物理化学经典习题[1]

物理化学经典习题

一、填空题

1.硫酸与水可形成三种水合盐:H2SO4·H2O、H2SO4·2H2O 、H2SO4 ·4H2O。常压下将一定量的H2SO4溶于水中,当达三相平衡时,能与冰、 H2SO4水溶液平衡共存的硫酸水合盐的分子中含水分子的数目是 。

2.Na+、H+的还原电极电势分别为 –2.71V和 –0.83V,但用Hg作阴极电解 NaCl溶液时,阴极产物是Na–Hg 齐,而不是H2,这个现象的解释是 。

3.在稀亚砷酸溶液中通入过量的硫化氢制备硫化砷溶液。其胶团结构式为 。注明紧密层、扩散层、胶核、胶粒、胶团。 4.在两个具有0.001mAgNO3溶液的容器之间是一个AgCl多孔塞,在多孔塞两端放两个电极,接通直流电源后,溶液将向 极方向流动。

k1k2?D (Ⅱ)。已知反应(Ⅰ)的活化能大于反应5. 反应 A???B (Ⅰ) ; A??(Ⅱ)的活化能,加入适当催化剂 改变获得B和D的比例。

6.等温等压(298K及p?)条件下,某一化学反应在不做非体积功条件下进行,放热40.0 kJ·mol-1,若该反应通过可逆电池来完成,吸热4.00 kJ·mol-1,则该化学反应的熵变为 。

7.若稀溶液表面张力γ 与溶质浓度c的关系为 γ0 – γ = A + B ln c(γ0为纯溶剂表面张力, A、B 为常数), 则溶质在溶液表面的吸附量Γ 与浓度c的关系为 。 8.298.2K、101.325kPa下,反应 H2(g) + J·mol-1为 。

12O2(g) ═ H2O(l) 的 (?rGm– ?rFm)/

二、问答题

1.为什么热和功的转化是不可逆的? 2.在绝热钢筒中进行一化学反应:H2(g) +

12O2(g) ═ H2O(g),在反应自发进

行。问此变化中下述各量哪些为零,哪些大于零,哪些小于零?Q,W,?U,?H,?S和 ?F。

3.对单组分体系相变,将克拉贝龙方程演化为克-克方程的条件是什么? 4.为什么有的化学反应速率具有负温度系数,即温度升高反应速率反而下降?

5.为什么说,热化学实验数据是计算化学平衡常数的主要基础?

三、计算题

1.苯在正常沸点353K下的?vapHm? = 30.77 kJ·mol-1,今将353K及p?下的

1molC6H6(l)向真空等温蒸发为同温同压下的苯蒸气(设为理想气体)。

(1) 求算在此过程中苯吸收的热量Q与所做的功W;

(2) 求苯的摩尔气化熵 ?vapSm? 及摩尔气化自由能 ?vapGm?; (3) 求环境的熵变 ?S环,并判断上述过程是否为不可逆过程。

2.把一定量的气体反应物A迅速引入一个温度800K的抽空容器内,待反

应达到指定温度后计时(已有一部分A分解)。已知反应的计量方程为 2A(g) ? 2B(g) + C(g) ,反应的半衰期与起始浓度无关;t=0时,p总=1.316×104Pa ;t=10min时,p总 =1.432×104Pa ;经很长时间后,p总 =1.500×104Pa。试求:

(1) 反应速率常数k和反应半衰期t1/2 ;

(2) 反应进行到1小时时,A物质的分压和总压各为多少?

