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华南理工大物理化学学期末考试密封线 学院 专业 班上编号 诚信应考,考试作弊将带来严重后果！ 华南理工大学期末考试 物理化学 (48、56、64学时)试卷(B) 注意事项：1. 考前请将密封线内填写清楚； 2. 所有答案请直接答在试卷上； 3考试形式：闭卷； 4. 本试卷共 四 大题，满分100分， 考试时间120分钟。 题 号 得 分 评卷人 一 二 三 四 总分 一、 选择题. 1. 已知反应CO(g)+1/2O2(g) CO2(g) 的焓变为H，下列说法中何者是不正确? A. H是CO2(g) 的生成焓 B. H是CO(g)的燃烧焓 C. H是负值 D. H与反应U的数值不等 -O -O 2. 室温下，10 p的理想气体绝热节流膨胀至 5 p的过程有： _ _ ( 密 封 线 内 不 答 题 ) (1) W < 0 ； (2) T1> T2； (3) Q = 0 ； (4) S > 0 其正确的答案应是： A. (3)、(4) B. (2)、(3) C. (1)、(3) D. (1)、(2) 3. 反应N2(g) + 3H2(g) = 2NH3(g) 可视为理想气体间反应，在反应达平衡后，若维持系统温度与压力不变，而于系统中加入惰性气体，则 A. Kpq不变，平衡时N2和H2的量将增加，而NH3的量减少 B. Kp不变，且N2， H2， NH3的量均不变 C. Kpq不变，平衡时N2和H2的量将减少，而NH3的量增加 D. Kpq 增加，平衡时N2和H2的量将减少，NH3的量增加 4. 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kA和kB，且知kA>kB，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 5. NH4HS(s) 和任意量的 NH3(g) 及 H2S(g) 达平衡时有( ) A. C = 2，P = 2，F = 2； B. C = 1，P = 2，F = 1； 试卷第 1 页 共 7 页 q姓名 学号 C. C = 2，P = 3，F = 2； D. C = 3，P = 2，F = 3； 6. 下列纯物质两相平衡有关的描述，不正确的是( ) A.沸点将随压力增加而升高 B. 熔点将随压力增加而升高 C.蒸气压将随温度升高而加大 D. 升华温度将随压力增大而升高 7. 同一温度、压力下，一定量某纯物质的熵值_ 。 A. S(气)>S(液)>S(固) B. S(固)>S(液)>S(气) C. S(气)=S(液)=S(固) D. S(液)>S(气)>S(固) 8. 101325Pa,373.15K 下，水蒸发为水气，这过程系统哪一种热力学函数变化为零。_ 。 A. U B H C S D G 9. 温度T时某一级反应A-B,为了使A的浓度改变1/5, 需时4s, 则反应的半衰期为 A. 12.42s B. 15.53s C. 4.14s D. 6.21s 10在外加电场作用下胶体粒子在分散介质中移动的现象称为 (A) 电渗 (B) 电泳 (C) 流动电势 (D) 沉降 二、填空题或选择：(8小题， 共14分) 1. 已知某纯液体在两种温度T1、T2下对应的饱和蒸气压分别为p1、p2，则该液体的平均摩尔气化焓Hm为_。(2分) 2. 液固相图的实验测定方法通常有_和_ 。(2分) 3. G作为过程方向与限度判据的条件是。(2分) 4. 在温度为T时反应C(s)+O2 (g) = CO2(g)、C(s)+(1/2)O2 (g) = CO(g) 的平衡常数分别为K1、K2，则反应CO(g)+O2 (g) = CO2(g)的平衡常数为_。(1分) 5. 产生物理吸附的作用力是，产生化学吸附的作用力是。(2分) 6化学反应 aA + bB gG + hH 用各组分表示的速率关系式存在的关系为 dcA /dt = dcB /dt =dcG /dt = dcH /dt (2分) 7. 一般情况下，温度升高10K，反应速率约为原来的_ 倍。 (1分) 8. 丁达尔效应的本质是_。(2分) 试卷第 2 页 共 7 页 三、计算题：(6小题，选做5小题，共 56分) 1. 25 、100 kPa下，金刚石和石墨的标准熵分别为2.38 J·K·mol 和5.74 J·K-1·mol-1 , 其标准燃烧焓分别为-395.407kJ·mol-1 和 393.510kJ·mol-1 , 根据25 、100 kPa下石墨金刚石的DrGm 值判断何种晶型稳定。