四川大学考研物理化学经典习题.docx
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四川大学考研物理化学经典习题
[化学学院] 物化习题
习题
物理化学经典习题
一、填空题
1.硫酸与水可形成三种水合盐:
H2SO4•H2O、H2SO4•2H2O、H2SO4•4H2O。
常压下将一定量的H2SO4溶于水中,当达三相平衡时,能与冰、H2SO4水溶液平衡共存的硫酸水合盐的分子中含水分子的数目是 。
2.Na+、H+的还原电极电势分别为–2.71V和–0.83V,但用Hg作阴极电解NaCl溶液时,阴极产物是Na–Hg齐,而不是H2,这个现象的解释是 。
3.在稀亚砷酸溶液中通入过量的硫化氢制备硫化砷溶液。
其胶团结构式为 。
注明紧密层、扩散层、胶核、胶粒、胶团。
4.在两个具有0.001mAgNO3溶液的容器之间是一个AgCl多孔塞,在多孔塞两端放两个电极,接通直流电源后,溶液将向 极方向流动。
5.反应AB(Ⅰ); AD(Ⅱ)。
已知反应(Ⅰ)的活化能大于反应(Ⅱ)的活化能,加入适当催化剂 改变获得B和D的比例。
6.等温等压(298K及pø)条件下,某一化学反应在不做非体积功条件下进行,放热40.0kJ•mol-1,若该反应通过可逆电池来完成,吸热4.00kJ•mol-1,则该化学反应的熵变为 。
7.若稀溶液表面张力γ与溶质浓度c的关系为γ0–γ=A+Blnc(γ0为纯溶剂表面张力,A、B为常数),则溶质在溶液表面的吸附量Γ与浓度c的关系为 。
8.298.2K、101.325kPa下,反应H2(g)+ O2(g)═H2O(l)的(∆rGm–∆rFm)/J•mol-1为 。
二、问答题
1. 为什么热和功的转化是不可逆的?
2. 在绝热钢筒中进行一化学反应:
H2(g)+ O2(g)═H2O(g),在反应自发进行。
问此变化中下述各量哪些为零,哪些大于零,哪些小于零?
Q,W,∆U,∆H,∆S和∆F。
3. 对单组分体系相变,将克拉贝龙方程演化为克-克方程的条件是什么?
4. 为什么有的化学反应速率具有负温度系数,即温度升高反应速率反而下降?
5. 为什么说,热化学实验数据是计算化学平衡常数的主要基础?
三、计算题
1. 苯在正常沸点353K下的∆vapHmø=30.77kJ•mol-1,今将353K及pø下的1molC6H6(l)向真空等温蒸发为同温同压下的苯蒸气(设为理想气体)。
(1)求算在此过程中苯吸收的热量Q与所做的功W;
(2) 求苯的摩尔气化熵∆vapSmø及摩尔气化自由能∆vapGmø;
(3) 求环境的熵变∆S环,并判断上述过程是否为不可逆过程。
2. 把一定量的气体反应物A迅速引入一个温度800K的抽空容器内,待反应达到指定温度后计时(已有一部分A分解)。
已知反应的计量方程为2A(g) 2B(g)+C(g),反应的半衰期与起始浓度无关;t=0时,p总=1.316×104Pa;t=10min时,p总=1.432×104Pa;经很长时间后,p总=1.500×104Pa。
试求:
(1)反应速率常数k和反应半衰期t1/2;
(2)反应进行到1小时时,A物质的分压和总压各为多少?
