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/* 姓名 学号 学院 专业 班上编号 ( 密 封 线 内 不 答 题 ) ……………………………………………………密………………………………………………封………………………………………线……………………………………线……………………………………… _____________ ________ … 诚信应考,考试作弊将带来严重后果！ 华南理工大学期末考试 《 物理化学 》(48、56、64学时)试卷(B) 注意事项：1. 考前请将密封线内填写清楚； 2. 所有答案请直接答在试卷上； 3．考试形式：闭卷； 4. 本试卷共 四 大题，满分100分， 考试时间120分钟。 题 号 一 二 三 四 总分 得 分 评卷人 一、 选择题.（每题2分， 10题共20分） 1. 已知反应CO(g)+1/2O2(g) → CO2(g) 的焓变为△H，下列说法中何者是不正确? A. △H是CO2(g) 的生成焓 B. △H是CO(g)的燃烧焓 C. △H是负值 D. △H与反应△U的数值不等 2. 室温下，10 pO - 的理想气体绝热节流膨胀至 5pO - 的过程有： (1) W < 0 ； (2) T1> T2； (3) Q = 0 ； (4) △S > 0 其正确的答案应是： A. (3)、(4) B. (2)、(3) C. (1)、(3) D. (1)、(2) 3. 反应N2(g) + 3H2(g) = 2NH3(g) 可视为理想气体间反应，在反应达平衡后，若维持系统温度与压力不变，而于系统中加入惰性气体，则 A. Kpq不变，平衡时N2和H2的量将增加，而NH3的量减少 B. Kpq不变，且N2， H2， NH3的量均不变 C. Kpq不变，平衡时N2和H2的量将减少，而NH3的量增加 D. Kpq 增加，平衡时N2和H2的量将减少，NH3的量增加 4. 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kA和kB，且知kA>kB，则当A和B压力相同时，在该溶剂中所溶解的量是( ) A. A的量大于B的量 B. A的量小于B的量 C. A的量等于B的量 C. A的量与B的量无法比较 5. NH4HS(s) 和任意量的 NH3(g) 及 H2S(g) 达平衡时有( ) A. C = 2，P = 2，F = 2； B. C = 1，P = 2，F = 1； C. C = 2，P = 3，F = 2； D. C = 3，P = 2，F = 3； 6. 下列纯物质两相平衡有关的描述，不正确的是( ) A.沸点将随压力增加而升高 B. 熔点将随压力增加而升高 C.蒸气压将随温度升高而加大 D. 升华温度将随压力增大而升高 7. 同一温度、压力下，一定量某纯物质的熵值______________ 。 A. S(气)>S(液)>S(固) B. S(固)>S(液)>S(气) C. S(气)=S(液)=S(固) D. S(液)>S(气)>S(固) 8. 101325Pa,373.15K 下，水蒸发为水气，这过程系统哪一种热力学函数变化为零。______________ 。 A. ΔU B ΔH C ΔS D ΔG 9. 温度T时某一级反应A--→B,为了使A的浓度改变1/5, 需时4s, 则反应的半衰期为 A. 12.42s B. 15.53s C. 4.14s D. 6.21s 10．在外加电场作用下胶体粒子在分散介质中移动的现象称为 (A) 电渗 (B) 电泳 (C) 流动电势 (D) 沉降 二、填空题或选择：(8小题， 共14分) 1. 已知某纯液体在两种温度T1、T2下对应的饱和蒸气压分别为p1、p2，则该液体的平均摩尔气化焓△Hm为________________________________________________。(2分) 2. 液固相图的实验测定方法通常有（蒸气压法、热分析法）______________和（测折光率法、测溶解度法）______________ 。(2分) 3. ΔG作为过程方向与限度判据的条件是（ ）。(2分) 4. 在温度为T时反应C(s)+O2 (g) = CO2(g)、C(s)+(1/2)O2 (g) = CO(g) 的平衡常数分别为K1、K2，则反应CO(g)+O2 (g) = CO2(g)的平衡常数为_____________________。(1分) 5. 产生物理吸附的作用力是（ ），产生化学吸附的作用力是（ ）。(2分) 6．