华南理工大物理化学学期末考试

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,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》(48、56、64学时)试卷(B)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;选择题.(每题2分,10题共20分)1. 已知反应CO(g)+1/2O2(g) →CO2(g) 的焓变为△H,下列说法中何者是不正确?A. △H是CO2(g) 的生成焓B. △H是CO(g)的燃烧焓C. △H是负值D. △H与反应△U的数值不等2. 室温下,10 p O-的理想气体绝热节流膨胀至5p O-的过程有:(1) W < 0 ;(2) T1> T2;(3) Q = 0 ;(4) △S > 0A. (3)、(4)B. (2)、(3)C. (1)、(3)D. (1)、(2)3. 反应N2(g) + 3H2(g) = 2NH3(g) 可视为理想气体间反应,在反应达平衡后,若维持系A. K pθ不变,平衡时N2和H2的量将增加,而NH3的量减少B. K pθ不变,且N2,H2,NH3的量均不变C. K pθ不变,平衡时N2和H2的量将减少,而NH3的量增加D. K pθ 增加,平衡时N2和H2的量将减少,NH3的量增加4. 298K时A和B两种气体在某一溶剂中溶解的享利系数分别为k A和k B,且知k A>k B,A和B压力相同时,在该溶剂中所溶解的量是( )A. A的量大于B的量B. A的量小于B的量C. A的量等于B的量 C. A的量与B的量无法比较5. NH4HS(s) 和任意量的NH3(g) 及H2S(g) 达平衡时有( )A. C = 2,P = 2,F = 2;B. C = 1,P = 2,F = 1;C. C = 2,P = 3,F = 2;D. C = 3,P = 2,F = 3;6. 下列纯物质两相平衡有关的描述,不正确的是( )A.沸点将随压力增加而升高B. 熔点将随压力增加而升高C.蒸气压将随温度升高而加大D. 升华温度将随压力增大而升高7. 同一温度、压力下,一定量某纯物质的熵值______________ 。

A. S(气)>S(液)>S(固)B. S(固)>S(液)>S(气)C. S(气)=S(液)=S(固)D. S(液)>S(气)>S(固)8. 101325Pa,373.15K 下,水蒸发为水气,这过程系统哪一种热力学函数变化为零。

______________ 。

A. ΔU B ΔH C ΔS D ΔG9. 温度T时某一级反应A--→B,为了使A的浓度改变1/5, 需时4s, 则反应的半衰期为A. 12.42sB. 15.53sC. 4.14sD. 6.21s10.在外加电场作用下胶体粒子在分散介质中移动的现象称为(A) 电渗(B) 电泳(C) 流动电势(D) 沉降二、填空题或选择:(8小题,共14分)1. 已知某纯液体在两种温度T1、T2下对应的饱和蒸气压分别为p1、p2,则该液体的平均摩尔气化焓△H m为________________________________________________。

(2分)2. 液固相图的实验测定方法通常有(蒸气压法、热分析法)______________和(测折光率法、测溶解度法)______________ 。

(2分)3. ΔG作为过程方向与限度判据的条件是()。

(2分)4. 在温度为T时反应C(s)+O2 (g) = CO2(g)、C(s)+(1/2)O2 (g) = CO(g) 的平衡常数分别为K1、K2,则反应CO(g)+O2 (g) = CO2(g)的平衡常数为_____________________。

(1分)5. 产生物理吸附的作用力是(),产生化学吸附的作用力是()。

(2分)6.化学反应a A + b B →g G + h H 用各组分表示的速率关系式存在的关系为d c A/(__)d t = d c B /(__)d t =d c G /(__)d t = d c H /(__)d t (2分)7. 一般情况下,温度升高10K,反应速率约为原来的____ 倍。

(1分)8. 丁达尔效应的本质是__________________________________。

(2分)三、计算题:(6小题,选做5小题,共 56分)(48学时做1-5小题,58或64学时做2-6小题)1. 25 ℃、100 kPa下,金刚石和石墨的标准熵分别为2.38 J·K-1·mol-1和5.74 J·K-1·mol-1 , 其标准燃烧焓分别为-395.407kJ·mol-1和–393.510kJ·mol-1 , 根据25 ℃、100 kPa下石墨→金刚石的 r G m 值判断何种晶型稳定。

(10分)2. 1mol 理想气体始态为27℃、1MPa,令其反抗恒定的0.2MPa外压,膨胀到体积为原来的5倍,压力与外压相同,计算此过程的Q、W、ΔU、ΔH、ΔS、ΔA及ΔG。

