物理化学期末复习练习题及答案(天津理工大学)

《物理化学》期末复习题

一、判断题

1．封闭系统和环境间没有温度差就无热传递。（√）

2. 隔离系统的热力学能是守恒的。（√）

3. 在隔离系统中发生某化学反应，使系统的温度明显升高，则该系统的△U > 0（×）

4．298.15K时，氢气的标准摩尔燃烧焓与H2O（l）的标准摩尔生成焓量值上相等。( √ )

5．若一个过程是可逆过程，则该过程的每一步都是可逆过程。（√ ）

6. 绝热过程Q ＝0，由于Q ＝ΔH，所以ΔH ＝0。（×）

7. 在一体积恒定的绝热箱中置一绝热隔板，将其分为左右两部分。在两侧分别放入T、p皆不相同的同种气体。现将隔板抽去并达到平衡，若以箱内全部气体为系统，则此混合过程的Q、W、△U都为零。（√）8．反应N2(g)＋O2(g) = 2NO (g) 的热效应为Δr H m，这就是N2(g)的燃烧热，也是NO (g) 生成热的2 倍。(×) 9．隔离系统的熵是守恒的。（×）

10．理想气体绝热过程功的计算式为W = n C v，m (T2-T1)，此式无论绝热过程是否可逆均适用。（√ ）11．凡是△S > 0的过程都是不可逆过程。（×）

12. △f HΘm（C，金刚石，298.15K）= 0（×）

13．体系由平衡态A变到平衡态B，不可逆过程的熵变一定大于可逆过程的熵变。( ×)。

14．熵增加原理就是隔离体系的熵永远增加。( ×)

15．298K时，稳定态单质的标准摩尔熵为零。（×）

16. 偏摩尔量就是化学势。（×）

17．只有广度量才有偏摩尔量，强度量是不存在偏摩尔量的。（√）

18. 向溶剂中加入少量溶质一定会导致该溶剂沸点上升。(×)

19. 在一定温度下，p*B>p*A，由纯液态物质A和B形成理想液态混合物，当气—液两相达到平衡时，气相组成y B总是大于液相组成x B。（√）

20．相律只适用于平衡系统。( √)

21. 对理想气体反应，恒温恒容下添加惰性气体组分，平衡不移动。（√）

22. 反应C(s) + H2O (g) = CO (g) + H2(g)，恒温下若增大体系的总压，反应正向进行。（×）

23．恒温下，稀电解质溶液的浓度增大时，摩尔电导率增大。（×）

24. 在温度、溶剂种类一定条件下，某强电解质稀溶液随电解质浓度增加，电导率κ变大，而摩尔电导率Λm 变小。（√）

25．无论是强电解质还是弱电解质，其摩尔电导率均随溶液的稀释而增大。（√ ）

26．表面张力的存在是弯曲液面产生附加压力的原因。( √)

二、填空题

1. 在U 、H 、S 、G 四个热力学量中，系统发生恒温恒压可逆相变，不变的量是 G ，而绝热可逆过程中不变的量是 S 。

2. 1mol 理想气体在298K 下，从2×10-3m 3等温可逆膨胀到20×10-3m 3，此过程中系统的熵变ΔS 为 19.15 J·K -1。

3. 一定量的理想气体从同一始态出发，分别经绝热可逆压缩和恒温可逆压缩到相同的终态体积V 2，则终态的压力p 2（恒温） < p 2（绝热）。

4. 一定量的理想气体从同一始态出发，分别经（1）等温可逆膨胀；（2）绝热可逆膨胀，到相同的末态体积，以U 1, U 2分别表示两个终态的内能值，则U 1 > U 2。

5. 1000C 、1.5p Θ的水蒸汽变为1000C ，p Θ的液体水，则此过程的△S ___ 0，△G _ _0。

5. 某反应2A ＋B P 进行一段时间后，消耗A 物质1mol ，其ΔH ＝200kJ ，此时反应进度为 0.5 mol ，反应的△r H m ＝ 400 kJ ?mol -1。

6. 已知250C 下，反应C （石墨）＋2H 2（g ）＋0.5O 2（g ）→CH 3OH （l ）的C （石墨）、H 2（g ）和CH 3OH

（l ）的标准摩尔燃烧焓ΔC H m Θ分别为-393.51kJ?mol －1，-285.85kJ?mol -1和-726.51kJ?mol -1，则CH 3OH （l ）

