物理化学第六章模拟试卷B及答案

物理化学第六章模拟试卷B

班级 姓名 分数

一、选择题 ( 共7题 14分 ) 1. 2 分

对于气相反应，当体系总压力 p 变化时， （ ） (A) 对 K f

$无影响 (B) 对 K r 无影响 (C) 对

K p $ 无影响

(D) 对 K f

$，K r ，K p

$

均无影响

2. 2 分

对反应CO(g)+H 2O(g)=H 2(g)+CO 2(g) ( ) (A) K p

$

=1 (B) K p

$

=K c (C) K p

$

＞K c (D) K p

$

＜K c

3. 3. 2 分

下述说法中哪一种正确？ ( )

(A) 增加压力一定有利于液体变为固体 (B) 增加压力一定不利于液体变为固体 (C) 增加压力不一定有利于液体变为固体 (D) 增加压力与液体变为固体无关

4. 2 分

已知反应 2NH 3= N 2+ 3H 2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) N 2+(3/2) H 2= NH 3 的标准平衡常数为： ( )

(A) 4 (B) 0.5 (C) 2 (D) 1

5. 2 分

Ag 2O 分解可用下面两个计量方程之一表示，其相应的平衡常数也一并列出：

Ag O s Ag s O g 2221

2

()()()

→+ K P ()1 2422Ag O s Ag s O g ()()()→+ K p

()2

设气相为理想气体，且已知反应是吸热的，试判断下列结论哪个是正确的： （ ）

（A ）K K P P ()()211

2= （B ）K K p

p ()()21=

（C ）K p ()2随温度的升高而增大 （D ）O 2

气的平衡压力与计量方程的写法无关

6. 2 分

已知 FeO(s) + C(s) = CO(g) + Fe(s) 反应的 Δr H m

$为正，Δr S m

$为正（假定 Δr H m

$，

Δr S m

$不随温度而变化），下列说法哪一种是正确的？ ( ) (A) 低温下自发过程，高温下非自发过程 (B) 高温下自发过程，低温下非自发过程

(C) 任何温度下均为非自发过程 (D) 任何温度下均为自发过程

7. 2 分

理想气体反应 N 2O 5(g) = N 2O 4(g) + (1/2) O 2(g) 的Δr H m $

为 41.84 kJ ?mol -1，ΔC p = 0，试问增加 N 2O 4平衡产率的条件是： （ ）

(A) 降低温度 (B) 提高温度 (C) 提高压力 (D) 等温等容加入惰性气体

二、填空题 ( 共 8题 16分 ) 8. 2 分

温度对化学反应平衡常数影响很大，在恒压下，它们的定量关系是 _________ 。当 ______时，升高温度对反应进行有利；当 _______ 时，升高温度对反应进行不利。

9 2 分

对于非理想气体反应，其平衡常数可用 K f $= K r K p $

表示，式中 K f $决定于____ ；K p

$决定于 _____ ；K r 决定于 _______ 。

10 2 分

K p

$，K c

$

均为理想气体反应的平衡常数，则

(?ln K p

$

/?T ) V =_________；

(?ln K c

$

/?T )p =_________ 。

11. 2 分

对于理想气体的化学反应 (?ln K c /?p )T ＝___________； (?ln K x /?p )T ＝_________ 。

12 2 分

若以A 代表Na 2HPO 4，已知A·12H 2O ＝A·7H 2O ＋5H 2O(g)； A·7H 2O ＝A·2H 2O ＋5H 2O(g)；A·2H 2O ＝A ＋2H 2O(g) 平衡共存水蒸气压力分别是0.02514p ?, 0.0191p ?, 0.0129p ?，25℃纯水饱和蒸气压是 0.0313 p ?。

在某沙漠地区,气温为25℃,相对湿度稳定在 45%,有一长期在此保存的A·7H 2O 的 A.R. 级样品，你以为此样品的组成最可能是 ________ 。

13. 2 分

按照不同的两种能量零点，可给出两种不同形式的配分函数： q '＝exp(-ε0/kT )∑g i exp(-εi /kT )

q ＝∑g exp(-εi /kT )

在q 和q '中把粒子的最低能级的能量分别定为 _______ 和 _______ 。

14. 2 分

q 是选择最低能级的能量值为ε0时的配分函数，q 0是选择最低能级的能量值为零 的配分函数，则q 0/q ＝ ___________ 。

15. 2 分

在温度为1000 K 时的理想气体反应：22322SO g SO g O g ()()()=+的平衡常数K p =29.0 kPa ，则该反应的r m ΔG $

= 。

三、计算题 ( 共4题 35分 ) 16. 10 分

试求反应 CO ＋H 2O CO 2＋H 2在温度为 1000 K 时的平衡常数 K f

$。

已知 298 K 时的

K f $＝98×103

，标准焓变 Δ

r H m

$＝-41.13kJ ?mol -1.

