华南理工本科物理化学64学时试卷A及参考答案

,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》(64学时)试卷(A)

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；

(10题，每题2分，共20分)

在一个密闭绝热的房间中放置一台制冷空调机，接通电源后使其工作，过一段时间后，

()

(A)降低(B)升高(C)不变(D)不确定

对于封闭系统，过程满足 G=W r’的条件()

(A)恒温可逆过程(B)恒容可逆过程

(C)恒温恒压可逆过程(D)恒温恒容可逆过程

节流膨胀过程对应于()

(A)恒焓过程(B)恒熵过程(C)恒压过程(D)绝热过程

冬季建筑施工中，为了保证施工质量，通常在浇注混凝土时加入少量盐类，其主要作用()

(A)吸收混凝土中的水分(B)防止建筑物被腐蚀

(C)增加混凝土的强度(D)降低混凝土的固化温度

在一定温度下，一定量的PCl5在一密闭容器中达到分解平衡：PCl5(g)=PCl3(g)+Cl2(g)。

Ar气，使系统压力增加，则PCl5的解离度将()

(A)降低(B)升高(C)不变(D)不确定

某一固体在30℃和大气压下升华，这意味着()

(A)固体密度比液体大(B)固体密度比液体小

(C)三相点的压力大于大气压(D)三相点的压力小于大气压

NH4HS(s)放入一抽空的容器中，并与其分解产物NH3(g)和H2S(g)成平衡，则有

(A)C=1，P=2，F=1(B)C=1，P=2，F=2

(C)C=2，P=2，F=2(D)C=2，P=2，F=3

8.电池反应达平衡时，电池的电动势E有()

(A)E>0(B)E<0(C)E=E (D)E=0

9.空气中的水滴大小不等，在运动中，这些水滴的变化趋势为()

(A)大水滴变小，小水滴变大(B)大水滴变大，小水滴变小

(C)大小水滴变化无规律(D)大小水滴不会变化

10.某反应反应完全所需时间为c0/k，则该反应为()

(A)零级反应(B)一级反应(C)二级反应(D)三级反应

二、填空题(每题1分，共10分)

1.一般可用_____________焓或________________焓计算反应焓。

2.判断过程方向式?G≤0的使用条件为__________，________，___________。

3.热力学基本方程d G=-S d T+V d p的使用条件为_________，__________。

4.热力学第3定律的数学表达式为________________________________。

5.理想气体化学势与压力的关系式为______________________________。

6.恒沸混合物系统通过精馏(能，不能)_______同时得到两个纯组分。

7.电导测定可用于测定弱电解质的_______________。

8.表面活性物质通常是指__________________________________________。

9.植物能够把营养液从树根输运到几十米的树冠，其主要原因为_________，________。

10.在连串反应中，中间物为主产物，为提高主产物的产量应该__________________。

三、计算题(6题，每题10分，共60分)

1.已知苯在正常沸点353K时的蒸发焓?vap H m =30.77kJ.mol-1，压力可视为p 。现将1mol 液态苯在353K和p 下向真空气化为同温同压的苯蒸气(视为理想气体)，试求：(1)此过程

的热和功；(2)此过程的?vap G m和?vap S m；(3)此过程可用何量判断过程的不可逆性？(4)303K 时苯的蒸气压。(10分)

2.在298K时，将1g某化合物溶于0.5kg水中，其渗透压与2.720g蔗糖(C12H22O11)溶于1kg水中的渗透压相同。已知水的凝聚点下降常数K f=1.86K.kg.mol-1，298K时水的饱和蒸气压为3168Pa，稀溶液的密度可近似为1000kg.m-3。试求：(1)化合物的摩尔质量；(2)化合物溶液的凝固点降低值；(3)此化合物溶液蒸气压的降低值。(10分)

3.某二组分凝聚系统的相图见下，请在图中填入各区域的相态，指出三相线及其对应相态，并画出图中a 点的冷却曲线。混合物如何得到纯B(s)?(10分)

a

C B

A

T / K

w B T / K

t

4.将反应H 2(g)+(1/2)O 2(g)→H 2O(l)可设计成在酸介质中运行的燃料电池。已知

E (O 2,H +,H 2O)=1.229V ，若电池工作温度为298K ，试解决下列问题：(1)写出电极反应和

电池表示式；(2)计算标准电池电动势E ；(3)计算电池反应的标准平衡常数；(4)计算每摩尔H 2(g)所能做的最大电功。(10分)

5.在31℃时，实验测定乙醇水溶液的表面张力与浓度存在关系：

γ/(N.m-1)=0.0025(c/mol.dm-3)2-0.0162(c/mol.dm-3)+0.0716

试求：(1)浓度为0.5mol.dm-3的乙醇水溶液的吸附量(表面过剩)Γ；(2)将半径为0.1mm的毛细管插入上述溶液中将引起多大的附加压力？引起毛细管液面上升多少？假设润湿角为20°，溶液密度为970kg.m-3。(10分)

6.农药敌敌畏水解反应的半衰期与初浓度无关。293K和343K时，敌敌畏在酸性介质中水解反应的半衰期分别为61.5d和4.01h，试计算：(1)水解反应的级数；(2)反应的活化能E a；(3)298K时敌敌畏水解95％需要的时间。(10分)

四、简答题(2题，共10分)

