物理化学习题课2(1)

习题课2

一、 填空题

1. A 、B 两液态形成理想液态混合物,温度为T 时纯A 和纯B 的饱和蒸汽压分别为p A *=40KPa 和p B *=120KPa ,该混合物在温度T 及压力100KPa 时开始沸腾,此时的液相和气相组成为x B = 0.75 y B = 0.9

2. 3.15K 时,苯和甲苯的蒸汽压分别为100KPa 和38.7KPa ,二者形成混合物,其平衡气相组成y(苯)为0.30,则液相组成x(苯)为 0.142

( p(苯)/p=y(苯),p(苯)=0.3p. 又:p(苯)=p *(苯)x(苯),即0.3p=100x(苯),代入p=100x(苯)+38.7x(甲苯)=100x(苯)+38.7[1-x(苯)] 即可求得x(苯) )

3. NaCl 的饱和溶液与其水蒸气在密闭容器中呈平衡,且有细小的NaCl 晶体

存在,则该系统中组分数C= 2 ,相数P= 3 ,自由度数F= 1

4. 温度T 时,浓度均为0.01mol ·kg -1的NaCl, CaCl 2, LaCl 3三种电解质溶液,

离子平均活度系数最小的是 LaCl 3

(lg γ±=-0.509∣z +z -∣√I I=1/2∑b B z B 2 则I 值越大,γ±越小)

5. 已知298K 时,Zn + Fe 2+===Zn 2+ + Fe 的E Θ=0.323V ,则平衡常数为 8.34

×1010

6. 在溶剂中加入某溶质B ,能使该溶液的表面张力缩小,则该溶质的表面浓

度 > 体相浓度, 发生 正 吸附

7. 已知乙醇与玻璃的接触角小于90o,将玻璃毛细管下端插入乙醇中,平衡时

管内液面呈凹 形,管中液面 高于 管外液面

8. 某气体反应的速率方程为 -dp A /dt=3.66p A 2(KPa ·h -1)表示,其反应速率常数

的单位是 KPa -1·h -1 ;若以 –dC A /dt=kC A 2(mol ·dm 3·h -1)表示,则反应速率常数的值为 RTk p =3.66RT

(k p =k(RT)n-1 n=2)

9. 反应)HCl(Ag(s)AgCl(s))(H 2H 2a p +=+可设计成电池:Pt , H 2(p )∣HCl(a )

∣Ag(s) , AgCl(s)_。

10. 已知25 o C 时水的表面张力为72mN?m -1

,此条件下空气中直径为0.4mm

的水泡内的压力为( -720N ·m -2 )

11.氢氧电池的电池反应可写成以下两种形式:(1) O(l)2H (g)O (g)2H 222→+,

(2) O(l)H (g)O 2/1(g)H 222→+,则E 1( = )E 2,1G ?( =2 ) ΔG 2。

12. 具有简单级数的反应,速率常数k =0.1113s )dm (mol ---??,反应的起始浓

度C 0=0.1mol·dm -3,则反应级数n =( 2 ),半衰期t 1/2=( 100 )s 。

13. 在溶胶中加入电解质溶液可导致溶胶聚沉,聚沉值与异电性离子价数的( 6 )次方成( 反 )比。

14. 利用丁铎尔效应可区分( 溶液 ) 和 ( 溶胶 ) 。

二、 选择题

1. 在298.15K 时,A 和B 两种气体在某溶剂中的亨利系数分别为k A 和k B ,并

有k A >k B ,当A 和B 具有相同的分压力时,二者的浓度关系为( C )

A. c A =c B

B. c A >c B

C. c A

D. 不能确定

2. 二组分系统中能平衡共存的最多相数为( D )

A. 1

B. 2

C. 3

D. 4

3. 由2mol A 和2mol B 形成理想液态混合物,p A *=90KPa ,p B *=30KPa 。则气

相摩尔分数之比y A : y B 为( A )

A. 3 : 1

B. 4 : 1

C. 6 : 1

D. 8 : 1

4. 298K 时,0.002mol ·kg -1的HCl 溶液的平均离子活度系数(γ±)1与0.002mol ·kg -1

的H 2SO 4溶液的平均离子活度系数(γ±)2之间的关系为( B )

A. (γ±)1=(γ±)2

B. (γ±)1>(γ±)2

C. (γ±)1<(γ±)2

D. 无法确定

5. 某电池电动势E 与温度T (K)的关系为)298(1049174.15-?+=-T E (伏),

在298K 工作时,有( C )

A. 0=?S

B. 0

C. 0

>

?S D. 不能确定

6. 反应A→B,当实验测得其反应物A的浓度c A与时间t成线性关系,该反

应为(D)

A. 一级反应

B. 二级反应

C. 分数级反应

D. 零级反应

7. 某反应的速率常数k=2.31×10-2m3·kmol-1·s-1,其初始浓度为1.0kmol·m-3,

则该反应的半衰期为(C)

A. 15s

B. 30s

C. 43.29s

D. 21.65s

8. 化学反应aA + bB===cC + dD中各物质的实际反应速率间始终存在关系

-v

A /a=-v

B

/b=v

C/

c=v

D

/d,则该反应(D)

A. 必须是基元反应

B. 只能是简单反应

C. 只能是复合反应

D. 可以是任何反应

9. 某溶胶在重力场中达沉降平衡,则(C)

A. 不同高度处溶胶浓度相等

B. 不同高度处溶胶粒子大小相等

C. 沉降速率与扩散速率相等

D. 不同大小的粒子的沉降速率相等

10.某带负电的溶胶中加入下列电解质,其中聚沉值最大的是(A)

