物理化学习题集离线必做1.docx

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物理化学习题集离线必做1

浙江大学远程教育学院

《物理化学》课程作业（必做）

姓名：

邱海潇

学号：

712124222021

年级：

2012秋

学习中心：

台州电大

—————————————————————————————

第一章热力学第一定律

一、填空题

1.△U=Q+W适用于宏观上静止且无外力场存在的封闭系统。

2.△H=QP的适用条件是封闭系统在非体积功为0且等压。

3.系统的性质分为广度性质和_强度性质___。

4.水（101325Pa，273.15K）在等温等压下凝结成冰（101325Pa，273.15K）过程的W小于零（填“小于”、“大于”或“等于”）。

二、简答题

1.什么是系统？

什么是环境？

答：

将一部分物质从其他部分中划分出来，作为研究的对象，这一部分物质就称为系统；系统之外与系统密切相关的部分称为环境。

2.什么是热力学第一定律？

答：

将能量守恒与转化定律应用于宏观的热力学系统即为热力学第一定律。

三、计算题

1.1mol单原子理想气体在298K时，分别按下列三种方式从15.00dm3膨胀到40.00dm3：

（1）自由膨胀；

解：

（1）自由膨胀过程，

因为理想气体的热力学能和焓都只是温度的函数，而理想气体自由膨胀过程温度不变，所以：

ΔU=ΔH=f（T）＝0

（2）等温可逆膨胀

解：

因为理想气体的热力学能和焓都只是温度的函数，所以等温过程

ΔU=ΔH=0

W=-nRTln（v2/v1）=-1x8.314x298ln（40/15）=-2430J

Q=-w=2430J

（3）在恒定外压为终态压力下等温膨胀。

分别求上述三种过程的Q、W、ΔU和ΔH。

ΔU=ΔH=0

P=nRT/V=（1×8.314×298）/（40/1000）=61.94KPa

W=-61.94×（40-15）=-1548.5J

Q=-w=1548.5J

2.已知298.2K时，NaCl（s）、H2SO4（l）、Na2SO4（s）和HCl（g）的标准摩尔生成焓分别为-411、-811.3、-1383和-92.3kJ·mol-1，求下列反应

