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物理化学试题卷B2007年1月11日

物理化学试题卷(B)

考试时间:2007年1月11日8:00-10:00

学号姓名

一.填空(20分,每空1分)(可做在试题卷上,也可做在答题纸上)

1、在高原地带,外界的大气压较低,故水的沸点_________;而在高压容器中,水的

沸点又会相应___________。

2、在绝热条件下,气体始末态压力分别保持恒定条件下的膨胀过程,称

为;此过程中热力学函数________保持不变。

3、范德华从理想气体与真实气体的差别出发,用模型来处理真实气体,提

出的范德华方程为。

4、在高温、低温两热源间工作的所有可逆热机,其热效率必然______,与工质及其变

化的类型________。

5、稀溶液中溶剂的蒸汽压、凝固点降低、_________升高和渗透压的数值,

仅与一定量溶液中溶质的质点数有关,而与溶质的本性无关,故称这些性质为稀溶

液的依数性。

6、理想气体混合物中组分B的化学势与其分压p B=y B p之间的关系式为μB(pg)=

μ?B(g)+RT ln(p B/p?)。若真实气体混合物中组分B的逸度为f B,则其化学势可表示为

_______________________,逸度因子定义为________________。

7、相律表示式F=C-P+2中,F为自由度数,C为_____________,P为_____________。

8、在稀溶液中,离子强度I定义为

I=?∑b B z B2

摩尔浓度为b的MgCl2溶液的离子强度为________。

9、胶体系统透明或不透明,但均可发生_________,胶体粒子扩散速率慢,不能透

过,有较高的。

10、如下图所示,一带有阀门的管两端连着一大一小的肥皂泡,现将阀门打开,则

小泡变得越来越,大泡变得越来越。

物理化学试题卷B2007年1月11日

二.简要回答下列问题(20分,每小题4分)

1、空调机和冰箱的工作原理有什么共同点?夏天将室内的冰箱门打开,是否能达到室内制

冷的目的?为什么空调能使室内致冷?

2、已知25℃时,一电导池的电导池系数为22.81m-1,若在此电导池中盛以浓度c为

0.0025mol dm-3的K2SO4溶液,测得其电导率为326.0Ω。问:此K2SO4溶液的导电率

是多少?摩尔电导率为多少?

3、什么是催化剂?为什么加入催化剂,化学反应速率会加快?催化剂能否改变化学反应当

平衡状态?

4、已知95?C时,纯液态物质A(l)和纯液态物质B(l)的饱和蒸汽压分别为pA*=76.0kPa,

pB*=120.0kPa二者形成理想液态混合物。在一抽真空的容器中,注入A(l)和B(l),恒温

95?C,达到气-液平衡时,系统总压为103.0kPa。试求此平衡系统气、液两相的组成yB 与xB各为多少?

5、温度对反应速率的影响,可用速率常数k随温度T变化的函数来表示。写出定量表示k

与T的关系的阿雷尼乌斯(Arrhenius)方程,并指出其中各符号代表的物理量。它是否适用于光化反应?

三.(10分)Ag可能受到H2S(气)的腐蚀而发生如下反应:

H2S(g) +2Ag(s)==Ag2S(s) +H2(g)

今在298K、100kPa下,将Ag放在等体积的H2和H2S组成的混合气体中。

试问:⑴Ag是否可能发生腐蚀而生成Ag2S?

⑵在混合气体中,H2S的百分数低于多少才不致发生腐蚀(不必计算出具体数值)?已知298K时,Ag2S和H2S的标准生成吉布斯函数分别为–40.25和–32.93kJ/mol。

四.(10分)试计算25?C时下列反应的电动势。

Zn|ZnSO4( b=0.001 mol·kg-1)‖CuSO4 ( b=1.0 mol·kg-1)|Cu

已知25?C时0.001 mol·kg-1 ZnSO4水溶液的平均离子活度因子γ± = 0.734,1.0 mol·kg-1 CuSO4水溶液的γ± =0.047;E?(Zn2+ |Zn)=-0.7630 V,E?(Cu2+ |Cu)=0.3400 V。(提示:纯固体的活度为1,离子活度a+ = γ+ (b+ /bθ),可近似认为γ+= γ-= γ±。ln0.743=-0.297, ln0.047=-3.058; lg0.743=-0.129, lg0.047=-1.328)

五.(15分)在一导热的气缸中盛有1mol理想气体,开始处于(p0, V0, T0)状态,分别经过下列三个过程达到末态(p0/2, 2V0, T0),环境温度保持在T0:

(1)可逆等温膨胀过程

(2)外界压力为p0/2的等压过程

(3)自由膨胀过程

分别求出各过程的传热Q、热力学能的变化?U、焓变?H、系统熵变?S sys、环境熵变?S amb 和总熵变?S iso。最后将相应结果填入下表中,并对这些结果进行讨论。

物理化学试题卷B2007年1月11日

六.(15分)现有如下化学反应:

CH4(g) + CO2(g) → 2CO(g) + 2H2(g)

(1)利用附表中各物质的标准摩尔熵S m?,标准摩尔生成焓?f H m?数据,求上述反应在25?C

时的标准摩尔反应熵?r S m?和标准摩尔反应吉布斯函数?r G m?;

(2)利用附表中各物质的标准摩尔生成吉布斯函数?f G m?数据,求上述反应在25?C时的

?r G m?;

(3)在25?C下,若始态CH4(g)和CO2(g) 的分压分别为150kPa, 末态CO(g) 和H2(g)的压力

均为50kPa,求反应的摩尔反应熵?r S m和摩尔反应吉布斯函数?r G m。(提示:设计一条途径,利用标准状态下反应的热力学函数变,计算在指定条件下的有关函数变。ln2=0.693, ln3=1.099, ln10=2.303, ln50=3.912, ln150=5.011)

附表:25?C 时一些物质的热力学数据

CH 4(g) CO 2(g) CO(g) H 2(g) ?f H m ?(kJ ·mol -1) -74.8

-393.5 -110.5 0 ?f G m ?(kJ ·mol -1) -50.7 -394.4 -137.2 0 S m ?(J ·mol -1·K -1)

186.3

213.7

197.7

130.7

七.(10分)25?C 时,酸催化蔗糖转化反应

C 12H 22O 11 + H 2O → C 6H 12O 6 + C 6H 12O 6 (蔗糖) (葡萄糖) (果糖)

的动力学数据如下(蔗糖初始浓度c 0为1.0023 mol·dm -3,时刻t 的浓度为c ):

t /min 0 30 60 90 130 180 c/(mol·dm -3)

1.0023 0.9022 0.8077 0.7253 0.6297 0.5347 ln c

0.0023

-0.1029

-0.2136

-0.3212

-0.4625

-0.6260

试用作图法证明此反应为一级反应。求算速率常数和半衰期;问蔗糖转化95%需要多少时间?(ln2=0.693, ln10=2.303. 图可画在试题卷上)

20

40

60

80100120140160180-0.7

-0.6-0.5-0.4-0.3

-0.2-0.10.0

l n c

t (min)