的标准摩尔生成焓Δf H m Θ为－238.7 kJ?mol －

1。

7. 理想气体恒温可逆膨胀，?H > W ，?H < Q ，Q > 0，理想气体恒温可逆压缩，?U = 0，?H = 0

8. 1mol 理想气体经恒温可逆膨胀、恒容加热、恒压压缩回到始态，?U = 0，?H = 0，W > 0。

9. H 2和O 2以2:1的比例在绝热钢瓶中反应生成水，则 ?U = 0。

10. 理想气体绝热反抗外压膨胀，Q = 0， ?U < 0， ?H < 0。

11. 石墨和金刚石(C)在25℃，101325Pa 下的标准燃烧热分别为-393.4 kJ·mol -1和-395.3 kJ·mol -1，则金刚石的标准生成热?f H m Θ (298K)为 1.9 kJ·mol -1。

12. 1 mol 理想气体在300K 下等温可逆膨胀使体积增大一倍, 此过程的W = -1.729 kJ.

13. 一理想气体在恒定外压p Θ＝100 kPa 下从10 dm 3膨胀到16 dm 3，同时吸热126 J ，则此过程的△U 为 – 474 J 。

14. 1mol 理想气体绝热向真空膨胀，若其体积增加到原来的10倍，则体系和环境的熵变分别为： 19.14 J·K -1 和 0 J·K -1

15. 在300K 时，48.98 dm 3的理想气体从100 kPa 变到500 kPa ，△G 为 7.883 kJ 。

16. 理想气体反抗恒外压绝热膨胀时, ?U < 0 ，?T < 0。

17. 纯物质完美晶体， 0K 时熵值为零。

18. 理想气体经历一个循环过程，对环境作功100 J ，则循环过程的热Q 等于 100 J 。

19. 系统由相同的始态经过不同途径达到相同末态。若途径a 的Q a = 2078J ，W a = -4157J ，而途径b 的Q b = -692J ，则W b = -1387J

20. 稀溶液的依数性是蒸汽压下降，熔点降低，沸点升高，渗透压。

21. 理想液态混合物的ΔV = 0，ΔH = 0，ΔS > 0，ΔG < 0 22. 根据克拉配龙方程和克劳修斯-克拉佩龙方程可以知道：当压力减小时，水的凝固点将升高，水的沸点将下降。

23. 在一定的T 、p 下，若物质A 在α相和β相中的化学势满足)A()A(βαμμ>，则A 在两相中的迁移方向是 α→β ；若A 在两相中达到平衡，则)A(αμ = )A(βμ。

24. 400K 时气相反应N

2(g)+3H 23(g)的Δr G m Θ＝－3.0 kJ ?mol -1 ，则该反应在400K 时的K

Θ为 2.46 ，其逆反应NH 32(g)+3/2 H 2(g) 在400K 时的K Θ为 0.638 。

25. 在一抽空的容器中放有过量的NH 4HS （s ）发生分解反应，NH 4HS （s ）与其分解产物NH 3（g ）和H 2S （g ）成平衡，此平衡系统的相数P 、组分数C 、自由度数F 分别为：2、 1、 1 。

26. 已知 E ΘCu 2+/Cu = 0.337V ， E ΘCu +/Cu = 0.521V ，由此可求出E ΘCu 2+/Cu + = 0.153 V 。

27. 已知0.02 mol ?kg -1BaCl 2溶液，其离子的平均活度因子γ±为0.659，那么其电解质溶液的平均离子活度α±为 0.0209 。

28.浓度为b的Al

2(SO

)

溶液，正负离子的活度系数分别用γ+和γ－表示，则其γ±

= a±

bΘ

。

29.由于新相难以形成而出现的四种常见的亚稳态是过饱和蒸汽，过热液体，过冷液体，过饱和溶液。

30.将适量的表面活性剂加入到水中，溶液的表面张力γ随表面活性剂浓度c的变化率dγ/d c< 0

31.反应2A→3B，则/A

dc dt

-与/

dc dt之比为2: 3 。

32.某反应在20o C时的速率常数为0.01s－1，该反应的级数为一级，20o C时反应的半衰期为

69.31S 。

33.反应2O

= 3O

的速率方程可表示为2121

3232

d(O)d(O)