3.A和B能形成两种化合物A2B和AB2,A的熔点比B低,A2B的相合熔点介于A和B之间,AB2的不相合熔点介于A和A2B之间。
请画出该体系T~x相图的示意图。
4.将正丁醇(Mr=74)蒸气聚冷至273K,发现其过饱和度(即p/p°)约达到4方能自行凝结为液滴。
若在273K时,正丁醇的表面张力为0.0261N•m-1,密度为1000kg•m-3,试计算:
(1)此过饱和度下开始凝结的液滴的半径;
(2)每一液滴中所含正丁醇的分子数。
5.电池Pt∣H2(pø)∣HCl(0.1mol•kg-1∣AgCl(s)∣Ag在298K时的电池电动势为0.3524V,求0.1mol•kg-1HCl溶液中HCl的平均离子活度a±、平均活度系数γ±及溶液的pH值。
已知ø(AgCl/Ag)=0.2223V。
计算中可做合理的近似处理,但必须说明。
一、填空题(每小题1分,共15分)
1、理想气体等温可逆压缩W( )0;Q( )0;ΔU( )0;ΔH( )0
2、在273K及PØ下,冰融化成水,以水和冰为系统W( )0;Q( )0;ΔU( )0;ΔH( )0;ΔG( )0。
3、一级反应以( )对时间作图为一直线,速率常数是直线的( )。
4、在密闭的容器中硝酸钾饱和溶液与水蒸汽呈平衡,并且存在着从溶液中析出细小硝酸钾晶体,该系统中K为( ),Φ为( ),f为( )。
5、在稀的KI溶液中加入少量的硝酸银稀溶液,当KI过量时此时胶团的结构应表示为( )。
二、单项选择(每小题2分,共10分)
1、下列各量是化学势的是( )。
A); B); C); D)。
2、在同一温度下,液体之中有半径为r的小气泡,其饱和蒸汽压为Pr,该平面液体的饱和蒸汽压为P则( )。
A) Pr=P;B)Pr>P ;C)Pr<P; D)无法确定。
3、真实气体节流过程是( )。
A)恒温过程; B)恒熵过程; C)恒焓过程; D)恒内能过程
4、零级反应的起始反应物浓度越大,则半衰期( )。
A)不变; B)越短; C)越长; D)无法确定。
5、在下列电解质溶液中,不能用外推法求得无限稀释摩尔电导率的是( )。
A)NaCl; B)HAC; C)NaOH; D)HCl;
三、判断题(每小题2分,共20分)
1、在标准压力和100℃,1mol水定温蒸发为蒸气。
假设蒸气为理想气体。
因为这一过程中系统的温度不变,所以⊿U=0。
( )
2、熵增加的过程都是自发过程。
( )
3、不可逆过程一定是自发的,自发过程一定是不可逆的。
( )
4、某一化学反应的热效应⊿rHm被反应温度T除,即得此反应的⊿rSm。
( )
5、有简单级数的反应是基元反应。
( )
6、电极电势更低的金属与被保护金属相连接,构成原电池的保护方法称为阳极保护法。
( )
7、根据热力学第一定律,因为能量不能无中生有,所以一个体系若要对外作功,必须从外界吸收热量。
( )
8、二元合金的步冷曲线上,转折点对应的温度即为该合金的最低共熔点。
( )
9、自然界存在温度降低,但熵值增加的过程。
( )
10、平衡常数改变,则平衡发生移动;平衡发生移动,则平衡常数改变。
( )
四、(共15分) 2mol理想气体氦(CV,m=1.5R)在127℃时压力为
5×105Pa,今在定温下外压恒定为1×106Pa进行压缩。
计算此过程的Q、W、ΔU、ΔH、ΔS、ΔA和ΔG。
五、(共10分)反应NH2COONH4(s)= 2NH3(g)+CO2(g)在30℃时Kø=6.55×10-4。
试求NH2COONH4的分解压。
六、(共20分) 反应C2H4(g)+H2O(g)=C2H5OH(g)的ΔrHøm为-4.602×104J•mol-1,ΔCp=0,ΔrGøm(298)=-8.196×103J•mol-1