3.A和B能形成两种化合物A2B和AB2,A的熔点比B低,A2B的相合熔点介于A和B之间,AB2的不相合熔点介于A和A2B之间。请画出该体系T ~ x相图的示意图。

4.将正丁醇(Mr = 74)蒸气聚冷至273 K,发现其过饱和度(即p/ p°)约达到4方能自行凝结为液滴。若在273K时,正丁醇的表面张力为0.0261 N·m-1,密度为1000 kg·m-3,试计算:

(1) 此过饱和度下开始凝结的液滴的半径; (2) 每一液滴中所含正丁醇的分子数。 5.电池 Pt∣H2(p?) ∣HCl(0.1mol·kg-1∣AgCl(s) ∣Ag 在298 K时的电池电

动势为0.3524V,求0.1mol·kg-1HCl溶液中HCl的平均离子活度a±、平

均活度系数γ

±

及溶液的pH值。已知??(AgCl /Ag)=0.2223V。计算中可做

合理的近似处理,但必须说明。

一、填空题(每小题1分,共15分)

1、理想气体等温可逆压缩W( )0;Q( )0;ΔU( )0;ΔH( )0 2、在273K及P?下,冰融化成水,以水和冰为系统W( )0;Q( )0;ΔU( )0;ΔH( )0;ΔG( )0。

3、一级反应以( )对时间作图为一直线,速率常数是直线的( )。 4、在密闭的容器中硝酸钾饱和溶液与水蒸汽呈平衡,并且存在着从溶液中析出细小硝酸钾晶体,该系统中K为( ), Φ为( ),f为( )。 5、在稀的KI溶液中加入少量的硝酸银稀溶液,当KI过量时此时胶团的结构应表示为( )。

二、单项选择(每小题2分,共10分) 1、下列各量是化学势的是( )。

?A?G?GHA)(?; B)(?; C)(?; D)(?。 ni)T,P,njni)T,V,njni)T,P,nj?ni)T,P,nj2、在同一温度下,液体之中有半径为r的小气泡,其饱和蒸汽压为Pr,该平面液体的饱和蒸汽压为P则( )。

A) Pr=P ; B)Pr>P ;C)Pr<P; D)无法确定。 3、真实气体节流过程是( )。

A)恒温过程; B)恒熵过程; C)恒焓过程; D)恒内能过程 4、零级反应的起始反应物浓度越大,则半衰期( )。 A)不变; B)越短; C)越长; D)无法确定。

5、在下列电解质溶液中,不能用外推法求得无限稀释摩尔电导率的是( )。 A) NaCl; B) HAC; C) NaOH; D) HCl; 三、判断题(每小题2分,共20分)

1、在标准压力和100℃,1mol水定温蒸发为蒸气。假设蒸气为理想气体。因为这一过程中系统的温度不变,所以⊿U=0。 ( ) 2、熵增加的过程都是自发过程。 ( )

3、不可逆过程一定是自发的,自发过程一定是不可逆的。 ( )

4、某一化学反应的热效应⊿rHm被反应温度T除,即得此反应的⊿rSm 。( ) 5、有简单级数的反应是基元反应 。 ( )

6、电极电势更低的金属与被保护金属相连接,构成原电池的保护方法称为阳极保护法。 ( )

7、根据热力学第一定律,因为能量不能无中生有,所以一个体系若要对外作功,必须从外界吸收热量。 ( )

8、二元合金的步冷曲线上,转折点对应的温度即为该合金的最低共熔点。( ) 9、自然界存在温度降低,但熵值增加的过程。 ( )

10、平衡常数改变,则平衡发生移动;平衡发生移动,则平衡常数改变。( ) 四、(共15分) 2mol理想气体氦(CV,m=1.5R)在 127℃时压力为

53105Pa,今在定温下外压恒定为13106Pa进行压缩。计算此过程的Q、W、ΔU、ΔH、ΔS、ΔA和ΔG。

五、(共10分) 反应NH2COONH4(s)= 2NH3(g)+CO2(g)在

30℃时K?=6.55310-4。试求NH2COONH4的分解压。

六、(共20分) 反应C2H4(g)+H2O(g)=C2H5OH(g)的ΔrH?m为-4.6023104J2mol-1, ΔCp=0,ΔrG?m(298)=-8.1963103J2mol-1 1、导出此反应的ΔrG?m=f(T)及lnK?=f(T)关系式。 2、计算此反应在500K时的K?及ΔrG?m