(O)(O)(O)(O)

d d

c c

kc c k c c

t t

-==

或则速度常数k和kˊ的关系为3k = 2 kˊ。一基元反应，正反应活化能是逆反应活化能的2倍，反应时吸热120 kJ·mol-1，则正反应的活化能为240 kJ·mol-1

三、选择题

1.1mol单原子理想气体从273K及20

2.6 kPa的初态经p T = 常数的可逆途径压缩至409.4 kPa的终

态，则此过程的△U为（ D ）。

A. 1720J B －406.8J C. 406.8J D. －1720J

2.对理想气体，下列关系式不正确的是（ A ）。

A．0

B. 0

C．0

D. 0

???

3.当理想气体反抗一定的压力作绝热膨胀时，则（ D ）

A．焓总是不变 B. 热力学能总是增加C．焓总是增加 D. 热力学能总是减少

4.100℃，101.325 kPa下的水向真空气化为同温同压下的水蒸气，其ΔU（C ）。

A.= 0

B. ＜0

C. ＞0

D. 无法确定

5.发生下述变化时, （ A ）系统的熵值可能变化。

A. 可逆过程

B. 可逆循环

C. 不可逆循环

D. 绝热可逆

6.在298.15K和100kPa下水汽化为同温同压的水蒸气，则系统与环境的熵变（ C ）

A. ΔS sys< 0，ΔS amb < 0

B. ΔS sys < 0，ΔS amb > 0

C. ΔS sys > 0，ΔS amb < 0

D. ΔS sys > 0，ΔS amb > 0

7.理想气体绝热向真空自由膨胀过程中（ D ）

A．W = 0，Q > 0，ΔU > 0，ΔH = 0 B. W = 0，Q＝0，ΔU = 0，ΔH > 0

C．W< 0，Q > 0，ΔU = 0，ΔH = 0 D. W＝0，Q = 0，ΔU = 0，ΔH = 0

8.△H＝Q p此式适用于哪一个过程: ( B )

A.理想气体从101325 Pa反抗恒定的10132.5 Pa膨胀到10132.5 Pa

B.在0℃、101325 Pa下，冰融化成水

C.电解CuSO4的水溶液

D.气体从( 298 K，101325 Pa )可逆变化到( 373 K，10132.5 Pa )

9.某体系经不可逆循环后，下列答案中不正确的是（A ）

A Q = 0

B △U = 0

C △H= 0

D △C P = 0

10.制作膨胀功的封闭体系，

的值（ B ）。

A．>0 B. < 0 C．= 0 D. 无法确定

11.在标准压力p?和268.15K时，冰变为水，体系的熵变ΔS应（A ）。

A. 大于零

B. 小于零

C. 等于零

D. 无法确定

12.在00C，101.325 kPa的压力下，H2O（s）→H2O（l），此过程（ D ）。

A. W < 0, ΔU < 0, ΔG < 0

B. W > 0, ΔU > 0, ΔG < 0

C. W < 0, ΔU > 0, ΔG = 0

D. W > 0, ΔU > 0, ΔG = 0

13.下述说法何者正确：（ C ）

A.水的生成热即是氧气的燃烧热

B.水蒸汽的生成热即是氧气的燃烧热

C. 水的生成热即是氢气的燃烧热

D.水蒸汽的生成热即是氢气的燃烧热

14. 在-100C, p Θ时，1mol 过冷水结成冰时，下述表述正确的是（ A ）

A. ΔG < 0，ΔS sys < 0

B. ΔG < 0，ΔS sys > 0

C. ΔG > 0，ΔS sys < 0

D. ΔG > 0，ΔS sys > 0

15. 在隔离系统中发生某化学反应，使系统的温度明显升高，则该系统的ΔU （ B ）。

A. ＞0

B. = 0

C. ＜0

D. 无法确定

16. 用隔板将刚性绝热壁容器分成左右两半，两边充入压力不等的空气(视为理想气体)，已知p 右> p 左，

将隔板抽去后，( A )。

A. Q = 0，W = 0，ΔU = 0

B. Q ＝0，W < 0，ΔU >0

C. Q >0，W < 0，ΔU >0

D. Q ＝0，W < 0，ΔU = 0

17. 一定量的理想气体，从同一初态分别经历等温可逆膨胀、绝热可逆膨胀到具有相同压力的终态，终态体积分别为V 1、V 2。( C )

