07应用化学物化试题A
西北农林科技大学本科课程考试试卷 2006—2007学年第二学期《 物理化学 》课程A 卷 专业年级： 应化05级 命题教师： 杨亚提 审题教师： 考生姓名： 学 号： 考试成绩： 一、选择题（每题1 分,共20分）
1、一定量的理想气体从相同始态分别经等温可逆膨胀，绝热可逆膨胀达到具有相同压力的终态，终态体积分别为V 1，V 2，则有 （ ）
A 、V 1>V 2
B 、V 1 C 、V 1=V 2 D 、无法确定 2、下列公式中不正确的是 （ ） A 、S T G p -=??)( B 、V p G T =??)( C 、2)/(T U T T A V -=?? D 、2)/(T U T T G p -=?? 3、△r G m =△r G m O +RTln Q ，当选用不同的标准状态时，反应的△r G m O 改变，该反应的△r G m 和Q 将 （ ） A 、都变 B 、都不变 C 、Q 变，△r G m 不变 D 、Q 不变，△r G m 变 4、对于理想溶液，其形成过程的体系热力学函数的变化为 （ ） A 、△H =0，△S =0，△G <0 B 、△H =0，△G =0，△S >0 C 、△V =0，△H =0，△S >0 D 、△V =0，△S =0，△H =0 5、为马拉松运动员沿途准备的软饮料应该是哪一种？ （ ） A.白开水 B.20%的葡萄糖水 C.高能量饮料 D.含适量维生素的等渗饮料。 6、H 2SO 4与水可形成H 2SO 4.H 2O （s ），H 2SO 4.2H 2O （s ），H 2SO 4.4H 2O （s ）三种水 合物，在O p 1下，能与硫酸水溶液和冰达平衡的硫酸水合物最多可有多少种 （ ） A 、3种 B 、2种 C 、1种 D 、0种 7、克-克方程可用于 （ ） A 、I 2 (s) ==== I 2 (g) B 、C(石墨)====C(金刚石) C 、I 2 (g,T 1) ==== I 2 (g,T 2) D 、I 2 (s) ==== I 2 (l) 8、一定体积的水，当聚成一个大球，或分散成许多小水滴时，在相同温度下，这两种状态的性质保持不变的是 （ ） A 、表面能 B 、表面张力 C 、比表面积 D 、液面下的附加压力 9、理想气体是 （ ） A 、独立的不可别粒子体系 B 、相依的粒子体系 C 、独立的可别粒子体系 D 、定域的可别粒子体系 10、某体系有1molNO 分子，每个分子有两种可能的排列方式，即NO 和ON ，也可将体系视为NO 和ON 的混合物。在0K 下，该体系的熵值为 （ ） A 、S 0=0 B 、S 0=k ln2 C 、S 0=Rln2 D 、S 0=2k ln2 11、在298.15K ，O p 1下，摩尔平动熵最大的气体为 （ ） A 、H 2 B 、CH 4 C 、NO D 、CO 2 12、298K 时A 和B 两种气体在某一溶剂中溶解的享利系数分别为k A 和k B ，且知k A >k B ，则当A 和B 压力相同时，在该溶剂中所溶解的量是 （ ） A.A 的量大于B 的量 B.A 的量小于B 的量 C.A 的量等于B 的量 C.A 的量与B 的量无法比较 13、有一放热反应：2A （g ）+B （g ）=C （g ）+D （g ），下列条件中哪一种可使反应向正向移动？ （ ） A 、升高温度，降低压力 B 、降低温度，降低压力 C 、升高温度，升高压力 D 、降低温度，升高压力 14、下列物质的水溶液，在一定浓度下，其正离子的迁移数（t B ）如下所列，选用哪一种物质做盐桥，可使电池的液体接界电势减至最小？ （ ） A 、BaCl 2(t (Ba ++)=0.4253) B 、BaCl(t (Ba +)=0.3854) C 、KNO 3（t (K +)=0.5103） D 、AgNO 3（t (Ag +)=0.4682） 15、298.15K ，当H 2SO 4溶液的浓度在低浓度区增加时，其电导率k 和摩尔电导率Λm 将 （ ） A 、k 减小，Λm 增加 B 、k 增加，Λm 增加 C 、k 减小，Λm 减小 D 、k 增加，Λm 减小 16、298 K 时，已知Cu 2+ +2e =Cu 1 = 0.337V , Cu + +e = Cu φ2 = 0.521V ,则反应 Cu 2+ + e =Cu + 的φ3是 （ ） A 、-0.153V B 、 –0.184V C 、0.153V D 、 0.184V 17、反应A →B →G D ?→??