七、(共20分) HAc及C6H6的相图如下。 1、指出各区域所存在的相和自由度数;

2、从图中可以看出最低共熔温度为-8℃,最低共熔混合物的质量分数为含 C6H6 0.64,试问将含苯0.75和0.25的溶液各100g由20℃冷却时,首先析出的固体为何物,计算最多能析出固体的质量。

3、叙述将上述两溶液冷却到-10℃时,过程的相变化。并画出其步冷曲线。

20 A ℃

10 1 B

0 2 E 3

-10 4 0 20 40 60 80 100 HAc C6H6

ω(C6H6)/% 八、试将下列化学反应设计成电池(每小题5分,共10分) 1、 H+ + OH- → H2O(l) 2、 Ag+ +I- → AgI(s)

九、(共15分) 试设计一个电池,使其中进行下述反应:

Fe2+(a1) + Ag+(a3) = Ag(s) + Fe3+(a2)

设活度系数均为1,己知E?(Fe3+|Fe2+)=0.771V,E?(Ag|Ag+)=0.7991V 1、写出电池表示式;

2、计算25℃时,上述电池反应的K?;

3、若将过量的银粉加到浓度为0.05mol kg-1的Fe(NO3)3溶液中,求反应达平衡

后Ag+的浓度为多少?

十、(共15分) 某气相1—2级对峙反应:

A(g)k?B(g)?C(g) k?298K时,k+=0.20s-1,k-=5.0310-9Pa-12s-1,当温度升高到310K时,k+和k-均增大一倍。试求算: 1、该反应在298K时的K?; 2、正、逆向反应的活化能; 3、总反应的ΔrH?m

一、填空题

1.硫酸与水可形成三种水合盐:H2SO42H2O、H2SO422H2O 、H2SO4 24H2O。常压

下将一定量的H2SO4溶于水中,当达三相平衡时,能与冰、 H2SO4水溶液平衡共存的硫酸水合盐的分子中含水分子的数目是 。

2.Na+、H+的还原电极电势分别为 –2.71V和 –0.83V,但用Hg作阴极电解 NaCl溶液

时,阴极产物是Na–Hg 齐,而不是H2,这个现象的解释是 。

3.在稀亚砷酸溶液中通入过量的硫化氢制备硫化砷溶液。其胶团结构式

为 。注明紧密层、扩散层、胶核、胶粒、胶团。

4.在两个具有0.001mAgNO3溶液的容器之间是一个AgCl多孔塞,在多孔塞两端放两个电

极,接通直流电源后,溶液将向 极方向流动。

5. 反应 A B (Ⅰ) ; A D (Ⅱ)。已知反应(Ⅰ)的活化能大于反应(Ⅱ)的活化能,加入适当催

化剂 改变获得B和D的比例。

6.等温等压(298K及p?)条件下,某一化学反应在不做非体积功条件下进行,放热40.0

kJ2mol-1,若该反应通过可逆电池来完成,吸热4.00 kJ2mol-1,则该化学反应的熵变为 。

7.若稀溶液表面张力γ 与溶质浓度c的关系为 γ0 – γ = A + B ln c(γ0为纯溶剂表

面张力, A、B 为常数), 则溶质在溶液表面的吸附量Γ 与浓度c的关系为 。

8.298.2K、101.325kPa下,反应 H2(g) + O2(g) ═ H2O(l) 的 (?rGm– ?rFm)/ J2mol-1

为 。

二、问答题

1. 为什么热和功的转化是不可逆的?

2. 在绝热钢筒中进行一化学反应:H2(g) + O2(g) ═ H2O(g),在反应自发进行。问此变

化中下述各量哪些为零,哪些大于零,哪些小于零?Q,W,?U,?H,?S和 ?F。 3. 对单组分体系相变,将克拉贝龙方程演化为克-克方程的条件是什么?

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