物理化学经典习题

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。

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 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) + O2(g) ═ H2O(l) 的 (?rGm– ?rFm)/ J?mol-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？

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) ； B) ； C）； D）。

2、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

5×10５Ｐa,今在定温下外压恒定为1×10６Ｐa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?＝6.55×10－４。试求ＮＨ２ＣＯＯＮＨ４的分解压。

六、(共20分) 反应Ｃ２Ｈ４（g）＋Ｈ２Ｏ（g）＝Ｃ２Ｈ５ＯＨ（g）的ΔrＨ?m为－4.602×104J?mol－1, ΔCp=0,ΔrG?m(298)=－8.196×103J?mol－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：

298K时，k+=0.20s－1,k－=5.0×10－9Pa－1?s－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：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。

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 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) + O2(g) ═ H2O(l) 的 (?rGm– ?rFm)/ J?mol-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？

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、单选题

1.1p?,100℃下，水与100℃大热源接触，使水向真空容器中蒸发变为101.325kPa的水蒸汽，设此过程做功为W，吸热Q，终态压力为p,体积为V，用他们分别表示。下列答案哪个是正确的

1 Q Q-pV (Q-pV)/373 0 -pV

2 Q-pV Q Q/37

3 0 -pV

3 Q-pV Q Q/100 -pV 0

4 Q Q-pV (Q-pV)/100 pV 0

2.某气体状态方程为 , 仅为体积的函数，恒温下该气体的熵随体积V增加而( )。

A、增加

B、下降

C、不变

D、难以确定

3.在101325Pa的压力下，I2在液态水和中达到分配平衡（无固态I2存在），则该体系的自由度为

A、 B、 C、 D、

4.已知，反应的为正，为正（假定，不随温度变化），下列说法哪一种是正确的

A、低温下自发，高温下非自发

B、高温下自发，低温下非自发

C、任何温度下均为非自发

D、任何温度下均为自发

二、苯（A）和二苯基甲醇（B）的正常熔点分别为6℃和65℃，两种纯固态物质不互溶。

低共溶物熔点为1℃，组成中含B为0.2（mol分数），A 和B可形成不稳定化合物AB2,它在

30℃时分解。

1) 画出苯-二苯基甲醇的T-x示意图

2) 标出各区域相态

3) 说明含B摩尔分数为0.8的不饱和溶液在冷却过程中的变化情况。

三、在101325Pa、60℃时，有50％解离，100℃时有79％解离，计算：

1）反应的平衡常数和解离热

2）60℃时反应的各为多少

四、已知N2分子的转动特征温度为2.86K，用统计力学方法计算在298K、101325Pa下，1mol N2分子的转动热力学函数。

五、已知水的表面张力，试计算在283K、101325Pa下可逆地使一定量的水的表面积增加10m2（体积不变）时，体系的

六、NO高温均相分解反应是二级反应，测得1423K时速率常数为 ,1681K时速率常数为。求：

1）反应活化熵、活化焓

2）反应在1500K时速率常数

七、某化合物分解反应为一级反应，活化能为 ,已知557K时该反应的速率常数 ,现在要控制反应在10min转化率达到90％，反应的温度应控制在多少度?

八、25℃时，电池的电动势E=0.6120V，标准电动势E?=0.6125V，求该溶液的离子平均活度系数

一、选择题（40分，每题2分）

1．对于任何循环过程，系统经历了i步变化，则据热力学第一定律应该是----------------------( )

(A)?Qi=0, (B)?Wi=0, (C)(?Qi+?Wi)>0, (D) (?Qi+?Wi)=0

2．1mol水银蒸气在正常沸点630K时压缩成液体,已知其蒸发热为54566J?mol-1,设水银蒸气为理想气体,则此过程的?U和?H为-----------------------------------------------------------------------------------( )

