09-10学年第1学期物理化学试卷A评分标准

（勤奋、求是、创新、奉献）

2009～ 2010 学年第 1 学期考试试卷

主考教师： 徐菁利

学院 化学化工学院 班级 __________ 姓名 __________学号 ___________

《物理化学（二）》课程试卷A参考答案与评分标准

（本卷考试时间 120分钟）

题号 一 题分 20 得分 二 20 三 15 四 10 五 10 六 10 七 15 八 九 十 总得分 100 一、选择题（本题共10小题，每小题2分，共20分）

1、将固体 NH4HCO3(s) 放入真空容器中，恒温到 400 K，NH4HCO3 按下式分解并达到平衡: NH4HCO3(s) = NH3(g) + H2O(g) + CO2(g)

体系的组分数 C 和自由度数 f 为： ( C ) (A) C= 2， f= 1 (B) C= 2， f= 2 (C) C= 1， f= 0 (D) C= 3， f= 2

2、通过测定原电池电动势求得AgBr(s)的溶度积，可设计如下哪一个电池 ( B )? (A) Ag(s)AgBr(s)HBr(aq)Br2(l),Pt (B) Ag(s)AgNO3(aq)HBr(aq)AgBr(s)Ag(s) (C) Ag(s)AgBr(s)HBr(aq)AgNO3(aq)Ag(s) (D) Pt,Br2(l)HBr(aq)AgNO3(aq)Ag(s)

3、有二级反应，在一定温度下反应物消耗1/2需时间10 min，若再消耗1/2还需时间为( B )。

(A) 10 min (B) 20 min (C) 30 min (D) 40 min

4、组分A和B可以形成四种稳定化合物：A2B，AB，AB2，AB3，设所有这些化合物都有相合熔点。则此体系的低共熔点最多有几个？ ( C ) (A)3 (B)4 (C)5 (D)6

考试试卷第 1 页 共 6 页

5、 当发生极化现象时，两电极的电极电势将发生如下变化： ( B )

(A) ?平，阳＞ ?阳 ； ?平，阴＞ ?阴 (B) ?平，阳＜ ?阳 ； ?平，阴＞ ?阴 (C) ?平，阳＜ ?阳 ； ?平，阴＜ ?阴 (D) ?平，阳＞ ?阳 ； ?平，阴＜ ?阴

6、某物质转化掉5/9所需时间是转化掉1/3所需时间的2倍，则该反应的级数是

( C )

(A) 1.5级 (B) 零级 (C) 一级 (D) 二级

2+2+?

7、298 K时,反应为 Zn(s)＋Fe(aq)＝Zn(aq)＋Fe(s) 的电池的 E为 0.323 V,则其平

?

衡常数 K为： ( B ) (A) 2.89×10 (B) 8.46×10

42

(C) 5.53×10 (D) 2.35×10

8、液体的表面自由能 ? 可以表示为： ( C )

(A) ??H/?As?T,p,n (B) ??A/?As?T,p,n

BB510

(C) ??U/?As?S,V,n (D) ??G/?As?T,V,n

BB

9、两液体A和B表面张力?A=3?B，密度?A=3?B，一毛细管插入A中液面上升2.0 cm，若将其插入B中液面上升的高度为： （ A ）

(A) 2.0 cm (B) 4.0 cm (C) 6.0 cm (D) 8.0 cm

10、明矾净水的主要原理是： ( B )

(A) 电解质对溶胶的聚沉作用 (B) 溶胶的相互聚沉作用 (C) 电解质的敏化作用 (D) 电解质的对抗作用

二、填空题（本题共10小题，每题2分，共20分）

1、在101.325kPa外压下，水的沸点为100℃，氯苯的沸点为130℃。水和氯苯组成的完全不互溶系统的共沸点一定 100℃(填大于、等于、小于)。小于

2、温度T时，浓度均为0.01 mol·kg-1的NaCl、CaCl2、LaCl3三种电解质水溶液，离子平均活度系数最小的是 。LaCl3

3、N2和H2合成NH3, 在400℃下, 动力学实验测定结果表明没有催化剂时,

-1-1

其活化能为334.9 kJ·mol ，用Fe催化时, 活化能降至167.4 kJ·mol。

假定催化和非催化反应的指前因子相等, 则两种情况下，反应速率常数之比值 (kc a t / k0) =______________________________。