A. LiCl

B. AlCl

3

C. NaCl

D. CaCl

2

11. 绝热可逆过程为(D)过程。

A. 等热力学能

B. 等焓

C. 等熵

D. 等Gibbs函数。

12.某反应A→B,如果将A的浓度减少一半,那么A的半衰期也缩短一半,则该反应为(A)

A.零级反应;

B. 一级反应;

C. 二级反应

D. n级反应

13.胶体粒子的ξ电势是指(D)

A.体表面处与本体溶液之间的电势差。

B.紧密层,扩散层分界处与本体溶液之间的电势差。

C.扩散层处与本体溶液之间的电势差。

D.固液之间可以相对移动处(滑移面)与本体溶液之间的电势差。

14.在恒温恒压下不作非体积功的情况下,下列哪个过程肯定能自发进行?

( C)

A. ΔS= 0

B. ΔS < 0

C. ΔS > 0

D. 以上都不对

15.兰格缪尔(Langmuir) 等温吸附理论中最重要的基本假设为(C)

A.气体是处在低压下

B. 固体表面的不均匀性

C.吸附是单分子层的

D. 吸附是多分子层的

16.电解质溶液导电过程中: ( C )

A. 溶液本身不产生变化

B. 溶液温度升高

C. 溶液中有化学反应发生

D. 溶液中有电子作定向移动

17.丁铎尔现象是光照射到溶胶粒子上发生的:( C)现象

A. 反射

B. 折射

C. 散射

D. 透射

18.下面不属于溶胶动力学性质的是(C)

A. 沉降平衡

B. 扩散

C. 丁达尔效应

D. 布朗运动

三、计算题

1. 273 K、0.5 MPa、2 dm3的N2(g) 在0.1 MPa 的恒定外压下恒温膨胀至

与外压平衡。N2(g)为理想气体,求此过程的Q、W、ΔU、ΔH、ΔS和

ΔG。

解:过程恒温,则ΔU=0, ΔH=0

由PVT方程知P

1V

1

=P

2

V

2

V

2

=P

1

V

1

/P

2

=10dm3

W=-P

ΔV= (800)

Q=ΔU-W=-800J

ΔS=nRlnP

1/P

2

=…=5.892J·K-1

ΔG=ΔH-T ΔS=-T ΔS=…=-1609J

2. 在398---493℃,氯乙烷气相分解反应C 2H 5Cl(g) → C 2H 4(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:lgk= - 13290/T+14.6,在427℃时将压力为26.66KPa 的氯乙烷通入一反应器中使之分解,问需要多少时闻反应器中的压力可变为46.66KPa 。

解:

由lgk= - 13290/T+14.6 = - (13290/700.15) +14.6

得: k = 4.2?10-5s -1

C 2H 5Cl(g) → C 2H 4(g) + HCl(g)

t=0 P A,0 0 0

t=t P A =P A,0 - P P P P 总= P A,0 + P

P = P 总- P A,0 = 46.66 - 26.66 =20Kpa

P A = P A,0 – P = 26.66-20 =6.66Kpa

一级反应中ln P A,0/ P A =kt 即:ln(26.66/6.66)= 4.2?10-5 t

t = 3.3?104 s

3. 在298.15K 的等温情况下,两个瓶子中间有旋塞连通。开始时,一侧放

0.2mol O 2,压力为0.2×101.325kPa,另一侧放0.8molN 2,压力为0.8×101.325kPa,打开旋塞后,两气互相混合。计算

(1) 终了时瓶中的压力

(2) 混合过程中的Q ,W ,ΔS ,ΔU ,ΔG

解:

(1) 由pVT 方程得:V 1=V 2=24.47dm 3 p=(0.2+0.8)RT/(V 1+V 2)=…=50.65kPa

(2) 把两种气体看成为体系。体积没有变化,W =0。

等温过程ΔU=0, ΔH=0 则:Q=0

ΔS=ΔS O +ΔS N =n O RlnV/V 1+n N RlnV/V 2=5.763JK -1

ΔG=ΔH -TΔS=-TΔS=-1719J

4. 纯BHF

2

被引入292K恒容容器中发生下列反应:

6BHF

2

(g)→B2H5(g)+4BF3(g),无论起始压力如何,1小时时,反应物分解

8%。求:

(1)反应级数

(2)反应速率常数

解:

(1)由于反应了的反应物比例与其初始浓度无关,反应为一级反应

(2)对一级反应:lnp

/p=kt

t=1h时,p=p

(1-8%), 代入上式即

lnp

0/p

(1-8%)=k k=0.083h-1

5. 写出25oC 时电池: Hg(l) | Hg2Cl2(s) | Cu2+Cl2(0.01) | Cu(s) 的电极反应和电池

反应, 并计算该电池的电动势。已知Δr G m=-201.88kJ·mol-1

解:负极:2Hg(l) +2Cl-(l)→Hg2Cl2(s) +2e-

正极:Cu2+(l) +2e-→Cu(s)

电池: 2Hg(l)+CuCl2(l) → Hg2Cl2(s)+Cu(s)

电动势E = - Δr G m /zF= -(-201880J·mol-1)/(2×96500C·mol-1)=1.046V

根据能斯特方程

E=EΘ-RT/zFlnα(CuCl

2

)

1.0446=EΘ-8.314×298.2/(2×96485)ln0.01

EΘ=0.0987V

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