催化剂，700o C
2001-2010年十年化学赛题重组卷15
化学热力学和化学动力学基础
【决赛要求】
1. 化学热力学基础。热力学能（内能）、焓、热容、自由能和熵的概念。生成焓、生成自由能、标准熵及有关计算。反应的．．．自由能变化与反应的方向性。吉布斯-亥姆霍兹方程及其应用。范特霍夫等温方程及其应用。标准自由能与标准平衡常数。平衡常数与温度的关系。热化学循环。热力学分解温度（标态与非标态）。相、相律和单组分．．．相图。克拉贝龙方程及其应用(不要求微积分)。
2. 化学动力学基础。反应速率基本概念。反应级数。用实验数据推求反应级数。一级反应积分式及有关计算（速率常数、半衰期、碳-14法推断年代等等）。阿累尼乌斯方程及计算（活化能的概念与计算；速率常数的计算；温度对速率常数影响的计算等）。活化能与反应热的关系。反应机理一般概念。推求速率方程。催化剂对反应影响的本质。
2004年第3题（6分）
某实验测出人类呼吸中各种气体的分压/Pa 如下表所示：
气体 吸入气体 呼出气体 N 2 79274 75848 O 2 21328 15463 CO 2 40
3732
H 2O
667 6265
1．请将各种气体的分子式填入上表。（每空1分，共4分）
2．指出表中第一种和第二种呼出气体的分压小于吸入气体分压的主要原因。
呼出气中的N 2的分压小于吸入气中的分压的主要原因是呼出气中的CO 2和水蒸气有较大分压，总压不变，因而N 2的摩尔分数下降（1分）；呼出气中的O 2的分压小于吸入气中的分压的主要原因是吸入的O 2被人体消耗了。（1分）（共2分）
2008年第3题 (4分) 甲醛是一种重要的化工产品，可利用甲醇脱氢制备，反应式如下：
CH 3OH(g) CH 2O(g) + H 2(g) m
r H ?= 84.2 kJ mol -1 (1) 向体系中通入空气，通过以下反应提供反应(1) 所需热量：
H 2(g) + ?O 2(g) H 2O(g) m
r H ?=–241.8 kJ mol -1 (2)
要使反应温度维持在700?C ，计算进料中甲醇与空气的摩尔数之比。已知空气中氧气的体积分
数为0.20。
要使反应维持在一定温度持续进行，应保证反应(2)放出的热量恰好被反应(1) 全部利用，
则：
甲醇与氧气的摩尔比为：n (CH 3OH) : n (O 2) = (2 ? 241.8) / 84.2 = 5.74 (2分) 甲醇与空气的摩尔比为：n (CH 3OH) : n (空气) = 5.74 / 5 = 1.1 (2分)
答成1.15或1.148得1.5分。 答（写）成1 : 0.87也得2分。
考虑到实际情况，将上式的等号写成小于或小于等于，得2分。
算式合理，结果错误，只得1分。只有结果没有计算过程不得分。
2005年备用第8题（8分）
熵是由德国物理学家克劳休斯于1865年首次提出的一个重要热力学概念。统计物理学研究表明，熵是系统混乱度的量度。熵增加原理的数学表达式是：(ds)U ，V ≥0。其物理意义是：一个孤立系统的自发过程总是朝着熵增加的方向进行，即从有序走向无序。而生命的发生、演化及成长过程都是从低级到高级、从无序到有序的变化。这样看来把熵增加原理应用到生命科学中似乎是不可能的。
1．熵增加原理与达尔文进化论是否矛盾？说明理由。
熵增加原理适用于孤立系统，而生命系统是一个开放系统，生物进化是一个熵变过程，生物的复杂性（种群系）与熵有关，生物进化的谱系越复杂，熵值就越大。生物的组织化（个体结构）与信息有关。谱系复杂化的分支衍生带来更大的进化突变空间，但是由于生物遗传的制约作用，使实际产生的状态数（种类数）比更大可能产生的状态数少，即实际熵比更大可能熵小。一个进化的生物系列在合适的环境条件下，复杂性（熵）将与组织化（信息）同时增加。因此，生物进化的必然结构是种类越来越多，结构也越来越高级，实际熵与最大可能熵的差也越来越大。从这个角度看，熵增加原理与达尔文进化论不矛盾。（4分）
2．初期的肿瘤患者可以治愈，而晚期癌症患者的肿瘤想要治愈是根本不可能的，用熵增加原理解释其原因。
肿瘤发生的实质就是在某一时刻机体系统发生了变速熵增的过程，机体对肿瘤产生的抑制能力大大减弱，肿瘤发生率在此过程会提高很多，从而导致肿瘤的发生。由于肿瘤患者的癌细胞在体内扩散，影响着人体的熵增速率，使机体时常处于变速熵增的不可逆过程，即人体内肿瘤的发生一旦达到了一定的混乱度，这种情况是不可逆的，故晚期癌症患者的肿瘤想要治愈是根本不可能的。而初期的肿瘤患者可以治愈是因为熵增加原理不适用于质点数很小的系统。几个肿瘤细胞相对于人体这个大的系统来说，质点数很少，对于人体还不至于构成威胁。所以对于肿瘤的研究，预防是关键。要防治肿瘤的发生，就要阻止熵增不可逆过程的发生。（4分） 2007年第7题（8分）
KClO 3热分解是实验室制取氧气的一种方法。KClO 3在不同的条件下热分解结果如下：
实验 反应体系 第一放热温度/℃ 第二放热温度/℃
A KClO 3 400 480
B KClO 3+Fe 2O 3 360 390
C
KClO 3+MnO 2
350
已知⑴K(s)+1/2Cl 2(g)=KCl(s) △H (1)=-437 kJ·mol -1
⑵K(s)+1/2Cl2+3/2O2(g)= KClO3(s) △H(2)=-398 kJ·mol-1
⑶K(s)+1/2Cl2+2O2(g)= KClO4(s) △H(3)=-433 kJ·mol-1
7-1 根据以上数据，写出上述三个体系对应的分解过程的热化学方程式。
A 第一次放热：4KClO3(s) = 3 KClO4(s)+ KCl(s) ΔHθ= -144 kJ/mol
第二次放热：KClO4 (s) = KCl(s) + 2O2(g) ΔHθ= -4 kJ/mol每个方程式1 分。方程式写错，不得分；未标或标错物态，扣0.5分；未给出ΔHθ或算错，扣0.5分。第一次放热过程，在上述要求的方程式外，还写出2KClO3(s) = 2KCl(s) + 3O2(g)，不扣分。
B 第一次放热、第二次放热反应的热化学方程式均与A 相同。（给出此说明，得分同A）若写方程式，评分标准同A。
C 2KClO3(s) = 2KCl(s) + 3O2(g) ΔHθ= -78 kJ/mol
方程式2 分。方程式写错，不得分；未标或标错物态，扣0.5 分；未给出ΔHθ或算错，扣0.5 分。
7-2 用写MnO2催化KClO3分解制得的氧气有轻微的刺激性气味，推测这种气体是什么，并提出确认这种气体的实验方法。
具有轻微刺激性气味的气体可能是Cl2。(1分)
实验方案:(1) 将气体通入HNO3酸化的AgNO3溶液，有白色沉淀生成；(0.5分)
(2) 使气体接触湿润的KI-淀粉试纸，试纸变蓝色。(0.5分)
若答气体为O3和/或ClO2,得1 分；给出合理的确认方案，得1 分。
北京2011年第7题（10 分）
光催化是新发展的一个催化技术，TiO2是目前研究成功的应用广泛的光催化剂，它是由金红石矿(主要成分为TiO2)先制备为TiCl4，再转化为纯TiO2。
物种TiO2(s) TiCl4(g) Cl2(g) O2(g) C(s) CO(g)
ΔrΗΘm/kJ?molˉ1–944.7 –763.2 0 0 0 –110.5
SΘm/J?molˉ1?Kˉ155.02 354.9 223.1 205.1 5.74 197.7
请根据表中数据
（1）计算反应：TiO2(s) + 2Cl2(g) = TiCl4(g) + O2(g) 298K的ΔrΗΘm和Δr SΘm,该反应能否正向进行？
TiO2(s) + 2Cl2(g) = TiCl4(g)+ O2(g) ΔrΗΘm–TΔr SΘm = –163.9/ J?molˉ1?Kˉ1
ΔrΗΘm = 181.5 kJ/molΔr SΘm = 58.9/ J?molˉ1?Kˉ1
ΔrΗΘm–TΔr SΘm = 163.9/ J?molˉ1?Kˉ1 ＞＞0反应正向不能进行(3分)
(2)计算反应2C(s)+ O2(g) → 2CO(g) 298K的ΔrΗΘm和Δr SΘm,并判据反应在298K进行的方向。ΔrΗΘm = –221 kJ/mol Δr SΘm = 59/ J?molˉ1?Kˉ1
2C(s) + O2(g) → 2CO(g)
ΔrΗΘm = –221 kJ/molΔr SΘm = 179/ J?molˉ1?Kˉ1
ΔrΗΘm–TΔr SΘm = –274/ J?molˉ1?Kˉ1 ＜＜0反应正向能进行 (3分)
(3)为得到纯的TiCl4，有人设计如下方案：TiO2(s) + 2Cl2(g) + 2C(s) → TiCl4(g ) + 2CO(g)。计算该反应298K的ΔrΗΘm和Δr SΘm,并判据反应进行的方向。
TiO2(s) + 2Cl2(g) + 2C(s) → TiCl4(g)+ 2CO(g)