(1) 设Δr H m $

不随温度而变； (2) Δr H m $

与温度有关，ΔC p =[-9.46+52.7×10-3 (T /K)-34.2×10-6 (T /K) 2 ]J ?K.-1?mol -1 已知标准熵：

S m $

(298 K)/J ?K -1?mol -1：CO ：197.9； H 2O(g)：188.7；CO 2(g)：213.7；H 2：130.6

17. 10 分

3H 2+ N 2= 2NH 3在 350℃的K p = 6.818×10-8(kPa)-2，并设与压力无关，从3:1的 H 2，

N 2混合物出发，在 350℃下要获得物质的量分数为 0.08 的 NH 3，压力至少要多大？

18. 10 分

估算由 NH 4Cl(s) 分解，且压力达到 101.325 kPa 时此反应的温度。已知 298 K 时的 数据如下： NH 4Cl(s) HCl(g) NH 3(g) Δf H m $/kJ ?mol -1 -315.4 -92.3 -46.2 Δf G m $

/kJ ?mol -1 -203.9 -95.3 -16.6 假设标准反应热不随温度而改变。

19 5 分

在 900℃和 p ?压力下，使 CO 2和 H 2混合气通过催化剂来研究下述反应平衡:

CO 2(g)＋H 2(g)＝CO(g)＋H 2O(g) 把作用后的平衡混合气体通过毛细管,骤然冷却到室温再进行分析,得到各气体的分压, CO 2：21.70 kPa ，H 2：25.83 kPa ，CO ：26.89 kPa 。在同一温度下，另一平衡混合气内含22.72 mol 的CO ，22.72 mol 的 H 2O, 48.50 mol 的 CO 2，求含 H 2量。

四、问答题 ( 共 3题 20分 ) 20. 10 分

试验证双原子分子理想气体的振动运动 (振动频率为ν) 对下列热力学函数的贡献为：

(1) [(G m - U 0,m )/T ]V = R ln(1 - e -x ) (2) (H m - U 0,m )V = (U m - U 0,m )V = [x /(e -x -1)]RT

式中 x = h ν/kT 。

21 5 分

今有某气相反应，证明 : (?ln K c

$

/?T )p ＝ Δ

r H m

$/RT 2

22 5 分

某气体反应 A = B + C 在298.15 K 时的标准平衡常数 K p

$= 1，该反应为吸热反应，问： (1) 在 298.15 K 时其Δr G m $

是多少？ (2) 在同样的标准状态下，其Δr S m $

是正还是负？

(3) 选 1 mol ?dm -3

为标准状态时，K c

$

和Δr G m $

为多少？

(4) 在 313.15 K 时的 K p

$是比 1 大，还是小？

(5) 在 313.15 K 时的Δr G m $

是正还是负？

参考答案

一、选择题 ( 共7题 14分 ) 1. 2 分

[答] (A)

2. 2 分

[答] (B)

3. 2 分

[答] (C)

4. 2 分

[答] (C) K p $(2) = [K p

$

(1)]-12= (0.25)-1

2= 2

5. 2 分 答：（C ） （2分） 因K f T p =()

，且反应吸热

6. 2 分

[答] (B)

7. 2 分

[答] (B) 二、填空题 ( 共 8题 16分 ) 8. 2 分

[答] (?ln K p

$/?T )p =Δr H m $

/RT 2 Δr H m $

> 0 Δr H m $

< 0

9. 2 分

[答] 温度；温度和压力；温度和压力

10. 2 分 [答] (?

ln K p $/?T )V =Δr H m $

/RT 2 (1分)

(?ln K c $

/?T )p =Δr U m $

/RT 2

11 2 分

[答] 0

-Δr V m /RT (2分)

12. 2 分

K p

$(308 K)= 0.2990 = [p (NH 3)/100 000 Pa][p (H 2S)/100 000 Pa]

= [p /(2×100 000 Pa)]2

p = 1.11×105 Pa (2分) (2) NH 4SH(s) ＝ NH 3(g) + H 2S(g) n 0.7 mol-n 0.60 mol-n 气体的n 总＝1.30 mol-2n (1分) 平衡后总压 p = (1.30 mol-2n )RT /V (1分)

K p = p (H 2S)p (NH 3)

= {[(0.7 mol-n )/(1.30 mol-2n )]}×{[(0.60 mol-n )/(1.30 mol-2n )]}[(1.30 mol-2n )RT /V ]2 = K p

$(308 K)(p ?)2 (2分) n = 0.1013 mol m (NH 4SH) = nM = 0.1013×51 g= 5.166 g (1分)

13 2 分

[答] ε0和0 (各1分)

14. 2 分 [答] kT

/ε0e (2分)

15 2 分

答：-1

10.293kJ mol ? （2分）

B

r m

ln ln[()]￡p p G RT K RT K p ν-?=-=-$$$=-110293J mol ?