化学反应 aA + bB → gG + hH 用各组分表示的速率关系式存在的关系为 dcA /（__）dt = dcB /（__）dt =dcG /（__）dt = dcH /（__）dt (2分) 7. 一般情况下，温度升高10K，反应速率约为原来的____ 倍。 (1分) 8. 丁达尔效应的本质是__________________________________。(2分) 三、计算题：(6小题，选做5小题，共 56分)（48学时做1-5小题，58或64学时做2-6小题） 1. 25 ℃ 、100 kPa下，金刚石和石墨的标准熵分别为2.38 JK-1mol-1 和5.74 JK-1mol-1 , 其标准燃烧焓分别为-395.407kJmol-1 和 –393.510kJmol-1 , 根据25 ℃ 、100 kPa下石墨→金刚石的DrGm 值判断何种晶型稳定。(10分) 2. 1mol 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 5倍，压力与外压相同，计算此过程的Q、W、ΔU、ΔH、ΔS、ΔA及ΔG。（已知理想气体的定容摩尔热容为12.471J.mol-1.K-1）（12分） 4. 某药物分解30%即为失效。若放置在3℃的冰箱中保存期为两年，某人购回此新药物，因故在室温(25℃)下搁置了两周，试通过计算说明此药物是否已经失效?已知该药物分解为一级反应，且分解活化能Ea为130.0 kJ. mol－1。(12分) 5. 已知金属A和B的熔点分别为648℃和1085℃. 两者可形成两种稳定化合物A2B和AB2, 其熔点分别为580, 800, 两种金属与两种化合物四者之间形成三种低共熔混合物. 低共熔混合物的组成[含B%(质量)]及低共熔点对应为: B:35%, 380℃; B: 66%, 560℃; B: 90.6%, 680℃. 利用上述数据绘出A-B两组分凝聚系统相图, 并标出各区的稳定相和自由度. 已知A和B的相对原子质量分别为24.3和63.55. (10分) 6．电池：Ag︱AgCl(s)︱KCl(aq)︱Hg2Cl2(s)︱Hg(l)在298K时的电动势E=0.455V, (dE/dT)p=3.38*10-4V.K-1. （1） 写出该电池的电极与电池反应。 （2） 求出ΔrGm 、ΔrHm、ΔrSm及Qr.（10分） 四、问答题：(共2小题， 共10分) 1. 请说明下列公式的使用条件 (6分) ΔU =Q +W ΔH =Q W=nRTln(V1/V2) 2. 在稀的AgNO3溶液中，滴加少量KCl溶液（AgNO3稍过量）形成AgCl溶胶，请写出其胶团结构表示式。 (4分) 参考答案 一、选择题（10小题，每题2分，共20分） 1. A。 按生成焓定义，反应物必须为稳定相态的单质。 2. A。 ∵ 绝热 ∴ Q = 0 ∵ 理想气体节流膨胀后 T 不变 ∴ W = p1V1 - p2V2 = nRT1-nRT2= 0 △S = nR ln(V2/V1) > 0 ( V2> V1 ) 3. A。 加入惰性气体相当于降低总压，该反应为气体体积减少的反应，故对正反应不利。 4. B 由享利定律 pA= kA xA , pB= kB xB 因为 kA>kB，当 pA= pB 时则 xA < xB 5.A 6.B 熔化时体积的变化△V可以大于零或小于零,故压力增加时熔点不一定增高. 7. D。 电池充电电压比放电电压高，所得功比对外所做的功多，故W > 0，又 △U = 0， Q = －W<0。 8.C 9.A 对一级反应,ln(cA,0/cA)=kt, cA =(1-1/5)cA,0 或 k=(1/t)ln[1/(1-xA)] k=(1/t)ln{cA,0/[(1-1/5)cA,0]}=(1/4s)ln(5/4)=0.0558s-1 t1/2=ln2/ k=0.693/0.0558s-1 =12.42s 10.B 电泳 二 . 填空题：(共9小题， 共14分) 1. △Hm =R T1 T2 ln( p2 / p1 ) / ( T2 - T1 ) 2. 热分析法、测溶解度法 3. L2+L3 - L1 4. K1/K2 5. g水－苯= g水－汞＋g苯－苯cosq 6.- a，-b， g， h 7. 2~4 8. 溶胶对光的散射现象 9. 胶粒在分散介质中的不规则的运动 三、 计算题：(6小题，共 56分) 1. 