[答] k(cat)/k0 =exp{[-E(cat)-E]/RT}=10 (2分)

4、已知? ? (Fe2+/Fe)= -0.440 V, ?? (Cu2+/Cu) = 0.337 V，在 25℃, p?时, 以 Pt 为阴极，石墨为阳极，电解含有 FeCl2(0.01 mol·kg-1)和 CuCl2 (0.02 mol·kg)的水溶液，若电解过程不断搅拌溶液，且超电势可忽略不计，则最 先析出的金属是 ______。

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-1

13

[答] ?(Fe/Fe) = ?+ RT/2F× ln 0.01 = -0.4992 V ? (Cu2+/Cu) = ? ?+ RT/2F× ln 0.02 = 0.2868 V 最先析出的是 Cu

2+

?

25、已知??(Y2SO4)?2.72×10S?m?molm-2

-12，??(H2SO4)?8.60×10S?m?molm-2

-1。则

?2?m(YHSO4)?_____5.66×10___S?m?mol-2

-1

-1-1

6、浓度为0.1 mol·kg 的MgCl2水溶液，其离子强度为_______0.3____________ mol·kg 。

7、液态氨和固态氨的蒸气压与温度的关系分别为：

ln[p(l)/Pa]?24.38?3063K/T ln[p(s)/Pa]?27.92?3754K/T 三相点的温度为 195.2K 。

8、在一个真空容器中，投入CaCO3(s)加热分解达平衡，其独立组分数为 2 。若投入NH4HS(s)加热分解达平衡，则其独立组分数为： 1

9、 液体在固体表面的润湿程度以____接触角? ______衡量，当__? > 90°____时称为不润湿。

10、 乳状液有O/W 型和W/O 型, 某一种乳状液, 它能被油溶性苏丹红染料染成红色， 所 以它属于__W/O______型。

三、1. 利用下面数据绘制Mg-Cu体系的相图（示意图）。

Mg（熔点为648 °C）和Cu（熔点为1085 °C）形成两种化合物： MgCu2（熔点为800 °C），Mg2Cu（熔点为580 °C）；

形成三个低共熔混合物：其组成分别为w(Mg)?0.10，w(Mg)?0.33，w(Mg)?0.65，它们的熔点分别为690 °C，560 °C和380 °C。

Mg的摩尔质量为24.31g.mol-1；Cu的摩尔质量为63.55 g.mol-1。 2. 写出各相区的稳定相。

3. 画出组成为w(Mg)?0.25的900 °C的熔液降温到100 °C时的步冷曲线。 答：（1）依题给数据绘制相图如下：（5分）

（2）相区（5分） （3）步冷曲线画在图的右侧。（3分）

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Cu w(Mg) Mg

在绘制相图之前，首先分别计算化合物MgCu2和Mg2Cu中Mg的质量分数： MgCu2中：w1(Mg)?24.31/(24.31?63.55?2)?0.161

Mg2Cu中：w2(Mg)?24.31?2/(24.31?2?63.55)?0.433 （2分）

四、已知电池：Pb(s)Pb(NO3)2(aPb2??1)AgNO3(aAg??1)Ag(s)298K条件下，求解：

(1) 写出上述电池的电极反应及电池反应式；

(2) 计算电池电动势E、ΔrGm、K?；并判断电池反应能否自发进行？ (3) 计算电池电动势温度系数。

?已知该电池反应的?rHm??212.858kJ?mol?1，E??Pb2?Pb??0.1265V，

?E??Ag?Ag?0.7994V

2??解：(1) 负极：Pb(s)?2e?Pb正极：2Ag?2e?2Ag 电池反应：Pb(s)?2Ag(2) E?E???

?Pb2??2Ag(s)

2?????Ag?Ag?????PbPb

??0.7994V?0.1265V?0.9259V

?rGm??zFE??2?96500?0.9259J??178698J

该电池反应能自发进行

?rGm??RTlnK?

??178698??31??exp???2.108?10 ??8.314?298???考试试卷第 4 页 共 6 页

K?????rGm?exp??RT?