A. V 1 < V 2

B. V 1 = V 2

C. V 1 > V 2

D. 无法确定

18. 由同一始态经绝热可逆膨胀和恒温可逆膨胀至同样的终态体积，两过程所做的体积功分别为W 1和W 2，则（ B ）

A. | W 1 | >｜W 2｜

B. ｜W 1｜<｜W 2｜

C. ｜W 1｜=｜W 2｜

D. 上述情况都可能

19. 对气体的绝热自由膨胀过程, 下述说法中不正确的是( B )

A. 任何气体, 热力学能都不变

B. 若是真实气体, 热力学能可能变化

C. 若是理想气体, 温度不变

D. 若是真实气体, 温度可能变化

20. 理想气体在绝热条件下经恒外压压缩至稳定, 系统和环境的熵变应为( C ).

A. ?S sys > 0 ?S amb > 0

B. ?S sys < 0, ?S amb = 0

C. ?S sys > 0 ?S amb = 0

D. ?S sys = 0, ?S amb > 0

21. 对任何物质, 下列说法中不正确的是 ( B )

A. 沸点随压力增加而升高

B. 熔点随压力增加而升高

C. 升华温度随压力增加而升高

D. 蒸气压随温度增加而升高

22. 在α，β两种相中均含有A 和B 两种物质，当达到平衡时，下列哪种情况是正确的：（ B ） .

A. μA (α) = μB (α)

B. μA (α) = μA (β)

C. μA (α) = μB (β)

D. μA (β) = μB (β)

23. 在溶剂中加入非挥发性溶质后沸点升高，表明与未加溶质时相比，该溶剂的化学势（ B ）。

A ．增加 B. 减小 C ．不变 D. 不能确定

24. 组分A 和B 能形成理想液态混合物。已知在100o C 时，纯液体A 和B 的饱和蒸汽压分别133.32和

66.66KPa ，当A 和B 的液态混合物中A 的摩尔分数x A 为0.5时，与液态混合物成平衡的蒸汽中组分A 的摩尔分数y A 是( C )

A. 1

B. 3/4

C. 2/3

D. 1/2

25. 对反应式(1) A + B = 2C 和 (2) (1/2)A + (1/2)B = C, 在相同条件下存在关系（ B ）。

A.(1)2(2),(1)(2)r m r m G G K K ΘΘΘΘ?=?=

B.{}2(1)2(2),(1)(2)

r m r m G G K K ΘΘΘΘ?=?= C.{}2(1)(2),(1)(2)r m r m G G K K ΘΘΘΘ

?=?= D.(1)(2),(1)(2)r m r m G

G K K ΘΘΘΘ?=?= 26. 已知反应 2NO （g ）+ O 2（g ）= 2NO 2（g ）的Δr ＨΘm （T ）＜0，当上述反应达到平衡后，

若要平衡向产物方向移动，可以采取（ D ）的措施。

A. 升高温度，减小压力

B. 升高温度，增大压力

C. 降低温度，减小压力

D. 降低温度，增大压力

27. 反应 C(s) + 2H 2(g) = CH 4(g) 在1000K 时的r m G Θ?= 19.29 kJ×mol －1 ，当总压为101.325kPa, 气相组

成是H 270%, CH 4 20%, N 210%的条件下, 上述反应 ( A ).

A. 正向进行

B. 逆向进行

C. 达到平衡

D. 方向不能确定

28. 在某温度下, 一密闭刚性容器内PCl 5 (g)达到分解平衡, 若往此容器中充入氮气使系统压力增大一倍

(此时气体仍可按理想气体处理), 则PCl 5(g)的离解度将 ( C )