答：DrSm = Sm (金)- Sm(石) = 2.38 JK-1mol-1 -5.74 JK-1mol-1 = -3.36JK-1mol-1 DrHm = DfHm(石) - DfHm(金) = –393.510kJmol-1+395.407kJmol-1 = 1.897kJmol-1 DrGm = DrHm - TDrSm =1.897kJmol-1-298.15K(-3.36JK-1mol-1)= 2.90kJmol-1 DrGm >0, 石墨稳定。 2.系统所经过程如下 其中: 终态: 气体当作理想气体处理, 整个过程恒温, 所以 △H(N2)= △U(N2)=0, △ H =△H(N2) +△H(H2O)= △H(H2O) = = 0 (理想气体) + = 1.6974mol * (-40.67kJ/mol) = - 69.03kJ △U =△H - △pV=△H - p3V3+ p1V1 = △H - [( n’(H2O,g)+n(N2))- ( n(H2O,g)+n(N2))]RT = -69.03kJ - (8.2305-9.9279)*8.314*373.15kJ/1000 = -63.76 kJ △ S =△S(N2) +△S(H2O) = = J.K-1 = -238.86 J.K-1 △G=△H - T△S =[ -69.03 -373.15*(-0.23886) ] kJ =20.10 kJ △ A=△U - T△S = [ -63.76 -373.15*(-0.23886) ] kJ =25.37 kJ 过程恒温可逆: Q = T△S = 373.15*(-0.23886) kJ =-89.13 kJ W=△U - Q = -63.76 kJ +89.13 kJ = 25.37 kJ 3.解：(1) bB=(2.22g/111.0 gmol－1)/1kg=0.02molkg－1 DTb=KbbB=0.52Kmol－1kg0.02molkg－1 =0.01K (2) cB≈bB r ≈0.02molkg－11 kgdm－3=0.02moldm－3 P= cB RT=0.021000 molm－38.315JK－1mol－1298.15K=49.58kPa (3) 已知T=373.15K时水饱和蒸气压p＝101325Pa，利用克－克方程求T’=298.15K时的饱和蒸气压p’： ln(p’/p)= －[DvapHmq(H2O)/R](1/T’－1/T) ln(p’/101325Pa)=－(40670 Jmol－1/8.315JK－1mol－1)(1/298.15K－1/373.15K) p’=3747Pa xA= nA/(nA+ nB)=(1000/18)mol/[(1000/18)+(2.22/111)]mol =0.9996 此溶液的饱和蒸气压＝pA= p’xA= 3747Pa0.9996＝3745Pa 4.解：(1) 平衡时H2O和CO2的分压p=p总/2，Kq= p(H2O) p(CO2)/pq2=( p总/2 pq)2 所以 T1=303.15K时，K1q= [0.827kPa/(2100kPa)]2 =1.7110－5 T2=373.15K时，K2q= [97.47kPa/(2100kPa)]2 =0.2375 DrHmq =RT1T2ln(K2q/ K1q)/(T2－T1) =8.315JK－1mol－1303.15K373.15Kln(0.2375/1.7110－5)/(373.15-303.15)K =128.2kJmol－1 (2) 在分解温度T时Kq= [101.325kPa/(2100kPa)]2 =0.2567 代入等压方程积分式： ln(Kq/ K1q)＝－(DrHmq /R)(1/T－1/T1) ln(0.2567/1.7110－5) =－(128.2kJmol－1/8.315JK－1mol－1)(1/T－1/303.15K) 得 T=373.8K 5. 解：C=2(双组分), 恒压时 F = C + 1 - P = 3 - P , A2B wB% = 63.55/(63.55+2*24.3) % = 56.7 %, AB2 wB% = 2*63.55/(2*63.55+24.3) % = 83.9%, 单相区F =2, 两相平衡区F=1, 三相线(CDE, FGH, IJK) F =0 6. (1) 在恒容下，硝酰胺的分解量（浓度）与N2O气体的分压成正比。因为开始时没有N2O，p0=0，根据实验结果 lg[p∞/(p∞ － p)] = k t，即有lg[(p∞－ p0)/(p∞ － pt)] = k t，此式为一级反应式lg(pA，0/pA)= k t，故反应对硝酰胺为1级反应； (2) 根据实验结果：，即 ，， 可知反应对a(H+)为负1级反应，所以反应速率的微分方程应为 四、问答题：(共2小题， 共10分) 1. 