海南大学物理化学试卷

海南大学2010-2011学年度第2学期试卷

科目:《物理化学C 》试题(A 卷)

适用于 高分子材料与工程、材料科学与工程、生物工程、制药 专业

姓名: 学 号: 学院: 专业班级:

海南大学物理化学试卷

阅卷教师: 年 月 日

考试说明:本课程为闭卷考试,可携带 计算器 。

海南大学物理化学试卷

一、判断题(每小题1分,共10分,对的在括号里打“√”,错的打“×”)

1、在一定温度下,一定量的理想气体进行可逆膨胀过程,其对外做最大功。 ( )

2、功和热都是途径函数,对应某一状态有一确定值。

( )

3、H 2和O 2经绝热恒容反应,此过程的ΔU 、ΔH 、ΔA 、ΔG 均不为0。 ( )

4、基于热力学第二、三定律,某气体的规定熵S m > 0。

( )

5、标准平衡常数K θ的数值只与温度有关,与反应平衡系统的总压及组成无关。

( ) 6、在110℃及101.325kPa 下,水的化学势大于水蒸汽的化学势。 ( ) 7、阿伦尼乌斯方程式主要是研究浓度对反应速率的影响。 ( ) 8、一定条件下,某反应的m r G >0,所以要选用合适的催化剂,使反应得以进行。 ( ) 9、溶胶系统是高度分散的多相系统,是热力学的不稳定系统。 ( ) 10、胶体系统产生丁铎尔现象的原因是胶粒带电所引起的。 ( )

二、选择题(每题2分,共20分 选择正确答案的编号,填在各题前的括号内)

海南大学物理化学试卷

1、在恒压、绝热、w ′=0的条件下,发生某化学反应,使系统的温度上升,体积变大,则此过程的ΔH ( );ΔU ( )。选择填入: A 、> 0

B 、= 0

C 、< 0

D 、无法确定

2、在相同温度条件下,大液滴分散成小液滴后,其饱和蒸气压将( )

A 、变小

B 、不变

C 、变大

D 、无法判断

3、0℃ 5个大气压下,H 2O(S)→H 2O(1)其体系熵变( )

A 、ΔS 体>0

B 、ΔS 体<0

C 、ΔS 体=0

4、合成氨反应N 2(g)+3H 2(g) == 2NH 3(g),达到平衡后,加入惰性气体,且保持体系温度,总压不变(气体为理想气体),则( ) A 、平衡向右移动

B 、平衡向左移动

C 、平衡不受影响

5、通常称为表面活性剂的物质,是指当其加入少量后就能 的物质。 A 、增加溶液的表面张力

B 、改变溶液的导电能力

C 、显著降低溶液的表面张力

D 、使溶液表面发生负吸附

6、某反应的总的速率常数与各基元反应的速率常数有如下关系:k=k 2(k 1/k 3)1/2,则表观活化能与基元反应的活化能关系为 ( )

A 、E a =E 2+21E 1- E 3

B 、E a = E 2 +( E 1- 2E 3)1/2

C 、E a = E 2 +2

1

(E 1- E 3)

7、两反应均为一级的平行反应A

)

2()1(21C k B k ,B 为所需产物,而C 为副产物,已知两反应的指

前因子A 1=A 2,E a1=100KJ ·mol -1,E a2=70KJ ·mol -1,今欲加快反应(1)的反应速度,应 。 A 、提高反应温度 B 、降低反应温度 C 、升高压力

D 、降低压力

8、胶体系统的电泳现象表明 。 A 、分散介质不带电 B 、胶体粒子处于等电状态 C 、胶团带电

D 、胶体粒子带有大量的电荷

9、在农药中通常都要加入一定量的表面活性物质,如烷基苯磺酸盐,其主要目的是 。 A 、增加农药的杀虫药性 B 、消除药液的泡沫

C 、防止农药挥发

D 、提高农药对植物表面的润湿能力

10、在化学动力学中,质量作用定律只适用于 。

A 、反应级数为正整数的反应

B 、基元反应

C 、 恒温恒容反应

D 、理想气体反应

三、填空题:(每题2分,共20分)在以下各小题中画有_______处填上答案。

海南大学物理化学试卷

1、热力学第一定律的数学表达式是 ,其实质上是 。

2、拉乌尔定律的数学表达式为 ,亨利定律的数学表达式为 。

3、反应NH 3(g)+H 2S(g) == NH 4HS(S) K θ表达式为 。

4、在一真空容器中,将CaCO 3加热,发生下列分解反应并达到平衡: CaCO 3(s) = CaO(s)+ CO 2(g) 则此系统的组分数C= ;自由度数F= 。