A. 增大

B. 减小

C. 不变

D. 视温度而定

29. 恒温恒压时，加入惰性气体，能减少2SO 2 (g)＋O 2(g)＝2 SO 3(g) 的平衡系统中( C )的含量。

A ．SO 2 B. O 2 C. SO 3 D ． SO 2 和O 2

30. 不论是电解池还是原电池，极化的结果都将使（ C ）。

A. 阴、阳极电势同时增加

B. 阴、阳极电势同时减少

C. 阳极电势变大，阴极电势变小

D. 阳极电势变小，阴极电势变大

31. 电解质溶液的摩尔电导率可以看成是正负离子的摩尔电导率之和，这一规律适用于（ B ）。

A ．强电解质溶液 B. 无限稀释电解质溶液

C. 弱电解质溶液

D. 物质的量浓度为1的溶液

32. 0.1mol ·kg -1的LaCl 3溶液的离子强度I 为（ B ）。

A. 1.2 mol ·kg -1

B. 0.6mol ·kg -1

C. 0.3mol ·kg -1

D. 0.2mol ·kg -1

35. 离子独立运动定律（C ）。

A ．只适用于无限稀强电解质溶液 B.只适用于无限稀弱电解质溶液

C. 既适用于无限稀强电解质溶液也适用于无限稀弱电解质溶液

36. 纯液体实际凝固温度比正常凝固点低, 其原因是 ( A )

A. 新生微晶的化学势高

B. 新生微晶的蒸气压低

C. 冷却速度不能无限慢

D. 相变热散失速度恒较快

37. 朗缪尔吸附等温式只适用于 ( A )

A. 单分子层吸附

B. 多分子层吸附

C. 单分子层、多分子层都有吸附

38. 在相同温度下，同一种液体被分散成不同曲率半径的分散系统，以p (平)、p （凸）、p （凹）分别表示

平面液体、凸面和凹面液体上的饱和蒸汽压，则三者之间的关系为 ( B )

A. p （凸）< p (平) < p （凹）

B. p （凸）> p (平) > p （凹）

C ． p （凸）> p (平) < p （凹） D. p （凸）< p (平) < p （凹）

39. 高分散度固体表面吸附气体后，可使固体表面的吉布斯函数 ( A )。

A ． A.减小 B.增大 C. 不改变 D. 无法确定

38. 气固相反应 CaCO 3(s) = CaO (s) + CO 2(g) 已达平衡. 在其它条件不变情况下, 把CaCO 3(s) 的颗粒变得极小, 则平衡 ( B )

A. 向左移动

B. 向右移动

C. 不移动

D. 不能确定

39. 微小晶体与普通晶体相比较, 下列结论中 ( D ) 是错误的.

A. 微小晶体的蒸气压较大

B. 微小晶体的熔点较低

C. 微小晶体的溶解度较大

D. 微小晶体的溶解度较小

40. 有一球形肥皂泡，半径为r ，肥皂水溶液的表面张力为γ，则肥皂泡内附加压力是（ C ）

A. Δp = 2γ/r B . Δp = γ/r C. Δp = 4γ/r

41. 天空云层中小水滴的大小发生变化时，一定是（ A ）

A. 大水滴变大，小水滴变小

B. 大水滴变小，小水滴变大

C. 大小水滴都变大

D. 大小水滴都变小

42. 某基元反应为双分子反应，该反应的反应级数（ A ）。

A. 等于2

B. 大于2

C. 小于2

D. 无法确定

43. 化学反应的级数是个宏观的概念，是实验的结果，其值（ D ）。

A. 只能是正整数

B. 只能是整数

C. 只能是正数

D. 以上都不对

44. 某反应的速率常数 k = 0.214 min -1，反应物浓度从0.21 mol·dm -3变至0.14 mol·dm -3的时间为 t 1，从

0.12 mol·dm -3变到0.08 mol·dm -3

的时间为t 2，则t 2 ：t 1 = ( C )。

A. 0.57

B. 0.75

C. 1

D. 1.25

45. 某反应的反应物消耗掉3/4的时间是其半衰期的2倍，则该反应级数为（ B ）。

A. 零级

B. 一级

C. 二级

D. 三级

简答题

1. 写出应用S 、A 、G 三个状态函数作为过程方向的判据及其应用条件？（热力学）

2．绝热过程的熵增加就一定自发吗？能否用绝热过程的熵变判断过程方向？什么样的绝热过程可以判断方向？（热力学）

3. 理想气体等温膨胀后，由于ΔU =0，所以吸的热全部转化为功，这与热力学第二定律矛盾吗？为什么？

（热力学）

4. 在恒温、恒压、非体积功为零的条件下，某反应的Δr G m<０，则反应物全部变成产物，反应将进行到底，这种说法对吗？简述其理由。（热力学）

5. 不论隔离系统发生什么变化，系统的热力学能和熵总是不变，这句话是否正确，并说明原因。（热力学）6．理想液态混合物的定义是什么? 说明理想液态混合物的混合性质？任一组分化学势表达的形式是什么？（多组分系统热力学）

