物理化学期末试题2含答案Word下载.docx
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3.在物理量T(温度)、G(吉布斯函数)、Q(热)、S(熵)当中,属于热力学状态函数的是()。
(A)都是;
(B)除Q以外;
(C)除T、Q以外;
(D)除G、Q以外。
4.A和B能形成理想液态混合物,已知在293K时pA*=9999.2Pa,pB*=2933.1Pa,则当液相中A的摩尔分数xA=0.4时,液相上方的蒸汽总压为()。
(A)3999.7Pa(B)5172.9Pa(C)7172.7Pa(D)5759.5Pa
5.某温度时A和B两种气体在某一溶剂中溶解的享利系数分别为kA和kB,且知kA>
kB,则当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(D)A的量与B的量无法比较
6.PCl5的分解反应是PCl5(g)=PCl3(g)+Cl2(g),在473K达到平衡时,PCl5(g)有48.5%分解,在573K达到平衡时,有97%分解,则此反应为()。
(A)放热反应(B)吸热反应
(C)即不放热也不吸热(D)这两个温度下的平衡常数相等
7.氨基甲酸铵在抽空的封闭系统中达到分解平衡,其分解产物为NH3(g),CO2(g),该情况下的组分数、相数、自由度分别为()。
(A)C=3,P=3,F=2(B)C=2,P=3,F=1
(C)C=1,P=2,F=1(D)C=2,P=2,F=2
8.25℃时测得SrSO4饱和水溶液的电导率为1.482×
10-2S·
m-1,该温度下水的电导率为1.5×
10-4S·
m-1。
已知Sr2+和SO42-无限稀释时的摩尔电导率分别为1.189×
m2·
mol-1和1.596×
mol-1,则SrSO4在水中的溶解度为()。
(A)0.1133mol·
m-3(B)0.5268mol·
m-3
(C)0.7133mol·
m-3(D)0.8268mol·
m-3
9.下列有关吸附的说法:
(1)兰格缪尔(单分子层)吸附理论认为,被吸附的分子相互之间存在较大作用力;
(2)物理吸附可以是单层或多层吸附,而化学吸附通常只发生单层吸附;
(3)固体表面的物理吸附是一个自发过程,通常也是一个放热过程;
(4)溶液表面的吸附可分为正吸附和负吸附,正吸附导致溶液表面张力升高,而负吸附导致溶液表面张力降低。
其中不正确的是()。
(A)
(1)和
(2)(B)
(2)和(3)(C)
(1)和(4)(D)(3)和(4)
10.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)12.42s(B)50.53s(C)2.14s(D)5.21s
二、计算题(6题,共68分)
1、1mol理想气体在122K等温的情况下反抗恒定外压从10dm3膨胀到平衡。
已知该过程系统的熵变为19.14J·
K-1,求该膨胀过程终态的体积V2,系统反抗的外压pe,并计算ΔU,ΔH,ΔA,ΔG,ΔS环,ΔS隔离。
试问过程能否自发?
(14分)
2.已知水在100℃,101.325kPa时的汽化焓∆vapHm=40.64kJ·
mol-1,水蒸汽可近似为理想气体。
(1)把100℃、101.325kPa,1mol水蒸汽冷凝为相同温度、压力的液态水,求此过程的Q、W、∆U、∆H、∆S、∆G.
(2)在80℃时,水的平衡饱和蒸汽压?
(10分)
3.已知298K时反应C2H5OH(g)=C2H4(g)+H2O(g)的有关数据如下:
C2H5OH(g)
C2H4(g)
H2O(g)
/(kJ·
mol-1)
-2351
5226
-241.82
/(J·
K-1·
2827
2196
18883
(1)计算反应在25℃时的
,
及K。
(2)假定
和
不随温度而变,试估算反应在p时分解温度。
(3)恒压下提高温度是否有利于反应的进行?
(4)恒温下提高压力是否有利于反应的进行?
4.已知铂与银二元金属系统可形成两种固溶体,转变温度为1186℃,此时含银的质量分数分别对应为0.105,0.424和0.663。
在室温时两个固溶体的溶解度(含银质量分数)分别为0.01和0.85。
铂和银的熔点分别为1772℃和961.9℃。
解决下列问题:
(1)画出铂银二元金属系统相图(草图)。
(2)在图中标出各相区的相态。
(3)在图中标出三相线及其对应的相态。
(4)说明三相共存时在相图中为什么呈现出一条平行于组成轴的直线。
(5)假设有人用加银的白金(铂)冒充纯白金卖,根据所学相图知识能够有办法区分?
(14分)
5.在一恒容均相反应系统中,某化合物A分解50%所需时间与初浓度成反比。
在不同初浓度和温度下,测得分解反应的半哀期见下表:
T/K
967
1030
cA,0/(mol.dm-3)
4.875
5.605
t1/2/s
1520
212
(1)求反应的级数。
(2)求两种温度下的速率常数
(3)求反应的活化能。
(4)求初浓度为5mol.dm-3、温度为1000K时反应的半衰期。
6.298K时,电池Ag|AgCl(s)|HCl(a=0.01)|Cl2(100kPa)|Pt的电池反应电动势为1.22V,电池反应电势的温度系数为-5.95x10-4V.K-1。
(1)写出电池反应和正、负极反应。
(2)计算298K时该电池反应的ΔrGm,ΔrSm,ΔrHm及可逆热Q可。
三、简答题(2题,共12分)
1.利用界面化学知识回答如下问题:
(6分)
(1)解释为什么会出现过饱和蒸气现象?