1、 导出此反应的ΔrGøm=f(T)及lnKø=f(T)关系式。
2、计算此反应在500K时的Kø及ΔrGøm
七、(共20分) HAc及C6H6的相图如下。
1、 指出各区域所存在的相和自由度数;
2、 从图中可以看出最低共熔温度为-8℃,最低共熔混合物的质量分数为含
C6H60.64,试问将含苯0.75和0.25的溶液各100g由20℃冷却时,首先析出的固体为何物,计算最多能析出固体的质量。
3、 叙述将上述两溶液冷却到-10℃时,过程的相变化。
并画出其步冷曲线。
20
A
℃
10 1 B
0 2
E 3
-10 4
0 20 40 60 80 100
HAc C6H6
ω(C6H6)/%
八、试将下列化学反应设计成电池(每小题5分,共10分)
1、H++OH-→H2O(l)
2、Ag++I-→AgI(s)
九、(共15分)试设计一个电池,使其中进行下述反应:
Fe2+(a1)+Ag+(a3)=Ag(s)+Fe3+(a2)
设活度系数均为1,己知Eø(Fe3+|Fe2+)=0.771V,Eø(Ag|Ag+)=0.7991V
1、 写出电池表示式;
2、 计算25℃时,上述电池反应的Kø;
3、若将过量的银粉加到浓度为0.05molkg-1的Fe(NO3)3溶液中,求反应达平衡
后Ag+的浓度为多少?
十、(共15分)某气相1—2级对峙反应:
298K时,k+=0.20s-1,k-=5.0×10-9Pa-1•s-1,当温度升高到310K时,k+和k-均增大一倍。
试求算:
1、 该反应在298K时的Kø;
2、 正、逆向反应的活化能;
3、 总反应的ΔrHøm
一、填空题
1.硫酸与水可形成三种水合盐:
H2SO4•H2O、H2SO4•2H2O、H2SO4•4H2O。
常压下将一定量的H2SO4溶于水中,当达三相平衡时,能与冰、H2SO4水溶液平衡共存的硫酸水合盐的分子中含水分子的数目是 。
2.Na+、H+的还原电极电势分别为–2.71V和–0.83V,但用Hg作阴极电解NaCl溶液时,阴极产物是Na–Hg齐,而不是H2,这个现象的解释是 。
3.在稀亚砷酸溶液中通入过量的硫化氢制备硫化砷溶液。
其胶团结构式为 。
注明紧密层、扩散层、胶核、胶粒、胶团。
4.在两个具有0.001mAgNO3溶液的容器之间是一个AgCl多孔塞,在多孔塞两端放两个电极,接通直流电源后,溶液将向 极方向流动。
5.反应AB(Ⅰ); AD(Ⅱ)。
已知反应(Ⅰ)的活化能大于反应(Ⅱ)的活化能,加入适当催化剂 改变获得B和D的比例。
6.等温等压(298K及p?
)条件下,某一化学反应在不做非体积功条件下进行,放热40.0kJ•mol-1,若该反应通过可逆电池来完成,吸热4.00kJ•mol-1,则该化学反应的熵变为 。
7.若稀溶液表面张力γ与溶质浓度c的关系为γ0–γ=A+Blnc(γ0为纯溶剂表面张力,A、B为常数),则溶质在溶液表面的吸附量Γ与浓度c的关系为 。
8.298.2K、101.325kPa下,反应H2(g)+ O2(g)═H2O(l)的(?
rGm–?
rFm)/J•mol-1为 。
二、问答题
1.为什么热和功的转化是不可逆的?
2.在绝热钢筒中进行一化学反应:
H2(g)+ O2(g)═H2O(g),在反应自发进行。
问此变化中下述各量哪些为零,哪些大于零,哪些小于零?
Q,W,?
U,?
H,?
S和?
F。
3.对单组分体系相变,将克拉贝龙方程演化为克-克方程的条件是什么?
4.为什么有的化学反应速率具有负温度系数,即温度升高反应速率反而下降?
5.为什么说,热化学实验数据是计算化学平衡常数的主要基础?