7. 在温度一定的情况下，向反应平衡体系中充入惰性气体与减低体系的压力等效，这种说法对吗？（化学平衡）

8. 简述温度、压力、浓度和惰性气体对标准平衡常数和化学平衡的影响特点？（化学平衡）

9. CaCO3（S ）在高温下分解为CaO ( s ）和CO2（g ) ,

(1) 若在定压的CO2气体中将CaCO3（S）加热，实验证明加热过程中，在一定温度范围内CaCO3 不

会分解；

(2) 若保持CO2压力恒定，实验证明只有一个温度能使CaCO3和CaO混合物不发生变化。根据相律解

释上述事实。（相平衡）

10. 当在两玻璃板中间加入少量水后，为什么在垂直于玻璃板面方向上很难将其拉开? （界面现象）

11. 在一定温度压力下，为什么物理吸附是放热反应?（界面现象）

12. 常见的亚稳定状态有哪些？为什么会产生亚稳定状态？如何防止亚稳定状态的产生？（界面现象）

13. 在一个封闭的钟罩内，有大小不等的两个球形液滴，问长时间恒温放置后，会出现什么现象？（界面现象）

14. 以两种浓度不同的HCl溶液的界面为例，说明液体接界电势产生的原因及消除方式。（电化学）

15.如果反应1的活化能大于反应2的活化能，降低温度对哪个反应有利，为什么？（动力学）

二、计算题

（一）热力学（教材第二、三、四章）

1．在298.5 K，101325 Pa时有1mol Zn与过量稀硫酸反应，生成氢气和硫酸锌，已知此反应放热为1.431×105J，试计算：

(1) 上述过程中Q，W，ΔU，ΔH的值；

(2) 若上述反应在密闭容器中发生，求Q，W，ΔH，ΔU的值。

解：

(1) 等压过程Δp = 0

ΔH = Q p= -1.431×105J

W = -pΔV= -p V g= -n R T= -1×8.314×298.5= -2.482×103 J

ΔU = Q+W = -1.431×105 -2.482×103= -1.46×105J

(2) 等容过程ΔV=0

W= 0

U为状态函数，其变化值与（1）中的等压过程相同，ΔU = -1.46×105J

Q V =ΔU= -7.28×104J

H 为状态函数，其变化值与（1）中的等压过程相同，ΔH = -1.431×105J

2. 苯在101.325kPa 下的沸点为353K ，摩尔蒸发焓为30.75kJ ﹒mol -1。求此条件下的2mol 液态苯全部成为苯蒸汽时的Q 、W 、△U 、△H 、△S 、△A 和△G 。（蒸汽视为理想气体）(与教材p146页

3.29 题类似) 解：液态苯在353K ，101.325 kPa 下发生可逆相变

ΔH = n Δvap H m =2mo l ×30.75kJ ·mol -1 = 61.5kJ

可逆相变热为恒压热,即Q =ΔH =61.5 kJ

W = －p (V g －V l )≈－PVg=－nRT=（－2×8.315×353）J = －5.87kJ

ΔU = Q + W = (61.5-5.87) kJ = 55.63 kJ

可逆相变ΔS = ΔH /T = {61.5/353} kJ ·K -1 = 0.174 kJ ·K -1

ΔA = ΔU - T ΔS = ΔU - ΔH =(55.63 -61.5)kJ = -5.87KJ

可逆相变，ΔG = 0

（二）化学平衡（教材第五章）

1. 100℃下，下列反应)(2g COCl )()(2g Cl g CO +的98.110K θ-=?，11(373)125.6r m S K J mol K θ--?=??，