(10分) 2. 1mol 理想气体始态为27、1MPa,令其反抗恒定的0.2MPa外压，膨胀到体积为原来的 5倍，压力与外压相同，计算此过程的Q、W、U、H、S、A及G。 4. 某药物分解30%即为失效。若放置在3的冰箱中保存期为两年，某人购回此新药物，因故在室温(25)下搁置了两周，试通过计算说明此药物是否已经失效?已知该药物分解为一级反应，且分解活化能Ea为130.0 kJ. mol1。(12分) 5. 已知金属A和B的熔点分别为648和1085. 两者可形成两种稳定化合物A2B和AB2, 其熔点分别为580, 800, 两种金属与两种化合物四者之间形成三种低共熔混合物. 低共熔混合物的组成含B%(质量)及低共熔点对应为: B:35%, 380; B: 66%, 560; B: 90.6%, 680. 利用上述数据绘出A-B两组分凝聚系统相图, 并标出各区的稳定相和自由度. 已知A和B的相对原子质量分别为24.3和63.55. (10分) 6电池：AgAgCl(s)KCl(aq)Hg2Cl2(s)Hg(l)在298K时的电动势E=0.455V, (dE/dT)p=3.38*10-4V.K-1. 写出该电池的电极与电池反应。 求出rGm 、rHm、rSm及Qr. -1-1-1-1四、问答题：(共2小题， 共10分) 1. 请说明下列公式的使用条件 (6分) U =Q +W H =Q W=nRTln(V1/V2) 2. 在稀的AgNO3溶液中，滴加少量KCl溶液形成AgCl溶胶，请写出其胶团结构表示式。 (4分) 试卷第 3 页 共 7 页 参考答案 一、选择题 1. A。 按生成焓定义，反应物必须为稳定相态的单质。 2. A。 绝热 Q = 0 理想气体节流膨胀后 T 不变 W = p1V1 - p2V2 = nRT1-nRT2= 0 S = nR ln(V2/V1) > 0 ( V2> V1 ) 3. A。 加入惰性气体相当于降低总压，该反应为气体体积减少的反应，故对正反应不利。 4. B 由享利定律 pA= kA xA , pB= kB xB 因为 kA>kB，当 pA= pB 时则 xA < xB 5.A 6.B 熔化时体积的变化V可以大于零或小于零,故压力增加时熔点不一定增高. 7. D。 电池充电电压比放电电压高，所得功比对外所做的功多，故W > 0，又 U = 0， Q = W<0。 8.C 9.A 对一级反应,ln(cA,0/cA)=kt, cA =(1-1/5)cA,0 或 k=(1/t)ln1/(1-xA) k=(1/t)lncA,0/(1-1/5)cA,0=(1/4s)ln(5/4)=0.0558s -1 t1/2=ln2/ k=0.693/0.0558s=12.42s 10.B 电泳 -1二 . 填空题：(共9小题， 共14分) 1. Hm =R T1 T2 ln( p2 / p1 ) / ( T2 - T1 ) 2. 热分析法、测溶解度法 3. L2+L3 - L1 4. K1/K2 5. g水苯= g水汞g苯苯cosq 6.- a，-b， g， h 7. 24 8. 溶胶对光的散射现象 9. 胶粒在分散介质中的不规则的运动 三、计算题：(6小题，共 56分) 1. 答：DrSm = Sm (金)- Sm(石) = 2.38 J·K·mol -5.74 J·K·mol = -3.36J·K·mol DrHm = DfHm(石) - DfHm(金) = 393.510kJ·mol-1+395.407kJ·mol-1 = 1.897kJ·mol-1 DrGm = DrHm - TDrSm =1.897kJ·mol-1-298.15K×(-3.36J·K-1·mol-1)= 2.90kJ·mol-1 DrGm >0, 石墨稳定。 2.系统所经过程如下 n(N2)n(H2O,g)n(N2)n(H2O,g)-1-1-1-1-1-1n(N2)n(H2O,l),n'(H2O,g)dT=0dT=0T=373.15K¾¾¾¾® T=373.15K ¾¾¾¾® T=373.15K p1=140kPaV1=0.400m3p2(H2O)=p2(N2)101.325kPap3(H2O)=p3(N2)=101.325kPa100kPa其中: 试卷第 4 页 共 7 页 n(N2)=y(N2)p1V1RT=0.45* n(N2)8.1228moln(H2O,g)=(1-y(N2)*y(N)=(1-0.45)*=9.9279mol20.45p2(总压)=p2(H2O)y(H2O)=3140*10*0.48.314*373.153=8.1228molV2=101.325kPa=184.227kPa0.55p1V1p2=0.304m终态: