四川大學年《物理化學》期末試題及答案

PAGE一、選擇題（每小題2分，共20分）1.當理想氣體反抗一定的外壓作絕熱膨脹時，則體系的（）?A?TV（A）焓恒定不變（B）熱力學一定增加（C）焓一定增加2.對于只做膨脹功的封閉體系，其的量值（）（A）大于零（B）小于零（C）等于零（D）無法確定3.某物質(zhì)溶于互不相溶的兩液態(tài)溶劑α和β之中，該物質(zhì)在溶劑α之中以A的形式存在，在溶劑β之中以A2的形式存在，。則在一定溫度、壓力下兩液相達到平衡時化學勢滿足（）（A）μα(A)=μβ(A2)（B）μα(A)=2μβ(A2)（C）2μα(A)=μβ(A2)（D）無法確定4.理想溶液的混合熱力學性質(zhì)是（）（A）△mixV=0,△mixH=0,△mixS>0,△mixG<0（B）△mixV<0,△mixH<0,△mixS<0,△mixG=0（C）△mixV>0,△mixH>0,△mixS=0,△mixG=0（D）△mixV>0,△mixH>0,△mixS<0,△mixG>05.將20克CaCO3(s)和60克CaCO3(s)分別放入抽真空、同容積的A容器和B容器中，且與同一定溫熱源相接觸，達到化學平衡時CaCO3(s)部分分解成CaO(s)和CO2(g)，若忽略固體體積，則兩容器中CaCO3(s)（A）A容器中的多（B）B容器中的多（C）一樣多（D）無法確定6.在剛性密閉容器中，理想氣體反應A(g)+B(g)===Y(g)達到平衡，若在定溫下加入一定量的惰性氣體，平衡（）（A）正向移動（B）逆正向移動（C）不移動（D）無法確定7.某反應A—→Y，如果反應物A的濃度減少一半，它的半衰期也縮短一半，則該反應的級數(shù)為（）（A）零級（B）一級（C）二級（D）三級8.催化劑的中毒是指催化劑（）（A）對生物體有毒（B）活性減?。–）選擇性消失（D）活性或選擇性減小或消失9.不同運動狀態(tài)的能級間隔不同，對于某一分子而言，其平動(t)、轉(zhuǎn)動(r)和振動(v)的能級間隔大小順序為（）（A）△εv>△εt>△εr（B）△εv>△εr>△εt（C）△εt>△εv>△εr（D）△εr>△εt>△εv10.某配離子的配位數(shù)為n，則其各級穩(wěn)定常數(shù)K穩(wěn),i與各級不穩(wěn)定常數(shù)為K不穩(wěn),i之間的關(guān)系為i=1ni=1n（A）K穩(wěn),i=(K不穩(wěn),n-i+1)-1QUOTEi=1n（B）K穩(wěn),i=K不穩(wěn),i（C）K穩(wěn),i=(K不穩(wěn),n)-1（D）K穩(wěn),i=QUOTEi=1nK不穩(wěn),i二、填空題（每小題2分，共20分）1.焦耳-湯姆遜系數(shù)的定義式μ＝；當μ>0時，表示經(jīng)節(jié)流膨脹后體系溫度節(jié)流膨脹前體系溫度（填高于、低于或等于）。?fHmΘCH3OH,l,298K=-238.57kJ·mol-12.等物質(zhì)量的理想氣體由同一始態(tài)出發(fā)，分別經(jīng)過絕熱可逆膨脹(Ⅰ)和絕熱不可逆膨脹?fHmΘCO則反應CO(g)+2H2(g)==CH3OH(l)的＝；＝。QUOTE?rHmΘ4.在某溫度下，氧氣和乙炔氣溶于水中的亨利系數(shù)分別是7.2×107Pa·kg·mol-1和133×108Pa·kg·mol-1。在相同的條件下，在水中的溶解度大于在水中的溶解度。5.AlCl3溶于水后水解產(chǎn)生Al(OH)3沉淀，該體系的組元數(shù)C=，自由度數(shù)f=。6.在一定壓力下A和B形成具有最低恒沸點的二元系，最低恒沸物的組成為xB=0.475。若進料組成為xB=0.800，在具有足夠塔板數(shù)的精餾塔中精餾，則在塔頂?shù)玫剑谒椎玫健?.根據(jù)酸堿質(zhì)子理論，凡是能給出質(zhì)子的分子或離子稱為；而凡是能接受質(zhì)子的分子或離子稱為。8.構(gòu)成鏈反應的3個基本步驟是：⑴鏈的引發(fā)，⑵和⑶。9.存在下列雙分子反應：⑴Br+Br—→Br2⑵CH3CH2OH+CH3COOH—→CH3COOCH2CH3⑶CH4+Br2—→CH3Br+HBr碰撞理論中的方位因子P最大的是反應，最小的是反應。（填反應編號）10.統(tǒng)計熱力學的統(tǒng)計方法有經(jīng)典的玻耳茲曼統(tǒng)計和建立在量子力學基礎(chǔ)上的量子統(tǒng)計，量子統(tǒng)計又分為統(tǒng)計和統(tǒng)計。三、（10分）有2mol的O2氣在絕熱條件下由273.2K，pΘ的始態(tài)膨脹到203.6K，0.1pΘ的末態(tài)，求該過程的Q和W；經(jīng)過該過程后，體系的△H、△U和△S。（O2氣可視為理想氣體）四、（6分）已知288.15K時純水的飽和蒸氣壓為1705Pa，現(xiàn)將1mol的NaOH溶解于4.559mol的水中，測得該溶液的飽和蒸氣壓為596.5Pa，求：1.該NaOH水溶液中水的活度，并說明所選擇的參考態(tài)；2.純水與該NaOH水溶液中水的化學勢的差值。