《物理化学试题》 A 卷答案

河南理工大学 2010-2011 学年 第 二 学期

6. 公式

的适用条件应该是 ( C )

《物理化学》试卷（A卷）

………… A. 等压过程 B. 恒外压过程 C.无相变、无化学变化的恒压变温过程 D.组成不变的均相系统的恒压过程

（考试时间：100分钟）（可携带计算器）

常数：F=96485C/mol；R=8.314J·mol-1·K-1

7. 理想气体的焦尔－汤姆逊系数 是 ( D )

… … … … … … ：线号…学…… … … … … … … … … ：…名封姓…… … … … … … … … … … … 密 … ：…级…班…业…专…………… 总得分 阅卷人 复查人 考试方式 本试卷考试分数占 A.

B.

C.视所处的压力和温度而定 D.

学生总评成绩比例 8. 将100°C、101.325 kPa的1 mol水置于密闭真空容器中，蒸发为同温同压下的水蒸气，

段培高 闭卷 70 % 过程的下列各量何者等于零？ ( A ) 一 、 单项选择题（

25题，每题2分，共50分，） A. G B. H C. S(系) D. ?S(环) 分数 50分 得分 9. 等温下将压力同为p的0.8 mol氮气和0.2 mol氧气混合成压力为p的混合气。设两种

气体均为理想气体，则该混合过程的熵变△S为 ( D ) 1. 对于真实气体，当处于什么条件时，其行为与理想接近 ( B ) A. 0.832 J·K-1 B. 8.32 J·K-1 C. 0.416 J·K-1 D. 4.16 J·K-1 A. 高温高压 B. 高温低压 C. 低温低压 D. 低温高压

10. 下面的麦克斯韦关系式哪个是错误的 ( B )

2. 某真实气体的压缩因子Z<1，则表示该气体相对于理想气体 ( A ) ? ? T ? ? A. 易被压缩 B. 难于压缩 A. ???V??????p?S??S??V??T B. ???????V?? C. 易液化 D. 难液化

??V?P??S?S3. 对于临界点的描述，下列说法不正确的是 ( D ) C. ? ?? ?? pT ?? ? ? ?? ? S ?? ?? ? V ?? ? ? ?? ? S ?? V??V?T D. ??T?p??p?

T A.

临界点处???p???0；

???2p???Vm?T??V? B. 在临界点处，气、液密度相同

c?2??0 m?T11. 把下列的化学势与偏摩尔量区别开来 （ C ） c C. 临界点所对应的温度是气体可以加压液化所允许的最高温度 (1) ???S? (2) ???H? (3) ???U? ??A???n??? (4) ??B?T,P,n??nB?S,P,nC??nB?T,V,n?nC?B?T,V,n

CC D. 在临界参数中，临界体积是最容易精确测定的

4. 描述真实气体的状态方程有多种，但都有一个共同特点 是 ( A ) A. (1)、(4)偏摩尔量；(2)、(3)化学势 A. 当压力趋于零时，都可还原成pV B. (1)偏摩尔量；(2)化学势；(3)、(4)都不是

m?RT B. 当温度越高时，都可还原成C. (1)偏摩尔量；(2)、(4)化学势；(3)都不是 pVm?RT D. (2)化学势；(3)、(4)偏摩尔量；(1)都不是

C. 当压力趋于无穷大时，都可还原成pVm?RT 12. 30°C时，组成为xA=0.40的A、B液态混合物中组分A的蒸气压

（其中

D. 当压力趋于零时，都可还原成范德华方程(p?aV2)(V?b)?nRT 为30°C时纯组分A的饱和蒸气压）。此液态混合物中组分A的活度系数

5. 热力学第一定律表达式为：

， 其只适用于 ( D )

( C )

A. 单纯的pVT变化 B. 相变化 C. 化学变化 D. 封闭系统的任何变化

A. 0.95 B. 1.24 C. 1.05 D. 0.57

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13. 一定温度下，过饱和溶液中溶剂的化学势与纯溶剂的化学势比较，高低如何？( B )

A. 高 B. 低 C. 相等 D. 不可比较

…………………………密………………………………封………………………………线………………………… 14. 气相反应2NO + O2 = 2NO3在27 ℃时的Kc与Kp之比值约为 ( C )

A. 4.0×10-4 B. 4.0×10-3 C. 2.5×103 D. 2.5×102

15. NaCl 水溶液和纯水经半透膜达成渗透平衡时，该体系的自由度是： ( A ) A. 1 B. 2 C. 3 D. 4

16. 液体A与B混合形成非理想混合物。若A与B分子之间的作用力小于同种分子之间的作用力时，该混合物对拉乌尔定律 ( B ) A．不产生偏差 B. 产生正偏差 C. 产生负偏差 D. 关系复杂

