《物理化學(xué)》習(xí)題集-

第8頁(yè)（共5頁(yè)）物理化學(xué)課程習(xí)題集一、單項(xiàng)選擇題1、用電阻絲加熱燒杯中的水，若以水中的電阻絲為系統(tǒng)，則下面的關(guān)系中正確的是（）(A)W>0，Q<0，U>0(B)W=0，Q>0，U>0(C）W=0，Q<0，U<0(D)W<0，Q>0，U>02、下面哪一個(gè)公式表示了離子獨(dú)立移動(dòng)定律()(A)=m/(B)=t(C),+=－(D)m=k/c3、如果反應(yīng)2A+B＝2D的速率可表示為：r=-dcA/dt=-dcB/dt=dcD/dt，則其反應(yīng)分子數(shù)為：()(A)單分子(B)雙分子(C)三分子(D)不能確定4、對(duì)某純理想氣體的任一變溫過程，下列關(guān)系中正確的是：()（A）H=Q

（B）（C）U=Q

（D）H=U+pV5、有一露于空氣中的球形液膜，若其直徑為2×10-3m，表面張力為0.7N·m膜所受的附加壓力為：()(A)1.4kPa(B)2.8kPa(C)5.6kPa(D)8.4kPa6、不揮發(fā)的溶質(zhì)溶于溶劑中形成稀溶液之后，將會(huì)引起()(A)凝固點(diǎn)升高(B)蒸汽壓升高(C)沸點(diǎn)升高(D)總是放出熱量7.NH4HS(s)和任意量的NH3(g)及H2S(g)達(dá)平衡時(shí)有()(A)C=2,P=2,F=2(B)C=1,P=2,F=1(C)C=2,P=3,F=2(D)C=3,P=2,F=38、某一隔離系統(tǒng)經(jīng)一過程，其過程的方向性可由何量確定?()(A)ΔS(B)ΔA(C)ΔG(D)無(wú)法確定9、某一強(qiáng)電解質(zhì)，則其平均活度a與活度aB之間的關(guān)系是()(A)a=aB(B)a=(aB)2(C)a=aB(D)a=(aB)1/10、Ag2O分解可用下面兩個(gè)計(jì)量方程之一表示，其相應(yīng)的平衡常數(shù)也一并列出：設(shè)氣相為理想氣體，且已知反應(yīng)是吸熱的，試判斷下列結(jié)論哪個(gè)是不正確的（）（A）（B）（C）隨溫度的升高而增大（D）O2氣的平衡壓力與計(jì)量方程的寫法無(wú)關(guān)11、下述說法中，哪一種不正確：()(A)焓是系統(tǒng)能與環(huán)境進(jìn)行交換的能量(B)焓是人為定義的一種具有能量量綱的熱力學(xué)量(C)焓是系統(tǒng)的狀態(tài)函數(shù)(D)焓只有在某些特定條件下，才與系統(tǒng)吸熱相等12、系統(tǒng)經(jīng)歷一個(gè)不可逆循環(huán)后，正確的是()(A)系統(tǒng)的熵增加(B)系統(tǒng)吸熱大于對(duì)做作的功(C)環(huán)境的內(nèi)能減少(D)環(huán)境的熵一定增加13、不飽和溶液中溶質(zhì)的化學(xué)勢(shì)與純?nèi)苜|(zhì)的化學(xué)勢(shì)的關(guān)系式為：()（A）（B）（C）（D）不能確定14.某體系存在C(s),H2O(g),CO(g),CO2(g),H2(g)五種物質(zhì)，相互建立了下述三個(gè)平衡：H2O(g)+C(s)H2(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g)H2O(g)+CO(g)CO2(g)+C(s)2CO(g)則該體系的獨(dú)立組分?jǐn)?shù)C為:()(A)C=3(B)C=2(C)C=1(D)C=415、在101.325kPa下，385K的水變?yōu)橥瑴叵碌乃魵猓瑢?duì)該變化過程，下列各式中哪個(gè)正確?