五、（20分）已知某反應方程為A(s)+4B(g)===3Y(s)+4Z(g)，相關(guān)熱力學數(shù)據(jù)列于下表：各反應物熱力學數(shù)據(jù)表物質(zhì)△fHmΘ(800K)kJ·mol-1SmΘ(800K)J·mol-1·K-1A(s)B(g)Y(s)Z(g)-1019.8514.2215.50-223.76341.95158.5457.63224.291.試計算在800K下反應的△rHmΘ、△rSmΘ、△rGmΘ和KpΘ；2.800K下，將A(s)和Y(s)置于摩爾分數(shù)分別為yB=0.50，yZ=0.40，其余為惰性氣體的混合氣體中，則上述反應將向哪個方向移動？反應達到平衡時的yB和yZ分別為多少？dcA2dt=k·cA32cA2QUOTEdcA2dt=k·cA32cA2六、（14分）實驗測出反應2A3⑴A3(g)—→A2(g)+A(g)（k1，Ea,1）⑵A2(g)+A(g)—→A3(g)（快，k2，Ea,2）⑶A3(g)+A(g)—→2A2(g)（慢，k3，Ea,3）已知：k1/s-1=4.60×1015exp(－1.00×105/RT)k2/dm3·mol-1·s-1=6.00×1010exp(－2.51×103/RT)k3/dm3·mol-1·s-1=2.96×109exp(－2.51×104/RT)1.根據(jù)上述反應機理，引入合理的近似假設(shè)，導出總包反應的速率方程；2.計算總包反應的表觀活化能Ea和指前因子A；七、（10分）在pΘ下的Mg-Ag二元系相圖（溫度-組成）如下。1.請寫出相區(qū)①、②、③、④、⑤和⑥存在的相；2.寫出三條水平線上的相平衡反應及反應名稱。①①②③④⑤⑥MgAg(Mg)m(Ag)nxAg→t/℃HE1IPDQJE2K參考答案04一、選擇題（每小題2分，共20分）1.（D）；2.（B）；3.（C）；4.（A）；5.（C）；6.（C）；7.（A）；8.（D）；9.（B）；10.（A）?T?pH二、填空題（每小題1.QUOTE?T?pH；低于。2.<，<。3.-128.045kJ·mol-1；-120.612kJ·mol-1。QUOTE?rHmΘ（4.乙炔氣，氧氣。5.3，3。6.最低恒沸物，純B。7.酸；堿。8.鏈的傳遞，鏈的終止。9.⑴，⑵。10.玻色-愛因斯坦，費米-狄拉克。三、（10分）解：因為過程是在絕熱條件下進行的，所以Q=0（2分）將O2氣為理想氣體，則△U=nCV,m△T=2×2.5R×(203.6－273.2)=-2893.27J（2分）根據(jù)熱力學第一定律得：W=△U=-1735.96J（2分）△H=nCp,m△T=2×2.5R×(203.6－273.2)=-4050.58J（2分）△S=nCp,mln(T2/T1)+nRln(p1/p2)=2×3.5R×ln(203.6/273.2)+2R×ln(pΘ/0.1pΘ)=21.17J·mol-1·K-1（2分）四、（6分）解：1.aH2O=pH2O/p*H2O=596.5/1705=0.35（2分）選擇純水為參考態(tài)（2分）2.因為μH2O=μ*H2O+RTlnaH2O（1分）所以μ*H2O－μH2O=-RTlnaH2O=-8.314×288.15×ln0.35=2516.04J·mol-1（1分）五、（20分）解：1.△rHmΘ(800K)=4△fHmΘ(Z,800K)+3△fHmΘ(Y,800K)－4△fHmΘ(B,800K)－△fHmΘ(A,800K)=4×(-223.76)+3×15.50－4×14.22－(-1019.85)=114.43kJ·mol-1（2分）△rSmΘ(800K)=4SmΘ(Z,800K)+3SmΘ(Y,800K)－4SmΘ(B,800K)－SmΘ(A,800K)=4×224.29+3×57.63－4×158.54－341.95=93.94J·mol-1·K-1（2分）△rGmΘ(800K)=△rHmΘ(800K)－800×△rSmΘ(800K)=39.28kJ·mol-1（2分）KpΘ(800K)=exp[-△rGmΘ(800K)/RT]=exp[-39.28×1000/8.314×800]=2.72×10-3（2分）2.A(s)+4B(g)===3Y(s)+4Z(g)(+惰氣)設(shè)t=0時541t=te時5–4α4+4α1nT=∑ni=(5–4α)+(4+4α)+1=10mol，（2分）因為∑νi(g)=0，所以KpΘ(800K)=KyΘ(800K)=(yZ/yB)4（2分）即(4+4α)4/(5–4α)4=2.72×10-3，解得：α=–0.5816（2分）故在題給反應條件下，反應將向左（逆向）移動（2分）達到平衡時，yB=(5–4α)/10=0.7326（2分）yZ=(4+4α)/10=0.1674（2分）QUOTEdcA2dt=k·cA32cAdcA2dt①（2分）dcAQUOTEcA≈k1·cA3k2由上式得到：③（1分）cA≈k1·cA3k2·將式④代入式①得：（2分）d2.因為表觀速率常數(shù)k=2k1k3/k2，根據(jù)阿侖尼烏斯方程k=Aexp(-Ea/RT)得：Ea=Ea,1+Ea,3－Ea,2=1.00×105+2.51×104－2.51×103=122.59×103J·mol-1（2分）A=2A1A3/A2（2分）=2×4.60×1015×2.96×109/6.00×1010=4.54×1014s-1（1分）七、（10分）解：1.相區(qū)①——液態(tài)熔體；（