→?2 1,已知E 1>E 2，为有利于产物D 的生成，原则上选择（ ） A 、升高温度 B 、 降低温度 C 、 维持温度不变 D 、及时移走副产物G 18、在373.15K,101.325kPa, μ（H 2O ）l 与μ(H 2O)g 的关系是 （ ） A.μ(H 2O)l >μ(H 2O)g B.μ(H 2O)l =μ(H 2O)g C.μ(H 2O)l <μ(H 2O)g D.无法确定 19、电解金属盐的水溶液时，其现象为 （ ） A 、还原电势愈正的金属离子愈容易析出 B 、还原电势与超电势之和愈正的金属离子愈容易析出 C 、还原电势愈负的金属离子愈容易析出 D 、还原电势与超电势之和愈负的金属离子愈容易析出 20、溶胶的基本特征可归纳为 （ ） A 、高度分散和聚结不稳定性 B 、多相性和聚结不稳定性 C 、不均匀性和热力学不稳定性 D 、高度分散，多相性和聚结不稳定性 二、填空题(1个空格1分，共20分) 1、理想气体经过节流过程，气体的△U________，△H________。（填入>0，<0或=0） 2、1mol甲苯在p0、383K（正常沸点）下与同温热源接触，使其向真空蒸发完全变成p0，383K下的苯蒸气，该过程的△G=________，该过程是一个_______过程。 3、对于宏观热力学体系，能级愈高，此能级量子态所具有的分子数________；体系温度愈高，高能级所具有的分子数________。 4、电池反应中，当反应达到化学平衡时，其电池电动势为________(填入>0，<0或=0)，若计算得某电池电动势为负值时，则表示此反应向 ________ 移动。 5、不论是电解池或是原电池，极化的结果都是使阳极电势________，阴极电势________；电解过程中极化作用使消耗的电能________。 6、表面活性剂的HLB值越小，其________性越强，适用于制备________型的乳状液。 7、ζ电势是当固液相发生相对移动时，_____________与溶液本体之间的电势差。在晴朗的日子里，天空是蓝色的，这是因为_____________。 8、对于连串反应，若中间物为主产物，为得到较多的主产物，应采取的手段是控制________。 9、凝胶在放置过程中分离出液体的现象称为________。 10、一定量的高分子加入溶胶中可使溶胶絮凝，其絮凝机理是________。 11、液体在固体表面的润湿程度用________衡量，当________时，称为不润湿。 三、是非题（下述各小题中的说法，你认为正确的在括号中填“√”，错误的填“×”；每小题1分，共10分） ( )1、夏天将室内电冰箱的门打开，接通电源，并紧闭门窗（设门窗均不传热），这可降低室内温度。 ( )2、因为可逆热机的效率最高，用可逆热机拖动火车，可加快火车的速度。 ( )3、相图中的点都是代表体系状态的点。 ( )4、偏摩尔量就是化学势。 ( )5、对二级反应来说，反应物转化为同一百分数时，若反应物的初始浓度愈低，则所需时间愈长。 ( )6、同温度、压力下，浓度都是0.01 mol.kg-1的食糖和食盐水溶液的渗透压相等。 ( )7、玻兹曼分布可以代表平衡分布。 ( )8、过量电解质的存在对溶胶起稳定作用，少量电解质的存在对溶胶起破坏作用。 ( )9、溶胶和高分子溶液属于牛顿型液体。 ( )10、离子独立运动定律，即可应用于无限稀释强电解质溶液，又可应用于无限稀释弱电解质溶液。 四、计算题（42分） 1、1mol 理想气体从300K ,100kPa 下等压加热到600K ，求此过程的Q 、W 、△U 、△H 、△S 、△A 、△G 。已知此理想气体300K 时的S m =150.0J.K -1.mol -1，C p ,m = 30.00J.K -1.mol -1。（12分） 2、在298.15K ，O p 1下，反应CO （g ）+H 2O （g ）=CO 2（g ）+H 2（g ）的数据如下： CO H 2O CO 2 H 2 1mol /-??kJ H O m f -110.52 -241.83 -393.51 11mol /--?K J S O m 197.90 188.70 213.60 130.60 11.mol /--?K J C m p 29.10 33.60 37.10 28.80 将各气体视为理想气体，试求： （1）298.15K 时，反应的热力学平衡常数O K 。 （2）596K 时，反应的△r H m 和△r S m 。 （3）596K 时反应的O K 。（8分） 3、实验测得某气相反应2A →2B+D 的半衰期与初始压力成反比，且 p A ，0（kPa ） t 1/2（s ） T/K 39.2 1520 900 48.0 212 1000 （1）试确定此反应的级数和900K 、1000K 时的速率常数。