答： dS = dQ/dT ：可逆过程 ΔH = nCp,m(T2-T1) ：恒压且热容与温度无关 ΔG =ΔH – TΔS ：恒温 2. 答：已知水在100 ℃ 时的饱和蒸气压为101.325Pa, 根据克-克方程 ln(p’/p)=-(DvapHm/R)(1/T’-1/T) 即 ln(69kPa/101.325kPa)=-(41050Jmol-1 /8.3145JK-1mol-1 )(1/T’-1/373.15K) T’= 362.62K 教学重点：电解质溶液的电性质，给出电池写电池反应及相关的热力学、电化学性质的计算，设计电池为次要内容。 2001～2002学年第1学期期末考试 物理化学 试题 2002年1月17日 说明：1、全部答案写在答题纸上，标明题号，不抄题。 2、考试时间为2.5小时。 3、考试结束时，请将试题、答题纸、草纸上交。 --------------------------------------------------------------------------------------------------- 一、选择题 ( 共15题 30分 ) 1. 2 分 (0236) 下列诸过程可应用公式 dU = (Cp- nR)dT进行计算的是： ( ) (A) 实际气体等压可逆冷却 (B) 恒容搅拌某液体以升高温度 (C) 理想气体绝热可逆膨胀 (D) 量热弹中的燃烧过程 2. 2 分 (0696) 理想气体经可逆与不可逆两种绝热过程： ( ) (A) 可以从同一始态出发达到同一终态 (B) 从同一始态出发，不可能达到同一终态 (C) 不能断定 (A)、(B) 中哪一种正确 (D) 可以达到同一终态，视绝热膨胀还是绝热压缩而定 3. 2 分 (0935) 理想气体等温过程的ΔF。 ( ) (A) >ΔG (B) <ΔG (C) =ΔG (D) 不能确定 4. 2 分 (1026) 下列函数中为强度性质的是： ( ) (A) S (B) (G/p)T (C) (U/V)T (D) CV 5. 2 分 (1224) 273 K，10p$下，液态水和固态水（即冰）的化学势分别为μ(l) 和μ(s)，两者的关系为： ( ) (A) μ(l) >μ(s) (B) μ(l) = μ(s) (C) μ(l) < μ(s) (D) 不能确定 6. 2 分 (1783) 在恒温抽空的玻璃罩中封入两杯液面相同的糖水 (A) 和纯水 (B)。经历若干时间后，两杯液面的高度将是： ( ) (A) A 杯高于 B 杯 (B) A 杯等于 B 杯 (C) A 杯低于 B 杯 (D) 视温度而定 7. 2 分 (2437) 在通常情况下,对于二组分物系能平衡共存的最多相为： ( ) (A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4 8. 2 分 (2396) 硫酸与水可形成H2SO4H2O(s)、H2SO42H2O(s)、H2SO44H2O(s)三种水合物,问在 101 325 Pa 的压力下，能与硫酸水溶液及冰平衡共存的硫酸水合物最多可有多少种? ( ) (A) 3 种 (B) 2 种 (C) 1 种 (D) 不可能有硫酸水合物与之平衡共存。 9. 2 分 (2568) 已知 A 和 B 可构成固溶体，在 A 中，若加入 B 可使 A 的熔点提高，则B在此固溶体中的含量必 _______ B 在液相中的含量。 ( ) (A) 大于 (B) 小于 (C) 等于 (D)不能确定 10. 2 分 (2843) 已知反应 2NH3= N2+ 3H2在等温条件下，标准平衡常数为 0.25，那么，在此条件下，氨的合成反应 (1/2) N2+(3/2) H2= NH3 的标准平衡常数为： ( ) (A) 4 (B) 0.5 (C) 2 (D) 1 11. 2 分 (2864) 若 298 K 时，反应 N2O4(g) ＝ 2NO2(g) 的 K = 0.1132，则： (1) 当 p (N2O4) = p (NO2) = 1 kPa 时，反应将 ___________； ( ) (2) 当 p (N2O4) = 10 kPa，p (NO2) = 1 kPa 时，反应将 ________ 。 ( ) (A) 向生成 NO2的方向进行 (B) 向生成 N2O4的方向进行 (C) 正好达化学平衡状态 (D) 难于判断其进行方向 12. 