()(A)ΔS體+ΔS環(huán)<0(B)ΔS體+ΔS環(huán)的值不能確定(C)ΔS體+ΔS環(huán)=0(D)ΔS體+ΔS環(huán)>016、單一組分的過冷液體的化學(xué)勢(shì)比其固體的化學(xué)勢(shì)：()(A)高(B)低(C)相等(D)不可比較17、FeCl3和H2O能形成FeCl3·6H2O，2FeCl3·7H2O，2FeCl3·5H2O，F(xiàn)eCl3·2H2O四種水合物,則該體系的獨(dú)立組分?jǐn)?shù)C和在恒壓下最多可能的平衡共存的相數(shù)P分別為:()(A)C=3，P=4(B)C=2，P=4(C)C=2，P=3(D)C=3，P=518、一定體積的水，當(dāng)聚成一個(gè)大水球或分散成許多水滴時(shí)，同溫度下，兩種狀態(tài)相比，以下性質(zhì)保持不變的有：()(A)表面能(B)表面張力(C)比表面(D)液面下的附加壓力二、計(jì)算題1、1mol理想氣體從300K，100kPa下恒壓加熱到600K，求此過程的Q、W、U、H、S、G。已知此理想氣體300K時(shí)的Sm=150.0J·K－1·mol－1，Cp,m=30.00J·K－1·mol－1。2、80℃時(shí)純苯的蒸氣壓為100kPa，純甲苯的蒸氣壓為38.7kPa。兩液體可形成理想液態(tài)混合物。若有苯-甲苯的氣-液平衡混合物，80℃時(shí)氣相中苯的摩爾分?jǐn)?shù)y3、已知298K時(shí)如下熱力學(xué)數(shù)據(jù)：物質(zhì)Pb2+SOPbSO4(s)fG/kJ·mol-1-24.31-742.0-811.23標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)E(Pb2+|Pb)＝－0.126V。(1)將反應(yīng)PbsO4(s)＝Pb2+(a=1)＋SO42-(a=1)設(shè)計(jì)成電池；(2)求E(PbSO4|Pb)的值；(3)求PbSO4的活度積Ksp。4、不揮發(fā)性溶質(zhì)B溶解在純水中，濃度為0.02mol·kg－1，B在水中不電離，假設(shè)為稀溶液。已知水的沸點(diǎn)升高常數(shù)Kb=0.52K·mol－1·kg，蒸發(fā)焓vapHm(H2O)=40.67kJ·mol－1為常數(shù)，純水100℃(1)此溶液的沸點(diǎn)升高值。(2)25℃時(shí)5、反應(yīng)2NaHCO3(s)=NaCO3(s)+H2O(g)+CO2(g)在溫度為30℃和100℃時(shí)的平衡總壓分別為0.827kPa和97.47kPa。設(shè)反應(yīng)焓rHm(1)30℃和100℃時(shí)的平衡常數(shù)K(2)該反應(yīng)的反應(yīng)焓rHm。6、乙醇－乙酸乙酯的t－xy相圖如下：(1)標(biāo)出各相區(qū)的相態(tài)和自由度。(2)將6.90g乙醇和74.8g乙酸乙酯的溶液加熱到75℃時(shí)分析存在那些相，各相的組成為多少?已知乙醇和乙酸乙酯的摩爾質(zhì)量分別為46和88g·mol7、反應(yīng)AP，反應(yīng)物A的初始濃度為1.0mol·dm-3，初始速率為0.01mol·dm-3·s-1，若假定該反應(yīng)為：（1）零級(jí)，（2）一級(jí)，（3）2.5級(jí)，試分別求出不同級(jí)數(shù)時(shí)的速率常數(shù)k，并求不同級(jí)數(shù)時(shí)的半衰期及反應(yīng)物A濃度達(dá)到0.10mol·dm-3時(shí)需要的時(shí)間。8、已知298K時(shí)E(Ag+|Ag)=0.7994V，E(AgCl(s)|Ag)=0.22216V，試求(1)反應(yīng)Ag++Cl-=AgCl(s)的ΔrGm。(1)AgCl的活度積Ksp。9、1mol理想氣體在273.15K等溫地從10p$膨脹到p$，如果膨脹是可逆的，試計(jì)算此過程的Q，W以及氣體的ΔU，ΔH，ΔS，ΔG，ΔA。