ΔrΗΘm = –39.5 kJ/mol Δr SΘm = 249.7/ J?molˉ1?Kˉ1
ΔrΗΘm–TΔr SΘm = –113.9/ J?molˉ1?Kˉ1＜＜0 反应正向能进行. (4分)
北京2009年第9题（10分）
通常空气中CO允许浓度是＜5 × 10－6，最高可忍受的水平是50 × 10－6。在甲烷燃烧器里常发生如下反应：CH4(g) + 2O2(g) ＝CO2(g) + 2H2O(g) （A）
CH4(g) + 3/2O2(g) ＝CO(g) + 2H2O(g) （B）
当燃烧器的调节不当时有引起CO中毒的危险。现已知下列数据（298K，PΘ下）：物质CH
4 (g) O2 (g) CO2(g) CO(g) H2O(g)
ΔfΗΘm (kJ/mol) -74.9 0 -393.6 -110.5 -241.8
SΘm (J/mol?K)186.2 205.0 213.6 197.6 188.7
并已知下列有关公式：Δr GΘm＝ΔrΗΘm-TΔr SΘm；Δr GΘm＝-RT ln KΘ
请求算并解答下列问题：
（1）假设ΔfΗΘm、SΘm的数值均不随温度发生变化，试计算T＝1500K下反应的（A）、（B）的Δr GΘm（A）、Δr GΘm（B）
对A反应ΔrΗΘm(A) =ΔfΗΘm(CO2,g) + 2ΔrΗΘm(H2O,g)–ΔfΗΘm(CH4,g)
= -802.2（kJ/mol）
Δr SΘm(A) = SΘm (CO2,g) + 2 SΘm (H2O,g) –SΘm (CH4,g) –2 SΘm (O2,g)
= -5.2（J/mol?K）
Δr GΘm(A)=ΔrΗΘm(A)-TΔr SΘm(A) = -802.2 × 1000 –1500 × (-5.2)
= -794500（J/mol）
同理对B反应ΔrΗΘm (B) = -519.2（kJ/mol）
Δr SΘm(B) = 81.3（J/mol?K）
Δr GΘm(B) = -641150（J/mol）
（2）求反应（A）、（B）在1500K下的标准平衡常数KΘA、KΘB
ln K(A)Θ= -Δr GΘm(A)/RT∴K(A)Θ= 4.62 × 1027
ln K(B)Θ= -Δr GΘm(B)/RT∴K(B)Θ= 2.13 × 1022
lg p H 2O = A
T
+ B p H 2O
lg p H 2O
的对数 对温度的倒数
T
1l g (p /k P a )H 2
O
1T
+
+
+
+
+
(K -1)
lg p = T
+ B H 2O 1lg p = 11.102 T
2265
（a ）
（3） 由（2）题得出的信息说明下列问题：
① 该条件下，（A ）、（B ）反应是否完全？达平衡时有人认为n (CH 4) ≈ 0，是否合理？ 因K (A)Θ和K (B)Θ都很大，可视为反应十分完全，达平衡时n (CH 4) ≈ 0合理。
② 平衡时，n (CO 2)和n (CO )之间的关系如何？（写出>，< 或>>，<<）
因K (A)Θ>> K (B)Θ ∴ n (CO 2) >> n (CO)
（4） 当反应条件在T =1500K ，P Θ时，进入燃烧器的空气量维持物质的量的比例CH 4：O 2 =1：
2，当达到平衡时，CO 的物质的量分数x (CO )为7.6× 10－
5；若反应前后总物质的量可视为不变。请计算当燃烧产生的烟中的水蒸气从1500K 冷却到室温后，水蒸汽凝结，致使气相中的总物质的量由n 总 =11变成n 总 =9，此时烟里的CO 的浓度x ′(CO )为多少？
（用10－
6表示）有CO 中毒的危险吗？。
因达平衡时气相中x (CO) = 7.06 × 10－
5，则水蒸汽凝结后使气相中的物质的量的总数由n 总
=11变成n 总 =9。 ∴ x ′(CO ) = 7.06 × 10－5
× 11/9 = 86.3 × 10－
6
此值大于50 × 10
－6
有引起中毒的危险
北京2008年第10题（共10分）纯水的饱和蒸汽压与温度
关系如下图所示，该图是根据水的饱和蒸汽
压 作图得出的直线关系。该直线可用一般代数
方程式表示： A 为直线斜率，B 为截距。实验证明，常
数A 与H 2O 的摩尔蒸发焓（Δvap ΗΘm ）有关， 在温度变化不大时，它可视为常数，即： A = -Δvap Η
Θ
m /2.303R
，则上述直线方程可
写为：
有人通过实验得出水的炮和蒸汽压与温度的关系式为： （1）根据式a ，求出 H 2O(l) H 2O(g )的摩尔相变焓-Δvap ΗΘm （H 2O ） -Δvap ΗΘm /2.303R = 2265
Δvap ΗΘm = 2.303 ? 8.341 ?2265 = 43.4 kJ/mol （2分）
（2）请利用下列数据，从理论上求出H 2O 的Δvap ΗΘm 。
H 2O(l)的Δf ΗΘm =-285.8 kJ/mol H 2O(g )的Δf ΗΘm =-241.8 kJ/mol
Δvap ΗΘm = -241.8 + 285.8 = 44.0 kJ/mol （2分）
（3）利用（1）、（2）中求出的数据，计算实验值得相对偏差。 [（43.4 – 44.0）/44.0] ?100% = -1.4% （2分）
(4) 根据式a ，求①平均海拔为4500m 的西藏高原上，大气压力为5.73?104Pa 时水的沸点为多少?② 在高压锅炉内当水蒸气压达到1000 kPa 时,水的沸点是多少? ① lg 5.73 ? 104 = 11.102 - 2265/T ? T = 357.04 K ，t ? 84°C （2分） ② lg 1000 ? 103 = 11.102 - 2265/T ? T = 443.94 K ，t ? 171°C （2分） 北京2007年第8题（共15分）
已知有关物质的热力学数据如下：（298K ，100kPa 下）
物质
C(s ) 辛烷(g ) 甲烷(g ) CO 2(g ) H 2O(l ) SiF 4(g ) HF(g ) SiCl 4(g ) HCl(g ) SiO 2(石英) Δf ΗΘm
(kJ/mol)
0 -207.8 -74.85 -393.5 -285.8 -1641.9 -203.6 -657.0 -92.31 -859.4 S Θm
(J/mol ?K)
5.69 757.1 18
6.2 213.6 62.94 282.4 173.5 330.6 184.8 41.8
（1） 煤、汽油、天然气是当今最常用的几种燃料，它们所含的主要代表物质分别是：碳(C)、
辛烷(C 8H 18)、甲烷((CH 4)，试从对环境的污染及其各物质完全燃烧时的热效应等方面进行比较（以1 mol 物质为基础进行计算）。
C + O 2 → CO 2 Δr Ηm = -393.5 kJ/mol （煤）
C 8H 18 + 25/2 O 2 → 8CO 2 + 9H 2O Δr Ηm = -5.5х103 kJ/mol （汽油） CH 4 + 2 O 2 → CO 2 + 2H 2O Δr Ηm = -0.890х103 kJ/mol （天然气）
煤炭是组成极其复杂的大分子，含有大量的芳香烃，含有S 、N 的杂环化合物，因此在燃烧时有SO 2及NO 的化合物生成，也有CO 、CO 2生成，导致产生温室效应，光化学烟雾及酸雨。 汽油在气缸中燃烧时通常有空气参加，常有NO 及CO 生成。汽油的组成中碳氢化合物在不完全燃烧时产生一些有毒物质。若未完全净化的汽油则含有S ，燃烧时生成SO 2。 天然气为较好的清洁燃料，完全燃烧生成CO 2，H 2O 。
（2）估计下列各变化过程中的熵（S ）是增大还是减少。
① NH 4NO 3爆炸： 2NH 4NO 3(g )→ 2N 2(g ) + 4H 2O (g ) + O 2(g ) ② 水煤气转化： CO (g ) + H 2O (g ) → CO 2(g ) + H 2(g ) ③ 臭氧生成： 3O 2(g ) → 2O 3(g ) ① 该过程为气体增加过程，故熵增大
② 该过程发生前后为分子不变过程，故熵不变 ③ 该过程为分子数减少过程，故为熵减小
-（Δvap ΗΘm /2.303R ）×
（2）ΔG = ΔH- TΔS称为吉布斯（gibbs）方程，在等温等压下的化学反应的吉布斯自由能（Δr G m）变化是其焓变（ΔrΗm）和熵变（Δr S m）的综合效应。因此可用Δr G m的正负判断反应的自发性。请根据给定的热力学数据，计算下列反应在298K，100kPa下的Δr GΘm值，并说明在该条件下，SiO2(石英)和HF(g)能反应，而SiO2(石英)和HCl(g)不能反应。
SiO2(石英) + 4HF(g)→SiF4(g)+ 2H2O(l)
SiO2(石英) + 4HCl(g)→SiCl4(g)+ 2H2O(l)
①ΔrΗΘm = -512.7 kJ/molΔr SΘm = -515.9 J/mol?K