17. 在相图上，当物系处于哪一个点时只有一个相？ ( C ) A. 恒沸点 B. 熔点 C. 临界点 D. 低共熔点

C. 管内液面上的曲率半径小于零 D. 此毛细管能被该液体润湿

k1k224. 平行反应(1)A??其反应(1)和(2)的指前因子相同而活化能不同， ?B；(2)A???D，

E1为120 kJ·mol-1 ；E2为80 kJ·mol-1，则当在1000 K进行时，两个反应速率常数的比

是 ( B ) A.k1/k2?8.138?10?3 B. k1/k2?1.228?102 C. k1/k2?1.55?10?5D. k1/k2?6.47?104 25. 表述温度对反应速率影响的Arrhenius公式适用于 ( C ) A. 一切复杂反应 B. 一切气相中的复杂反应

C. 基元反应 D. 具有明确反应级数和速率常数的所有反应

二、计算题（5题，共50分） 18. 用同一电导池分别测定浓度为 0.01 mol·kg-1和 0.1 mol·kg-1的两个电解质溶液， 分数 8分 其电阻分别为 1000 ? 和 500 ?，则它们依次的摩尔电导率之比为 ( B ) 得分

A. 1 : 5 B. 5 : 1 C. 10 : 5 D. 5 : 10 -1

26. 1mol 水在100℃.101.325kPa下正常气化，已知水的气化焓为40.64kJ·mol，求此过程

-1

19. CaCl2浓度为0.1 mol·kg的溶液中，电解质离子平均活度系数γ±＝0.219，则离子平均

的Q,W,?U,?H,?S,?G。

活度a±为 ( B ) A. 3.476×10-4 B. 3.476×10-2 C. 6.964×10-2 D. 1.385×10-2 20. 已知φ?Ag+/Ag= 0.799 V，φ?Pb2+/Pb= - 0.126 V，在298.2 K、标准态压力下，电解含Ag+、

解： Q??H?n?vapHm?40.64kJ?mol

-1Pb2+活度各为1的溶液，当Pb开始析出时，Ag+的浓度是 ( C )

?G?0

A. 10-7 mol·dm-3 B. 1 mol·dm-3 C. 10-16 mol·dm-3 D. 无法计算 21. 298 K、p?下，将直径为0.1 μm的毛细管插入水中，问需加多少压力才能防止毛细管

W??p?V??nRT??(1?8.314?373.15)J??3103J

?S??H/T?(40.64?103/373.15)J?mol-1?108.9J?mol-1

中的水面上升？已知此时水的表面张力为72×10–3 N·m–1。 ( A )

?U?Q?W?(40640?3103)J?37.54kJ

A. 144 kPa B. 288 kPa C. 576 kPa D. 316 kPa 22. 用同一滴管分别滴下1 cm3的NaOH水溶液、水、乙醇水溶液，各自的滴数多少的次

序为 ( C )

A. 三者一样多 B. 水＞乙醇水溶液＞NaOH水溶液

C. 乙醇水溶液＞水＞NaOH水溶液 D. NaOH水溶液＞水＞乙醇水溶液

23. 当把一根毛细管插入某液体时，可能会发生下列哪种现象？已知表面张力σs－l＞σs－g

A. 管内液面上的饱和蒸气压高于管外液面上的饱和蒸气压 ( A )

B. 管内液面高于管外液面

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分数 得分 14分 分数 8分 得分 20 ℃时 28．在HCl溶于苯中达到平衡。已知：当气相中HCl的分压为101.325 kPa时，

…………… 27. 已知298 K时的下列数据：

BaCO3(s)= BaO(s) + CO2(g) △H?/( kJ·mol-1) - 1219 - 558 - 393 溶液中HCl的摩尔分数0.0425；20 ℃时苯的饱和蒸气压为10.0 kPa。若20 ℃气液平衡时HCl和苯蒸气的总压为101.325 kPa，计算：100克苯中能溶解多少克HCl？

解：设HCl在苯中的溶解符合亨利定律

…fm…S?m/( J·K-1mol-1) 112.1 70.3 213.6 ……(1) 求298 K时BaCO3(s) 的分解压力；

…线 (2) 若设该分解反应的△rCp=0，求BaCO3(s) 的分解温度；

…… (3) 若该分解反应的△rCp= 4 J·K-1·mol-1，求1000 K时BaCO3(s) 的分解压力。

……解：通常将固态或液态化合物分解时所产生的气体总压力称为分解压力，将分解压力等于标准压力时所对应的温度称为分解温度。对于分解反应：

………BaCO3 (s) = BaO (s) + CO2 (g)

