物理化学期末复习题

一、概念题（共20分，每小题1分）

1. 反应A?B???C?D的速率方程为??kcAcB，则该反应是二级反应，但不

一定是双分子反应。 （对，错）

2. A???B?C为一级反应，则A消耗掉3/4所用时间是它消耗掉一半所用时

间的 。 （1/2，2倍，2.5倍）

k1 A B的速率方程积分式为3. 一级对峙反应

k-1 ?k1?k?1lncA0?ln?c??A0k1??x???(k1?k?1)t ，若反应由纯A开始，并且已知k1和k?1，?则当反应到A和B的浓度相同时，所用时间 t? 。 4. 一平行反应包括主、副两个反应。主反应的产物为X，活化能为E1，副反应的产物为Y，活化能为E2，并且E1?E2。则当温度升高时，是对生成X还是对生成Y更有利？

5. 能级的简并度愈大，粒子在该能级中出现的概率愈 。（大、小）

?） 6. 当温度T?0 K时，子配分函数q0的值等于 。（0，1，

7. 试写出玻耳兹曼关系式 。 8. 一般分子中的电子在常温下不能激发，故通常情况下电子的配分函数

q0e?ge,0。

（对、错）

9. 纯液体的表面张力随温度而变化，在临界温度时其值 0。（大于，等

于 ，小于）

10. 适于毛细管中凹面液体饱和蒸气压的计算公式

为 。

11. 将a，b，c三根玻璃毛细管的一端分别浸入水中，它们的半径大小关系为

ra?rb?rc，

则哪根毛细管中液面上升最高？

12. 弯曲界面的力平衡条件可表示为 。 13. 对于第一类电解质溶液，电解质作为整体的活度aB与离子平均活度a?间的

关系为 。

14. 电解质溶液是依靠 导电。（A. 自由电子的运动；B. 正负离子的定

向迁移和电极反应）

?15. 对于弱电解质，例如HAc，其Λm能不能根据科尔劳施经验公式用外推法得

到？

16. 离子独立运动定律是通过实验发现的，可用式子将其表达

为 。

17. 盐桥的作用是 。

18. 标准氢电极在任何温度下其电极反应的电势均为零。 （对、

错）

19. 浓差电池中所发生的总变化是 。（A. 物理变化； B. 化学

变化）

20. 若将氢氧(燃料)电池的电池反应写为H2(g)?1O2(g)?H2O(l)，或写为22H2(g)?O2(g)?2H2O(l)。相应电池反应的电势和化学反应的标准平衡常

?。则E与E、K?与K?的关系E2和K1?、K2数分别为E1、1212为 。

二、（12分）

N2O5气相分解反应的机理如下：

N2O5k1k-1NO2?NO3

① ② ③

k2NO2?NO3???NO?NO2?O2

kNO?NO3???2NO2

3(1) 若NO和NO3均为活泼的中间物，试用恒稳态处理法导出O2的生成速率方程。（6分）

(2) 若步骤②为慢速反应，试用平衡态处理法导出O2的生成速率方程。（6分）

三、(12分)

化学反应A?2B?P的速率方程为： ?dcA0.51.5?kAcAcB dt (1) 当A和B的初始浓度分别为0.10mol?dm?3和0.20mol?dm?3时，实验测得300K下，反应进行20s后，试求再继续反应20sA的浓度cA?0.010mol?dm?3。后它的浓度c?（4分）（提示：注意A和B的浓度关系） A。 (2) 试求300K时速率系数kA、kB。（4分）

(3) A和B的初始浓度如上，实验测得400K时，反应进行20s后

cA?3.90?10?3mol?dm?3。设在300~400K温度范围内，该反应的活化能不随温度而变化，试估算此活化能。（4分）

四、（14分）

(1) 在平衡的独立子系统中，粒子的两个能级的能量分别为?1?6.1?10?21J和?2?8.4?10?21J，能级的简并度分别为g1?3和g2?5。试求300 K时此两能级上分布的粒子数之比N2:N1。已知玻尔兹曼常数k?13.81?10?24J?K?1。（7分）

(2) CO气体分子的转动惯量I?1.45?10?46kg?m2，试求100℃时CO分子的转动配分函数qr。h?0.6626?10分）

五、(12分)

(1)25℃时，在纯水中加入少许某表面活性剂，形成极稀水溶液，发现表面张力比纯水下降了10.7?10?3N?m?1。试计算该表面活性剂的吉布斯单位面积吸附量。(6分)