2NaCl（s）+H2SO4（l）=Na2SO4（s）+2HCl（g）

在298.2K时的△rHmө。

解：

2NaCl（s）+H2SO4（l）=Na2SO4（s）+2HCl（g）

△rHmө=（∑H）产物-（∑H）反应物=（-1383-92.3*2）-（-411*2-811.3）=65.7KJ/mol

第二章热力学第二定律

一、单选题

1.反应NH4Cl（s）=NH3（g）+HCl（g）的△rSmөC。

A．大于零B．小于零C．等于零D．不确定

二、填空题

1.热力学第二定律主要是解决了过程方向限度问题。

2.水和乙醇混合过程的ΔS大于零（填“小于”、“大于”或“等于”）。

3.理想气体的卡诺循环由等温可逆膨胀、绝热可逆膨胀、等温可逆压缩和绝热可逆压缩所组成。

4.吉布斯能判据的适用条件是封闭系统等温等压和非体积功为零。

5.合成氨反应的ΔS小于零（填“小于”、“大于”或“等于”）。

三、简答题

1.什么是热力学第二定律？

答：

热量由低温物体传给高温物体而不引起其他变化，是不可能的。

2.如何用熵判据判断过程的方向？

答：

工作物质从高温热源（T2）吸取热量Q2，一部分做功W，一部分放热Q1给低温热源（T1），这个由处于不同温度的两等温步骤和两绝热步骤所组成的可逆循环即为卡诺循环。

3.如何用吉布斯能判据判断过程的方向？

答：

在等温等压和W=0的条件下，封闭系统自发过程总是朝着吉布斯能减小的方向进行，直至吉布斯能降到极小值（最小吉布斯能原理），系统达到平衡。

4.一般情况下，温度升高，固体溶解度增大，气体溶解度减小，请用热力学原理解释之。

答：

一般情况下，固体溶解是熵增加过程，而气体溶解是熵减少过程。

根据G=△H-TS提高温度对固体溶解有利而对气体溶解不利。

四、计算题

1.2mol理想气体从25℃、0.025m3在恒定外压为终态压力下等温膨胀为0.05m3。

求该过程的Q、W、△U、△H、△S、△S环境、△F和△G。

2.0.5L343K的水与0.1L303K的水混合，求系统的熵变。

已知水的Cp,m=75.29J/（K·mol）。

3.有一大恒温槽，其温度为96.9℃，室温为26.9℃，经过相当时间后，有4184J的热因恒温槽绝热不良而传给室内空气，试求：

（1）恒温槽的熵变；

（2）空气的熵变；（3）试问此过程是否可逆。

解：

（1）ΔS槽=-Q/T槽=-4184/（96.9+273）=-11.3J·K-1

（2）ΔS空=Q/T空=4184/（26.9+273）=13.95J·K-1

（3）因为ΔS总=ΔS槽+ΔS空=-11.3+13.95=2.65J·K-1＞0

所以不可逆。

4.在25℃和标准状态下，已知金刚石的标准摩尔生成焓为1.90kJ·mol-1，金刚石和石墨的标准摩尔熵分别为2.44J·mol-1·K-1和5.69J·mol-1·K-1，求

石墨→金刚石

的

，并说明在此条件下，哪种晶型更加稳定？

解：

ΔrSmθ=Sθ，金刚石,s-Sθ，石墨,s=2.44-5.69=-3.25J·mol-1·K-1

ΔrGθm=ΔrHθ-TΔrSmθ=1.90*1000-（25+273）*（-3.25）=2868J/mol=2.87KJ/mol

石墨更稳定

第四章化学平衡

一、单选题

1.*改变反应物的浓度将影响化学平衡，这是由于B发生改变所致。

A．

B．△rGm

C．经验平衡常数D．标准平衡常数

2.*已知反应N2+3H2=2NH3的标准平衡常数为K1ө，反应

的标准平衡常数为K2ө，两者的关系为D。

A．K1ө=K2өB．K1ө=2K2өC．K1ө=½K2өD．K1ө=（K2ө）2

3.*反应N2O5（g）=N2O4（g）+½O2（g）的△rHmө=41.84kJ·mol-1，为了提高N2O4的产率，可以采取的措施是B。

A．降低温度、提高压力B．降低压力、提高温度

C．降低温度、降低压力D．提高温度、提高压力

4.*若298K时反应N2O4（g）＝2NO2（g）的Kө=0.1132，则当N2O4和NO2的分压均为1.0kPa时，该反应A。

A．向生成NO2的方向进行B．向生成N2O4的方向进行

C．正好达到化学平衡D．难于判断其进行方向

5.*某气态反应为放热反应，在727℃时的Kө=3.4×10-5，已知△rHmө=-189kJ·mol-1，则在827℃时的Kө=C。

（）

A．3.4×10-5B．3.4×10-4C．4.3×10-6D．4.3×10-7

二、填空题

1.*已知反应C（s）+O2（g）=CO2（g）的标准平衡常数为K1ө，CO（g）+½O2（g）=CO2（g）的标准平衡常数为K2ө，2C（s）+O2（g）=2CO（g）的标准平衡常数为K3ө，则K3ө与K1ө和K2ө的关系为（K1ө/K2ө）2。

2.*已知反应CO（g）+½O2（g）=CO2（g）的标准平衡常数为K1ө=6.443，则反应2CO2（g）=2CO（g）+O2（g）的标准平衡常数K2ө=0.02409。