Δr GΘm = ΔrΗΘm- TΔr SΘm =（-512.7 kJ）-298K（-515.9 J/mol?K）=-358.9х103 kJ/mol Δr GΘm < 0 298K，PΘ下反应可自发正向进行。
②ΔrΗΘm = 38 kJ/molΔr SΘm = -324.56 kJ/mol?K
Δr GΘm = ΔrΗΘm- TΔr SΘm = 38kJ/mol -298K（-324.6×10－3 k J/mol?K）= 96.76 kJ/mol Δr GΘm > 0 298K，PΘ下反应非自发。
北京2006年第10题（共17分）
有下列三种燃料，甲烷、甲醇和氢气，假设①甲烷与氧气②甲醇与氧气③氢气与氧气④氢气与氟的反应均为理想燃烧，
（1）上述反应中CH4(g)、CH3OH(l)、H2(g)均为1 mol，请写出上述反应方程式：
①甲烷与氧气CH4 (g) + 2 O2 (g) = CO2 (g) + 2 H2O(g)
②甲醇与氧气CH3OH(l) + 3/2 O2 (g) = CO2 (g) + 2 H2O(g)
③氢气与氧气H2 (g) + 1/2 O2 (g) = H2O(g)
④氢气与F2 (g) H2 (g) + F2 (g) = 2 HF(g) （共4分，每式1分）
（2）上述四个反应常用于动力火箭燃料的反应，请利用298K时下列物质的标准生成焓（设它们与温度无关），分别计算298K时各个反应每千克反应物的焓变：（kJ/kg）
物质, 298K O
2
(g) H2(g) CH4(g) CO2(g) H2O(g) CH3OH(l) F2 (g) HF(g)
ΔfΗΘm0 0 –74.8 –393.5 –241.8 –238.6 0 –268.6
ΔrHΘm①=ΔrHΘm①/M{CO2(g) + 2H2O(g)}= –802.3kJ?mol–1/(44 + 2×18) ×10–3kg?mol–1 = –10028.8 kJ?kg–1
ΔrHΘm②=ΔrHΘm②/M{CO2(g) + 2H2O(g)}= –638.5kJ?mol–1/(44 + 2×18) ×10–3kg?mol–1 = –7981.6 kJ?kg–1
ΔrHΘm③=ΔrHΘm③/M{ H2O(g)} = –241.8kJ?mol–1/0.018 kg?mol–1 = –13435 kJ?kg–1
ΔrHΘm④=ΔrHΘm④/M{ 2HF(g)}= –537.2kJ?mol–1/ 2×20×10–3kg?mol–1 = –13430 kJ?kg–1 （共4分，每式1分）(3)已知当排出气体的摩尔质量较低时，火箭推力较大，试将生成物的摩尔质量（在反应中若有多种物质生成，则用平均摩尔质量）除以每千克发的热，将计算结果根据火箭推力效果的次序进行排列：
①ΔrHΘm①/ = –10028.8 kJ?kg–1/[ (1/3) ×(44 + 2×18) ×10–3 kg?mol–1 = –3.76×10–5 kJ?kg–2?mol–1
②ΔrHΘm②/ = –7981.6 kJ?kg–1/[ (1/3) ×(44 + 2×18) ×10–3 kg?mol–1
= –2.993×10–5 kJ?kg–2?mol–1
③ΔrHΘm③/M{H2O(g)} = –13435kJ?kg–1/0.018 kg?mol–1 = –7.464 ×10–5kJ?kg–2?mol–1
④ΔrHΘm④/M{HF(g)} = –13430kJ?kg–1/0.02 kg?mol–1 = –6.715 ×10–5kJ?kg–2?mol–1
火箭推力效果次序为：③＞④＞①＞②（共5分，每式1分，推理效果1分）
(4)请说明上述四个反应是熵增大？熵减小？熵不变反应？
①甲烷与氧气Δn g = 0 熵不变反应
②甲醇与氧气Δn g = 3 ? 3/2 = 3/2 熵增反应
③氢气与氧气Δn g = 1 ? 3/2 = ?1/2 熵减反应
④氢气与F2 (g) Δn g = 0 熵不变反应
（注：不写Δn g直接得出后面结论，算对。共4分，每个结果1分）
北京2005年第八题（共8分）
为了利用天然气矿中的甲烷，有人设计了如下两个化学反应：
2CH4(g) + H2O(l) = C2H5OH(l) + 2H2(g) ①
CH4(g) + 1/2 O 2 (g) = CH3OH(l) ②
已知：298K，PΘ下物质ΔfΗΘm（kJ/mol）Δf GΘm（kJ/mol）
H2O(l) —285.84 —237.19
CH4(g) —74.85 —50.79
CH3OH(l) —238.57 —166.23
C2H5OH(l) —277.63 —174.77
CO2(g) —393.51 —394.38
1．请用计算结果判断，反应①和②在常温常压下（298K，PΘ）实现的可能性如何？
①ΔrHΘm = 2 × 0 + (-277.63) –(-285.84)-2× (-74.85)= 157.91 kJ/mol（吸热）
ΔrGΘm= 2 × 0 + (-174.77)–(-237.19)-2× (-50.79)= 164.09 kJ/mol
②ΔrHΘm= -238.57 –1/2 × 0 –(-74.85)= –163.72 kJ/mol（放热）
ΔrGΘm= -166.23 –1/2 × 0 –(-50.79)= -115.44 kJ/mol
反应②有实现的可能性，∵298K，PΘ下ΔrGΘm 0 （共2分）
M
M
2．对于常温常压下不可能实现的反应，当选用“高效催化剂”之后，能否变为常温常压下可实现的反应？为什么？
对反应①选用高效催化剂，也不可能在298K，PΘ下进行，∵ΔrGΘm 0，热力学上不可能进行反应，催化剂无效。（1分）
3．对于可能实现的反应，请利用Δr GΘm = –R TlnKΘ从理论上求出298K，PΘ下其平衡常数KΘ。
若该反应为可逆的话，讨论温度、压力等外界条件对化学平衡的影响。(R = 8.314 J/mol?K)ΔrGΘm= -RTlnKΘlnKΘ= -ΔrGΘm/R T= 115.44 × 103/8.314 ×298 = 46.594 KΘ= 1.72 ×1020
∵为放热反应，升温不利于正向进行，Δn = 0 – 1.5 = –1.5，升高压力有利于正向进行。
（2分）
4．若将CH4与O 2（或空气）制造燃料电池
（1）这个电池放电时发生的化学反应方程式为：
CH4(g) + 2 O2(g) = CO2(g) + 2 H2O(l)
（2）电池中电极发生反应负极发生的反应是CH4 + 4O2―– 8 e = CO2 + 2 H2O
正极发生的反应是2O2 + 8 e = 4O2―
总反应：CH4 + 2 O2 = CO2 + 2 H2O
向外电路释放电子的电极是负极。
（3）请根据Δr GΘm= –nF EΘ的关系式求出该电池的电动势EΘ（F为法拉第常数，F= 96500库仑）。
ΔrGΘm= –nF EΘΔrGΘm= 2 ×(-237.19)+(-394.38)- (-50.79)= -817.97 kJ/mol
EΘ=–ΔrGΘm /nF = 817.97 × 103/8 × 96500 = 1.06 V （共3分）
实验一燃烧热的测定 1.在本实验中，哪些是系统？哪些是环境？系统和环境间有无热交换？这些热交换对实验 结果有何影响？如何校正？ 提示：盛水桶内部物质及空间为系统，除盛水桶内部物质及空间的热量计其余部分为环境，系统和环境之间有热交换，热交换的存在会影响燃烧热测定的准确值，可通过雷诺校正曲线 校正来减小其影响。 2. 固体样品为什么要压成片状？萘和苯甲酸的用量是如何确定的？ 提示：压成片状有利于样品充分燃烧；萘和苯甲酸的用量太少测定误差较大，量太多不能充分燃烧，可根据氧弹的体积和内部氧的压力确定来样品的最大用量。 3. 试分析样品燃不着、燃不尽的原因有哪些? 提示：压片太紧、燃烧丝陷入药片内会造成燃不着；压片太松、氧气不足会造成燃不尽。 4. 试分析测量中影响实验结果的主要因素有哪些? 本实验成功的关键因素是什么? 提示：能否保证样品充分燃烧、系统和环境间的热交换是影响本实验结果的主要因素。本实验成功的关键：药品的量合适，压片松紧合适，雷诺温度校正。 5. 使用氧气钢瓶和氧气减压器时要注意哪些事项？提示：阅读《物理化学实验》教材P217-220 实验三纯液体饱和蒸气压的测定 1. 在停止抽气时，若先拔掉电源插头会有什么情况出现? 答：会出现真空泵油倒灌。 2. 能否在加热情况下检查装置是否漏气?漏气对结果有何影响? 答：不能。加热过程中温度不能恒定，气－液两相不能达到平衡，压力也不恒定。 漏气会导致在整个实验过程中体系内部压力的不稳定，气－液两相无法达到平衡，从而造成所测结果不准确。 3. 压力计读数为何在不漏气时也会时常跳动? 答：因为体系未达到气－液平衡。 4. 克－克方程在什么条件下才适用? 答：克－克方程的适用条件：一是液体的摩尔体积V与气体的摩尔体积Vg相比可略而不计；二是忽略温度对摩尔蒸发热△vapHm的影响，在实验温度范围内可视其为常数。三是气体视为理想气体。 5. 本实验所测得的摩尔气化热数据是否与温度有关？ 答：有关。 本实验主要误差来源是什么? 答：装置的密闭性是否良好，水本身是否含有杂质等。 实验五二组分金属相图的绘制 1. 对于不同成分混合物的步冷曲线，其水平段有什么不同？ 答：纯物质的步冷曲线在其熔点处出现水平段，混合物在共熔温度时出现水平段。而平台长短也不同。 2. 作相图还有哪些方法？ 答：作相图的方法还有溶解度法、沸点法等。 3. 通常认为，体系发生相变时的热效应很小，则用热分析法很难测得准确相图，为什么？在含Bi30%和80%的二个样品的步冷曲线中第一个转折点哪个明显？为什么？ 答：因为热分析法是通过步冷曲线来绘制相图的，主要是通过步冷曲线上的拐点和水平段(斜率的改变)来判断新相的出现。如果体系发生相变的热效应很小，则用热分析法很难产生拐