1.工业上制备水煤气的反应C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)在673K时达到平衡，其摩尔反应焓 r H m=133.5kJ.mol-1，试讨论下列因素对平衡的影响。(1)提高反应温度；(2)增加系统总压力；(3)增加水蒸气分压；(4)增加N2分压。(4分)

2.解释下列中任两个现象。(1)微小晶体的溶解度大；(2)表面活性剂的助洗原理；(3)化学动力学中稳态近似法的适用条件；(4)爆炸的原因。(6分)

《物理化学》(64学时)试卷(A)参考答案

2007.6

一、选择题(10题，每题2分，共20分)

1.B.因为空调机做的功大于制冷量，使房间空气的内能增加

2.C

3.A

4.D

5.C.因为各组分分压未变，平衡不受影响。

6.C.可从单组分相图中看出

7.A.C=3-1-1=1，P=2，F=1－2＋2＝1

8.D

9.B.因为小水滴蒸气压较大，容易挥发，相应在大水滴上凝聚。

10.A

二、填空题(每题1分，共10分)

答：1.标准生成焓，标准燃烧焓

2.恒温，恒压，不做非体积功

3.封闭系统，均匀系统

4.S(0K,完美晶体)=0

5.μ= μ +RT ln(p/p )

6.不能

7.解离平衡常数

8.加入少量即能显著降低溶液表面张力的物质

9.毛细管现象,渗透压

10.控制反应时间

三、计算题(6题，每题10分，共60分)

1.解：(1)此过程为恒温真空气化过程，为非恒压过程。

W=0；?H=30.77kJ；Q=?U+W=?U=?H-?pV=?H-RT?n(g)

Q=?U=(30.77-8.315*0.353)kJ=27.83kJ

(2)此过程可设想为恒温恒压可逆过程进行，即有?vap G m＝0，

?vap S m=?vap H m/T=30.77kJ.mol-1/353K=87.17kJ.K-1.mol-1

(3)只能使用熵判断，?S环=-Q/T=-27830J/353K=-78.84kJ.K-1

?S隔离=?S环+?S系=(-78.84+87.17)kJ.K-1=8.33kJ.K-1>0

所以过程为不可逆的自发过程。

(4)利用克－克方程计算T’=313K时的蒸气压

p’=p exp{?vap H m(T’-T)/(RT’T)}

=100kPa*exp(30770*(313-353)/(8.315*313*353))=17.73kPa

2.解：(1)两溶液渗透压相同即其摩尔浓度相同，也可近似认为其质量摩尔浓度相同，故

(1g/M)/0.5kg=(2.720g/0.3423kg.mol-1)/1kg

即M=0.2517kg.mol-1

(2)b=(1/251.7)mol/0.5kg=0.007946mol.kg-1

?T f=K f b=1.86*0.007946K=0.0148K

(3)x B=(1/251.7)/{(1/251.7)+500/18.02}=1.432*10-4

?p A=p A x B=3168Pa*1.432*10-4=0.4535Pa

3.略

4.解：(1)在酸介质中，电池表示式为：Pt|H2(g)|H+|O2(g)|Pt

负极：H2(g)→2H++2e-

正极：2H++(1/2)O2+2e-→H2O(l)

(2)E =E (O2,H+,H2O)=1.229V

(3)K =exp(zFE /RT)=exp{2*96500*1.229/(8.315*298)}=3.744*1041

(4)W最大’=-?r G =-zFE =-2*96500*1.229J.mol-1=-237.2kJ.mol-1

5.解：(1)Γ=-(c/RT)dγ/d c=(-500/(8.315*304.15))*(0.0025*2*0.5-0.0162)mol.m-2

=0.002709mol.m-2

(2)r=r’/cosθ=10-4m/cos20°=1.064*10-4m

?p=2γ/r={2*(0.0025*0.52-0.0162*0.5+0.0716)/(1.064*10-4)}Pa=1205Pa

h= ?p/ρg={1205/(970*9.80)}m=0.127m

6.解：(1)1级。

(2)速率常数k=ln2/t1/2可得

k=ln2/t1/2=ln2/(61.5×24h)=4.696×10-4h-1

k’=ln2/t1/2’=ln2/4.01h=0.173h-1

E a=RTT’ln(k’/k)/(T’-T)={8.315*293*343*ln(0.173/4.696*10-4)/(343-293)}J.mol-1

=98.76kJ.mol-1

(3)T’=298K时的速率常数

k’=k exp{E a(T’-T)/RTT’}=4.696×10-4h-1*exp{98760(298-293)/(8.315*293*298)}

=9.271×10-4h-1

水解95％需要的时间

t=-ln(1-x’)/k’=-ln(1-0.95)/9.271×10-4h-1=3231h=135d

四、简答题(2题，共10分)

1.答：(1)为吸热反应，提高反应温度有利于正反应；

(2)气相分子数增加的反应，增加总压不利于正反应；

(3)增加水蒸气分压，有利于正反应；

(4)增加N2分压，相当于降低总压，有利于正反应。

2.答：(1)根据开尔文公式RT ln(c r/c)=2γM/ρr，可知颗粒半径r越小，溶解度c r越大。

(2)降低表面张力，使油污由润湿变成不润湿衣物；乳化作用使油污分散到水中而清除。

(3)适用于很难形成但活性很高的自由基或自由原子，有d c B/d t≈0。

(4)爆炸的原因有热爆炸和支链反应。