计算：（1）100 ℃、总压为200 kPa 时2COCl 的离解度；（2）100℃上述反应的θm r H ?。

解：（1）设2COCl 的离解度为α

)(2g COCl )()(2g Cl g CO +

平衡时的摩尔数（1-α） α α n 总=（1+α）mol

平衡时的分压

11p αα-?+ 1p αα?+ 1p αα?+ 229218.110111p p p K p p p

ααααααΘΘ-ΘΘ??? ?+??==?=?--?+ 解得 α=6.37×10-5

（2）9ln 8.314373.15ln(8.110)57.84m rG RT K ΘΘ-?=-=-???=kJ·mol -1 -3 57.84373.15125.610105r m r m r m H G T S ΘΘΘ?=?+?=+??= kJ·

mol -1 2. 工业上用乙苯脱氢制苯乙烯在900 K 下进行，K 1.51Θ

)(5256g H C H C )()(23256g H g H C H C +

试分别计算在下述情况下，乙苯的平衡转化率。

（1）反应压力为100 kPa 时；

（2）反应压力为101.325 kPa ，且加入水蒸气使原料气中水与乙苯蒸气的物质的量之比为10:1

解：（1） )(5256g H C H C )()(23256g H g H C H C +

初始时各物质的摩尔数 1mol 0 0

平衡时各物质的摩尔数（1-α）mol α mol α mol n 总=（1+α）mol

平衡时各物质的分压p B 11p αα-+ 1p αα+ 1p αα+ p 为系统的总压 652326525//B /()()()B B C H C H H B C H C H p p p p p K p p p ννΘΘΘΘΘ==∏

2222()()10011 1.51111100()1p p p p p K p p p

ααααααααααΘΘΘΘΘ??++==?=?=---?+

77.6%α?=

（2） )(5256g H C H C )()(23256g H g H C H C + H 2O (g)

初始时各物质的摩尔数 1mol 0 0 10 mol

平衡时各物质的摩尔数（1-α）mol α mo l α mol n 总=（1+α+10）

= (11+α) mol

平衡时各物质的分压p B 111p αα-+ 11p αα+ 11p α

α+

652326525//B /()()()B

B C H C H H B C H C H p p p p p K p p p ννΘΘΘΘΘ==∏

22()()11111(1-)(11+()11101.325 1.51(1-)(11+100p p p p p K p p p

ααααααααααααΘΘΘΘΘ??++==?-?+=?=））

94.9%α?=

（三）相平衡（教材第六章）

1. 如下图所示，在101.325 kPa 下，A 、B 两组分液态完全互溶，固态完全不溶，其低共熔混合物ωB =0.60。今有180 g ，ωB = 0.40的溶液Q ，计算冷却时，最多可得多少克纯固体A(s) ?

ωB

图1 两组分的组成-温度相图

解：

（1）从图中可知，当系统冷却时，首先析出A(s)，冷至近三相线时，在B (s)还未析出之前，得到A(s)最多，根据杠杆规则可知

()()()0.60.4)()180()0.40

()60B B B B l m s m s m l s m s m s g

ωωωω--==---?=即（

答：冷却至三相线，最多可得 60 g 的纯A(s)

2. 下图为恒压下的As-Pb 相图，试从相图：

（1）在图2上分别画出w(Pb)为0.20和 0.97的熔融物（即O 点和Q 点处）冷却时步冷曲线的形状；

（2）写出系统点在P 点时，系统存在几相，分别是什么相？

（3）根据杠杆规则计算由100 g 固态砷（As ）与200 g w (Pb) = 0.60的溶液两相平衡共存时的系统组成

w 0(Pb)。

答：

（1）系统点在P 点时，系统存在两相，分别是液相（熔融态）和固体砷。

（3）根据杠杆规则 00(

)(

)()()()()()w Pb s w Pb m l m s w Pb w Pb -=- 即 000()200100()0.6

w Pb w Pb -=- 解得w 0(Pb)=0.4

3. A ，B 两液体能形成理想液态混合物。已知在温度T 时纯A 的饱和蒸气压*40 kPa A p =，纯B 的饱和

蒸气压*120 kPa B p =。

（1）在温度T 下，于气缸中将组成0.4A y = 的A ，B 混合气体恒温缓慢压缩，分别求出凝结出第一滴微小液滴时系统的总压及该液滴的组成B x ?