（2）计算活化能。 （3）1000K 时，将A 放入真空容器，且使p A ，0= 53.3 kPa ，则计算系统总压达到64.0kPa 时所需的时间。（10 分） 4、已知298.15K 时，下列电池的电动势E =0.372V ，Cu （s ）|Cu （Ac ）2（0.1mol ·kg -1）|AgAc （s ）|Ag （s ）在310K 时，E =0.3744V ，又已知298.15K 时，Ag O Ag ,+?=0.7991V ，Cu O Cu ,2+?=0.337V ，F = 96500C.mol －1 （1）写出电池反应和电极反应。 （2）求298.15K 时，电池反应的△r G m 、△r H m 、△r S m 。 （3）求298.15K 时，AgAc （s ）的溶度积K sp ，设活度系数均为1。（12分） 五、下图为水盐体系(NH 4)2SO 4-H 2O 的溶解度图， (1)指出各相区分别由那些相组成；(2)图中的点A 、线LA 、AN 代表哪些相平衡共存；(3)根据相图说明在从30%的(NH 4)2SO 4溶液中提制(NH 4)2SO 4晶体的过程。（8分） 定压 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 273K 253K N A L 0 20 40 60 80 100 H 2O (NH 4)2SO 4的质量百分数 (NH 4)2SO 4 T/K 下列公式可供选用： ΔU = Q + W V p W V V e d 21?-= ΔH = Q p ΔU = Q V ΔU = nC V ,m ΔT ΔH = nC p ,m ΔT C p,m ―C V ,m = R ??+?=?2 1)()(12T T p m r m r dT C T H T H θθ ?=?T Q S R δ ??+?=?21)()(12T T p m r m r dT T C T S T S θθ ΔG = ΔH –Δ(TS) d G = –S d T + V d p 2)/(T H T T G m r p m r ?-=??? 2)ln (RT H T K m r p θθ?=?? B B B ln x RT +=*μμ Q RT G G m ln r m r +?=?θ θK RT G ln θm r -=? A A A x p p *= ΔT f =K f m B ΔT b =K b m B RT c B =π f = C – Φ + 2 A l G =κ c κ=Λm θθn F E G m r -=? θθθ??-+-=E Q nF RT E E ln -=θ t k c c A A A =0,ln t k c c A A A =-0,11 t k c c A A A ,0=- )11(ln 2 1θm 12T T R H p p -?= RT E a Ae k -= r p σ2=? r RT M p p r 12ln 0ρσ= T c RT c Γ)(??-=γ ap ap ΓΓ+=1m l g l s s g θc o s ----=σσσ 3.解（1）由数据可看出，该反应符合二级反应 t 1/2 = 1/p 0k T = 967K k 1 = 1/t 1/2 p 0 = 1/(156.787×380) = 1.68×10-5kPa -1s -1 k 1 = 1/t 1/2 p 0= 1/(39.2×1520) = 1.68×10-5kPa -1s -1 T = 1030K k 2 = 1/ t 1/2 p 0 = 1/(7.066×1440) = 9.83×10-5kPa -1s -1 k 2 = 1/ t 1/2 p 0 = 1/(48×212) = 9.83×10-5kPa -1s -1 进一步证明该反应为二级反应 （4分） （2）根据 求得 E a = 232.2kJ.mol -1 （2分） (3) 2N 2O(g) 2N 2(g) + O 2(g)t = 0 54.00kPa 0 0 t (54.00-2p)kPa 2pkPa pkPa p 总 = 54.00- 2p + 2p + p = 64.00kPa p = 10kPa 根据二级反应动力方程 1/(54-2p) – 1/54 = k 2t t = 110.8s （4分）p m r T E nF S (??=?1 2ln V V nRT W -=?