三、计算题 ( 共 4题 35分 ) 16. 10 分 [答] (1) lg K ,2f $=lg K ,1f $

+(Δ

r H m

$/2.303R )(1/T 1-1/T 2) 求得

K ,2

f $=0.86 (3分)

(2) 求得 Δr S m $

(298 K) =-42.3 J·K -1·mol -1 将此及Δr H m $

(298 K)=-41.13 kJ·mol -1代入下式 (1分) Δr G m $

(1000 K) =Δr H m $

(1000 K)-1000 K Δr S m $

(1000 K) =Δ

r H m

$

(298 K)+T

C T T p d 2

1

?

?

-(1000 K)Δr S m $

(298 K)-(1000 K)T

T C T T p d )/(2

1?

?

=-2468 J·mol -1

(上限T 2=1000 K,下限T 1=298 K)

(4分) K ,2

f $=exp[-Δr G m $

(1000 K)/RT ] =1.3 (2分)

17. 10 分

[答] 3H 2(g) + N 2(g) ＝ 2NH 3(g) (2分) 平衡时：3 mol-3n 1 mol-n 2n ∑B B

n

= 4 mol- 2n (1分) 2n /(4 mol-2n ) = 0.08 n = 0.148 mol (2分) 故 x (H 2) = 0.69 x (N 2) = 0.23 (2分)

K p =(x NH 3p )2/(x 2H p )3(x 2N p )= 6.818×10-8 kPa 2

解得 p = 1115 kPa (3分)

18 10 分

[答] NH 4Cl(s) = HCl(g) + NH 3(g) K p

$=[p (HCl)/p ?][p (NH 3)/p ?] (1分) 设在温度T 时分解压力达 101.325 kPa, 则 p (HCl)=p (NH 3)=p θ/2 K p

$(T ) =0.25 (1分)

ln K p

$

(T ) =-1.3863 (1分) Δ

r G m

$(298 K) =92.0 kJ·mol -1 (1分)

ln K p

$(298 K) =-92 000 J·mol -1/[(8.314 J·K -1·mol -1)×(298 K)]

=-37.13 (1分) Δr H m $

(298 K) =176.9 kJ·mol -1 (1分) ln K p

$(T )-ln K p

$

(298 K) =(Δr H m $

/R )[1/(298 K) -1/T ] (2分) 解得 T =597 K (2分)

19 5 分

[答] 对理想气体, 此反应的K p =K n 即

K p =[p (H 2O)p (CO)]/[p (H 2)p (CO 2)]=[n (H 2O)n (CO)]/[n (H 2)n (CO 2)] (1分) T 不变时, K p 不变, p (H 2O) =101.325 kPa-p (CO)-p (H 2)-p (CO 2) =26.90 kPa (1分) (26.90×26.89)/(25.83×21.70) =22.72×22.72/48.50n (H 2) (2分) 求得 n (H 2) =8.25 mol (1分)

四、问答题 ( 共 3题 20分 ) 20. 10 分

[答] (1) G m,v =-RT ln q v +U 0,m,v =-RT ln[1-exp(-x )]-1+U 0,m,v

= RT ln[1-exp(-x )] + U 0,m,v

所以[(G m - U 0,m )/T ]v = R ln[1-exp(-x )] (4分) (2) H m,v = RT 2dln q v /d T + U 0,m,v

U m,v = RT 2dln q v /d T + U 0,m,v (3分) 所以 (H m -U n ,m )v = (U m – U 0,m )v = RT 2dln q v /d T

= RT 2dln[1-exp(-x )]-1/d T = RT 2[exp(-x ) d(-h ν/kT )/d T ]/[1-exp(-x )]

= RT 2[exp(-x )h ν/kT 2/[1-exp(-x )] = RT x /[exp(x )-1] (3分)

21. 5 分

[答] 设气体为理想气体

K p $= K c

$(c ?RT /p ?)Δν

(?ln K c $

/?T )p =(?ln K p $/?T )p -Δν (?ln T /?T )p =Δr H m $/RT 2-ΔνRT /RT 2 =Δr H m $/RT 2-Δ(pV )/RT 2 =Δr U m $

/RT 2 (5分)

22. 5 分 [答] (1) Δ

r

G m $= -RT ln K p

$= 0 (2分)

(2) Δr S m $

= (Δr H m $

-Δr G m $

)/T 因Δr H m $

> 0 , Δr G m $

= 0 所以Δr S m $

为正 (2分) (3) K c $

= K p

$(RTc ?/p ?)-1 = [(8.314 J·K -1·mol -1)×(298.15 K)×(1000 mol·m -3)/100 000 Pa]-1 = 0.0409 Δr G m $

= -RT ln K c $

= 7.92 kJ·mol -1 (2分) (4)

(?ln K p

$

/?T )p =Δr H m $

/(RT 2) 因Δr

H m $> 0 , 所以

K p

$(313.15 K) > 1 (2分)

(5) Δr G m

$

(313.15 K) = -RT ln K p

$

(313.15 K) < 0 (2分)