（2）若将A ，B 两液体混合，并使此混合物在100 kPa ，温度T 下开始沸腾，求该液态混合物的组成B x 及沸腾时饱和蒸气的组成B y 。

解：(1) 由于形成理想液态混合物，每个组分均符合Raoult 定律；凝结出第一滴微小液滴时气相组成不变。因此在温度T

*(1)+(1)A A B A A B A B B B p p x y p p p x p x -==-+

代入数据 40(1)

0.4=40(1)+120=0.333=33.3%B B B

B x x x x --?

**+(1)40(10.333)1200.33366.64A B A B B B p p p p x p x kPa

==-+=-+?= (2) 混合物在 100 kPa ，温度T 下开始沸腾

**+(1)=100A B A B B B p p p p x p x kPa

==-+

代入数据得 40(1-x B )+120x B =100 0.75

B x ?=

*B 1200.750.990%100B B B p p x y p p ?=====

（四）电化学（教材第七章）

1. 25o C 时，实验测得电池Pb|PbSO 4(s)|H 2SO 4 (0.01mol·kg -1) |H 2 (g, p Θ) |Pt 的电动势为0.1705 V 。已知25o C 下

21244(,)(,)744.53kJ mol f m f m G H SO aq G SO aq ΘΘ--?=?=-?，14(,)813.0kJ mol f m G PbSO s Θ-?=-? 。

（1）请写出上述电池的电极反应和电池反应方程式。

（2）计算25 o C 时的E Θ(SO 42- |PbSO 4(s)| Pb 。

（3）计算0.01mol·kg -1 H 2SO 4溶液的活度α。

解：(1)

阳极：Pb(s) + SO 42- = PbSO 4(s)+ 2e -

阴极：2H + + 2e - = H 2 (g)

电池反应：Pb(s) +H 2SO 4 = PbSO 4(s)+ H 2(g)

(2)

42241()()()()813.0(744.53)68.47r m B f m f m f m f m f m G G G PbSO G H G H SO G Pb kJ mol νΘΘΘΘΘΘ-?=?=?+?-?-?=---=-?∑

{}

22442144(|H )(||)(||)68.47r m G zE F zF E H E SO PbSO Pb zFE SO PbSO Pb kJ mol ΘΘΘ+Θ-Θ--?=-=--==-?

所以324

468.4710(||)0.3548296500

E SO PbSO Pb V Θ--?==-? （3） 24H 24(,s)(p /p )ln ln 22()(,s)B B PbSO RT RT E E E

F F H SO Pb νααααΘΘ

Θ=-∏=- 即241ln 0.17052()

RT E F H SO αΘ-= 其中2244=(|H )(||E E H E SO PbSO Pb ΘΘ+Θ--）代入数据得，248.314298.1510(0.3548)ln 0.1705296500()H SO α?---

=? 解得

14.3984-7ln 14.3984=5.58310e αα-=-=?

2. 25 o C 时，电池Zn|ZnCl 2（0.555 mol·kg -1）|AgCl （s ）|Ag 的电动势E = 1.015V 。已知E （Zn 2+|Zn ）=

- 0.7620V ，E （Cl -|AgCl|Ag ）= 0.2222V ，电池电动势的温度系数为：

41= - 4.0210V K p

dE dT --???? ??? （1）写出电池反应；

（2）计算反应的标准平衡常数K ；

（3）计算电池反应的可逆热Q r,m ；

（4）求溶液中ZnCl 2的平均离子活度因子γ±。

解：（1）电池反应为

Zn(s) + 2AgCl (s) = ZnCl 2 + 2Ag(s)

（2）r m =-ln G RT K zE F ?=- 即：()20.22220.762096500ln 76.638.314298.15

zE F K RT ?--?????===? K = 1.90×1033

（3）r,m r m =p

dE Q T S zFT dT ???= ??? ()4-1296500 4.0210298.1523.13kJ mol -=??-??=-?

（4）

()()()()()22221/333321/3333ZnCl Ag ln ln ln ZnCl Zn AgCl ()ln()ln()ln()2ln(ln 4B B B

a a RT RT RT E E E E a zF zF a a zF

b b b RT RT RT E E E zF zF b zF b RT b b RT E E b zF b zF

νααγγγγ±+-±±±ΘΘ

±±Θ=-=-=-=-=-==-?=-=-∏（（）））

代入数据得 ()()338.314298.151.0150.22220.7620ln 40.5555296500

γ±?=---? γ± = 0.5099