(2)?183?C时，用3g活性炭吸附N2(g)，可由实验测得吸附的气体体积V（STP）与平衡压力p的关系数据。当按兰缪尔吸附等温式的直线化形式，以1/V?33J?s， k?13.81?10?24h2J?K，Θr?2（7

8πIk?1对1/p作图时，得到一条很好的直线，直线斜率为0.0360kPa?cm?3，截距为（用mol表示）(6分) 0.00613cm?3，试求N2(g)的饱和吸附量Γ?。

六、（14分）

291 K时测得CaF2的饱和水溶液的电导率为38.6?10?4S?m?1，配制该溶液所用水的电导率为1.5?10?4S?m?1。假定CaF2完全解离，求CaF2的溶度积。已

2?12?1知，??,??,m(NaCl)? 0.01089 S?m?molm(NaF)?0.00902 S?m?mol1CaCl)?0.01167 S?m2?mol?1。 ??(m22

七、（16分）

25℃时，电池 Zn ZnCl2(0.0050 mol?kg?1) Hg2Cl2(s), Hg (l)的电池反应的电

势

为

1.2307V,

Eo Zn2? Zn ??0.7630 V??,

Eo Cl? Hg2Cl2(s),Hg (l) ?0.2676 V,??E?T?p??4.29?10?4 V?K?1。

(1) 写出电极反应和电池反应；(5分) (2) 求溶液中ZnCl2的活度aZnCl2；(5分)

(3) 当1molZn发生反应时，求电池反应的?rGm、?rSm、?rHm。(6分)

??一、概念题（20分，每空格1分）

1. 对于反应A?P，如以浓度cA对时间t作图得直线，则该反应是________级反应，A的半衰期与其初始浓度___________。（无关，成正比，成反比） 2. 一定温度时，在催化剂存在下，一级对峙反应A k B的速率系数k1增大

1

-

k1

1.5倍，则在此条件下k－1的值__________________。（不变，增大1.5倍，减小1.5倍）

k 1 k 2 3. 一定温度时，级数相同的平行反应A _______。

（1， k1/k2，k2/k1）

B C ，其产物B和C的浓度之比

cB?cC4. 写出阿仑尼乌斯活化能Ea的定义式 。

5. 在常温下，分子的平动、转动和振动的能级间隔由大到小的顺序是______________________。若粒子的平动、转动、振动、电子和核运动的配分

qr ，qv ，qe和qn ，函数分别为qt ，则子配分函数q? ____________________。 6. 相空间中的每一个点，代表 ________ 的一个微观状态。（系统，一个分子） 7. 若恒温下某溶液的表面张力随浓度的增大而减小，则溶质的吉布斯单位界面吸附量Γ2(1) 0。 ( >，=，< )

8. 表面张力随温度的升高而__________（升高，降低） 。当液体的温度升高到临界温度时，表面张力等于_______ 。这是因为_______________________ 。 9. 物理吸附主要是由范德华引力引起。_______ 。（对，错）

10. 已知LaCl3溶液的质量摩尔浓度和离子平均活度因子分别为b和??，则其离子的平均活度a??__________________；电解质活度aB?__________________。

11. 已知Λm(MgCl2)?0.02588 S?m2mol?1，则Λm(1MgCl2)?___________

2S?m2mol?1。

12. Na2CO3溶液的浓度 b?0.05mol?kg?1，则其离子强度

I? 。

13. 在原电池中，负极发生________反应；正极发生_______反应。（氧化，还原） 14. 盐桥的作用在于 。

二、（12分）

298K时N2O5(g)分解反应的半衰期为5.7h，并且与N2O5的起始浓度无关，试求：

（1）N2O5(g)分解反应的速率系数；（6分） （2）N2O5(g)分解掉90%时所需时间。（6分）

三、（15分）

CH4、C3H8气体分子的qt。试分别计算298K时1cm3中H2、H2、CH4、C3H8的摩尔质量分别为2.016g?mol?1， 16.043g?mol?1，44.096g?mol?1。k?13.81?10?24J?K?1，h?6.626?10?34J?s，L?6.022?1023mol?1。