三、计算题
1.苯在正常沸点353K下的?
vapHm?
=30.77kJ•mol-1,今将353K及p?
下的1molC6H6(l)向真空等温蒸发为同温同压下的苯蒸气(设为理想气体)。
(1)求算在此过程中苯吸收的热量Q与所做的功W;
(2)求苯的摩尔气化熵?
vapSm?
及摩尔气化自由能?
vapGm?
;
(3)求环境的熵变?
S环,并判断上述过程是否为不可逆过程。
2.把一定量的气体反应物A迅速引入一个温度800K的抽空容器内,待反应达到指定温度后计时(已有一部分A分解)。
已知反应的计量方程为2A(g) 2B(g)+C(g),反应的半衰期与起始浓度无关;t=0时,p总=1.316×104Pa;t=10min时,p总=1.432×104Pa;经很长时间后,p总=1.500×104Pa。
试求:
(1)反应速率常数k和反应半衰期t1/2;
(2)反应进行到1小时时,A物质的分压和总压各为多少?
3.A和B能形成两种化合物A2B和AB2,A的熔点比B低,A2B的相合熔点介于A和B之间,AB2的不相合熔点介于A和A2B之间。
请画出该体系T~x相图的示意图。
4.将正丁醇(Mr=74)蒸气聚冷至273K,发现其过饱和度(即p/p°)约达到4方能自行凝结为液滴。
若在273K时,正丁醇的表面张力为0.0261N•m-1,密度为1000kg•m-3,试计算:
(1)此过饱和度下开始凝结的液滴的半径;
(2)每一液滴中所含正丁醇的分子数。
5.电池Pt∣H2(p?
)∣HCl(0.1mol•kg-1∣AgCl(s)∣Ag在298K时的电池电动势为0.3524V,求0.1mol•kg-1HCl溶液中HCl的平均离子活度a±、平均活度系数γ±及溶液的pH值。
已知?
(AgCl/Ag)=0.2223V。
计算中可做合理的近似处理,但必须说明。
一、 单选题
100℃下,水与100℃大热源接触,使水向真空容器中蒸发变为101.325kPa的水蒸汽,设此过程做功为W,吸热Q,终态压力为p,体积为V,用他们分别表示 。
下列答案哪个是正确的1.1p
1 Q Q-pV (Q-pV)/373 0 -pV
2 Q-pV Q Q/373 0 -pV
3 Q-pV Q Q/100 -pV 0
4 Q Q-pV (Q-pV)/100 pV 0
2.某气体状态方程为,仅为体积的函数,恒温下该气体的熵随体积V增加而( )。
A、增加 B、下降 C、不变 D、难以确定
3.在101325Pa的压力下,I2在液态水和中达到分配平衡(无固态I2存在),则该体系的自由度为
A、 B、 C、 D、
4.已知,反应的为正,为正(假定,不随温度变化),下列说法哪一种是正确的
A、低温下自发,高温下非自发 B、高温下自发,低温下非自发
C、任何温度下均为非自发 D、任何温度下均为自发
二、苯(A)和二苯基甲醇(B)的正常熔点分别为6℃和65℃,两种纯固态物质不互溶。
低共溶物熔点为1℃,组成中含B为0.2(mol分数),A和B可形成不稳定化合物AB2,它在30℃时分解。
1) 画出苯-二苯基甲醇的T-x示意图
2) 标出各区域相态
3) 说明含B摩尔分数为0.8的不饱和溶液在冷却过程中的变化情况。
三、在101325Pa、60℃时,有50%解离,100℃时有79%解离,计算:
1)反应的平衡常数和解离热
2)60℃时反应的各为多少
四、已知N2分子的转动特征温度为2.86K,用统计力学方法计算在298K、101325Pa下,1molN2分子的转动热力学函数。
五、已知水的表面张力,试计算在283K、101325Pa下可逆地使一定量的水的表面积增加10m2(体积不变)时,体系的
六、NO高温均相分解反应是二级反应,测得1423K时速率常数为,1681K时速率常数为。
求:
1)反应活化熵、活化焓
2)反应在1500K时速率常数
七、某化合物分解反应为一级反应,活化能为,已知557K时该反应的速率常数,现在要控制反应在10min转化率达到90%,反应的温度应控制在多少度?
