性 二、填空题(1个空格1分,共20分) 1、理想气体经过节流过程,气体的△U________,△H________。(填入>0,<0或=0) 2、1mol甲苯在p0、383K(正常沸点)下与同温热源接触,使其向真空蒸发完全变成p0,383K下的苯蒸气,该过程的△G=________,该过程是一个_______过程。 3、对于宏观热力学体系,能级愈高,此能级量子态所具有的分子数________;体系温度愈高,高能级所具有的分子数________。 4、电池反应中,当反应达到化学平衡时,其电池电动势为________(填入>0,<0或=0),若计算得某电池电动势为负值时,则表示此反应向 ________ 移动。 5、不论是电解池或是原电池,极化的结果都是使阳极电势________,阴极电势________;电解过程中极化作用使消耗的电能________。 6、表面活性剂的HLB值越小,其________性越强,适用于制备________型的乳状液。 7、ζ电势是当固液相发生相对移动时,_____________与溶液本体之间的电势差。在晴朗的日子里,天空是蓝色的,这是因为_____________。 8、对于连串反应,若中间物为主产物,为得到较多的主产物,应采取的手段是控制________。 9、凝胶在放置过程中分离出液体的现象称为________。 10、一定量的高分子加入溶胶中可使溶胶絮凝,其絮凝机理是________。 11、液体在固体表面的润湿程度用________衡量,当________时,称为不润湿。 三、是非题(下述各小题中的说法,你认为正确的在括号中填“√”,错误的填“×”;每小题1分,共10分) ( )1、夏天将室内电冰箱的门打开,接通电源,并紧闭门窗(设门窗均不传热),这可降低室内温度。 ( )2、因为可逆热机的效率最高,用可逆热机拖动火车,可加快火车的速度。 ( )3、相图中的点都是代表体系状态的点。 ( )4、偏摩尔量就是化学势。 ( )5、对不同反应来说,活化能大的反应其速率常数对温度的变化愈敏感。 ( )6、同温度、压力下,浓度都是的食糖和食盐水溶液的渗透压相等。( )7、玻兹曼分布可以代表平衡分布。 ( )8、过量电解质的存在对溶胶起稳定作用,少量电解质的存在对溶胶起破坏作用。 ( )9、溶胶和高分子溶液属于牛顿型液体。 ( )10、离子独立运动定律,即可应用于无限稀释强电解质溶液,又可应用于无限稀释弱电解质溶液。 四、计算题(42分) 1、1mol 理想气体从300K,100kPa 下等压加热到600K ,求此过程的Q 、W 、△U 、△H 、△S 、△A 、△G 。已知此理想气体300K 时的S m =,C p ,m = 。(12分) 2、在,O p 1下,反应CO (g )+H 2O (g )=CO 2(g )+H 2(g )的数据如下: CO H 2O CO 2 H 2 1 mol /-??kJ H O m f 1 1 mol /--?K J S O m 11.mol /--?K J C m p 将各气体视为理想气体,试求: (1)时,反应的热力学平衡常数O K 。 (2)596K 时,反应的△r H m 和△r S m 。 (3)596K 时反应的O K 。(8分) 3、实验测得某气相反应2A →2B+D 的半衰期与初始压力成反比,且 p A ,0(kPa ) t 1/2(s ) T/K 1520 900 212 1000 (1)试确定此反应的级数和900K 、1000K 时的速率常数。(2)计算活化能。 (3)1000K 时,将A 放入真空容器,且使p A ,0= 54 kPa ,则计算系统总压达到时所需的时间。(10 分) 4、已知时,下列电池的电动势E =,Cu (s )|Cu (Ac )2(·kg -1)|AgAc (s )|Ag (s )在310K 时,E =,又已知时,Ag O Ag ,+?=,Cu O Cu ,2+?=,F = 96500C.mol -1 (1)写出电池反应和电极反应。 (2)求时,电池反应的△r G m 、△r H m 、△r S m 。 (3)求时,AgAc (s )的溶度积K sp ,设活度系数均为1。(12分) 五、下图为水盐体系(NH 4)2SO 4-H 2O 的溶解度图, (1)指出各相区分别由那些相组成;(2)图中的点A 、线LA 、AN 代表哪些相平衡共存;(3)根据相图说明在从30%的(NH 4)2SO 4溶液中提制(NH 4)2SO 4晶体的过程。(8分) 定压 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 273K 253K N A L 0 20 40 60 80 100 T/K 下列公式可供选用: ΔU = Q + W V p W V V e d 21 ? -= ΔH = Q p ΔU = Q V ΔU = nC V ,m ΔT ΔH = nC p ,m ΔT C p,m ―C V,m = R ? ?+?=?2 1 )()(12T T p m r m r dT C T H T H θ θ ?=?T Q S R δ ? ?+ ?=?2 1 )()(1 2T T p m r m r dT T C T S T S θθ ΔG = ΔH –Δ(TS) d G = –S d T + V d p 2)/(T H T T G m r p m r ?-=??? 2 )ln (RT H T K m r p θ θ ?= ?? B B B ln x RT +=* μμ Q RT G G m ln r m r +?=?θ θK RT G ln θm r -=? A A A x p p *= ΔT f =K f m B ΔT b =K b m B RT c B =π f = C – Φ + 2 A l G =κ c κ=Λm θθ nFE G m r -=? θ θθ??- +-=E Q nF RT E E ln -=θ t k c c A A A =0,ln t k c c A A A =-0,11 t k c c A A A,0=- )11(ln 2 1θ m 12T T R H p p -?= RT E a Ae k -= r p σ 2 =? r RT M p p r 1 2ln 0ρσ= T c RT c Γ)(??- =γ ap ap ΓΓ+=1m l g l s s g θcos ----= σσσ (4分) p m r T E n F S )(??