结构化学基础习题和答案 01.量子力学基础知识 【1.1】将锂在火焰上燃烧，放出红光，波长λ=670.8nm ，这是Li 原子由电子组态 (1s)2(2p)1→(1s)2(2s)1跃迁时产生的，试计算该红光的频率、波数以及以k J ·mol -1 为单位的能量。 解：81 141 2.99810m s 4.46910s 670.8m c νλ--??===? 41 71 1 1.49110cm 670.810cm νλ --= = =?? 3414123-1 -16.62610J s 4.46910 6.602310mol 178.4kJ mol A E h N s ν--==??????=? 【1.2】 实验测定金属钠的光电效应数据如下： 波长λ/nm 312.5 365.0 404.7 546.1 光电子最大动能E k /10-19J 3.41 2.56 1.95 0.75 作“动能-频率”，从图的斜率和截距计算出Plank 常数(h)值、钠的脱出功(W)和临阈频率(ν 0)。 解：将各照射光波长换算成频率v ,并将各频率与对应的光电子的最大动能E k 列于下表： λ/nm 312.5 365.0 404.7 546.1 v /1014s －1 9.59 8.21 7.41 5.49 E k /10 －19 J 3.41 2.56 1.95 0.75 由表中数据作图，示于图1.2中 E k /10-19 J ν/1014g -1 图1.2 金属的 k E ν -图 由式
0k hv hv E =+ 推知 0k k E E h v v v ?= =-? 即Planck 常数等于k E v -图的斜率。选取两合适点，将k E 和v 值带入上式，即可求出h 。 例如： ()()1934141 2.70 1.0510 6.60108.5060010J h J s s ---?==?-? 图中直线与横坐标的交点所代表的v 即金属的临界频率0v ，由图可知， 141 0 4.3610v s -=?。因此，金属钠的脱出功为： 341410196.6010 4.36102.8810W hv J s s J ---==???=? 【1.3】金属钾的临阈频率为5.464×10-14s -1 ，如用它作为光电极的阴极当用波长为300nm 的紫外光照射该电池时，发射光电子的最大速度是多少？ 解：2 01 2hv hv mv =+ ()1 2 018 1 2 341419 312 2.998102 6.62610 5.46410300109.10910h v v m m s J s s m kg υ------??=? ??? ???????-??? ?????? =?????? ? 1 34 141 2 31512 6.62610 4.529109.109108.1210J s s kg m s ----??????=?????=? 【1.4】计算下列粒子的德布罗意波的波长： （a ） 质量为10-10kg ，运动速度为0.01m ·s -1 的尘埃； （b ） 动能为0.1eV 的中子； （c ） 动能为300eV 的自由电子。 解：根据关系式： (1)3422101 6.62610J s 6.62610m 10kg 0.01m s h mv λ----??===???
物理化学习题及答案 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
物理化学期末复习 一、单项选择题 1. 涉及焓的下列说法中正确的是() (A) 单质的焓值均等于零 (B) 在等温过程中焓变为零 (C) 在绝热可逆过程中焓变为零 (D) 化学反应中系统的焓变不一定大于内能变化 2. 下列三种胶体分散系统中，热力不稳定的系统是：() A.大分子溶胶 B.胶体电解质 C.溶胶 3. 热力学第一定律ΔU=Q+W 只适用于() (A) 单纯状态变化 (B) 相变化 (C) 化学变化 (D) 封闭物系的任何变化 4. 第一类永动机不能制造成功的原因是() (A) 能量不能创造也不能消灭 (B) 实际过程中功的损失无法避免 (C) 能量传递的形式只有热和功 (D) 热不能全部转换成功 5. 如图，在绝热盛水容器中，浸入电阻丝，通电一段时间，通电后水及电阻丝的温度均略有升高，今以电阻丝为体系有（） (A) W =0，Q <0，U <0 (B). W＞0，Q <0，U >0 (C) W <0，Q <0，U >0
(D). W <0，Q =0，U >0 6. 对于化学平衡, 以下说法中不正确的是（） (A) 化学平衡态就是化学反应的限度 (B) 化学平衡时系统的热力学性质不随时间变化 (C) 化学平衡时各物质的化学势相等 (D) 任何化学反应都有化学平衡态 7. 封闭系统内的状态变化：（） A 如果系统的?S >0，则该变化过程自发 sys B 变化过程只要对环境放热，则该变化过程自发 ，变化过程是否自发无法判断 C 仅从系统的?S sys 8. 固态的NH HS放入一抽空的容器中，并达到化学平衡，其组分数、独立组分 4 数、相数及自由度分别是（） A. 1，1，1，2 B. 1，1，3，0 C. 3，1，2，1 D. 3，2，2，2 9. 在定压下，NaCl晶体，蔗糖晶体，与它们的饱和混合水溶液平衡共存时，独立组分数C和条件自由度f'：（） A C=3，f'=1 B C=3，f'=2 C C=4，f'=2 D C=4，f'=3 10. 正常沸点时，液体蒸发为气体的过程中（） (A) ΔS=0 (B) ΔG=0
磁化率的测定 1．本实验在测定XM做了哪些近似处理 答：（1）忽略了X反（2）X0=0（样品周围介质的体积磁化率）（3）H0=0(样品顶端磁场强度为0。近似认为样品顶端就是试管顶端) 2．为什么可以用莫尔盐来标定磁场强度 答：莫尔盐的XM仅与T有关,物质,物质稳定，组成固定，对磁场反应良好。 3.样品的填充高度和密度以及在磁场中的位置有何要求若样品的填充高度不够，对测量结果有何影响 答：样品管与磁极中心线平齐，不与磁极接触，样品要紧密均匀填实。若样品的填充高度不够，则样品最上端处磁场强度不为零。（样品的填充高度距样品管口处，样品要紧密均匀填实。将样品悬挂在天平上，样品底部处于磁场强度最大区域【H】管顶则位于场强最弱甚至为0的区域，若样品的填充高度不够，对样品处于磁场中的受力产生影响） 三组分体系等温相图 1. 实验为什么根据体系由清变浑的现象即可测定相界 答：各组分彼此互溶时，体系为均相，一旦体系恰好不相容，则分相达到相界。 2.如连接线不通过物系点，其原因可能是什么 答：（1）苯水分层不彻底（2）苯、醋酸乙酸挥发（3）酚酞变色范围为碱性，通过NaOH 滴定醋酸量偏高。 3. 实验根据什么原理求出苯-乙酸-水体系连接线 答：在苯和水含量确定的前提下，互溶曲线上的点与醋酸量一一对应。 电极的制备与原电池电动势的测定 1. 电位差计、标准电池、检流计及工作电池各有什么作用如何保护及正确使用 答：（1）电位差计是按照对消法测量原理设计的一种平衡式电学测量装置，能直接给出