3.*当反应PCl5（g）=PCl3（g）+Cl2（g）达平衡时，增大系统总压力，平衡向左移动。

4.*当反应NH4Cl（s）=NH3（g）+HCl（g）达平衡时，提高反应温度，平衡向右移动。

5.*445℃时，Ag2O（s）分解压力为20974kPa，该分解反应Ag2O（s）=2Ag（s）+½O2（g）的

=-15.92kJ·mol-1。

三、简答题

1.化学反应CaCO3（s）=CaO（s）+CO2（g）必须在高温下进行，请用热力学原理解释之。

答：

化学反应CaCO3（s）=CaO（s）+CO2（g）是吸热反应，提高反应温度可以增大平衡常数，有利于反应正向进行。

2.乙苯脱氢生成苯乙烯

C6H5C2H5（g）＝C6H5CH=CH2（g）+H2（g）

是吸热反应，通入过热水蒸气（不参加反应）可以提高苯乙烯产率，为什么？

答：

乙苯脱氢生成苯乙烯是吸热反应，提高反应温度有利；该反应也是增加体积的反应，减少压力有利。

通过通入过热水蒸气即可以提供热量，维持较高的反应温度，同时还由于水蒸气不参加反应，起稀释作用，与减少压力效果等同。

四、计算题

1.已知298.2K时下列反应的△rHmө=-46.02kJ·mol-1和各组分的标准摩尔生成吉布斯能

C2H4（g）+H2O（g）=C2H5OH（g）

△fGmө（kJ·mol-1）68.178-228.59-168.6

分别计算298.2K和500K时的标准平衡常数Kө。

解：

（1）因为△rGmө=-168.6-68.178+228.59=-8.268kJ·mol-1

△rGmө=-RTlnKө

lnKө=△rGmө/（-RT）=-8.268*103/（-8.314*298.2）=3.3025

所以Kө=27.18（298.2K）

（2）ln（K2/K1）=【△rHmө*（1/T1-1/T2）】/R

lnk2/27.18=-46.02*1000*（1/298.2-1/500）/8.314

lnk2/k1=7.5

K2=0.01516

2.已知Ag2CO3（s）在298.2K时的分解反应

Ag2CO3（s）＝Ag2O（s）＋CO2（g）

的△rGmө＝12.89kJ·mol-1，求：

（1）标准平衡常数；

解：

△rGmө=-RTlnKө=-8.314*298.2*lnKө=12890

lnKө=-5.2

Kө=5.521*10-3

（2）若大气中含0.1%的CO2（体积），298.2K时Ag2CO3在大气中能否自动分解？

解：

能自动分解

第五章相平衡

一、单选题

1.简单低共熔双组分系统T-x相图如图所示。

当物系点M随温度下降时，固相物质与液相物质重量的比值A。

（）

A．增大

B．减小

C．不变

D．先增大，后减小

二、填空题

1.在常温常压下，由O2（g）、N2（g）、CO2（g）和H2O（l）等四种物质组成的平衡系统含有2相。

2.碳酸钠与水可以形成三种含水盐：

Na2CO3·H2O（s）、Na2CO3·7H2O（s）和Na2CO3·10H2O（s）。

在常压下，Na2CO3（s）与Na2CO3溶液及一种Na2CO3含水盐（s）三相平衡，则该含水盐含有1个水分子。

3.单组分系统三相点的自由度等于0。

4.已知A和B不会形成恒沸混合物，纯A的沸点低于纯B的沸点。

对任一比例的A和B混合物进行精馏，塔底馏出物是纯B。

5.固体混合物在某个比例时的熔点最低，该熔点称为最低共熔点。

三、简答题

什么是恒沸混合物？

答：

气液平衡时两相组成相同的混合物。

四、计算题

