物理化学复习题.doc

物理化学复习题一、选择题(共10题，每题2分，20分)1. 含有非挥发性溶质B的水溶液，在101.325kPa和270.15K时开始析出冰，已知水的Kf=1.86K.kg.mol-1，Kb=0.52K.kg.mol-1，该溶液的正常沸点是：( )(A) 370.84K (B) 372.31K (C) 373.99K (D) 376.99K2. 0.001mol.kg-1 K3Fe(CN)6水溶液的离子强度为( )(A)6.010-3 mol.kg-1 (B) 5.010-3 mol.kg-1 (C) 4.510-3 mol.kg-1 (D) 3.010-3 mol.kg-13. 已知I2(g)的基本振动频率=21420m-1，kB=1.38110-23J.K-1，h=6.62610-34J.s，c=3108 m.s-1，则I2(g)的振动特征温度QV为 ( )(A) 2.1310-10K (B) 1.0310-3K (C) 308.5K (D) 3.23105K4. 恒压下，无相变的单组分封闭系统的焓变随温度的增加而( )(A) 增加 (B) 减少 (C) 不变 (D) 变化不定5. 不饱和溶液中溶质的化学势m与纯溶质的化学势m*的关系为( )(A) mm* (B) m=m* (C) mm* (D) 无法确定6. 系统经历一个不可逆循环后，正确的是( )(A) 系统的熵增加(B) 系统吸热大于所作的功(C) 环境的熵一定增加 (D) 环境的内能减少7. 按Lindeman理论，当反应物的压力或浓度由高变低时，单分子反应常表现出( )(A) 反应速率常数由大到小变化 (B) 反应速率常数不变(C) 反应级数由二级变为一级 (D) 反应级数由一级变为二级，k由小变大8. 下列系统中为非胶体的是( )(A) 泡沫 (B) 珍珠 (C) 云雾 (D) 空气 9. 某系统存在C(s)，H2O(g)，CO(g)，CO2(g)，H2(g)，它们之间存在三个平衡：C(s)+H2O(g) = CO(g)+ H2(g)；CO2(g)+H2(g) = CO(g)+ H2O(g)；C(s)+CO2(g) = CO(g)则该系统的独立组分数C为( )(A) 3 (B) 2 (C) 1 (D) 410. 正常沸点时液体气化为蒸气，此过程在101325Pa下较高温度进行时系统的DvapG变化为( )。(A) 0 (B) 0 (C) 0二、填空题1已知298K时，E(Ag+|Ag)=0.799V，E(Cu2+|Cu)=0.340V。若将Ag电极插入a(Ag+)=1的溶液，将Cu电极插入a(Cu2+)=1 的溶液，加入盐桥，组成电池，实验测得电动势值为 _ V，电池 Ag(s) | Ag+ (a=1) | Cu2+ (a=1) | Cu(s) 的电动势为 _V。2. 已知E(Fe2+|Fe)= -0.440V，E(Cu2+|Cu)=0.337V，在25，p时，以Pt 为阴极，石墨为阳极，电解含有 FeCl2(0.01 mol . kg-1)和 CuCl2 (0.02 mol . kg-1)的水溶液。若电解过程不断搅拌溶液，且超电势可忽略不计，则最先析出的金属是_。3. 已知Cl2的共价半径为1.98810-10 m，k=1.3810-23 J.K-1，h = 6.61034J.s，Cl原子的相对摩尔质量为35.0，35Cl2 的第一激发态的能量等于kT时转动运动对配分函数的贡献变得重要，则此时的温度 T = _。4. 某化学反应在恒压、绝热和只做膨胀功的条件下进行，系统的温度由T1升高至T2，则此过程的焓变_零；如果这一反应在恒温T1、恒压和只做膨胀功的条件下进行，则其焓变_零。5. T=298K时，水-空气表面张力g=7.1710-2N.m-1，(g/T)p，A= -1.5710-4 N.m-1.K-1。在T，p时，可逆地增加 2 cm2 表面，对体系所做的功 W = _。三、计算题1. (1)利用下面数据绘制Mg-Cu 体系的相图。Mg(熔点为648)和Cu(熔点为1085)形成两种化合物；MgCu2(熔点为800)，Mg2Cu(熔点为580)；形成三个低共熔混合物，其组成分别为w(Mg)=0.10，w(Mg)=0.33，w(Mg)=0.65，它们的低共熔温度分别为690，560和380。已知摩尔质量：Mg=24.31 g.mol-1，Cu = 63.55 g.mol-1。(2)画出组成为 w(Mg)=0.25的900的熔体降温到100时的步冷曲线。(3)当(2)中的熔体1kg降温至无限接近 560时，可得到何种化合物其质量为若干？(10分)2. 