=?21d m ,T T p T T nC S 967 110301(314.868.183.9ln 11(ln 1212--=--=a a E T T R E k k 西北农林科技大学本科课程考试 参考答案与评分标准 考试课程：物理化学学年学期：2006-2007-2 试卷类型：A 卷考试时间：2007-07-15 专业年级：应化05级 一、选择题（每题1 分,共20分） 1.A 2.D 3.C 4.C 5.D 6.C 7.A 8.B 9.A 10.C 11.B 12.B 13.D 14.C 15.D 16.C 17.B 18.A 19A 20.D 二、填空题(1个空格1分，共20分) 1、=0 ，=0 2、=0，自发 3、越少；越多 4、=0；逆向 5、越大，越小，越多。 6、亲油性，W/O 7、相对滑移面，光散射8、反应时间9、离浆（脱液收缩） 10、桥联11、接触角，>90° 三、判断题（每小题1分，共10分） 1. × 2.× 3.√ 4. × 5.× 6. × 7.√ 8.× 9. × 10.√ 四. 计算题（共42分） 1.(12分) 解：W＝－p?V=－p(V2-V1) =－pV2+pV1= -nRT2+ nRT1= nR(T1-T2) =1mol×8.315J.K－1.mol－1×(300K-600K)= -2494.5J(2分) ?U= nC V,m (T2-T1) =1mol×(30.00-8.315)J.K－1.mol－1×(600K-300K)= 6506J(2分) ?H= nC p,m (T2-T1) =1mol×30.00J.K－1.mol－1×(600K-300K)= 9000J(1分) Q p= ?H =9000J(1分) ?S = n C p,m ln(T2/T1) =1mol×30.00J.K－1.mol－1×ln(600K/300K) = 20.79J.K－1.mol－1 (2分) 由S mθ(600K)=S mθ(300K)+?S = (150.0+20.79)J.K－1.mol－1 =170.79J.K－1.mol－1(1分) ?TS = n(T2S2－T1S1) (1分) =1mol×(600K×170.79J.K－1.mol－1－300K×150.0J.K－1.mol－1) ＝57474J ?A = ?U－?TS＝6506－57474J =－50968J (1分) ?G = ?H－?TS＝9000J－57474J =－48474J (1分) 2、（8分） 解：（1）298.15K 时 △r H m 0=(-393.514+241.827+110.52)kJ.mol -1 =-41.167 kJ.mol -1(1分) △C p =(28.80+37.10-29.10-33.6)J.K -1.mol -1 =3.20J.K -1.mol -1 △r S m 0 = (130.60+213.60-188.70-197.90) kJ.mol -1 = - 42.4kJ.K -1.mol -1(1分) △r G m 0 = △r H m 0 - T △r S m 0 = -41.167 – 298.15×(- 42.4) ×10-3 = -28.52 kJ.mol -1(1分) (1分) (2) 596K 下 由基尔戈夫定律及△C p 为常数,可有 △r H m 0(T)= △H 0 + △C p T △H 0 = △r H m 0(298) - △C p 298.15 = -41.167×103 –3.20 ×298.15 ×10-3= -42.136J.mol -1 则596K 时 △r H m 0(596K)= -42.136 + 3.20×596×10-3 = -40.228 kJ.mol -1 或 (1分) (1分) （3）596K 时反应的O K △r G m 0（596K ） = △r H m 0（596K ）- 596×△r S m 0（596K ） = -40.228 – 596×(- 40.18) ×10-3 = -16.278 kJ.mol -1(1分) (1分) 4111 300 1098.9)298..314.8.)10518.28(exp()exp()298(?=??=?-=---K K mol J mol J RT G K m r 1.228.40)15.298596(20.3167.41d )15.298()596(=??-=-?+-=?+?=??mol kJ T C K H K H T T p m r m r r 1159615.298..18.4015 .298596ln 20.34.42d )15.298()596(--??-=?