待测电池的电动势值，测定时电位差计按钮按下的时间应尽量短，以防止电流通过而改变电极表面的平衡状态。（2）标准电池是用来校准工作电流以标定补偿电阻上的电位降。（3）检流计用来检验电动势是否对消，在测量过程中，若发现检流计受到冲击，应迅速按下短路按钮，以保护检流计。检流计在搬动过程中，将分流器旋钮置于“短路”。（4）工作电池（稳压电源）电压调至与电位差计对电源的要求始终相一致。 2. 参比电极应具备什么条件它有什么功用 答(1)装置简单、可逆性高、制作方便、电势稳定。 (2)以标准氢电极(其电极电势规定为零)作为标准，与待测电极组成一电池，所测电池电动势就是待测电极的电极电势。由于氢电极使用不便，常用另外一些易制备、电极电势稳定的电极作为参比电极，如：甘汞电极。 3. 盐桥有什么作用选用作盐桥的物质应有什么原则 答：（1）盐桥用来减小液体接界电势。（2）作盐桥的物质正负离子的迁移数应接近；在使用温度范围内浓度要大；不能与两端电池溶液发生反应。 4. UJ34A型电位差计测定电动势过程中，有时检流计向一个方向偏转，分析原因。 答：随着反应的进行，导电能力很强的OH-离子逐渐被导电能力弱的CH3COO-离子所取代，致使溶液的电导逐渐减小。电极管中有气泡；电极的正负极接反；线路接触不良；工作电源电压与电位差计对电源的要求数据不一致等。在测量金属电极的电极电势时，金属电极要加以处理，以除去氧化膜。 6. 如何使E测定准确 答：（1）电极管不能漏液。（2）准电池和待测电池极化，“标准/未知选择”旋钮在“标准”或“未知”位置的时间应尽可能的短。对“待测溶液”应将读数盘预置到理论值后再将“标准/未知选择”旋钮旋到，“未知”。（3）甘汞电极不用时浸泡在饱和氯化钾溶液中。（4对新制锌汞齐电极和新镀铜电极应及时测量，避免再度被氧化。
十年高考真题分类汇编（2010-2019）化学 专题二化学计量与化学计算 题型一物质的量与阿伏加德罗常数 (1) 题型二物质的量浓度及综合计算 (14) 题型一物质的量与阿伏加德罗常数 1.（2019全国Ι）固体界面上强酸的吸附和离解是多相化学在环境、催化、材料科学等领域研究的重要课题。如图为少量HCl气体分子在253 K冰表面吸附和溶解过程的示意图,下列叙述错误的是 A.冰表面第一层中,HCl以分子形式存在 B.冰表面第二层中,H+浓度为5×10-3mol·L-1(设冰的密度为0.9 g·cm-3) C.冰表面第三层中,冰的氢键网络结构保持不变 D.冰表面各层之间,均存在可逆反应HCl H++Cl- 【答案】D 【解析】本题考查图像分析与化学计算等知识，考查的核心素养是证据推理与模型认知。观察图示知，第一层只存在HCl分子，HCl没有电离，A项正确，D项错误；在冰表面第二层中，假设H2O的物质的量为1 mol ，则n(Cl-)＝1×10-4mol，n(Cl-)＝n(H+)，冰的体积V＝ ＝20.00 cm3，c(H+)＝1×10-4mol/20×10-3L＝5.0×10-3mol·L-1，B项正确；第三层中水分子结构不变，每个水分子与4个水分子形成氢键，氢键网络结构保持不变，C项正确。 2.（2019全国Ⅱ）已知N A是阿伏加德罗常数的值,下列说法错误的是 A. 3 g 3He含有的中子数为1 N A B.1 L 0.1 mol·L-1磷酸钠溶液含有的PO43-数目为0.1 N A C.1 mol K2Cr2O7被还原为Cr3+转移的电子数为6 N A D.48 g正丁烷和10 g异丁烷的混合物中共价键数目为13 N A 【答案】B 【解析】本题考查阿伏加德罗常数的应用，考查的核心素养是宏观辨识与微观探析。3 g 3He 的物质的量为1 mol，每个3He含1个中子，则1 mol 3He含1 mol中子，A项正确；该溶液中含0.1 mol Na3PO4，由于部分PO43-水解，故溶液中PO43-的数目小于0.1NA，B项错误；K2Cr2O7中Cr元素为+6价，1 mol K2Cr2O7被还原成Cr3+时，得到6 mol电子，C项正确；正丁烷和异丁烷互为同分异构体，每个分子中均含10个C—H键和3个C—C键，即每个分子
结构化学复习题 一、选择填空题 第一章量子力学基础知识 1.实物微粒和光一样，既有性，又有性，这种性质称为性。 2.光的微粒性由实验证实，电子波动性由实验证实。 3.电子具有波动性，其波长与下列哪种电磁波同数量级？ （ A）X 射线（B）紫外线（C）可见光（D）红外线 4.电子自旋的假设是被下列何人的实验证明的？ （ A） Zeeman （ B） Gouy（C）Stark（D）Stern-Gerlach 5. 如果 f 和 g 是算符，则(f+g)(f-g)等于下列的哪一个？ (A)f 2-g 2；(B)f2-g2-fg+gf；(C)f2+g2；(D)(f-g)(f+g) 6.在能量的本征态下，下列哪种说法是正确的？ （ A）只有能量有确定值；（B）所有力学量都有确定值； （ C）动量一定有确定值；（D）几个力学量可同时有确定值； 7. 试将指数函数e±ix表示成三角函数的形式------ 8.微观粒子的任何一个状态都可以用 概率密度。 9.Planck常数h的值为下列的哪一个？ （ A） 1.38 × 10-30 J/s（B）1.38× 10-16J/s 10.一维势箱中粒子的零点能是 答案 : 1.略. 2.略. 3.A 4.D 5.B 6.D 7. 来描述；表示粒子出现的（C） 6.02 × 10-27J· s（D）6.62×10-34J· s 略8.略9.D10.略 第二章原子的结构性质 1. 用来表示核外某电子的运动状态的下列各组量子数（n, 1, m, m s）中，哪一组是合理的？ (A)2 ，1， -1,-1/2；(B)0 ， 0，0， 1/2 ；(C)3 ，1， 2， 1/2 ；(D)2 ， 1， 0， 0。 2.若氢原子中的电子处于主量子数n=100 的能级上，其能量是下列的哪一个： (A)13.6Ev ；(B)13.6/10000eV；(C)-13.6/100eV；(D)-13.6/10000eV； 3.氢原子的 p x状态，其磁量子数为下列的哪一个？ (A)m=+1；(B)m=-1；(C)|m|=1；(D)m=0； 4.若将 N 原子的基电子组态写成 1s 22s22p x22p y1违背了下列哪一条？ (A)Pauli 原理；（ B） Hund 规则；（C）对称性一致的原则；（ D）Bohr 理论 5.B 原子的基态为1s22s2p1, 其光谱项为下列的哪一个？ (A) 2 P；（B）1S；(C)2D；(D)3P； 6.p 2组态的光谱基项是下列的哪一个？ （ A）3F；（B）1D；（C）3P；（D）1S； 7.p 电子的角动量大小为下列的哪一个？ （ A） h/2 π；（ B） 31/2 h/4 π；（ C） 21/2 h/2 π；（ D） 2h/2 π；
物理化学试题之一 一、选择题(每题2分，共50分,将唯一的答案填进括号内) 1. 下列公式中只适用于理想气体的是1. B A. ΔU=Q V B. W=nRTln(p 2/p 1)(用到了pv=nRT) C. ΔU=dT C m ,V T T 2 1? D. ΔH=ΔU+p ΔV 2. ΔH 是体系的什么 2. C A. 反应热 B. 吸收的热量 C. 焓的变化 D. 生成热 3. 2000K 时反应CO(g)+1/2O 2(g)=CO 2(g)的K p 为 6.443,则在同温度下反应为2CO 2(g)=2CO(g)+O 2(g)的K p 应为3. C A. 1/6.443 B. (6.443)1/2 C. (1/6.443)2 D. 1/(6.443)1/2 4. 固态的NH 4HS 放入一抽空的容器中，并达到化学平衡，其组分数、独立组分数、相数及自由度分别是 A. 1，1，1，2 B. 1，1，3，0 C. 3，1，2，1 D. 3，2，2，2 5. 下列各量称做化学势的是 A. i j n ,V ,S i )n ( ≠?μ? B. i j n ,V ,T i )n p (≠?? C. i j n ,p ,T i )n (≠?μ? D. i j n ,V ,S i )n U (≠?? 6. A 和B 能形成理想溶液。已知在100℃时纯液体A 的饱和蒸汽压为133.3kPa, 纯液体B 的饱和蒸汽压为66.7 kPa, 当A 和B 的二元溶液中A 的摩尔分数为0.5时，与溶液平衡的蒸气中A 的摩尔分数是 A. 1 B. 0.75 C. 0.667 D. 0.5 7. 理想气体的真空自由膨胀，哪个函数不变？ A. ΔS=0 B. V=0 C. ΔG=0 D. ΔH=0 7. D ( ) 8. A 、B 两组分的气液平衡T-x 图上，有一最低恒沸点，恒沸物组成为x A =0.7。现有一组成为x A =0.5的AB 液体混合物，将其精馏可得到 A. 纯A 和恒沸混合物 B. 纯B 和恒沸混合物 C. 只得恒沸混合物 D. 得纯A 和纯B 8. B