1.已知水的气化热为△H=40.67kJ·mol-1，求p=404.13kPa时水的沸点。

解：

lnP2/P1=△H（T2-T1）/RT1T2

P1=101.32kPaTI=100+273=373KP2=404.13kPa△H=40.67kJ·mol-1

ln（404.13/101.32）=40670*（T2-373）/（8.314*373*T2）

T2=144.1℃

2.以下是对硝基氯苯和邻硝基氯苯在常压下的固——液平衡相图。

（1）分别说明图中四块区域由哪些相组成。

A区（上面）：

液相

B区（中左）：

液相+固相邻硝基氯苯

C区（中右）：

液相+固相对硝基氯苯

D区（下面）：

固相邻硝基氯苯+固相对硝基氯苯

（2）当70g对硝基氯苯和30g邻硝基氯苯高温熔化后再冷却至50.10℃时（即相图中的点a，液相组成为：

对硝基氯苯重量百分含量为60.18），每个相的重量多少？

解：

根据杠杆规则：

ns/nl=（70-60.18）/（100-70）=9.82/30

ns=（70+30）*[9.28/（30+9.82）]=24.66g

nl=（70+30）*[30/（30+9.82）]=75.34g

第六章电化学

一、单选题

1.下列说法正确的是A。

A．E与电解质活度有关，Eө与电解质活度无关

B．E与电解质活度无关，Eө与电解质活度有关

C．E和Eө均与电解质活度无关

D．E和Eө均与电解质活度有关

2.Pt︱H2（p1）︱H2SO4（m）︱O2（p2）︱Pt的电池反应可写成：

①H2（g）+½O2（g）=H2O（l）

或②2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）

相应的标准电动势和化学反应标准平衡常数分别用E1ө、E2ө、K1ө和K2ө表示，则（D）

A．E1ө=E2ө、K1ө=K2өB．E1ө≠E2ө、K1ө≠K2ө

C．E1ө≠E2ө、K1ө=K2өD．E1ө=E2ө、K1ө≠K2ө

二、填空题

1.Ca2+和Cl-的无限稀释摩尔电导率分别为

S·m2·mol-1和

S·m2·mol-1，则CaCl2的无限稀释摩尔电导率

=0.01646S·m2·mol-1。

2.Ag︱AgCl，KCl（a1）AgNO‖3（a2）︱Ag的电池反应是Cl-（al）+Ag+（a2）=AgCl（s）。

3.Pt︱H2（p）︱NaOH（a）︱HgO（s）︱Hg（l）的正极反应是HgO（s）+H2O+2e-=Hg（l）+2OH-（a）。

4.Pt︱H2（p1）︱H2SO4（m）︱H2（p2）︱Pt的负极反应是H2（p1）=2H+（m）+2e-。

在电化学中，规定标准氢电极的电极电势为零。

三、简答题

1.什么是摩尔电导率？

摩尔电导率是指相距为1m的两平行电极间放置含有1mol电解质的溶液所具有的电导。

2.什么是可逆电池？

答：

电池中进行的化学反应，能量转换和其他过程均可逆的电池。

四、计算题

1.298.2K时，0.020mol·dm-3KCl水溶液的电导率为0.2786S·m-1，将此溶液充满电导池，测得其电阻为82.4Ω。

若将该电导池改充以0.0025mol·dm-3的K2SO4溶液，测得其电阻为376Ω，试计算：

（1）该电导池的电导池常数；

解：

因为G=1/R，G=R*A/l

所以l/A=kR=0.2786*82.4=22.96m-1

（2）0.0025mol·dm-3的K2SO4溶液的电导率；

K2=l/R2A=1/376*22.96=0.06105S·m-1