气态正戊烷和异戊烷的DfGm(298.15K) 分别为 194.4 kJ.mol-1，-200.8 kJ.mol-1；液体的饱和蒸气压分别为：正戊烷：lg(p1*/p)=3.9714 1065/(T/K-41)异戊烷：lg(p2*/p)=3.9089 1024/(T/K-41)正戊烷(g)正戊烷(g)25，pDrG2正戊烷(l)正戊烷(l)25，pDrG4DrG1DrG3计算25，p 时异构化反应：正戊烷 异戊烷 在气相中的 Kp 和液相中的 Kx，假定气相为理想气体混合物，液相为理想溶液。3. 将 1mol H2O(g) 在373K下小心恒温压缩，在没有灰尘情况下获得了压力为 2101.325 kPa 的过热蒸气，但不久全凝结为液态水，试计算下列凝聚过程的 DHm，DSm，DGm。H2O(g) H2O(l)已知在该条件下水的汽化热为 46.024 kJ.mol-1，设气体为理想气体，水的密度为1000 kg.m-3，液体体积不受压力影响。4. 已知对行反应 2NO(g) + O2(g) 2NO(g)在不同温度下的k值为： T/K k1/(mol-2.dm6.min-1) k-1/(mol-1.dm3.min-1) 600 6.63105 8.39 645 6.52105 40.4试计算：(1) 不同温度下反应的平衡常数值。(2) 该反应的rUm(设该值与温度无关)和600K时的DrHm。(10分)5. 已知反应 AgCl + (1/2) H2(g) Ag + HCl(g) 在 25时的标准自由吉布斯函数变化DfGm= -828.6 J.mol-1。已知 Pt | H2(p) | HCl(a=1 mol.kg-1) | AgCl | Ag(s) 的电动势 E = 0.23328V。试求上述电池反应平衡时，溶液上面 HCl 的蒸气压。 (10分)四、问答题(共3题 15分)1. 若速率方程为 dx/dt = k(a - x)3/2，x为某反应初始浓度与t时刻浓度之差， a为某反应的初始浓度，推导反应速率常数k 及半衰期的计算公式。(5分)2. 亲水的固体表面，经表面活性剂(如有机胺)溶液处理，将变为憎水的，若再用其浓溶液处理，又变为憎油的，试解释其原因。3. 已知 H-H 的键能为436kJ.mol-1，使H2光化学裂解所需照射光的波长是多少？实际上H2的光裂解能需另一物质(光敏剂)作为吸收和传递光能，现有 Hg(g) 及 Na(g)，其初级吸收光的波长分别是 253.6519nm及330.2988nm，请问何种物质可作H2光解的光敏剂?物理化学参考答案:一. 选择题(共10题，每题2分，20分)1. 答CDTf= Kf bB =3K，DTb= Kb bB =(0.52/1.86)3K0.84K, Tb=373.15K+0.84K=373.99K2. 答A I = (1/2)Szi2bi = (1/2)(1230.001+320.001) mol.kg-1 = 0.006 mol.kg-13. 答C本题不计算亦可选择，不可能是(A)、(B)、(D)表示的温度。QV=hc/kB=6.62610-34J.s3108 m.s-121420m-1/1.38110-23J.K-1=308.5K4. 答 A因为cp=(H/T)p0 5. 答 C因为 m=m*+RTln(aB)= m*+RTln(gBxB)07. 答Ar=k1k2cA2/(k-1cA+k2)= kcA，k =k1k2cA/(k-1cA+k2)cA，k =k1k2/k-1；cA0，k = k1cA8. 答 D 泡沫，珍珠，云雾为胶体或粗分散系统，空气为分子分散系统。9. 答 A三个平衡只有二个是独立的，所以C=S-R-R=5-2-0=310. 答C该过程为恒温恒压不作其他功的自发过程，便可知DvapG0，所以T增大时，亦可得 DvapG0。二、填空题10.459，-0.4592. Cu3. 转动能级: er=J(J+1)h2/8p2I= J(J+1)h2/8p2mR02 第1激发态, J=1, er=kT时,有T= J(J+1)h2/8p2km R02 =1*2*(6.6*10-34)2/8*3.1422*1.3810-23*(35*10-3/6.022*1023)*(1.98810-10)2 =0.3480K4. 等于，小于5. 21047.1710-2 J1.43410-5 J三、计算题1. 解：(1) MgCu2：w(Mg)=24.31/(24.31+2*53.55) =0.1606Mg2Cu：w(Mg)=24.31*2/(24.31*2+53.55) =0.4334相图和冷却曲线见下图。 (3) 可得到MgCu2。