第二章 热力学第二定律 1. 什么是自发过程？实际过程一定是自发过程？ 答：体系不需要外界对其作非体积功就可能发生的过程叫自发性过程，或者体系在理论 上或实际上能向外界做非体积功的过程叫自发过程。实际过程不一定是自发性过程， 如电解水就是不具有自发性的过程。 2. 为什么热力学第二定律也可表达为：“一切实际过程都是热力学不可逆的”？ 答：热力学第二定律的经典表述法，实际上涉及的是热与功转化的实际过程的不可逆性。 导使过程的不可逆性都相互关联，如果功与热的转化过程是可逆的，那么所有的实 际过程发生后都不会留下痕迹，那也成为可逆的了，这样便推翻了热力学第二定律， 也否定了热功转化的不可逆性，则“实际过程都是不可逆的”也不成立。因而可用“ 一切实际过程都是不可逆的”来表述热力学第二定律。 3. 可逆过程的热温商与熵变是否相等，为什么? 不可过程的热温商与熵变是否相等？ 答：可逆过程的热温商即等于熵变。即ΔS ＝Q R /T (或ΔS ＝∫δQ R /T )。不可逆过程热温 商与熵变不等，其原因在于可逆过程的 Q R 大于 Q Ir ，问题实质是不可逆过程熵变 由两部分来源，一个是热温商，另一个是内摩擦等不可逆因素造成的。因此，不可逆 过程熵变大于热温商。由于熵是状态函数，熵变不论过程可逆与否，一旦始终态确定, 则ΔS 值是一定的。 4. 为什么说(2-11)式是过程方向的共同判据? 为什么说它也是过程不可逆程度的判据? 答：(2-11)式为：ΔS A →B －∑A δQ /T ≥0，由于实际过程是不可逆的，该式指出了实 际过程只能沿 ΔS A →B －∑A δQ /T 大于零的方向进行；而 ΔS A →B －∑A B δQ /T 小于零 的过程是不可能发生的。因而(2-11)式可作为过程方向的共同判据。但不是自发过程方 向的判据．(ΔS-∑δQ /T ) 的差值越大则实际过程的不可逆程度越大，因此又是不可逆 程度的判据。 5. 以下这些说法的错误在哪里？ 为什么会产生这样的错误？写出正确的说法。 B (1)因为ΔS ＝｜ δQ R /T ，所以只有可逆过程才有熵变；而ΔS ＞∑δQ Ir /T ，所以不可 A 逆过程只有热温商，但是没有熵变。 (2) 因为ΔS ＞∑δQ Ir /T ，所以体系由初态 A 经不同的不可逆过程到达终态 B ，其熵 的变值各不相同。 B (3) 因为ΔS ＝｜δQ R /T ，所以只要初、终态一定，过程的热温商的值就是一定的， A 因而 ΔS 是一定的。 答：(1) 熵是状态函数，ΔS ＝S B －S A 即体系由 A 态到 B 态其变化值 ΔS 是一定的，与 过程的可逆与否无关；而热温商是过程量，由A 态到B 态过程的不可逆程度不同，则 其热温商值也不相同。产生上述错误的原因在于对熵的状态函数性质不理解，把熵变与 B 热温商这两个本质不同的概念混为一谈。ΔS ＝｜ δQ R /T ，只说明两个物理量值上相 A 等，并不是概念上等同。 (2) 因为熵是状态函数不论过程可逆与否，其ΔS ＝S B －S A ，只要始终态一定，其值一定， 其改变值与过程无关。错误原因在于没掌握好状态函数的概念。 (3) 错误在于将过程量热温商与状态函数改变量混为一谈，始终态一定，热温商可以是 许多数值。正确的说法是：只要始、终态一定，其ΔS 改变值就一定，热温商的却随 过程的不可逆程度不同而不同，而其中可逆过程的热温商数量等于熵变ΔS 。 6.“对于绝热过程有ΔS ≥0，那末由A 态出发经过可逆与不可逆过程都到达B 态，这样同 一状态B 就有两个不同的熵值，熵就不是状态函数了”。显然，这一结论是错误的， 错在何处？请用理想气体绝热膨胀过程阐述之。 答：绝热可逆过程中ΔＳ值一定等于零，因此该过程中Q R ＝0，体系与环境无热交换； 而绝热不可逆过程中，Q Ir ＝0，而ΔＳ一定大于零．另外，从同一始态出发经绝热 可逆过程与绝热不可逆过程达到的终态是不同。现以理想气体从同一始态出发，分别 经过绝热可逆膨胀和绝热不可逆膨胀达到相同的压力，绝热可逆膨胀过程向外做的功 的绝对值比绝热不可逆过程膨胀向外做的功的绝对值要大些，内能降低得也多些，故 绝热可逆过程终态温度低于绝热不可逆过程终态温度，相同的终态压力时，终态体积
__________ 姓名：__________ 班级：__________ 评卷人得分 一、选择题 1．最新研究表明As2O3在医药领域有重要应用。某小组从工业废料中提取As2O3设计流程如下： 已知：H3AsO3为弱酸，热稳定性差。 （1）写出一条“碱浸”时提高浸取率的方法____；“碱浸”中H3AsO3转化成Na3AsO3的离子方程式为____。 （2）“氧化”时常在向混合液中通入O2时对体系加压，目的是____。 （3）“沉砷”过程中有如下反应： ①＜0 ②＞0 沉砷率与温度关系如图。沉砷最佳温度为____，高于85℃时，沉砷率下降的原因是____。 （4）“还原”过程中获得H3 AsO3的化学反应方程式为____；“操作A”为：____、过滤；滤液Ⅱ的主要成分是____。 （5）若每步均完全反应，“氧化’’和“还原”时消耗相同条件下O2和SO2体积分别为xL、yL，则废水中n(H3AsO3)：n(H3AsO4)=____（写出含x、y的计算式）。 2．一定条件下的可逆反应：
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，若改变下列条件， 可提高反应物中的活化分子百分数的是（） A．升高温度 B．降低温度 C．增大压强 D．增大反应物浓度3．（10分）A、B、C、D、E、F是六种短周期主族元素，它们的原子序数依次增大，其中A、D及C、F分别是同一主族元素，A元素的一种核素无中子，F元素的最外层电子数是次外层电子数的0.75倍，B元素的的最外层电子数是内层电子数的2倍，E元素的最外层电子数等于其电子层数。请回答： （1）A、D、F形成化合物的电子式。 （2）工业上在高温的条件下，可以用A2C和BC反应制取单质A2。在2L密闭容器中分别充入1 mol A2C和1 mol BC，—定条件下，2 min达平衡时生成0.4mol A2，则用BC表示的反应速率为。下列关于该反应的说法中正确的是。 A.增加BC2的浓度始终不能提高正反应速率 B.若混合气体的密度不再发生变化，则反应达到最大限度 C.A2是一种高效优质新能源 D.若生成1 molA2，转移2mol电子 （3）用A元素的单质与C元素的单质及由A、C、D三种元素组成的化合物的溶液构成燃料电池，写出该电池的电极反应式：负极，正极。 永济中学2019—2020学年度高二入学模拟训练 4．一种新型污水处理装置模拟细胞内生物电的产生过程，可将酸性有机废水的化学能直接转化为电能。下列说法中不正确的是( )
结构化学复习题及答案
一、 填空题（每空1 分，共 30分） 试卷中可能用到的常数：电子质量（9.110×10-31kg ）, 真空光速（2.998×108m.s -1）, 电子电荷（-1.602×10-19C ）,Planck 常量（6.626×10-34J.s ）, Bohr 半径（5.29×10-11m ）, Bohr 磁子(9.274×10-24J.T -1), Avogadro 常数(6.022×1023mol -1) 1. 导致"量子"概念引入的三个著名实验分别是 黑体辐射___, ____光电效应____ 和___氢原子光谱_______. 2. 测不准关系_____?x ? ?p x ≥ ________________。 3. 氢原子光谱实验中，波尔提出原子存在于具有确定能量的（ 稳定状态（定态） ），此时原子不辐射能量，从（ 一个定态（E 1） ）向（另一个定态（E 2））跃迁才发射或吸收能量；光电效应实验中入射光的频率越大，则（ 能量 ）越大。 4. 按照晶体内部结构的周期性，划分出一个个大小和形状完全一样的平行六面体，以代表晶体结构的基本重复单位，叫 晶胞 。 程中，a 称为力学量算符A ?的 本征值 。 5. 方6. 如果某一微观体系有多种可能状态，则由它们线性组合所得的状态也是体系的可能状态，这叫做 态叠加 原理。 7. 将多电子原子中的其它所有电子对某一个电子的排斥作用看成是球对称的，是只与径向有关的力场，这就是 中心力场 近似。 8. 原子单位中，长度的单位是一个Bohr 半径，质量的单位是一个电子的静止质量，而能量的单位为 27.2 eV 。 9. He + 离子的薛定谔方程为____ψψπεπE r e h =-?-)42μ8(0 2 222______ ___。 10. 钠的电子组态为1s 22s 22p 63s 1，写出光谱项__2S____，光谱支项____2S 0______。 11. 给出下列分子所属点群：吡啶____C 2v ___，BF 3___D 3h ___，NO 3-_____ D 3h ___，二茂铁____D 5d _________。 12. 在C 2+，NO ，H 2+，He 2+，等分子中，存在单电子σ键的是____ H 2+____，存在三电子σ键的是______ He 2+_____，存在单电子π键的是____ NO ____，存在三电子π键的是____ C 2+__________。 13. 用分子轨道表示方法写出下列分子基态时价电子组态，键级，磁性。 O 2的价电子组态___1σg 21σu 22σg 22σu 23σg 21πu 41πg 2_（[Be 2] 3σg 21πu 41πg 2）_键级__2___ ψψa A =?