(2)如何根据吉布斯吸附等温式判断溶液表面发生的是正吸附、负吸附还是无吸附?
2.混合等体积的0.15mol·
dm-3KI和0.1mol·
dm-3AgNO3溶液制备AgI胶体。
(1)写出该胶体的胶团结构表示式,并注明胶核、胶粒、胶团。
(2)电泳时,胶粒向哪极运动?
《物理化学》练习题2参考答案
1.(D)2.(D)3.(B)4.(D)5.(B)6.(B)7.(C)8.(B)9.(C)10.(A)
4.p=9999.2*0.4+2933.1*0.6=5759.5Pa
5.享利定律pA=kAxA,pB=kBxB,因为kA>
kB,当pA=pB时则xA<
xB
8.
=(1.482-0.015)×
10-2/((1.189+1.596)×
10-2)ol·
m-3=0.5268mol·
10.对一级反应,k=(1/t)ln[1/(1-xA)]=(1/4s)ln(5/4)=0.0558s-1
t1/2=ln2/k=0.693/(0.0558s-1)=12.42s
1.解:
因∆S系=nRln(V2/V1)=1*8.314J.K-1*ln(V2/10dm3)=19.14J.K-1(2分)
得V2=99.93dm3(1分)
故pe=nRT/V2=1*8.315*122/0.09993Pa=10151Pa(2分)
ΔU=0,ΔH=0(2分)
ΔA=ΔU-TΔS体=-TΔS体=-2.335kJ(1分)
ΔG=ΔH-TΔS体=-TΔS体=-2.335kJ(1分)
Q
=-Q系=W=-pe(V2-V1)=-912.8J(2分)
ΔS
=Q
/T=-7.48J·
K-1(1分)
ΔS隔离=ΔS体+ΔS
=11.66J·
K-1>
0(1分)
过程自发。
(1分)
2.解:
(1)Q=∆H=-n∆VapHm=-1mol×
40.64kJ·
mol-1=-40.64kJ(2分)
∆S=∆H/T=-40.64kJ/373.15K=-108.9J·
K-1(1分)
∆G=0(1分)
W=-p[V(l)-V(g)]≈pV(g)=nRT=1×
8.315×
373.15)J=3103J(2分)
∆U=Q+W=-40.64kJ+3103J=-37.54kJ(1分)
(2)ln(p1/p2)=∆vapHm/R(1/T1-1/T2)
p1=101325Pa,T1=373K,T2=353K,∆vapHm=40.64kJ·
mol-1
p2=?
3.解:
(1)
(298K)=
(C2H4,g)+
(H2O,g)-
(C2H5OH,g)
=[5226+(-241.82)-(-2351)]kJ·
mol-1=45.54kJ·
mol-1(1分)
(C2H4,g)+
(C2H5OH,g)(1分)
=(2196+18883-2827)J·
mol-1=125.73J·
mol-1
(298K)-T
(298K)
=(45.54×
1000-298K×
125.73)J·
mol-1=8.072kJ·
lnK=-
(298K)/(RT)=-8072/(8.315×
298)=-3.258
K=0.0385(2分)
(2)反应在300℃时,假定
不随温度而变
(573K)=
(573K)-T
(573K)
=(45.54-0.573×
125.73)kJ·
mol-1=﹣26.50kJ·
(573K)/(RT)=26500/(573×
8.315)=5.563
K=260.6(3分)
(3)
>
0,升温有利反应。
(4)∆vB(g)=1,气相分子数增加,加压不利于正反应。
(1分)
4.解:
(1)相图草图见下。
(2)各相区相态已标注在图中。
(2分)
(3)三相线KOL,相态为α+l+β。
(2分)
(4)F=3-P。
三相时P=3,F=0,三个相温度相同,组成不同,所以是一条平行于组成轴的直线。
(5)测冷却曲线。
纯铂只有一个冷凝温度,合金有比较宽的冷凝温度范围。
5.解:
解:
(1)根据半衰期与浓度成反比,可知反应级数为1。
(2)速率常数
k1=1/(t1/2cA,0)=1/(4.875×
1520)s-1·
dm3·
mol-1=1.350×
10-4s-1·
k2=1/(212×
5.605)s-1·
mol-1=8.416×
mol-1(3分)
=240.6kJ·
mol-1(2分)
(4)
=3.624×
10-4s-1·
t1/2=1/(kcA,0)=1/(3.624×
10-4×
60000)]s=382.4s(3分)
6.解:
(1)负极:
Ag(s)+Cl-→AgCl(s)+e-(1分)
正极:
Cl2(100kPa)+2e-→2Cl-(1分)
电池反应:
Cl2(100kPa)+2Ag(s)→2AgCl(s)(1分)
(2)∆rGm=-zFE=-2*96500*1.22J.mol-1=-235.46kJ.mol-1(2分)
2分
Q可=T∆rSm=298*114.8J=34.21kJ(1分)
1.
(1)微液滴(新相)的饱和蒸汽压大于大液滴或平液面上的饱和蒸汽压。
(3分)
(2)Г=-(c/RT)dγ/dc
dγ/dc<
0,即Г>
0,发生正吸附;
dγ/dc>
0,即Г<
0,发生负吸附;
dγ/dc=0,即Г=0,无吸附现象。
2.
(1)KI过量,为稳定剂,胶团结构式为(3分)
{[AgI]mnI-·
(n-x)K+}x-·
xK+
(2)胶粒带负电荷,电泳时,向正极移动。
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