(A) ?U=?H=54566J (B) ?U=-49328J,?H=-54566J

(C)由于定温,故?U=0,?H=0 (D) ?U=-59804J,?H=-54566J

3．某反应A+2B?C,已知298K时标准摩尔反应热?rHm?(298K)=80.14 kJ?mol-1,?Cp,m=0, 则1000K时?rHm?(1000K)为------------------------------------------------------------------------------------------------( )

(A)?rHm?(1000K)>?rHm?(298K) (B) ?rHm?(1000K)

(C)?rHm?(1000K)=?rHm?(298K) (D) ?rHm?(1000K)=0

4．理想气体与温度为T的大热源接触作定温膨胀吸热Q，所作的功是变到相同终态的最大功的20%，则系统的熵变为------------------------------------------------------------------------------------------( )

(A)Q/T (B)0 (C)5Q/T (D)-Q/T

5．可逆热机的效率最高，在其它条件相同的情况下，假设由可逆热机牵引火车，其速度将--( )

(A)最快 (B)最慢 (C)中等 (D)不能确定

6．液态水在373K及101325Pa下汽化为水蒸汽，则该过程的

-----------------------------------------( )

(A)?H＝0 (B) ?S＝0 (C)?A＝0 (D) ?G=0

7．理想溶液的通性是--------------------------------------------------------------------------------------------( )

(A) ?Vmix=0, ?Hmix=0,?Smix?0,?Gmix?0

(B) ?Vmix=0, ?Hmix=0,?Smix?0,?Gmix=0

(C)?Vmix=0, ?Hmix?0,?Smix?0,?Gmix?0

(D)?Vmix=0, ?Hmix=0,?Smix=0,?Gmix=0

8．A和B能形成理想溶液，已知在373K时纯液体A的蒸汽压力为133.32kPa，纯液体B的蒸汽压为66.66kPa，当A和B的二元溶液中A的摩尔分数为0.5时，与溶液平衡的蒸汽中A的摩尔分数是-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------( )

(A)1 (B)3/4 (C)2/3 (D)1/2

9．在T、P条件下化学反应2A(g)+B(g)?3C(g)自发地由反应物变为产物，则反应体系中化学势之间应满足--------------------------------------------------------------------------------------------------------( )

(A)2?A+?B?3?C (B) 2?A+?B?3?C (C) 2?A+?B=3?C (D) ?A+?B??C

10．反应(1)SO2(g)+1/2O2(g)=SO3(g)的平衡常数为Kp,1?

(2) 2SO3(g) =2SO2(g)+O2(g) 的平衡常数为Kp,2?

则Kp,1?与Kp,2?的关系为-----------------------------------------------------------------------------------------( )

(A) Kp,1?= Kp,2? (B) (Kp,1?)-2= Kp,2?

(C) Kp,1?=(Kp,2?)2 (D) Kp,1?=1/Kp,2?

11．反应H2(g)+1/2O2(g)===H2O(l)，当O2(g)因反应消耗了0.2mol时，反应进度?为(mol)----- ( )

(A)0.2 (B)0.1 (C)0.4 (D)无法确定

12．对于单组分物系的汽液平衡研究，若lnp与1/T成直线关系，则?lgHm为-------------------- ( )

（A）?lgHm =0 （B）?lgHm =常数（C）?lgSm=0 （D）?lgHm=f(T)

13． 313K时纯液体A的饱和蒸汽压是纯液体B的21倍，A和B能形成理想溶液，若气相中A和B的摩尔分数相等，则液相中A和B的摩尔分数之比XA:XB应为-------------------------------( )

(A)1：21 (B)21：1 (C)22：21 (D)1：22

14．298K时，有浓度均为0.001mol kg-1的下列电解质溶液其离子平均活度系数??最大的是---( )

(A)CuSO4 (B)CaCl2 (C)LaCl3 (D)NaCl

15．下列两电池反应的标准电动势分别为E1?和E2?，则两个值的关系为：

(1)1/2H2(p?)+1/2Cl2(p?)=HCl(a=1)

(2) 2HCl(a=1) =H2(p?)+Cl2(p?)-----------------------------------------------------------------