(3) ?rS?m??rHm??rGmT????212.858?178.698298??114.63J/K

11??E???4?rSm??(?114.63)?5.939?10V/K ???zF2?96500??T?p

-1

五、铅蓄电池 Pb│PbSO4│H2SO4(1 mol·kg)│PbSO4│PbO2│Pb ,

在 0－60℃ 范围内 E/V = 1.91737 + 56.1×10(t/℃) + 1.08×10 (t/℃)，已知 25℃, 上述电池的 E?= 2.041V，设水的活度为 1，求 m(H2SO4) = 1 mol·kg-1 的平均活度系数。 [答]

? 电池反应： PbO2 + Pb + 4H+ + 2SO2─→ 2PbSO4 + 2H2O (2分) 4 E = E?- RT/2F × ln[1/(aH)4(aSO2-)2] (2分)

4 E = E?+ RT/F × ln (a?)3 (1分)

+-6-82

E = E?+ 3RT/F × ln(??·m?/m?) (1分) m?/m?= 41/3 (1分) 25℃ E = 1.919 V (1分)

??= 0.129 (2分)

六、398～493℃，氯乙烷气相分解反应：C2H5Cl(g)→C2H4(g)+HCl(g)为一级反应，此反应的速率常数k(单位为s-1)与热力学温度T的关系为：lg(k/s-1)=-13290T/K+14.6。 (1) 求该反应活化能Ea和指前因子。

(2) 在427℃时，将压力为26.66kPa的氯乙烷通入一反应器中，使之发生上述分解反应，问

需要多少时间反应器中的压力可变为46.66kPa。 解：(1) lg(k/s-1)=-13290T/K+14.6 lgk?lgA?Ea2.303RT

Ea=2.303×8.314×13290×10-3 kJ·mol-1=254.5 kJ·mol-1 (2) T=(273.15+427)K=700.15K

lgk/s??1???13290700.15?14.6

k=4.2×10-5s-1

C2H5Cl(g)→C2H4(g)+HCl(g) t=0 pA0 0 0 t=t pA0 –p p p p总= pA0 +p

p= p总-pA0 =(46.66-26.66)kPa=20 kPa pA=pA0-p=(26.66-20)kPa=6.66kPa

lnpA0pA1k?kt

t?lnpA0pA?3.3?10s

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七、 在抽空的刚性容器中, 引入一定量纯 A 气体, 压力为 p0, 发生如下反应： A(g) → B(g) + 2C(g)

设反应能进行完全, 在323 K 恒温一定时间后开始计时, 测定体系总压随时间的变化关系如下：

t/min 0 30 50 ∞ p(总)/kPa 53.33 73.33 80.00 106.66

求该反应级数及速率常数。

[答] A(g)─→B(g) + 2C(g) t=0 p0 p' 2p' p0 = p0+ 3p'= 53 329 Pa (2分) t=t p (p0-p)+ p' 2(p0- p) + 2p' pt = 3(p0+p') - 2p (2分) t=∞ 0 p0 + p' 2(p0+ p') p∞ = 3(p0+p')=106 658 Pa (2分) 求出 p'= 8 888 Pa p0 = 26 665 Pa (2分) 代入 pt 式，求出 pt (30 min) = 16 666 Pa (2分) pt (50 min) = 13 333 Pa (2分) 应用尝试法，设为二级反应，将 p0 ，pt 代入速率积分公式，求 k（速率常数）为

常数， k=7.5×10(Pa)-1·min。 (3分)

-7

-1

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七、 在抽空的刚性容器中, 引入一定量纯 A 气体, 压力为 p0, 发生如下反应： A(g) → B(g) + 2C(g)

设反应能进行完全, 在323 K 恒温一定时间后开始计时, 测定体系总压随时间的变化关系如下：

t/min 0 30 50 ∞ p(总)/kPa 53.33 73.33 80.00 106.66

求该反应级数及速率常数。

[答] A(g)─→B(g) + 2C(g) t=0 p0 p' 2p' p0 = p0+ 3p'= 53 329 Pa (2分) t=t p (p0-p)+ p' 2(p0- p) + 2p' pt = 3(p0+p') - 2p (2分) t=∞ 0 p0 + p' 2(p0+ p') p∞ = 3(p0+p')=106 658 Pa (2分) 求出 p'= 8 888 Pa p0 = 26 665 Pa (2分) 代入 pt 式，求出 pt (30 min) = 16 666 Pa (2分) pt (50 min) = 13 333 Pa (2分) 应用尝试法，设为二级反应，将 p0 ，pt 代入速率积分公式，求 k（速率常数）为

常数， k=7.5×10(Pa)-1·min。 (3分)

-7

-1

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