10、反應(yīng)中，k1和k2在25℃時(shí)分別為0.20s-1和3.947710-3(MPa)-1·s-1，在35℃(1)25℃時(shí)的平衡常數(shù)K(2)正、逆反應(yīng)的活化能；(3)反應(yīng)熱。11、已知298K時(shí)E(Ag+|Ag)=0.7994V，E(AgCl(s)|Ag)=0.22216V，試求(1)反應(yīng)Ag++Cl-=AgCl(s)的ΔrGm。(1)AgCl的活度積Ksp。12、（1）利用下面數(shù)據(jù)繪制Mg-Cu體系的相圖。Mg（熔點(diǎn)為648℃）和Cu（熔點(diǎn)為1085℃）形成兩種化合物：MgCu2（熔點(diǎn)為800℃），Mg2Cu（熔點(diǎn)為580℃）；形成三個(gè)低共熔混合物，其組成分別為w，w，w，它們的低共熔溫度分別為690℃，560℃和380℃。已知摩爾質(zhì)量：Mg=24.31g×mol-1，Cu=63.55g（2）畫出組成為w的900℃的熔體降溫到100℃（3）當(dāng)（2）中的熔體1kg降溫至無(wú)限接近560℃13、1mol理想氣體在恒壓下升溫1℃，試求過程中系統(tǒng)與環(huán)境交換的功W。14、5mol理想氣體在25℃，101.325kPa,，恒溫下反抗恒定外壓膨脹至體積加倍，外壓為系統(tǒng)壓力的一半，求過程中系統(tǒng)所做的功W。15、1mol理想氣體由2×101.325kPa,10dm3恒容升溫，壓力增至20×101.325kPa，再恒壓壓縮至體積為1dm3。求整個(gè)過程的Q，W,ΔU，ΔH。16、1mol理想氣體從300K，1013.25kPa,經(jīng)恒溫可逆膨脹到101.325kPa。求此過程的Q、W、U、H、S、A、G。17\、2mol理想氣體，Cp,m=7/2R。由始態(tài)100kPa,50dm3,先恒容加熱使壓力升高至200kPa，再恒壓冷卻使體積縮小至25dm3。求整個(gè)過程的W，Q，DU和DH。18、已知水（H2O,l)在100℃時(shí)的飽和蒸氣壓ps=101.325kPa，在此溫度、壓力下水的摩爾蒸發(fā)焓DvapH=40.668kJ·mol-1。求在100℃、101.325kPa下使1kg水蒸氣全部凝結(jié)成液體水時(shí)的Q、W、DU、DH。設(shè)水蒸氣適用理想氣體狀態(tài)方程式。、氣體氦自0℃，5′101.325kPa，10dm3始態(tài)，經(jīng)過一絕熱可逆膨脹至101.325kPa，試計(jì)算終態(tài)的溫度及此過程的Q，W，DU，DH。（設(shè)He為理氣）、1mol理想氣體在恒溫下通過：(1)可逆膨脹，(2)真空膨脹，體積增加到倍，分別求其熵變。21、（1）在298.2K時(shí)，將1molO2從101.325kPa恒溫可逆壓縮到6′101.325kPa，求Q、W、DU、DH、DA、DG、DSsys、DSiso。（2）若自始至終用6′101.325kPa的外壓恒溫壓縮到終態(tài)，求上述各熱力學(xué)量的變化值。22、23、24、298K時(shí)純CHCl3和純CCl4的飽和蒸汽壓分別為2.64×104Pa和1.527×104Pa，若兩者形成理想溶液，并由CHCl3和CCl4各為1.00mol混合而成。計(jì)算⑴與溶液呈平衡的氣相組成；⑵溶液的總蒸汽壓。25、將氨基甲酸銨放在一個(gè)抽空的容器中，氨基甲酸銨按下式分解：NH2COONH4(s)=2NH3(g)+CO2(g)20.8℃達(dá)到平衡；容器內(nèi)壓力為8.825kPa。在另一次實(shí)驗(yàn)中，溫度不變，先通入氨氣，使氨的起始?jí)毫?2.443kPa，再加入氨基甲酸銨使之分解。若平衡時(shí)有過量固相存在，求各氣體分壓及總壓。26、甲烷轉(zhuǎn)化反應(yīng)CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)在900K下的K$=1.280，若取等到摩爾的甲烷與水蒸氣反應(yīng)，求900K、101.325kPa下達(dá)到平衡系統(tǒng)的組成。