四、（15分）

298K时，在一溶液中CaCl2和ZnSO4的浓度均为0.002 mol?kg?1，试用

德拜-休克尔极限公式计算ZnSO4的平均离子活度因子。（已知德拜-休克尔极限

kg1/2） 公式中A?1.1709 mol?1/2·

五、（12分）

292K时，丁酸水溶液的表面张力可表示为 σ?σ??aln?1?bc?，其中??为纯水的表面张力，a和b为常数。

(1) 试导出Γ (21)与c的关系式；（6分）

(2) 若已知a?13.1?10?3N?m?1，b?19.6?10?3mol?1?m3，试计算浓度为（6分） 0.2 mol?dm?3时的Γ (21)。

六、（11分）

已知电池 Zn Zn2?(a?0.1) Cu2?(a?0.01) Cu ，E?? Cu2? Cu ??0.3417 V，

E? Zn2? Zn ??0.7620 V。

??（1）试写出该电池的电极反应和电池反应；（5分） （2）试求25℃时电池反应的电势；（3分）

（3）当1molZn发生反应时，试求电池反应的?rGm。（3分）

七、（15分）

气相反应H2(g)?Br2(g)?2HBr(g)的反应机理如下：

k1??2Br? (1) Br2?k2??HBr?H? (2) Br??H2?k3??HBr?Br? (3) H??Br2?k4??H2?Br? (4) H??HBr?k5??Br2 (5) 2Br??/2kcHc1dcHBrBr?试证明反应的速率方程为 。

cHBrdt1?k'cBr222A卷答案

2k11ln 4. X 5. 大 一. 1. 对 2. 2倍 3.

k1?k?1k1?k?1pr?2?M9. 10. ln??6. 1 7. S?klnΩ 8. 对 等于

p?RT? r11. c 管 12. p(?)?p(?)?σ(dAs/dV(?)) 13. aB?a?? 14. B

???15. 不能 16. ?m?????????? 17. 消除或减小液接电势

??(K?)2 18. 对 19. A 20. E1?E2 K21

d?O2??k2?NO2?? NO3? 二、 (1)

dt?d ?NO? NO3??k3?NO?? NO3??0?dt?k2?NO2?? ?d ?NO?3??k1?N2O5? ?k?1?NO2?? NO3??k2?NO2?? NO3??k3?NO?? NO3??0?dt?NO3??k1?N2O5? (k?1?2k2)?NO2?d?O2?k1k2?N2O5? ?dtk?1?2k2(2) 由于反应2为慢速反应，所以反应1和-1达到平衡，则

K??NO2?? NO3?k1?

?N2O5?k?1d?O2?kk?k?NO?? NO??12?Ndt223k?12O5?

三、 解：(1) ?dcA0.522?kAcA(2cA)1.5?21.5kAcA?k?cA dt?K? k3001t20s(11111?)?(?)mol?1?dm3?s?1?4.5mol?1?dm3?s?1 cAcA0200.0100.1011? c?cA0A?Kt40s?k300c?A?1?Kt40s?k3001cA0?14.5?40?10.10mol?dm?3?5.26?10?3mol?dm?3

(2)

?K?21.5kA,300K k300kA,300K??Kk30021.5?(4.521.5)mol?1?dm3?s?1?1.59mol?1?dm3?s?1

kB,300K?2kA,300K?3.18 mol?1?dm3?s?1

?K?(3) k400111?13?1?13?1(?)mol?dms?12.3mol?dms ?3203.90?100.10Ea? 四. 解

?K?8.3145?400?30012.3?RT1T2k400?1?1ln??ln?J?mol?10.0kJ?mol

?K?T2?T1k300400?3004.5?(1) NiN?gie??i/kTq

N2g2e??2/kT5?(8.4?6.1)?10?2113.81?10?24?300??e?0.957 ??1/kTN1g1e3??h2(0.6626?10?33)2 K?2.777 K (2) Θr?2??28πIk?8??1.45?10?46?13.81?10?24??qr? 六. 解

T373.15??134.4 ?Θr1?2.777?? S?m2?mol?1m(CaF2)?2??0.01167?0.00902?0.01089??19.60?10?3S?m2?mol?1

cCaF2(38.6?1.5)?10?4?3?3?mol?m?0.189mol?m ?319.60?102?3Ksp?cCaF2?cF??2?0.189?10?3? mol3?dm?9??0.189?102??