根据杠杆规则有m(MgCu2)(0.25-0.1606)=(1kg- m(MgCu2)(0.33-0.25)得 m(MgCu2)=0.472kg2. 解：DrGm= -200.8-(-194.4) kJ.mol-1 = -6.4 kJ.mol-1Kp= K =exp(-DrGm/RT)=exp(6400/(8.315*298.15)=13.22正戊烷(g)正戊烷(g)25，pDrG2正戊烷(l)正戊烷(l)25，pDrG4DrG1DrG3见变化图正戊烷和异戊烷的饱和蒸气压为：lg(p1*/p)=3.9714 1065/(298.15-41) = -0.1702lg(p2*/p)=3.9089 1024/(298.15-41)= -0.07321把相变当作反应，则DrG1= -RTln(p1*/p) = -8.315*298.15*2.303*(-0.1702) J.mol-1 = 971.7 J.mol-1DrG2=DrGm= -6.4 kJ.mol-1DrG3= -RTln(p2*/p) = 8.315*298.15*2.303*(-0.07321) J.mol-1 = -418.0 J.mol-1所以 DrG4=DrG1+DrG2+DrG3= (971.7 6400 418.0) J.mol-1= - 5846 J.mol-1Kx= exp(-DrG4/RT)=exp(5846/(8.315*298.15)=10.573. H2O(g)H2O(l)373K，101.325kPaDH2H2O(g)H2O(l)373K，202.65kPaDHDH1DH3解：DHm=DH= -Q汽化= -46.024 kJ.mol-1理想气体恒温：DH1=0液体变压：DH3=VmDp=(M/r)Dp=(18.02103/1000)101325 J.mol-1 =1.826 J.mol-1故 DH2= DHm-DH1-DH3 = (-45.024-0-0.001826) kJ.mol-1= -45.022 kJ.mol-1DSm= DS1+DS2+DS3 Rln(202.65kPa/101.325kPa)+( DH2/T)+0 = 8.315*ln(2)(-45022/373) J.K-1.mol-1= -114.9 J.K-1.mol-1 DGm=DHm - TDSm= -45.024 373*(-0.1149) kJ.mol-1 = -2.166 kJ.mol-14. 解：(1) 600K时，K=k1/k-1=(6.63105/8.39) mol-1.dm3 = 7.902104 mol-1.dm3645K时，K = k1/k-1=(6.52105/40.4) mol-1.dm3 = 1.615104 mol-1.dm3(2) 利用反应的恒容方程：ln(K/K)=(- DrUm /R)(1/T-1/T)，得DrUm=RTT ln(K/K)/(T T)= 8.315645600ln1.615104/(7.902104)/(645-600) J.mol-1= -113.5 kJ.mol-1DrHm =DrUm+DrvBRT = (-113.5 18.3150.6) kJ.mol-1 = -118.5 kJ.mol-15. 解：该电池的标准电池电动势为E= -DfGm/zF = 828.6/(196500)V =0.00859V由Nernst方程 E = E-(RT/F)ln a(Ag) p(HCl) /p/a(AgCl)p(H2)/p1/2 = E-(RT/F)lnp(HCl) /p即得 p(HCl)=pexpF(E- E)/RT =105Paexp96500(0.00859-0.23328)/(8.315298.15) = 15.91Pa四、问答题(共3题 15分)1.解：移项积分得， kt = = 2(a - x)-1/2-(a)-1/2即 k = 2(a - x)-1/2-(a)-1/2 / t 半衰期 ：x = a/2，t1/2= 2(a/2)-1/2-(a)-1/2 / k = 2(21/2 - 1)/ka1/22. 极性基非极性基解：亲水的固体表面，经有机胺溶液处理后，极性基团如胺基与表面接触，非极性的集团朝向空气排列，故表面是憎水的；若再用其浓溶液处理，这时的表面因憎水，有机胺分子的非极性集团与表面的憎水基团接触，极性的胺基指向空气排列，所以表面变为憎油。3. 解: 由摩尔光能 Em =Lhc/l 得H2光化学裂解所需照射光的波长l =Lhc/Em= (6.02210236.62610343108/436000)m =274.6nm实际光敏剂吸收光波的能量必须大于H2键能，即小于上波长，因此Hg(g)可作为光敏剂。