27、反應(yīng)CuSO4?3H2O=CuSO4+3H2O(g)在25℃和50℃K$分別為10-6和10-4計(jì)算此反應(yīng)50℃的DrHm$，DrGm$及DrSm$；28、固態(tài)氨和液態(tài)氨的飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系分別為：ln(p/Pa)=27.92–3754/(T/K)ln(p/Pa)=24.38–3063/(T/K)試求（1）氨的三相點(diǎn)的溫度與壓力。（2）氨的汽化熱、升華熱和熔化熱。29、某金屬钚的同位素進(jìn)行β放射，14d后，同位素活性下降了6.85%。試求該同位素的：(1)蛻變常數(shù)，(2)半衰期，(3)分解掉90%所需時(shí)間。30、設(shè)有一級(jí)反應(yīng)2A→2B+C，在325秒后完成35%，試求：(a)此反應(yīng)的k和kA；(b)此反應(yīng)完成90%所需要的時(shí)間；(c)此反應(yīng)的半衰期。31、32、33、在Hittorf遷移管中，用Cu電極電解已知濃度的CuSO4溶液。通電一定時(shí)間后，串聯(lián)在電路中的銀庫(kù)侖計(jì)陰極上有0.0405gAg(s)析出。陰極區(qū)溶液質(zhì)量為36.434g，據(jù)分析知，在通電前其中含CuSO41.1276g，通電后含CuSO41.109g 試求正、負(fù)離子遷移數(shù)。34、根據(jù)電導(dǎo)的測(cè)定得出25℃時(shí)氯化銀飽和水溶液的電導(dǎo)率為3.41′10–4S·m–1。已知同溫度下配制此溶液所用的水的電導(dǎo)率為1.60′10–4S·m–1。試計(jì)算25℃時(shí)氯化銀的溶解度。35、試計(jì)算25℃時(shí)下列電池的電動(dòng)勢(shì)。36、寫出下列電池電動(dòng)勢(shì)的能斯特方程，并計(jì)算E${H2O,OH-|H2(g)}Pt|H2(g,100kPa)|H+┊┊OH-|H2(g,100kPa)|Pt37、已知25℃時(shí)，下列電池的電動(dòng)勢(shì)E=0.6095V,試計(jì)算待測(cè)溶液的pH。38、80℃時(shí)純苯的蒸氣壓為100kPa，純甲苯的蒸氣壓為38.7kPa。兩液體可形成理想液態(tài)混合物。若有苯-甲苯的氣-液平衡混合物，80℃時(shí)液相中苯的摩爾分?jǐn)?shù)三、簡(jiǎn)答題1、試寫出一級(jí)反應(yīng)和二級(jí)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程。在287℃時(shí)偶氮甲烷（CH3NNCH2）分解反應(yīng)速率常數(shù)為6.7910-5s-12、已知25℃時(shí)反應(yīng)C2H5OH(g)=C2H4(g)+H2C2H5OH(g)C2H4(g)H2O(g)fHm/(kJ·mol1)23515226241.82Sm/(J·K1·mol1)2827219618883(1)估計(jì)反應(yīng)在25℃和各組分壓力處于p(2)假定rHm和rSm不隨溫度而變，估算各組分壓力處于p時(shí)何溫度下能進(jìn)行？3、試寫出阿倫尼烏斯方程，若已知活化能和T1溫度下的k1，如何求T2下的k2?4、在101.325kPa下，1摩爾10℃的過冷水變成10℃的冰，熱效應(yīng)為Qp，因?yàn)镼p=fusHm，故5、說明什么是封閉系統(tǒng)、隔離系統(tǒng)、敞開系統(tǒng)。6、什么是相律？物理化學(xué)-答案一、選擇題1A、2C、3D、4B、5B、6C、7D、8A、9D、10B11A、12D、13C、14A、15D、16A、17C、18B二、計(jì)算題1.