…①由题给数据，298K时： ?$$rH$m??fH$(mBaO,s)??HfC(mO2,g)??HfBa(mCO3,s )… ?(?558?393?1219)kJ?mol-1?268kJ?mol-1

…?$$$$-1-1-1-1rSm?Sm(BaO,s)?Sm(CO2,g)?Sm(BaCO3,s)?(70.3?213.6?112.1)J?K?mol=171.8J?K?mol …… ?$$$3-1-1rGm??rHm?T?rSm?(288?10?298?171.8)J?mol?217kJ?mol

封②该分解反应只产生一种气体，所以平衡时CO2的压力p(CO2)就是分解压力。该反应的标准平衡常数：

…K$?p(COp$?exp(??$2)/rGm/RT)?9.16?10?39

……p(CO$$2)?Kp?9.16?10?34Pa

…③假设分解反应的?C$$…p?0，则意味着反应的?rHm及?rSm均为常数。设其分解温度为T，根据分解温度的定义，

…该温度下p(CO，所以：

…2)?p$…K$?p(CO$$0；?$2)/p?1；?rGm??RTlnK$?rGm??$T?$rHm?rSm?0 即 …T??H$$rm/?rSm?(268?103/171.8)K?1560K

……此即BaCO3的分解温度。如果不是?C$及?$ p?0的情形，那就必须先将?rHm?f(T)rSm?f(T)的函数形式代入上式， …密然后再求解分解温度，切不可取任何温度下的?$$ rHm及?rSm值代入上式。

……④已知?C?4.0J?K-1?mok-1，欲求1000K时BaCO3的分解压力，先求出1000K时的?G$ prm，再求K$(1000K)。

… … ?…rH$m(1000K?)?$rHm(298K?C-1p)+?(10?0(02628?984.)?07?0?2310?)-k1=J271kJmol?mol

… …?S$S$ rm(1000K)??rm(298K)+?Cpln(1000/298)?(171.8?4.0ln(1000/298))J?K-1?mol-1=176.6J?K-1?mol-1

… …?G$?$$-1 rm(1000K)?rHm(1000K)+T?rSm(1000K)?(271?10?3?298?176.6)J?mol=94kJ?mol-1 … K$?p(CO?exp(??$2)/p$rGm/RT)?exp[?94?10?3/(8.314?1000)]J?mol-1=1.23?10?5

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pHCl=kx,HClxHCl kpHClx,HCl=x=101325Pa=2.384×106Pa HCl0.0425p总＝p苯＋pHCl＝p*苯x苯+kx,HClxHCl=p*苯x苯+kx,HCl（1－x苯）

p*苯－kx,HCl）x苯+kx,HClx.384×106苯＝p总－kx,HCl＝101325－2p*10000－2.384×106＝0.96 苯－kx,HCl100x=78苯100m=0.96 78+36.5m = 1.867g

＝（

分数 12分 得分 分数 得分 8分 ………… 29．将反应PbO2(s) + Pb(s) + 2H2SO4(a) ═ 2PbSO4(s) + 2H2O(l)设计在电池中进行，已知298.2 K时该电池的电动势E=1.9188 V, E?=2.041 V，

(1)写出该电池的表示式和电极反应； (2)计算H2SO4的平均离子活度； 30. 已知在一定温度范围内，某反应A→B的速率常数与温度的关系式为lgk＝

4000??＋7.0，式中k的单位为min-1。

T/K求：(1) 反应的表观活化能与指前因子A;

………(3)计算该电池反应的△G； (4)计算该电池反应的K?

。

…

……解（1）电池的表示式为

线……Pb(s)PbSO4(s)H2SO4(aq)PbSO4(s)PbO2(s)

……正极反应：PbO（2s）+SO2-4(aq)+4H+(aq)+2e- ? PbSO4(s)+2H2O(l) ………负极反应：Pb(s)+SO2-4(aq)?PbSO4(s)+2e-

………（2）电池总反应：PbO+2-2(s)+Pb(s)+4H(aq)+2SO4(aq)?2PbSO4(s)+2H2O(l) ……封 E=Eθ?RT2Fln13RT（a32?Eθ?lna? …?）F…… 1.918?82.?034?18.31?4298.…9.64?8410a2? ln…… 求得， a??0.205 ……（3） ?rGm??2FE，可得