=?12 ln V V nRT W -=? =?2 1 d m ,T T p T T nC S 西北农林科技大学本科课程考试 参考答案与评分标准 考试课程:物理化学学年学期:2006-2007-2 试卷类型:A 卷考试时间:2007-07-15 专业年级:应化05级 一、选择题(每题1 分,共20分) 19A 二、填空题(1个空格1分,共20分) 1、 =0 , =0 2、=0,自发 3、越少;越多 4、=0;逆向 5、越大,越小,越多。 6、亲油性,W/O 7、相对滑移面,光散射 8、反应时间 9、离浆(脱液收缩) 10、桥联 11、接触角,>90° 三、判断题(每小题1分,共10分) 1. × 2.× 3. √ 4. × 5. × 6. × 7. √ 8.× 9. × 10. √ 四. 计算题(共42分) 1.(12分) 解:W=-p V=-p(V2-V1) =-pV2+pV1= -nRT2+ nRT1= nR(T1-T2) =1mol× -(2分) U= nC V,m (T2-T1) =1mol× 6506J(2分) H= nC p,m (T2-T1) =1mol× 9000J(1分) Q p =H=9000J(1分) S = n C p,m ln(T2/T1) =1mol× (2分) 由S m(600K)=S m(300K)+S = +--1 =分) TS = n(T 2S 2 -T1S1) (1分) =1mol×(600K× =-50968J (1分) G =H-TS=9000J-57474J =-48474J (1分) 2、(8分) 解:(1)时 △r H m 0=++ = (1分) △C p =+ = = + = - 分) △r G m 0 = △r H m 0 - T △r S m 0 = – ×(- ×10-3 = (1分) (1分) (2) 596K 下 由基尔戈夫定律及△C p 为常数,可有 △r H m 0(T)= △H 0 + △C p T △H 0 = △r H m 0(298) - △C p = ×103 – × ×10-3= 则596K 时 △r H m 0(596K)= + ×596×10-3 = 或 (1分) (1分) (3)596K 时反应的O K △r G m 0(596K ) = △r H m 0(596K )- 596×△r S m 0(596K ) = – 596×(- ×10-3 = (1分) (1分) 3、(10分) 解:(1)根据半衰期与初压成反比可知该反应符合二级反应(1分) 4 11130 1098.9)298..314.8.)10518.28(ex p()ex p()298(?=??=?-=---K K mol J mol J RT G K m r 1.228.40) 15.298596(20.3167.41d )15.298()596(=?? -=-?+-=?+?=??mol kJ T C K H K H T T p m r m r r 1159615.298..18.4015 .298596 ln 20.34.42d )15.298()596(--??-=?+-=?+?=??mol K kJ T T C K S K S p m r m r 71 .26)596..314.8.)10278.16(ex p()ex p()596(111 30 =??=?-=---K K mol J mol J RT G K m r 且 t 1/2 = 1/p 0k (1分) T = 900K k 1 = 1/t 1/2 p 0 = 1/(1520× = ×10-5kPa -1s -1(1分) T = 1000K k 2 = 1/ t 1/2 p 0 = 1/(212×48) = ×10-5kPa -1s -1 (1分) (2)根据 求得E a = (2分) (3) 2A → 2B + D t = 0 0 0 t kPa 2pkPa pkPa (1分) p 总 = 2p + 2p + p = p = 10kPa (1分) 根据二级反应动力方程 1/(54-2p) – 1/54 = k 2t (1分) t = (1分) 4、(12分) 解:(1) 正极反应 2AgAc(s) +2e -→ 2Ag(s) +2Ac - 分) 负极反应 Cu → Cu 2+ + 2e -分) 电池反应 2AgAc(s) +Cu → 2Ag(s) +CuAc 2 (1分) (2)已知298K 时,E 1 = 310K 时,E 2 = 则 (d E /d T )p = (E 2 – E 1)/(T 2-T 1) = = ×10--1 (2分) r G m = -nFE =-2×96500C.mol -1×= - (1分) r S m = nF (d E /d T )p = 2×96500C.mol -1××10--1 (1分) = (1分) (3)设计电池Ag (s )|Ag +()|| Ac -()|AgAc (s ),Ag (s )(1分) 电池反应 AgAc (s) → Ag + + Ac - (1分) θ θθ??Ag Ag Ag AgAc E ,,+-= )967 1 10301(314.868.183.9ln )11(ln 1 212--=--=a a E T T R E k k 根据(1)电池(2分) 所以 (1分) 则 lnK sp = nE 0 F/RT = 1××96500C.mol -1/ (1分) K sp = ×10-3 五、(8分) 解(1) Ⅰ:(NH 4)2SO 4水溶液,单相;Ⅱ:(NH 4)2SO 4水溶液+(NH 4)2SO 4(s),两相; Ⅲ:(NH 4)2SO 4水溶液+冰(s),两相;Ⅳ: (NH 4)2SO 4(s)+冰(s),两相。(4分) (2) A: (NH 4)2SO 4(s)+冰(s)+溶液(l) ,三相平衡点;线LA :H 2O(l)===H 2O(s)两相平衡线;AN :(NH 4)2SO 4水溶液=====(NH 4)2SO 4(s 两相平衡线(3分) (3)先等温浓缩,再降温。(1分) V a F RT E a F RT E Q nF RT E E Ac Cu Cu Cu Ag AgAc Ac Cu Cu Cu Ag AgAc 638.02.01.0ln 96500 2298 314.8337.0372.0ln 2ln 2ln 2 )(,,)(,,2 22 2=???++=++=--=- =++θ θθ θθ????V E Ag Ag Ag AgAc 161.0799.0638.0,,-=-=-=+θθθ??