解：W＝－pV=－p(V2-V1)=－pV2+pV1=-nRT2+nRT1=nR(T1-T2)=1mol×8.315J·K－1·mol－1×(300K-600K)=-=8.315*3002494.5JU=ncV,m(T2-T1)=1mol×(30.00-8.315)J·K－1·mol－1×(600K-300K)==(30-8.315)*3006506JH=ncp,m(T2-T1)=1mol×30.00J·K－1·mol－1×(600K-300K)=9000JQp=H=9000JS=ncp,mln(T2/T1)=1mol×30.00J·K－1·mol－1×ln(600K/300K)=20.79J·K－1·mol－1由Sm(600K)=Sm(300K)+S=(150.0+20.79)J·K－1·mol－1=170.79J·K－1·mol－1TS=n(T2S2－T1S1)=1mol×(600K×170.79J·K－1·mol－1－300K×150.0J·K－1·mol－1)＝57474JG=H－TS＝9000J－57474J=－48474J2、解：p(苯)=py(苯)=p*(苯)x(苯)，p=p(苯)+p(甲苯)=p*(苯)x(苯)+p*(甲苯)x(甲苯)=p*(苯)x(苯)+p*(甲苯)-p*(甲苯)x(苯)=p*(苯)x(苯)/y(苯)即p*(苯)x(苯)+p*(甲苯)-p*(甲苯)x(苯)=p*(苯)x(苯)/y(苯)所以p*(苯)x(苯)-p*(甲苯)x(苯)-p*(苯)x(苯)=p*(甲苯)y(苯)x(苯)=p*(甲苯)y(苯)/p*(苯)+y(苯)[p*(甲苯)-p*(苯)]=38.70.3/100+0.3[38.7-100]=0.142x(甲苯)=1-x(苯)=0.8583、(1)設(shè)計(jì)電池Pb(s)│Pb2+(a=1)‖SO42-(a=1)│PbSO4(s)│Pb(s)電池反應(yīng)PbsO4(s)＝Pb2+(a=1)＋SO42-(a=1)rG＝44.92kJ·mol-1,E＝－rG/(2F)＝－0.2327V(PbSO4,Pb)＝E＋(Pb2+,Pb)＝－0.3587V(2)Ksp＝exp[－rG/(RT)]＝1.3×10-8(3)Ksp＝x(x+0.01)＝1.3×10-8x1.3×10-64、解：(1)Tb=KbbB=0.52K·mol－1·kg×0.02mol·kg－1=0.01K(2)已知T=373.15K時(shí)水飽和蒸氣壓p＝101325Pa，利用克－克方程求T’=298.15K時(shí)的飽和蒸氣壓p’：ln(p’/p)=－[vapHm(H2O)/R](1/T’－1/T)ln(p’/101325Pa)=－(40670J·mol－1/8.315J·K－1·mol－1)×(1/298.15K－1/373.15K)p’=3747Pa5、解：(1)平衡時(shí)H2O和CO2的分壓p=p總/2，K=p(H2O)p(CO2)/p2=(p總/2p)2所以T1=303.15K時(shí)，K1=[0.827kPa/(2×100kPa)]2=1.71×10－5T2=373.15K時(shí)，K2=[97.47kPa/(2×100kPa)]2=0.2375(2)ln(K/K1)＝－(rHm/R)(1/T－1/T1)rHm=RT1T2ln(K2/K1)/(T2－T1)=8.315J·K－1·mol－1×303.15K×373.15K×ln(0.2375/1.71×10－5)/(373.15-303.15)K=128.2kJ·mol－16、解：(1)各相區(qū)和相態(tài)如下，自由度，氣相和液相為2，氣液兩相為1。