实验一燃烧热得测定 1、在本实验中，哪些就是系统？哪些就是环境？系统与环境间有无热交换？这些热交换对实验结果有何影响？如何校正？提示：（氧弹中得样品、燃烧丝、棉线与蒸馏水为体系，其它为环境.)盛水桶内部物质及空间为系统，除盛水桶内部物质及空间得热量计其余部分为环境,（实验过程中有热损耗：内桶水温与环境温差过大,内桶盖有缝隙会散热,搅拌时搅拌器摩擦内筒内壁使热容易向外辐射。）系统与环境之间有热交换，热交换得存在会影响燃烧热测定得准确值,可通过雷诺校正曲线校正来减小其影响或(降低热损耗得方法：调节内筒水温比外筒水温低0、5—1℃，内桶盖盖严,避免搅拌器摩擦内筒内壁，实验完毕，将内筒洗净擦干，这样保证内筒表面光亮，从而降低热损耗.）。 2、固体样品为什么要压成片状?萘与苯甲酸得用量就是如何确定得？提示:压成片状有利于样品充分燃烧；萘与苯甲酸得用量太少测定误差较大，量太多不能充分燃烧，可根据氧弹得体积与内部氧得压力确定来样品得最大用量。３、试分析样品燃不着、燃不尽得原因有哪些? 提示：压片太紧、燃烧丝陷入药片内会造成燃不着；压片太松、氧气不足会造成燃不尽。 4、试分析测量中影响实验结果得主要因素有哪些？本实验成功得关键因素就是什么? 提示：能否保证样品充分燃烧、系统与环境间得热交换就是影响本实验结果得主要因素。本实验成功得关键：药品得量合适，压片松紧合适，雷诺温度校正. ５、使用氧气钢瓶与氧气减压器时要注意哪些事项?1、在氧弹里加10mL蒸馏水起什么作用？答:在燃烧过程中，当氧弹内存在微量空气时，N2得氧化会产生热效应。在一般得实验中,可以忽略不计；在精确得实验中,这部分热效应应予校正，方法如下：用０、1mol·dｍ—3 NaOH 溶液滴定洗涤氧弹内壁得蒸馏水，每毫升0、1 mol·dｍ—3 NaOH溶液相当于５、983J（放热）.2、在环境恒温式量热计中,为什么内筒水温要比外筒得低?低多少合适?在环境恒温式量热计中，点火后,系统燃烧放热,内筒水温度升高１、5－2℃,如果点火前内筒水温比外筒水温低１℃，样品燃烧放热最终内筒水温比外筒水温高１℃,整个燃烧过程得平均温度与外筒温度基本相同，所以内筒水温要比外筒水温低0、5—1℃较合适. 实验二凝固点降低法测定相对分子质量 1、什么原因可能造成过冷太甚?若过冷太甚，所测溶液凝固点偏低还就是偏高？由此所得萘得相对分子质量偏低还就是偏高?说明原因.答：寒剂温度过低会造成过冷太甚。若过冷太甚,则所测溶液凝固点偏低。根据公式与可知由于溶液凝固点偏低，?Tｆ偏大，由此所得萘得相对分子质量偏低。 2、寒剂温度过高或过低有什么不好？答：寒剂温度过高一方面不会出现过冷现象，也就不能产生大量细小晶体析出得这个实验现象,会导致实验失败,另一方面会使实验得整个时间延长，不利于实验得顺利完成;而寒剂温度过低则会造成过冷太甚，影响萘得相对分子质量得测定,具体见思考题１答案。 3、加入溶剂中得溶质量应如何确定?加入量过多或过少将会有何影响?答:溶质得加入量应该根据它在溶剂中得溶解度来确定，因为凝固点降低就是稀溶液得依数性，所以应当保证溶质得量既能使溶液得凝固点降低值不就是太小，容易测定，又要保证就是稀溶液这个前提。如果加入量过多,一方面会导致凝固点下降过多，不利于溶液凝固点得测定,另一方面有可能超出了稀溶液得范围而不具有依数性。过少则会使凝固点下降不明显，也不易测定并且实验误差增大. 4、估算实验测定结果得误差,说明影响测定结果得主要因素？答:影响测定结果得主要因素有控制过冷得程度与搅拌速度、寒剂得温度等。本实验测定凝固点需要过冷出现，过冷太甚会造成凝固点测定结果偏低,因此需要控制过冷程度,只有固液两相得接触面相当大时,固液才能达到平衡。实验过程中就就是采取突然搅拌得方式与改变搅拌速度
本卷共 页第1页 本卷共 页第2页 2015级周口师范学院毕业考试试卷——结构化学 一、填空题（每小题2分，共20分） 1、测不准关系：：__________________________ _______________________________________________。 2、对氢原子 1s 态, (1) 2ψ在 r 为_________处有最高值；(2) 径向分布函数 224ψr π 在 r 为____________处有极大值； 3、OF ， OF +， OF -三个分子中， 键级顺序为________________。 4、判别分子有无旋光性的标准是__________。 5、属于立方晶系的晶体可抽象出的点阵类型有 ____________。 6、NaCl 晶体的空间点阵型式为___________，结构基元为___________。 7、双原子分子刚性转子模型主要内容：_ ________________________________ _______________________________________________。 8、双原子分子振动光谱选律为：_______________________________________, 谱线波数为_______________________________。 9、什么是分裂能____________________________________________________。 10、分子H 2，N 2，HCl ，CH 4，CH 3Cl ，NH 3中不显示纯转动光谱的有： __________________，不显示红外吸收光谱的分子有：____________。 二、选择题（每小题2分，共30分） 1、对于"分子轨道"的定义，下列叙述中正确的是：----------------- ( ) (A) 分子中电子在空间运动的波函数 (B) 分子中单个电子空间运动的波函数 (C) 分子中单电子完全波函数(包括空间运动和自旋运动) (D) 原子轨道线性组合成的新轨道 2、含奇数个电子的分子或自由基在磁性上：---------------------------- ( ) (A) 一定是顺磁性 (B) 一定是反磁性 (C) 可为顺磁性或反磁性 （D ）无法确定 3、下列氯化物中， 哪个氯的活泼性最差？--------------------------------- ( ) (A) C 6H 5Cl (B) C 2H 5Cl (C) CH 2═CH —CH 2Cl (D) C 6H 5CH 2Cl 4、下列哪个络合物的磁矩最大？------------------------------------ ( ) (A) 六氰合钴(Ⅲ)离子 (B) 六氰合铁(Ⅲ)离子 (C) 六氨合钴(Ⅲ)离子 (D) 六水合锰(Ⅱ)离子 5、下列络合物的几何构型哪一个偏离正八面体最大？------------------------------------ ( ) (A) 六水合铜(Ⅱ) (B) 六水合钴(Ⅱ) (C) 六氰合铁(Ⅲ) (D) 六氰合镍(Ⅱ) 6、2，4，6-三硝基苯酚是平面分子，存在离域π键，它是：--------- ( ) (A) 1612∏ (B) 18 14∏ (C) 1816∏ (D)20 16∏ 7、B 2H 6所属点群是：---------------------------- ( ) (A) C 2v (B) D 2h (C) C 3v (D) D 3h 考号_______________________ 姓名_______________________