(已知理想气体的定容摩尔热容为12.471J.mol-1.K-1)(12分)4. 某药物分解30%即为失效。

若放置在3℃的冰箱中保存期为两年,某人购回此新药物,因故在室温(25℃)下搁置了两周,试通过计算说明此药物是否已经失效?已知该药物分解为一级反应,且分解活化能E a为130.0 kJ. mol-1。

(12分)5. 已知金属A和B的熔点分别为648℃和1085℃. 两者可形成两种稳定化合物A2B和AB2, 其熔点分别为580, 800, 两种金属与两种化合物四者之间形成三种低共熔混合物. 低共熔混合物的组成[含B%(质量)]及低共熔点对应为: B:35%, 380℃; B: 66%, 560℃; B: 90.6%, 680℃. 利用上述数据绘出A-B两组分凝聚系统相图, 并标出各区的稳定相和自由度. 已知A和B 的相对原子质量分别为24.3和63.55. (10分)6.电池:Ag︱AgCl(s)︱KCl(aq)︱Hg2Cl2(s)︱Hg(l)在298K时的电动势E=0.455V, (dE/dT)p=3.38*10-4V.K-1.(1)写出该电池的电极与电池反应。

(10分)(2)求出Δr G m 、Δr H m、Δr S m及Q r.四、问答题:(共2小题,共10分)1. 请说明下列公式的使用条件(6分)ΔU =Q +WΔH =QW=nRT ln(V1/V2)2.在稀的AgNO3溶液中,滴加少量KCl溶液(AgNO3稍过量)形成AgCl溶胶,请写出其胶团结构表示式。

(4分)参考答案一、选择题(10小题,每题2分,共20分)1. A 。

按生成焓定义,反应物必须为稳定相态的单质。

2. A 。

∵ 绝热 ∴ Q = 0∵ 理想气体节流膨胀后 T 不变 ∴ W = p 1V 1 - p 2V 2 = nRT 1-nRT 2= 0 △S = nR ln(V 2/V 1) > 0 ( V 2> V 1 )3. A 。

加入惰性气体相当于降低总压,该反应为气体体积减少的反应,故对正反应不利。

4. B 由享利定律 p A = k A x A , p B = k B x B 因为 k A >k B ,当 p A = p B 时则 x A < x B5.A6.B 熔化时体积的变化△V 可以大于零或小于零,故压力增加时熔点不一定增高.7. D 。

电池充电电压比放电电压高,所得功比对外所做的功多,故W > 0,又 △U = 0, Q = -W <0。

8.C9.A 对一级反应,ln(c A,0/c A )=kt , c A =(1-1/5)c A,0 或 k =(1/t )ln[1/(1-x A )] k =(1/t )ln{c A,0/[(1-1/5)c A,0]}=(1/4s)ln(5/4)=0.0558s -1t 1/2=ln2/ k=0.693/0.0558s -1=12.42s 10.B 电泳二 . 填空题:(共9小题, 共14分)1. △H m =R T 1 T 2 ln( p 2 / p 1 ) / ( T 2 - T 1 )2. 热分析法、测溶解度法3. Λ2+Λ3 - Λ14. K 1/K 25. γ水-苯= γ水-汞+γ苯-苯cos θ6.- a ,-b , g , h7. 2~48. 溶胶对光的散射现象 9. 胶粒在分散介质中的不规则的运动三、计算题:(6小题,共 56分)1. 答:∆r S m= S m(金)- S m(石) = 2.38 J ·K -1·mol -1 -5.74 J ·K -1·mol -1 = -3.36J ·K -1·mol -1∆r H m = ∆f H m (石) - ∆f H m (金) = –393.510kJ ·mol -1+395.407kJ ·mol -1 = 1.897kJ ·mol -1 ∆r G m = ∆r H m - T ∆r S m =1.897kJ ·mol -1-298.15K ×(-3.36J ·K -1·mol -1)= 2.90kJ ·mol -1 ∆r G m >0, 石墨稳定。