=0.6125V,求该溶液的离子平均活度系数八、25℃时,电池的电动势E=0.6120V,标准电动势E
一、选择题(40分,每题2分)
1.对于任何循环过程,系统经历了i步变化,则据热力学第一定律应该是----------------------( )
Wi)Qi+Wi=0, (C)(Qi=0, (B)(A)>Wi)=0Qi+0, (D)(
H为-----------------------------------------------------------------------------------( )U和2.1mol水银蒸气在正常沸点630K时压缩成液体,已知其蒸发热为54566J•mol-1,设水银蒸气为理想气体,则此过程的
H=-54566JU=-49328J,H=54566J (B)U=(A)
H=-54566JU=-59804J,H=0 (D)U=0,(C)由于定温,故
(1000K)为------------------------------------------------------------------------------------------------( )rHmCp,m=0,则1000K时(298K)=80.14kJ•mol-1,rHmC,已知298K时标准摩尔反应热3.某反应A+2B
(1000K)rHm(A)>(1000K)rHm(298K) (B)rHm<(298K)rHm
(1000K)=0rHm(298K) (D)rHm(1000K)=rHm(C)
4.理想气体与温度为T的大热源接触作定温膨胀吸热Q,所作的功是变到相同终态的最大功的20%,则系统的熵变为------------------------------------------------------------------------------------------( )
(A)Q/T (B)0 (C)5Q/T (D)-Q/T
5.可逆热机的效率最高,在其它条件相同的情况下,假设由可逆热机牵引火车,其速度将--( )
(A)最快 (B)最慢 (C)中等 (D)不能确定
6.液态水在373K及101325Pa下汽化为水蒸汽,则该过程的-----------------------------------------( )
G=0A=0 (D)S=0 (C)H=0 (B)(A)
7.理想溶液的通性是--------------------------------------------------------------------------------------------( )
0Gmix0,SmixHmix=0,Vmix=0,(A)
Gmix=00,SmixHmix=0,Vmix=0,(B)
0Gmix0,Smix0,HmixVmix=0,(C)
Gmix=0Smix=0,Hmix=0,Vmix=0,(D)
8.A和B能形成理想溶液,已知在373K时纯液体A的蒸汽压力为133.32kPa,纯液体B的蒸汽压为66.66kPa,当A和B的二元溶液中A的摩尔分数为0.5时,与溶液平衡的蒸汽中A的摩尔分数是-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------( )
(A)1 (B)3/4 (C)2/3 (D)1/2
3C(g)自发地由反应物变为产物,则反应体系中化学势之间应满足--------------------------------------------------------------------------------------------------------( )9.在T、P条件下化学反应2A(g)+B(g)
CBA+C (D)B=3A+C (C)23BA+C (B)23BA+(A)2
10.反应
(1)SO2(g)+1/2O2(g)=SO3(g)的平衡常数为Kp,1
(2)2SO3(g)=2SO2(g)+O2(g)的平衡常数为Kp,2
的关系为-----------------------------------------------------------------------------------------( )与Kp,2则Kp,1
)-2=Kp,2 (B)(Kp,1=Kp,2(A)Kp,1
=1/Kp,2)2 (D)Kp,1=(Kp,2(C)Kp,1
为(mol)-----( )11.反应H2(g)+1/2O2(g)===H2O(l),当O2(g)因反应消耗了0.2mol时,反应进度
(A)0.2 (B)0.1 (C)0.4 (D)无法确定
lgHm为--------------------( )12.对于单组分物系的汽液平衡研究,若lnp与1/T成直
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