热力学第一定律练习题 一、判断题：1．当系统的状态一定时，所有的状态函数都有一定的数值。当系统的状态发生变化时，所有的状态函数的数值也随之发生变化。4．一定量的理想气体，当热力学能与温度确定之后，则所有的状态函数也完全确定。5．系统温度升高则一定从环境吸热，系统温度不变就不与环境换热。7．因Q P= ΔH，Q V= ΔU，所以Q P与Q V都是状态函数。8．封闭系统在压力恒定的过程中吸收的热等于该系统的焓。10．在101.325kPa下，1mol l00℃的水恒温蒸发为100℃的水蒸气。若水蒸气可视为理想气体，那么由于过程等温，所以该过程ΔU = 0。12．1mol水在l01.325kPa下由25℃升温至120℃，其ΔH= ∑C P,m d T。13．因焓是温度、压力的函数，即H= f(T,p)，所以在恒温、恒压下发生相变时，由于d T = 0，d p = 0，故可得ΔH = 0。16．一个系统经历了一个无限小的过程，则此过程是可逆过程。18．若一个过程是可逆过程，则该过程中的每一步都是可逆的。20．气体经绝热自由膨胀后，因Q = 0，W = 0，所以ΔU = 0，气体温度不变。28．对于同一始态出发的理想气体的绝热变化过程，W R= ΔU= n C V,mΔT，W Ir= ΔU= n C V,mΔT，所以W R= W Ir。 1．第一句话对，第二句话错，如理想气体的等温过程ΔU = 0，ΔH= 0。4．错，理想气体的U = f(T)，U与T不是独立变量。5．错，绝热压缩温度升高；理想气体恒温可逆膨胀，吸热。7．错，Q V、Q p是状态变化的量、不是由状态决定的量。8．错，(1)未说明该过程的W'是否为零；(2)若W' = 0，该过程的热也只等于系统的焓变。10．错，这不是理想气体的单纯pVT 变化。12．错，在升温过程中有相变化。13．错，H = f(T,p)只对组成不变的均相封闭系统成立。16．错，无限小过程不是可逆过程的充分条件。18．对。 20．错，一般的非理想气体的热力学能不仅只是温度的函数。28．错，两个过程的ΔT不同。 二、单选题：2．体系的下列各组物理量中都是状态函数的是：(A) T，p，V，Q ； (B) m，V m，C p，?V；(C) T，p，V，n； (D) T，p，U，W。 8．下述说法中，哪一种不正确： (A)焓是体系能与环境进行交换的能量；(B) 焓是人为定义的一种具有能量量纲的热力学量；(C) 焓是体系状态函数；(D) 焓只有在某些特定条件下，才与体系吸热相等。 12．下述说法中，哪一种正确：(A)热容C不是状态函数； (B)热容C与途径无关； (C)恒压热容C p不是状态函数； (D) 恒容热容C V不是状态函数。 18．1 mol H2(为理气)由始态298K、p被绝热可逆地压缩5dm3，那么终态温度T2 与内能变化?U分别是：(A)562K，0 kJ ； (B)275K，-5.49 kJ ；(C)275K，5.49kJ ；(D) 562K，5.49 kJ 。 21．理想气体从同一始态（p1,V1,T1）出发分别经恒温可逆压缩(T)、绝热可逆压缩(i)到终态体积为V2时，环境对体系所做功的绝对值比较：(A) W T > W i；(B)W T < W i；(C) W T = W i； (D) 无确定关系。 热力学第二定律练习题 一、判断题：1．自然界发生的过程一定是不可逆过程。4．绝热可逆过程的?S = 0，绝热不可逆膨胀过程的?S > 0。5．为计算绝热不可逆过程的熵变，可在始末态之间设计一条绝热可逆途径来计算。6．由于系统经循环过程后回到始态，?S = 0，所以一定是一个可逆循环过程。8．在任意一可逆过程中?S = 0，不可逆过程中?S > 0。15．自发过程的方向就是系统混乱度增加的方向。16．吉布斯函数减小的过程一定是自发过程。24．指出下列各过程中，物系的?U、?H、?S、?A、?G中何者为零？⑴理想气体自由膨胀过程；⑵实际气体节流膨胀过程；⑶理想气体由(p1,T1)状态绝热可逆变化到(p2,T2)状态；⑷ H2和Cl2在刚性绝热的容器中反应生成HCl；⑸ 0℃、p 时，水结成冰的相变过程；⑹理想气体卡诺循环。1．对。 4 正确。5．错，系统由同一始态出发，经绝热可逆和绝热不可逆过程不可能到达相同的终态。6 错，环境的熵变应加在一起考虑。 8．错。14．错。未计算环境的熵变；15．错，条件 16．错，必须在等温等压，W’= 0的条件下才有此结论。24．(1) ΔU = ΔH = 0；(2) ΔH = 0； (3) ΔS = 0； (4) ΔU = 0；(5) ΔG = 0；6) ΔU、ΔH、ΔS、ΔA、ΔG都为 0。 二、单选题： 2．可逆热机的效率最高，因此由可逆热机带动的火车： (A) 跑的最快；(B)跑的最慢； (C) 夏天跑的快； (D) 冬天跑的快。 12．2mol理想气体B，在300K时等温膨胀，W = 0时体积增加一倍，则其?S(J·K-1)为： (A) -5.76 ； (B) 331 ； (C) 5.76 ； (D) 11.52 。 13．如图，可表示理想气体卡诺循环的示意图是： (A) 图⑴； (B) 图⑵；(C)图⑶； (D) 图⑷。
结构化学试题及答案文件排版存档编号：[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]
兰州化学化学化工学院 结构化学试卷及参考答案 2002级试卷A ——————————————————————————————————————说明： 1. 试卷页号 5 , 答题前请核对. 2. 题目中的物理量采用惯用的符号，不再一一注明. 3. 可能有用的物理常数和词头： 电子质量m e=×10-31kg Planck常数h=×10-34J·s N0=×1023mol-1 词头：p : 10-12, n: 10-9 —————————————————————————————————————— 一．选择答案，以工整的字体填入题号前[ ]内。（25个小题，共50分）注意：不要在题中打√号，以免因打√位置不确切而导致误判 [ ] 1. 在光电效应实验中，光电子动能与入射光的哪种物理量呈线形关系： A .波长 B. 频率 C. 振幅 [] 2. 在通常情况下，如果两个算符不可对易，意味着相应的两种物理量A．不能同时精确测定 B．可以同时精确测定
C ．只有量纲不同的两种物理量才不能同时精确测定 [ ] 3. Y (θ,φ)图 A ．即电子云角度分布图，反映电子云的角度部分随空间方位θ,φ的变化 B. 即波函数角度分布图，反映原子轨道的角度部分随空间方位θ,φ的 变化 C. 即原子轨道的界面图，代表原子轨道的形状和位相 [ ] 4. 为了写出原子光谱项，必须首先区分电子组态是由等价电子还是非等价 电子形成的。试判断下列哪种组态是等价组态： A ．2s 12p 1 B. 1s 12s 1 C. 2p 2 [ ] 5. 对于O 2 , O 2- , O 22-，何者具有最大的顺磁性 A ．O 2 B ．O 2- C ．O 22- [ ] 6. 苯胺虽然不是平面型分子，但-NH 2与苯环之间仍有一定程度的共轭。据此 判断 A.苯胺的碱性比氨弱 B.苯胺的碱性比氨强 C.苯胺的碱性与氨相同 [ ] 7. 利用以下哪一原理，可以判定CO 、CN -的分子轨道与N 2相似： A ．轨道对称性守恒原理 B ．Franck-Condon 原理 C ．等电子原理 [ ] 8. 下列分子中, 哪种分子有两个不成对电子 A ． B 2 B ． C 2 C ．N 2 [ ] 9. 下列哪种对称操作是真操作 A ．反映 B ．旋转 C ．反演 [ ] 10. 下列哪种分子与立方烷具有完全相同的对称性： A ．C 60 B ．金刚烷 C ．SF 6