2 分 (2894) 在一定温度和压力下，对于一个化学反应，能用以判断其反应方向的是 ( ) (1) ΔrG (2) Kp (3) ΔrGm (4) ΔrHm 13. 2 分 (2866) (1) 处于标准态的 CO2(g) 和 O2 (g)，其标准燃烧焓值为零 (2) 因为ΔrG = -RT lnK ，而K 是由平衡时的组成表示的，所以ΔrG 表示平衡时产物的吉布斯自由能与反应物的吉布斯自由能之差 (3) 水在25℃, p$下蒸发，求算熵变的公式为 ΔS =(ΔH -ΔG )/ T (4) 在恒温，恒压下可逆电池反应，求算熵变的公式为 ΔrSm= ΔrHm/ T 上述说法正确的是： （ ） (A) 1 , 2 (B) 2 , 3 (C) 1 , 3 (D) 3 , 4 14. 2 分 (2942) 在 T，p 时，理想气体反应 C2H6(g) ＝ H2(g) + C2H4(g)的 Kc/Kx为： ( ) (A) RT (B) 1/(RT) (C) RT/p (D) p/(RT) 15. 2 分 (3136) 标准态的选择对下列物理量有影响的是： ( ) (A) f，m，ΔrG (B) m，m$，ΔF (C) a，m$，ΔrG (D) a，m，(G/x) 二、填空题 ( 共 5题 10分 ) 16. 2 分 (0285) 某理想气体，等温(25℃)可逆地从1.5 dm3膨胀到10 dm3时，吸热9414.5 J，则此气体的物质的量为 摩尔。 17. 2 分 (1202) 化学位mB就是 B 物质的偏摩尔 ___________ 。 18. 2 分 (2422) N2(g)，O2(g) 体系中加入一种固体催化剂，可生成几种气态氮的氧化物，则体系的自由度为 。 19. 2 分 (2573) 完全互溶的二组分溶液，在 xB= 0.6 处平衡蒸气压有最高值，那么组成xB=0.4的溶液在气-液平衡时,xB(g)，xB(l)，xB(总)的大小顺序为________________ 。将 xB=0.4 的溶液进行精镏，塔顶将得到 ___________ 。 20. 2 分 (2948) 2948 低压气相反应的平衡常数与温度，压力的关系分别是：Kp只是温度的函数, Kc是 ____________的函数，Kx是 ___________ 的函数。 三、计算题 ( 共 5题 60分 ) 21. 10 分 (0824) 计算 1mol He(理想气体) 在下列状态变化过程中的ΔH和ΔG。 He (101.325 kPa,473 K)He (101.325 kPa,673 K) 已知：Cp, m [He(g)] = (5/2)R ，473K 时 S [He(g)] = 135.1 JK-1mol-1 。 22. 15 分 (1104) 某气体状态方程为 pV = n(RT + Bp)，始态为p1T1，该气体经绝热真空膨胀后终态压力为p2，试求该过程的Q，W及气体的ΔU，ΔH，ΔF，ΔG，ΔS。 23. 10 分 (1809) 两液体A, B形成理想液体混合物。在320 K，溶液I含3 mol A和1 mol B，总蒸气压为：5.33104 Pa。再加入2 mol B 形成理想液体混合物II，总蒸气压为 6.13104 Pa。 (1) 计算纯液体的蒸气压 p A*，pB*； (2) 理想液体混合物I的平衡气相组成 yB； (3) 理想液体混合物I的混合过程自由能变化ΔmixGm； (4) 若在理想液体混合物II中加入3 mol B形成理想液体混合物Ⅲ，总蒸气压为多少？ 24. 15 分 (2419) 固体 CO2的蒸气压与温度间的经验式为： ln(p/Pa)=-3116 K/T + 27.537 已知熔化焓DfusHm= 8326 Jmol-1，三相点的温度为 217 K。试求出液体 CO2的蒸气压与温度的经验关系式。 25. 10 分 (2965) 3H2+ N2= 2NH3在 350℃的Kp= 6.81810-8(kPa)-2，并设与压力无关，从3:1的 H2，N2混合物出发，在 350℃下要获得物质的量分数为 0.08 的 NH3，压力至少要多大？ 物理化学试卷 答案 一、选择题 ( 共15题 25分 ) 1. 2 分 (0236) [答] (C) (2分) 2. 2 分 (0696) [答] (B) 因为 绝热可逆ΔS = 0 ，绝热不可逆S > 0。 所以 状态函数 S 不同，故终态不能相同。 3. 2 分 (0935) [答] (C) 4. 2 分 (1026) [答] (C) 容量性质除以容量性质为强度性质。 5. 2 分 (1224) [答] (C) 6. 2 分 (1783) [答] (A) μ(纯水) >μ(糖水中水)