5、在温度一定和浓度比较小时,增大弱电解质溶液的浓度,则该弱电解质的电导率κ ,摩尔电导率Λm 。(选填:增大、减小、不变)

6、亚稳状态包括

等四种现象。

7、产生亚稳状态的主要原因是

。消除亚稳状态最有效的方法是

8、在恒温下,加入催化剂能加快反应速度的原因是因为

9、在一定温度下,在含有NO 3-、K +、Ag +的水溶液中,微小的AgI 晶体粒子,最易于吸附

离子,而使胶体粒子带 电荷。

10、理想气体在微观上具有两个特征:(1)

;(2)

四、综合题(每小题10分,共50分)

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(注意:答题时要列出详细运算步骤并计算出中间运算数值和最终计算结果。)

1、气相反应 N 2(g ) + O 2 (g ) =2NO(g )

已知(25℃): N 2(g ) O 2 (g ) NO(g )

Δf H m θ(kJ·mol -1) 0 0 90.25 S m θ(J· K -1·mol -1) 191.60 205.14 210.76

设反应的Δr C p ,m =0。计算当反应的Δr G m θ=130.94 kJ·mol -1时反应的温度与K θ。

2、工业上用乙苯脱氢制苯乙烯 C 6H 5C 2H 5(g) = C 6H 5C 2H 3(g) + H 2(g)

如反应在900K 下进行,其K θ=1.51。试分别计算在下述情况下,乙苯的平衡转化率。 (1)反应压力为100KPa (2)反应压力为10KPa

(3)反应压力为10KPa ,且加入水蒸气使原料气中水与乙苯蒸气的物质的量之比为10:1。

3、已知298K 时某电池E =1.0150V ,141012.4--??-=???

????K V T E p

,计算328K 时

(1) 该电池的E

(2) 电池反应的Δr S m 、Δr H m 、Δr G m 及Q R,m 。(假设电池反应的电子数z =2)

4、在溶液中,反应-

---+→+38024480282)(22)(2CN M SO CN M O S 的速率方程为])(][[])([486282480---

=-CN M O S k dt

CN M d ,20℃时,反应开始时只有二反应物,其初始浓度依

次为0.01,0.02mol ·dm -3。反应26h 后,测定剩余的八氰基钼酸根离子的浓度

])([480-

CN M =0.01562mol ·dm -3。求k 。

5.若反应A 2+B 2→2AB 有如下机理:

(1)A A k 21

2?→?(很慢)

(2)B (快速平衡,平衡常数K 很小)

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(3)AB B A k ?→?

+2

(快) k 1是以C A 的变化表示反应速率的速率系数。试用稳态法导出以dc(AB)/dt 表示的速率方程。

海南大学2010-2011学年度第2学期试卷

科目:《物理化学C 》试题(B 卷)

适用于 高分子材料与工程、材料科学与工程、生物工程、制药 专业

姓名: 学 号: 学院: 专业班级:

海南大学物理化学试卷

阅卷教师: 年 月 日

考试说明:本课程为闭卷考试,可携带 计算器 。

海南大学物理化学试卷

一、判断题(每小题1分,共10分,对的在括号里打“√”,错的打“×”)

1、一定量的某理想气体,自始态经一系列变化后,回到原来的状态,则W ,ΔU 、ΔS 、ΔA 、ΔG 均为0。

( )

2、101.325kPa 下,–10℃的过冷水的化学势大于同温同压下冰的化学势。 ( )

3、绝热可逆过程为恒熵过程。

( )

4、在恒温、恒压条件下,一切化学反应的进行,都是ΔG<0。

( )

5、某理想气体自始态T 1、P 1、V 1,变化到终态T 1、P 2、V 2,其Δ

U 、ΔH 均为0。 ( ) 6、标准平衡常数K θ的数值只与温度有关,与反应平衡系统的总压及组成无关。 ( ) 7、朗缪尔吸附理论是多分子层吸附理论。

( ) 8、在一定条件下,液体分子间的作用力越大,其表面张力越小。 ( )

9、一般来说,反应的活化能越大,其反应速率越小。

( )

10、溶胶系统是高度分散的多相系统,是热力学的稳定系统。 ( )

二、选择题(每题2分,共20分 选择正确答案的编号,填在各题前的括号内)