……… ?rGm??2FE?{?2?9.64?8410?1.91??83810?}- 1kJmol密……??370.3kJ?mol-1

……(4) ?θθrGm??2FE ……… ?θθrGm??RTlnK

……2FEθ2?9.648?104?2.041…Kθ?eRT?e8.314?298.2?1.1?1069

…

解 第4页（共5页）

(2) 若在2 min内使A反应掉65％，求所需控制的反应温度。

1）将lgk与T的关系式整理为

lnk??4000?2.303T/K ?7.0?2.303

与 lnk??EaRT?lnA 比较

EaR?4000?2.303， lnA?7.0?2.303，可得 EA?1?107a=76.589 kJ·mol-1, min-1

2）对一级反应，k?1ln1t1?y （y为反应物消耗百分数） k?112ln1?0.65， 得 k?0.525 min-1 代入k与T的关系式，得

lg0.525=

?4000TK?7.0 求得 T=849.5K

（（选做题（第30题和31题可任选一题解答，如果两题均解答，只有一题可以得分） 分数 选做题（第27题和32题可任选一题解答，如果两题均解答，只有一题可以得分） 14分 分数得分 8分 k1k?1…………………………密………………………………封………………………………线………………………… 得分 ???B正逆反应均为一级，已知： 31. 某液相反应A??? lgk1/s?1??反应开始时cA,020002000θ?4.0 ?4.0 lgK?T/KT/K?0.5mol?dm?3,cB,0?0.05mol?dm?3,求：

(1) 正、逆反应的活化能；

(2) 400K反应达平衡时A、B的浓度。

解（1）由lgk1/s?1??求得

32. 反应CaCO3(s) = CaO(s) + CO2(g) 是一个典型的复相反应系统。根据下表所给298K的热力学数据，

θθ物质 /kJ·mol-1 ?fHm/kJ·mol-1 ?fGmCaCO3(s) -1207 -1129 CaO(s) -635 -604 CO2(g) -393 -394

θ通过计算解答下列问题：（1）求298K时反应的?rGm, 判断在此条件下反应能否正向进

θ行？（2）根据平衡常数与反应的?rHm的关系，判断升高温度是否有利于正向反应？（3）若反应在298K时达到平衡，计算CO2 的平衡分压（假设CO2是理想气体）。

E2000?4.0与阿伦尼乌斯经验式的对数式 lnk1??a,1?C对比可

RTT/K?1?1解

（1）?rGm（298K）=?fGm(CaO,s,298K) +?fGm(CO2,g,298K)－?fGm (CaCO3, s, 298K)

=｛(-604) + (-394) – (-1129)｝kJ·mol-1 = 131 kJ·mol-1

θ (298K) >> 0 （> 40 kJ·mol-1）， 所以 298K 时反应不能正向进行。 ?rGm（2）?rHm(298K)=?fHm(CaO,s, 298K) +?fHm(CO2,g, 298K)－?fHm (CaCO3,s 298K)

=｛(-635) + (-293) –(-1207)｝kJ·mol-1=179kJ·mol-1

θdlnKθ?rHm? ?rH> 0, 为吸热反应，根据 2dTRTθmθθθθθθθθEa,1?(2000?2.303?8.314)J?mol?38.3kJ?mol

k1 ，则 lgK?lgk1?lgk?1 k?120002000所以 lgk?1/s?1?lgk1/s?1?lgK???4.0?(?4.0)

T/KT/K4000即 lgk?1/s?1???8.0

T/K又知K?与阿伦尼乌斯经验式的对数式 lnk?1??Ea,?1Ea,?1RTR?1?1?(4000?2.303?8.314)J?mol?76.59kJ?mol

2000?4.0 k1?0.1s?1

?C对比，得

Ea,?1?4000?2.303K

dlnKθ因为 ?rH > 0, 所以 ?0，

dTθm(2) T?400K时, lgk1/s?1??即 K随温度的升高而增大，故升高温度对正向反应有利。 （3）根据题意，设CO2为理想气体，Kp = Kf

θ?rGm??RTlnKθ??RTln(pCO2/pθ)

θ?rGm?-(131?103/ 8.314? 298)??52.9 lnK??RTθ-23解得 K?1.06?10

θθ?21则 pCO2?Kp?1.06?10kPa

θθ4004000 lgk?1/s?1???8.0 k?1?0.01s?1

400x)e??k(1cB?,0x平衡时 k1(cA,? )0解得 xe?0.45m?ol?3d m此时 cA,e?(0.5?0.45)mol?dm?3?0.05mol?dm?3

cB,e?(0.05?0.45)mol?dm?3 (4) 根据?rGmθθθ??rHm?T?rSm

θθθ?rSm(298K)???rHm(298K)??rGm(298K)?/T

?0.5mol?dm

?3 ??(179-131)/298? kJ?K?mol= 0.161 kJ?K?mol

-1-1-1-1

当?rGm?0时，反应方向发生转换，

θθ依题意 ?Cp = 0，即 ?rHm 和 ?rSm均与温度无关

θ?rHm? (179/0.161) K=1111K 则反应的转折温度为 T?θ?rSm

θ第5页（共5页）

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