+-=?+?=??mol K kJ T T C K S K S p m r m r 71.26)596..314.8.)10278.16(exp()exp()596(111300 =??=?-=---K K mol J mol J RT G K m r 3、(10分) 有某化合物分解反应：A →B+C ，已知在557K 时，A 分解50%时需21.0秒，A 分解75%时需42.0秒，此反应的活化能为14.43×104J ·mol -1。试求：（1）该反应为几级反应；（2）775K 时反应的速率常数为多少；（3）想控制此反应在10分钟内A 分解90%，反应温度应控制在多少度？ 解：（1）由题知 t 1/2 = 21s t 3/4 = 42s t 1/2 : t 3/4 = 1:2 则该反应为一级反应。（2分） （2）557K 时 因为 t 1/2 = ln2/k k 557K = ln2/ t 1/2 = ln2/21 = 0.033s -1 (2分) 775K 时，根据 )77515571(314.81043.14033.0ln )11(ln 47752112-?=-=K a k T T R E k k 解得 k 775K = 211.42s -1 (2分) (3)根据 s k t k c c A A A 60101 .01ln ln 30,??== k 3 = 0.003838s -1 （2分） )15571(314.81043.14033.0003838.0ln )11(ln 343113T T T R E k k a -?=-= T 3 = 521K （2分） 4、(12分) 解：(1) 正极反应 2AgAc(s) +2e －→ 2Ag(s) +2Ac －(0.2mol.kg -1) (0.5分) 负极反应 Cu → Cu 2+(0.1mol.kg -1) + 2e －(0.5分) 电池反应 2AgAc(s) +Cu → 2Ag(s) +CuAc 2(1mol.kg -1) (1分) (2)已知298K 时，E 1 = 0.372V 310K 时，E 2 = 0.3744V 则 (d E /d T )p = (E 2 – E 1)/(T 2-T 1) = (0.3744-0.372)/(310-298) = 2.4×10－4V .K －1 (2分) ?r G m = －nFE =－2×96500C.mol －1×0.372V= －71.796kJ.mol －1 (1分) ?r S m = nF (d E /d T )p = 2×96500C.mol －1×2.4×10－4V .K －1 (1分) = 46.32J.K －1.mol －1 ?r H m = ?r G m +T ?r S m =－71.796kJ.mol －1+298K ×46.321J.K －1.mol －1 =－57.992kJ.mol －1 (1分) (3)设计电池Ag （s ）|Ag +（1mol.kg -1）|| Ac -（1mol.kg -1）|AgAc （s ）,Ag （s ）(1分) 电池反应 AgAc (s) → Ag + + Ac - （1分） θθ θ??Ag Ag Ag AgAc E ,,+-= 根据（1）电池(2分) 所以 （1分） 则 lnK sp = nE 0 F/RT = 1×(-0.161V)×96500C.mol -1/8.314J.K -1.mol -1×298K =-12.54 (1分) K sp = 1.89×10-3 五、（8分） 解(1) Ⅰ：(NH 4)2SO 4水溶液，单相；Ⅱ：(NH 4)2SO 4水溶液+(NH 4)2SO 4(s)，两相； Ⅲ：(NH 4)2SO 4水溶液+冰(s)，两相；Ⅳ: (NH 4)2SO 4(s)+冰(s)，两相。（4分） (2) A: (NH 4)2SO 4(s)+冰(s)+溶液(l) ，三相平衡点；线LA ：H 2O(l)===H 2O(s)两相平衡线；AN ：(NH 4)2SO 4水溶液=====(NH 4)2SO 4(s 两相平衡线（3分） (3)先等温浓缩，再降温。（1分） V a F RT E a F RT E Q nF RT E E Ac Cu Cu Cu Ag AgAc Ac Cu Cu Cu Ag AgAc 638.02.01.0ln 96500 2298314.8337.0372.0ln 2ln 2ln 2 )(,,)(,,2222=???++=++=--=-=++θθθθθ????V E Ag Ag Ag AgAc 161.0799.0638.0,,-=-=-=+θθ θ??