海南大学物理化学试卷

1、在恒容、绝热、w ′=0的条件下,发生某化学反应,使系统的温度上升,压力变大,则此过程的ΔH ( );ΔU ( )。选择填入: A 、> 0

B 、= 0

C 、< 0

D 、无法确定

2、在一盛水的绝热箱内,一外皮绝缘电阻丝浸入水中,通以电流,若以水为体系,其余为环境,则Q 0,ΔU 0。( ) A 、 >

B 、=

C 、<

D 、无法判断

3、在绝热密闭的耐压钢瓶中进行一化学反应,若已算出过程的ΔS 、ΔA 、ΔG ,要判断该过程自发进行与否,应采用( )作判据。 A 、ΔS

B 、ΔA

C 、ΔG

D 、无法判断

4、反应Zn(NH 3)42++2H 2NCH 2CH 2NH 2=Zn(H 2NOH 2CH 2NH 2)22++4NH 3( )

A 、ΔS<0

B 、ΔS>0

C 、ΔS=0

5、混合物中,组分B 的化学势定义为( )

A 、n V T B

B n G

..)(

??=μ

B 、n T B

B n G

.S .)(

??=μ C 、n T B

B n G

.U .)(

??=μ

D 、n P T B

B n G

..)(

??=μ 6、将过量NaHCO 3(s)放入一真空密封器中,在50℃下,NaHCO 3按下式进行分解:2NaHCO 3(s) == Na 2CO 3(s) + CO 2(g) + H 2O(g),系统达到平衡后,其组分数为C = ( ); F = ( )

( )

A 、3, 2

B 、3, 1

C 、2, 0

D 、2, 1

7、在一定温度下,液体在能被它完全润湿的毛细管中上升的高度反比于 。 A .大气的压力

B .毛细管的半径

C . 固—液的界面张力

D .液体的表面张力

8、连串反应A →B →C ,实验测得B 为非常活泼的中间产物;当反应稳定后,则B 的生成速度 B 的消耗速度。 A .大于

B . 小于

C .等于

9、某反应进行时,反应物浓度与时间成线性关系,则此反应的半衰期与反应物初始浓

度 。 A .成反比

B .成正比

C .平方成正比

D .无关

10、以KI 为稳定剂的一定量的AgI 溶液中,分别加入下列物质的量浓度C 相同的不同电解

质溶液,在一定时间范围内,能使溶胶完全聚沉所需电解质的浓度最小者为 。 A .KNO 3 B .NaNO 3 C .Mg(NO 3)2 D .La(NO 3)3

三、填空题:(每题2分,共20分)在以下各小题中画有_______处填上答案。

海南大学物理化学试卷

1、T 、P 、V 、H 、S 、A 、G 中属广度量(广延量)的是 ,属强度量的是 。

2、在一定T ,p 下,由纯A(l ) 与B(l )混合而成理想液态混合物,此过程的?mix H m ;

?mix U m ;?mix S m ;?mix G m 。(选填:>0, =0, <0)

3、吉布斯函数判据为 ,其适用的条件是 。

4、具有最大正偏差的液态混合物具有最 恒沸点,具有最大负偏差的液态混合物具有最 恒沸点。(选择填入:高,低)

5、反应级数为分数的反应一定 基元反应。(选填:不是、是)

6、溶胶的动力学性质表现为 、 和 三种运动。

7、亚稳状态包括

等四种现象,产生这些现象的主要原因是

。 8、在化学动力学中,质量作用定律只适用于

9、在化学动力学理论中,最重要的反应理论包括(1)

(2)

10、在一定温度下,在含有NO 3-、K +、I -的水溶液中,微小的AgI 晶体粒子,最易于吸附

离子,而使胶体粒子带 电荷。

四、综合题(每小题10分,共50分)

海南大学物理化学试卷

(注意:答题时要列出详细运算步骤并计算出中间运算数值和最终计算结果。)

1、在300K 的标准状态下,A 2(g)+B 2(g)→2AB(g)。此反应的Δr H m θ=50.00 KJ ·mol -1,Δr S m θ

=-40.00J ·K -1·mol -1,Δr C p 、m =0.5R 。试求此反应400K 时的Δr H m θ、Δr S m θ及Δr G m θ各为若干。此反应在400K 的标准状态下能否自发进行?