2.系统所经过程如下 311)g O,2H ()2N (m400.0kPa 1400d K 15.373==−−−→−==V p T T n n )2N (2k Pa325.101O 2H 2)g O,2H ()2N ()(0d K 15.373p p T T n n =−−−→−== 100k Pa2N 3k Pa 325.101O)2H 3)g O,2H (),l O,2H ()2N ()((K 15.373'===p p T n n n其中:m o l9279.945.0mol1228.8*)45.01(*))(1()(mol1228.8*45.0)()()N ()N (2N g O,2H 15.373*314.84.0*10*1402N 2N 22311=-=-====y n y n y n RTV p32112)H 2O ()H 2O (22m304.0kPa227.18455.0kPa325.101)(=====p V p V y p p 总压终态:m o l6974.1mol )2305.89279.9(mol2305.8'm252.0kPa100m304.0*kPa )325.101227.184()N ()N ()l O,2H (3)O 2H (3)g O,2H (33232223=-====-==n RTV p n p V p V气体当作理想气体处理, 整个过程恒温, 所以 △H (N 2)= △U (N 2)=0,△ H =△H (N 2) +△H (H 2O)= △H (H 2O)= )O H ()O H (232221H H ∆+∆ = 0 (理想气体) +)]O H (mvap[*)l O,H (22Hn ∆-= 1.6974mol * (-40.67kJ/mol) = - 69.03kJ△U =△H - △pV=△H - p 3V 3+ p 1V 1= △H - [( n ’(H 2O,g)+n (N 2))- ( n (H 2O,g)+n (N 2))]RT= -69.03kJ - (8.2305-9.9279)*8.314*373.15kJ/1000 = -63.76 kJ △ S =△S (N 2) +△S (H 2O) = }ln{ln )}O 2H (vap ){l O,2H (22)O 2H (1)g O,2H (23)2N (1)2N (m H n p p R n R n ∆-++= ]}ln[ln{15.373)40670*(6974.1325.101*0.55140313.8*9279.9910045.0*140314.8*1228.8-++ J.K -1= -238.86 J.K -1△G=△H - T △S =[ -69.03 -373.15*(-0.23886) ] kJ =20.10 kJ△ A=△U - T △S = [ -63.76 -373.15*(-0.23886) ] kJ =25.37 kJ过程恒温可逆:Q = T △S = 373.15*(-0.23886) kJ =-89.13 kJ W=△U - Q = -63.76 kJ +89.13 kJ = 25.37 kJ3.解:(1) b B =(2.22g/111.0 g ·mol -1)/1kg=0.02mol ·kg -1 ∆T b =K b b B =0.52K ·mol -1·kg ×0.02mol ·kg -1=0.01K (2) c B ≈b B ρ ≈0.02mol ·kg -1×1 kg ·dm -3=0.02mol ·dm -3∏= c B RT =0.02×1000 mol ·m -3×8.315J ·K -1·mol -1×298.15K=49.58kPa(3) 已知T =373.15K 时水饱和蒸气压p =101325Pa ,利用克-克方程求T ’=298.15K 时的饱和蒸气压p ’:ln(p ’/p )= -[∆vap H m θ(H 2O)/R ](1/T ’-1/T )ln(p ’/101325Pa)=-(40670 J ·mol -1/8.315J ·K -1·mol -1)×(1/298.15K -1/373.15K) p ’=3747Pax A = n A /(n A + n B )=(1000/18)mol/[(1000/18)+(2.22/111)]mol =0.9996 此溶液的饱和蒸气压=p A = p ’x A = 3747Pa ×0.9996=3745Pa4.解:(1) 平衡时H 2O 和CO 2的分压p =p 总/2,K θ= p (H 2O) p (CO 2)/p θ2=( p 总/2 p θ)2所以 T 1=303.15K 时,K 1θ= [0.827kPa/(2×100kPa)]2 =1.71×10-5T 2=373.15K 时,K 2θ= [97.47kPa/(2×100kPa)]2 =0.2375 ∆r H m θ =RT 1T 2ln(K 2θ/ K 1θ)/(T 2-T 1)=8.315J ·K -1·mol -1×303.15K ×373.15K ×ln(0.2375/1.71×10-5)/(373.15-303.15)K =128.2kJ ·mol -1(2) 在分解温度T 时K θ= [101.325kPa/(2×100kPa)]2=0.2567 代入等压方程积分式:ln(K θ/ K 1θ)=-(∆r H m θ /R )(1/T -1/T 1)ln(0.2567/1.71×10-5) =-(128.2kJ ·mol -1/8.315J ·K -1·mol -1)(1/T -1/303.15K) 得 T =373.8K5. 解:C=2(双组分), 恒压时 F = C + 1 - P = 3 - P , A 2B w B % = 63.55/(63.55+2*24.3) % = 56.7 %, AB 2 w B % = 2*63.55/(2*63.55+24.3) % = 83.9%,单相区F =2, 两相平衡区F =1, 三相线(CDE, FGH, IJK) F =04006008001000相 图AB 2A 2BBAt / ℃w B / %2004006008001000W B =50时的冷却曲线t / ℃时间t / s6. (1) 在恒容下,硝酰胺的分解量(浓度)与N 2O 气体的分压成正比。