（3）0.0025mol·dm-3的K2SO4溶液的摩尔电导率。

解：

因为∧m=KVm=k/c

所以∧m（K2SO4）=k/c=6.11*10-2/0.0025*103=0.0245S·m2·mol-1

2.25℃时分别测得饱和AgCl水溶液和纯水的电导率为3.41×10-4S·m-1和1.52×10-4S·m-1，已知

=61.92×10-4S·m2·mol-1，

=76.34×10-4S·m2·mol-1，求AgCl的溶度积Kspө。

解：

已知λm∞Ag+=61.92*10-4s·m2mol-1

λm∞cl+=76.34*10-4s·m2mol-1

∧m（AgCl）=λm∞（AgCl）=（61.92+76.34）*10-4=1.382*10-2s·m2mol-1

根据C（饱和）=〔k（溶液）-k（水）〕/λm（AgCl）=〔（3.41-1.52）*10-4〕/1.382*10-2=1.37*10-2mol·m-3

根据溶解度定义：

每kg溶液溶解的固体kg数，对于极稀溶液=1dm-3溶液，所以AgCl的标准活度积为：

KSPө（AgCl）=c（Ag+）/cө·c（Cl-）/cө=（1.37*10-5）2=1.88*10-10

3.25℃时，已知

，

，对于电池

Pt│Cl2（g）│Cl-‖MnO4-,H+，Mn2+│Pt，

（1）写出该电池的电极反应和电池反应；

负极（氧化反应）：

2Cl--2eCl2

正极（还原）反应：

MnO4-+8H++5e-Mn2++4H2O

电池反应：

2MnO4-+16H++10Cl-2Mn2++5Cl2+8H2O

（2）求25℃时该电池的标准电动势；

解：

Eθ=φθMnO4-，Mn2+-φθCl2（g）/cl-=1.507-1.358=0.149V

（3）若溶液的pH=1.0，其它物质的浓度均为标准浓度，求25℃时该电池的电动势。

解：

E=Eθ-（RT）/（Vf）ln[（CMn）2*（Ccl）5*（CH2O）8]/C2（Mno4-）

=0.149-（8.314*298/10/96500）

=0.0543V

或E=E0-（RT/ZF）Ln（1/[H+]16）=E0-（0.05916/10）LOG（1/[H+]16）

=E0-（0.05916/10）X16PH=0.149-0.0947=0.0543V

第七章化学动力学

一、判断题

1.测得反应

的反应级数等于3/2，该反应不可能是基元反应。

对

二、单选题

1.化学反应

的反应速率可以表示为

或

，两者之间的关系为D。

A．

B．

C．

D．

三、填空题

1.由反应物微粒（分子、原子、离子、自由基）一步直接生成产物的反应称为基元反应。

2.某化学反应A+B→P的速率方程是

，该反应的反应级数等于3。

3.某化学反应A→P是一级反应，当反应时间为2t1/2时，反应的转化率为75%。

4.已知下列两个反应的指前因子相同，活化能不同，且Ea,1>Ea,2

当反应温度升高时，k1小于k2（填“大于”、“小于”或“等于”），k1／k2增大（填“增大”、“减小”或“不变”）。

5.按照光化当量定律,在光化反应的初级过程中,1爱因斯坦能量活化1mol反应物分子。

6.温度对光化反应的速率常数影响大。

四、简答题

1.什么是准一级反应？

答：

有些反应实际上不是真正的一级反应，但由于其它反应物的浓度在反应过程中保持不变或变化很小，这些反应物的浓度项就可以并入速率常数中，使得反应速率只与某反应物的一次方成正比，其速率方程的形式与一级反应相同，这样的反应称为准一级反应.