2、某气相反应:A(g) = B(g) + C(g) 。如反应在900K 下进行,其K θ=1.51。试分别计算在下述情况下,A(g)的平衡转化率。 (1)反应压力为100KPa (2)反应压力为10KPa

3、已知电池:Ag(s)∣AgCl(s) ∣HCl(a ±= 0.8) ∣Hg 2Cl 2∣Hg(l)。298K 时,E=0.0459V ,

1

41038.3--??=??? ????K V T E p

(a )写出电极反应和电池反应;(b )计算298K 、z=2时,电池反应的Δr S m 、Δr H m 、Δr G m 。

4、某一级反应,在298K 及308K 时的速率系数分别为3.19×10-4s -1和9.86×10-4s -1。试根据阿伦尼乌斯方程计算反应的活化能及表现频率因子。

5、对于两平行反应A

C

k B k 21,若总反应的活化能为E ,试证明:2

12

211k k E k E k E ++=

海南大学2010-2011学年度第2学期试卷

科目:《物理化学C 》试题(A 卷)

参考答案及评分标准

一、判断题(每小题1分,共10分)

1、√

2、×

3、×

4、√

5、√

6、√

7、×

8、×

9、√

10、×

二、选择题(每小题2分,共20分)

1、B 、C

2、C

3、A

4、B

5、C

6、C

7、A

8、D

9、D

10、B

三、填空题(每小题2分,共20分)

1、 ΔU = Q + W 能量守恒定律

(每空1分)

2、 P A =P A * x A P B =k x x B

(或者P B =k c C B ,P B =k b b B )

(每空1分)

3、 θ

θθP

P P P K S H NH 23

1

?=

4、 C=2 F=1 (每空1分)

5、 增大 减小 (每空1分)

6、 过饱和蒸气、过热液体、过冷液体、过饱和溶液 (每种0.5分)

7、 新相难以生成 加入新相种子 (每空1分)

8、 降低反应的活化能或增大指前因子

9、 Ag + 带正电 (每空1分) 10、 分子没有体积

分子间没有作用力

(每空1分)

四、计算题(每题10分,共50分)

(注意:以下仅为参考答案,若有不同答法,根据其合理性酌情给分)

1、解:25℃时 ∑-?=?=?B

m f B m r mol J H H 150k .180θ

θν ………1分

∑--??==?B

m B m r m o l J S S 11

K 78.42θθν ………1分

由于反应的Δr C p ,m =0,所以反应的Δr H m θ、Δr S m θ都是与温度无关的常数。

由 Δr G m θ = Δr H m θ-T Δr S m θ 可得

T =(Δr H m θ-Δr G m θ)/Δr S m θ =(180.50kJ·mol -1-130.94 kJ·mol -1)/24.78J· K -1·mol -1

=2000K ……………………………4分

由 ln K θ=-Δr G m θ /RT 可得

K θ=exp (-Δr G m θ /RT ) = exp[-130.94 kJ·mol -1 /(8.314 J· K -1·mol -1×2000K)]

=3.80×10-4 ……………………………4分

2、解:(1) 设乙苯的转化率为α

C 6H 5C 2H 5(g) C 6H 5C 2H 3(g) + H 2(g) 开始 1 0 0 平衡

1-α

α

α

α+=∑1B

B

n

∴θ

θθ

αααααP

P

P P K )1()1(1222-=+?-= %6.77776.0)

/(==+=

θθθ

αp p K K

(4分) (2) %8.96=α

(3分)

(3) θ

θ

αααP P

K )11(12+?

-= %9.94=α

(3分)

3、解:328K 时

E (328K)= E (298K)+p T E ???

????×

(328K-298K)=1.0026V ……2分 Δr G m = ?zFE = ?2×1.0026 V×96485 C · mol -1= ?193.47 kJ · mol -1 ……2分

Δr S m = p

T E nF ???

????= 2×

96485 C · mol -1×(?4.12×10-4V ·K -1) = ? 79.5J · K -1· mol -1 ………………………….2分 Δr H m θ= Δr G m θ+T Δr S m θ = ?193.47 kJ · mol -1+328K×(? 79.5J · K -1· mol -1) = ?219.55 kJ · mol -1 ………………………………….2分 Q r,m =T Δr S m θ = 328K×(? 79.5J · K -1· mol -1) = ?26.1kJ ·mol -1 …….2分

4、解:设-282O S 为A ,-480)(CN M 为B

-282O S +2-48

0)(CN M →2-24SO +2-

380)(CN M t =0时,C A,0 C B,0 0 0 t = t 时,C A

C B

C B,0 – C B

C B,0 – C B

∵C A =

2

1

C B dt

dC B

-

= k C A C B ∴dt

dC B -

=221B C k ?=2

B C k '