乙醇－乙酸乙酯的t－x(y)相圖存在氣液相，氣液相祖成xg、xl分別為0.836和0.900，系統(tǒng)組成為xo=(74.8/88)/[(6.90/46)+(74.8/88)]=0.857、解：(1)k=r0=0.01mol·dm-3·s-1，t=(c0-c)/r0=50s，t=90sk==0.01s-1，t=ln2=69.3s，t=230.3sk==0.01mol-1·dm3·s-1，t==100s，t=900sk==0.01mol-1.5·dm1.5·s-1，t==121.8s，t=2042s8、解：溶解過程表示為AgCl(s)=Ag++Cl-陽(yáng)極Ag=Ag++e-陰極AgCl(s)+e-=Ag++Cl-設(shè)計(jì)電池如下：Ag|Ag+(a)||Cl-(a)|AgCl(s)|AgrGm=zFE=-96500(0.22216-0.7994)V=，其電動(dòng)勢(shì)為9.解：W=nRTln(p1/p2)=5.230kJ因?yàn)棣=0，所以ΔU=0，QR=W=5.230kJΔS=QR/T=19.14J·K-1ΔH==ΔU+Δ(pV)=ΔU+nRT=0ΔG=ΔH-TΔS=-5.230kJΔF=ΔU-TΔS=-5.230kJ10、解：(1)（2）第8頁(yè)（共5頁(yè)）11、解：溶解過程表示為AgCl(s)=Ag++Cl-陽(yáng)極Ag=Ag++e-陰極AgCl(s)+e-=Ag++Cl-設(shè)計(jì)電池如下：Ag|Ag+(a)||Cl-(a)|AgCl(s)|AgrGm=zFE=-96500(0.22216-0.7994)V=，其電動(dòng)勢(shì)為12、解：（1）依題給數(shù)據(jù)繪制相圖如下：（4分）（2）步冷曲線畫在圖的右側(cè)。CuwMg在繪制相圖之前，首先分別計(jì)算化合物MgCu2和Mg2Cu中Mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：MgCu2中：wMg2Cu中：w（3）由圖可見，可得到化合物MgCu2。13.解：W＝－pV=nR(T1-T2)=-8.314J14.解：W＝－p外V=-0.5PV=-0.5×5×8.315×298.15=-6197J15、解：因?yàn)棣=0，所以ΔU=0，ΔH=0，Q=W=W2=-P2(V3-V2)=-2026.5×(1-10)=18.24kJ16、解：因?yàn)镻gΔT=0，所以ΔU=0，ΔH=0，Q=-W=nRTLn(p1/p2)=8.314×300Ln10=5.746kJS=nRLn(p1/p2)=8.314×Ln10=19.14J.K-1A=G=-TS=Wr=-5.746kJ17、解：由于T1=T3，所以DU=0，DH=0而恒容W1=0，W=W1+W2=W2=5000JQ=DU－W＝－W＝－5000J、解：Qp=DH=n(-DvapHm）=｛-1000÷18×40.668｝kJ=-2257kJDU=DH-D(pV)=DH-p(Vl－Vg）=DH+nRT={-2257+1000÷18×8.315(100+273.15)}kJ=-2085kJW=DU-Q=172.2kJ、解：Q=0W=DU=nCV,m(T2-T1)=2.23′12.47(143.5-273)=-3.60′103JDU=W=-3.60′103JDH=nCp,m(T2-T1)=2.23′20.79(143.5-273)=-6.0′103J、解：（）恒溫可逆膨脹所以（）為可逆過程（）真空膨脹 （）為不可逆過程、解、、、解：、解：先求$NH2COONH4(s)=2NH3(g)+CO2(g)第一次實(shí)驗(yàn)，反應(yīng)開始前無(wú)NH3和CO2p(NH3)=2p(CO2)，總壓p=p(NH3)+p(CO2)=3p(CO2)p(CO2)=p/3，p(NH3)=2p/3起始12.443平衡12.443+2xx解得：x=0.554kPap(NH3)=12.443kPa+2x=13.551kPap=p(NH3)+p(CO2)=14.105kPa、解：平衡n=2(1+a)解得aaaaa、解：因溫度變化不大，故25~50℃之間的ΔrHm$可看成常數(shù)、解（1）三相點(diǎn)時(shí)蒸氣壓p(s)=p(l)27.92–3