2.用活化分子的概念解释提高反应温度可以加快化学反应的原因。

答：

根据波兹曼能量分布定律，温度升高，高能量分子所占的比例增大，即活化分子增多，反应速率加快。

3.为什么光化反应的速率常数与温度关系不大？

答：

在热化学反应中，活化分子是根据玻尔兹曼能量分布反应物分子中能量大于阈能的部分。

温度升高，活化分子所占的比例明显增大，速率常数增大。

而在光化反应中，活化分子主要来源于反应物分子吸收光子所形成，活化分子数与温度关系不大，因此，速率常数也与温度关系不大。

4.降低反应温度有利于提高合成氨反应的平衡转化率,但实际生产中为什么选取450~550℃的较高温度？

答：

由于合成氨反应是放热反应，降低反应温度有利于提高合成氨反应的平衡转化率,但实际生产中，不仅要考虑平衡转化率，还要考虑反应速率，升高温度对提高反应速率有利。

实践的结果是选取450~550℃比较合适。

五、计算题

1.某一级反应A→B，在某温度下的初速率为4.00×10-3mol·dm-3·min-1，2小时后的速率为1.00×10-3mol·dm-3·min-1。

求：

（1）反应速率常数；

解：

ln（CA,0/CA）=KAT

CA,0/CA=rA,0/rA=4

Ln4=KA*120

KA=ln4/120=0.0116min-1

（2）半衰期；解：

t1/2=ln2/kA=0.693/0.0116=60min

（4）反应物初始浓度。

解：

rA=k*CA

CA=4.00×10-3/0.0116=0.345mol*dm-3

2.青霉素G的分解为一级反应，测得37℃和43℃时的半衰期分别为32.1h和17.1h，求该反应的活化能和25℃时的速率常数。

3.阿司匹林的水解为一级反应。

100℃下速率常数为7.92d-1，活化能为56.48kJ·mol-1。

求：

（1）100℃时水解反应的半衰期；解：

t1/2=（ln2）/k=ln2/7.92=0.0875d

（2）25℃时水解反应的速率常数；解：

k2=k1*exp[-E/R*（1/298-1/373）]=0.04341d-1

（3）25℃下水解30%所需的时间。

解：

t0.7=（1/K）*ln（10/7）=8.22d

第八章表面现象

一、填空题

p平、p凹和p凸分别表示平面、凹面和凸面液面上的饱和蒸气压，则三者的关系是p凹＜p平＜p凸。

1.20℃时，水的饱和蒸气压为2337.57Pa，密度为998.3kg·m-3，表面张力为7.275×10-2N·m-1，则半径为10-9m的水滴在20℃时的饱和蒸气压为6864.83Pa。

2.已知某温度下液体A、液体B和它们之间的表面张力分别σA=7.5×10-2N·m-1，σB=3.2×10-2N·m-1，σA-B=1.2×10-2N·m-1，则A在B表面的铺展系数等于-5.5×10-2N·m-1，A不能在B表面铺展（填“能”或“不能”）。

3.将200gHLB=8.6的表面活性剂与300gHLB=4.5的表面活性剂进行混合，所得混合物的HLB=6.14。

4.对于化学吸附，当吸附温度升高时，吸附速率增大，吸附量减少。

二、简答题

1.什么是表面活性剂？

其结构特征如何？

答：

能显著降低溶液表面张力的物质称为表面活性剂。

表面活性剂都是两亲分子，即同时具有亲水的极性基团和亲油的非极性基团。

2.表面活性剂如何起增溶作用？

答表面活性物质是通过形成胶团使溶质溶解在胶团中而起增溶作用。

3.什么是物理吸附？

什么是化学吸附？

答：

固体和吸附质之间由于范德华引力所引起的吸附称为物理吸附，固体和吸附质之间由于化学键力所引起的吸附称为化学吸附。

三、计算题

1.20℃时，将半径为3.5×10-4m的毛细管插入汞液，测得毛细管内外的汞面相差16mm，汞与毛细管壁的接触角为140°，已知汞的密度ρ=1.359×104kg·m-3，请问：

（1）毛细管内的汞面上升还是下降

解：

因为P静=（ρ液-ρ气）hg=ρ液hg

又Δp=（2σ）/r，rcosθ=R，

所以Δp=（2σcosθ）/R

因此ρ液hg=（2σcosθ）/R

即h=（2σcosθ）/（ρ液hgR）

根据汞与毛细管壁的接触角为140°，θ＞900，h＜0，毛细管内液面下降，低于正常液面。

所以毛细管内的汞面下降。

（2）汞的表面张力

解：

由上题公式h=（2σcosθ）/（ρ液hgR）得

σ=（ρ液hgR）/（2cosθ）

=[1.359×104*（-