?2.70?10?11 mol3?dm?9七. 解

??Zn2??2e? (1) 负极 Zn (s)???2Hg (l)?2C?l 正极 Hg2Cl2(s)?2e????2Hg (l)?ZnCl2 电池反应 Zn (s)?Hg2Cl2(s)?(2) E?E??RTlnaZnCl2 2F1.2307??0.2672?(?0.7630)??8.3145?298.15lnaZnCl2

2?96485aZnCl?1.717?10?7

2(3) ?rGm??zFE??237.5 kJ?mol?1

?rSm?zF??E?T?p??82.78 J?K?1?mol?1 ?rHm??zFE?T??E?T?p??262 kJ?mol?1

五、解：(1) ?????bc，(??/?c)T??b

??c????10.7?10?3Γ??(?b)??mol?m?2?4.32?10?6mol?m?2RTRT8.3145?298.15?c??c???????(1)()T?????4.32?10?6mo?lm?2 或 Γ2??RT?cRT0?cRT111??(2) 由 得 ΓΓ?bpΓ?(1)21163.1?10?33?163.1cm 即 Γ???0.0072m8o l Γ??22.4140.00613

B卷答案 一、1. 零；成正比 2. 增大1.5倍 3. k1/k2 4. Ea?RT2dlnk dT5. 振动、转动、平动；qtqrqvqeqn 6. 系统 7. ?

??； 27?bb???4 8. 降低； 0； 气液差别消失 9. 对 10. 27??bb??????????14411. 0.01294 12. 0.15mol?kg?1 13. 氧化; 还原 14. 消除或减小

液接电势 二、

解：（1）因N2O5(g)的半衰期与其起始浓度无关，故其分解为一级反应 k?ln2ln2?1? h?0.1216 h?1 t1/25.7（2）t?

111??1?ln???ln?h?18.94 h k1???0.12161?0.90?2πmkT?三、解：qt?V???2?h?3/2?2πMkT??V??Nh2???A?3/2?2πkT?V??Nh2?A????3/2?M3/2

?2πkTV??Nh2?A????3/2?2??13.81?10?24?298??6?1?10??23?342??6.022?10?(6.626?10)??3/23/2?kg?mol??1?3/2

?3.059?1028?kg?mol?1?2

qt,H?3.059?1028?(2.016?10?3)3/2?2.769?1024 qt,CH?3.059?1028?(16.043?10?3)3/2?62.16?1024

4qt,CH?3.059?1028?(44.096?10?3)3/2?283.3?1024

38

四、解：b?bCaCl2?bZnSO4?0.002 mol?kg?1

I?

112bz?b(2)2?2b(?1)2?b(2)2?b(?2)2?ii2i2??

?

1(4b?2b?4b?4b)?7b?7?0.002mol?kg?1?0.014mol?kg?12

?1.170?92?(?2)?0.014??0.554ln??(ZnSOI4)?Az?z????0.575

??σ???σ?ab????五、解：(1) ? ?? c??? c?1?bc??2?? Γ2 (1)??(2) Γ (1)2c2RT??σ?abc????? c?RT?1?bc? ?2??13.1?10?3?19.6?10?3?0.200?103??2?? mol?m?33??8.3145?292??1?19.6?10?0.200?10???4.299?10?6mol?m?2

??Zn2?(a?0.1)?2e? 六、解： （1） 负极 Zn?

??Cu 正极 Cu2?(a?0.01)?2e?? 电池反应 Zn?Cu2????Zn2??Cu

（2）

E?Eo?

RTaZnlnzFaCu2?2?0.059160.1???0.3417?(?0.7620)?lg20.01?? V?1.07 4V??（3）?rGm??zFE??2?96485?1.07 4??206478J?mol-1??207kJ?mol?1

七、解：用恒稳态处理法

dcBr?2?2k1cBr2?k2cBr?cH2?k3cH?cBr2?k4cH?cHBr?2k5cBr??0 dtdcH??k2cBr?cH2?k3cH?cBr2?k4cH?cHBr?0 dt得cBr?k2 ?1c1Br，cH??k3cBr?k4cHBrk52222k2k112cBrcHk5dcHBr?k2cBr?cH2?k3cH?cBr2?k4cH?cHBrdtk2k112cBr2cH2k5?k2k112cBr2cH2?(k3cBr2?k4cHBr)k5k3cBr2?k4cHBrk112cBr2cH2?k3cBr2k5k3cBr2?k4cHBrk1,k5k4k'?k32k2?k112cBr2cH212 kcck5H2Br2?kcc1?4HBr1?k'HBrk3cBr2cBr22k2?k?2k2

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/dind.html