(5分)

积分得:

,11B B C t k C +

'=

)1

1(10,B B C C t k -='=)02.0101562.01(

261-= 0.5362dm 3·mol -1·h -1 ='=k k 2 1.078dm 3·mol -1·h -1

(5分)

5、解:根据稳态近似法得:

B A A A

C C k C k dt

dC 221-=-

= 0 ∴B A A C C k C k 221=

B A AB

C C k dt

dC 2= ∴

21A AB

C k dt

dC = (10分)

海南大学2010-2011学年度第2学期试卷

科目:《物理化学C 》试题(B 卷)

参考答案及评分标准

一、判断题(每小题1分,共10分)

1.× 2.√ 3.√ 4.× 5.√ 6.√

7.×

8.×

9.√

10.×

二、选择题(每小题2分,共20分)

1.A 、B 2.A 、A 3.A 4.B 5.D 6.C

7.B

8.C

9.B

10.D

三、填空题(每小题2分,共20分)

1、V 、H 、S 、A 、G T 、P (每空1分)

2、 =0 =0 >0 <0 (每空0.5分)

3、ΔG ≤0 (<自发 =平衡)

dT=0, dP=0, w ′=0,封闭系统 (每空1分)

4、 低 高 (每空1分)

5、 不是

6、布朗运动 扩散 沉降与沉降平衡 (每错一空扣0.5分,全错为0分)

7、过饱和蒸气、过热液体、过冷液体、过饱和溶液 新相难以生成 (每空1分)

8、 基元反应

9、 碰撞理论

过渡态理论 (每空1分)

10、 I - 带负电 (每空1分) 四、计算题(每题10分,共50分)

(注意:以下仅为参考答案,若有不同答法,根据其合理性酌情给分) 1、解:?=?+?=?2

1

416.50)300()400(,T T T m p r m r m r KJ d C k H k H θ

θ

?

--??-=?+?=?2

1

11,8.38T

)300()400(T T T m

p r m r m r mol K J d C k S k S θ

θ

194.65-?=?-?=?mol KJ S T H G m r m r m r θθθ

∵θm r G ?>0,此反应在400K 的标准状态下不能自发进行。

2、解:(1) 设A(g)的转化率为α

A(g) B(g) + C(g)

开始 1 0 0

平衡

1-α

α

α α+=∑1B

B n ∴θ

θθ

αααααP

P

P P K )1()1(1222-=+?-= %6.77776.0)

/(==+=

θθθ

αp p K K

(6分) (2) %8.96=α

(4分)

3、解:(a )电池的电极反应

阳极: 2Ag(s)+2Cl -(a ±=0.8)=2AgCl(s)+2e - 阴极: Hg 2Cl 2(s)+2e -=2Hg(l)+2Cl - (a ±=0.8)

电池反应:2Ag(s)+ Hg 2Cl 2(s)= 2AgCl(s)+ 2Hg(l) ………………….4分

(b )298K 时电池电动势E =0.0459V ,141038.3--??=???

????K V T E p

,z=2

Δr G m = ?zFE = ?2×96485 C · mol -1×0.0459 V = ?8.86 kJ · mol -1 ………2分

Δr S m = p

T E nF ??? ????= 2×

96485 C · mol -1×3.38×10-4V ·K -1 = 65.2J · K -1· mol -1 …………………………………….2分 Δr H m θ= Δr G m θ+T Δr S m θ = ?8.86 kJ · mol -1+298K×65.2J · K -1· mol -1 = 10.57kJ · mol -1 …………………………………….2分

4、解:阿伦尼乌斯方程为RT

E a

Ae

k -=

A RT

E k a

ln ln +-

= (5分)

把已知数据代入得:

A

R E a

ln K 298)1019.3ln(4+?-

=?-

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A R E a

ln K

308)1086.9ln(4+?-

=?-

解方程得:E a =86.112KJ ·mol -1

A=3.966×1011s -1

(5分)

5、解:对于平行反应,k = k 1 + k 2

将上式对T 徽商得:dT

dk dT dk dT dk 2

1+= ∵

2

ln RT Ea

dT k d = 变换为:2RT Ea

kdT dk = 2

2,221,12kT E k kT E k kT kE a a a += ∴2

12

,21,12

,21,1k k E k E k k

E k E k E a a a a a ++=

+=

获证 (10分)

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