V3=p2(N2)V2p3(N2)=(184.227-101.325)kPa*0.304m100kPa=8.2305mol3=0.252m3 n'(H2O,g)=p3(H2O)V3RTn(H2O,l)=(9.9279-8.2305)mol=1.6974mol气体当作理想气体处理, 整个过程恒温, 所以 H(N2)= U(N2)=0, H =H(N2) +H(H2O)= H(H2O) 3= D2H(H2O)+D2H(H2O) 1= 0 (理想气体) +n(H2O,l)*-DvapHm(H2O) = 1.6974mol * (-40.67kJ/mol) = - 69.03kJ U =H - pV=H - p3V3+ p1V1 = H - ( n(H2O,g)+n(N2)- ( n(H2O,g)+n(N2)RT = -69.03kJ - (8.2305-9.9279)*8.314*373.15kJ/1000 = -63.76 kJ S =S(N2) +S(H2O) = n(N2)Rln = 8.1228*8.314p(N)12p(N)32+n(H2O,g)Rln+99.9279p(HO)12p(HO)22+n(HO,l)-DH(HO)2vapm2T -1-1ln140*0.45100*8.313ln140*0.55101.325+1.6974*(-40670)373.15 J.K = -238.86 J.K G=H - TS = -69.03 -373.15*(-0.23886) kJ =20.10 kJ A=U - TS = -63.76 -373.15*(-0.23886) kJ =25.37 kJ 过程恒温可逆: Q = TS = 373.15*(-0.23886) kJ =-89.13 kJ W=U - Q = -63.76 kJ +89.13 kJ = 25.37 kJ 3.解：(1) bB=(2.22g/111.0 g·mol1)/1kg=0.02mol·kg1 DTb=KbbB=0.52K·mol·kg×0.02mol·kg =0.01K (2) cBbB r 0.02mol·kg1×1 kg·dm3=0.02mol·dm3 P= cB RT=0.02×1000 mol·m×8.315J·K·mol×298.15K=49.58kPa 试卷第 5 页 共 7 页 31111(3) 已知T=373.15K时水饱和蒸气压p101325Pa，利用克克方程求T=298.15K时的饱和蒸气压p： ln(p/p)= DvapHmq(H2O)/R(1/T1/T) ln(p/101325Pa)=(40670 J·mol1/8.315J·K1·mol1)×(1/298.15K1/373.15K) p=3747Pa xA= nA/(nA+ nB)=(1000/18)mol/(1000/18)+(2.22/111)mol =0.9996 此溶液的饱和蒸气压pA= pxA= 3747Pa×0.99963745Pa 4.解：(1) 平衡时H2O和CO2的分压p=p总/2，K= p(H2O) p(CO2)/p=( p总/2 p) 所以 T1=303.15K时，K1= 0.827kPa/(2×100kPa)=1.71×10 T2=373.15K时，K2q= 97.47kPa/(2×100kPa)2 =0.2375 DrHmq =RT1T2ln(K2q/ K1q)/(T2T1) =8.315J·K·mol×303.15K×373.15K×ln(0.2375/1.71×10)/(373.15-303.15)K =128.2kJ·mol1 (2) 在分解温度T时K= 101.325kPa/(2×100kPa)=0.2567 代入等压方程积分式： ln(K/ K1)(DrHm/R)(1/T1/T1) ln(0.2567/1.71×105) =(128.2kJ·mol1/8.315J·K1·mol1)(1/T1/303.15K) 得 T=373.8K 5. 解：C=2(双组分), 恒压时 F = C + 1 - P = 3 - P , A2B wB% = 63.55/(63.55+2*24.3) % = 56.7 %, AB2 wB% = 2*63.55/(2*63.55+24.3) % = 83.9%, 单相区F =2, 两相平衡区F=1, 三相线(CDE, FGH, IJK) F =0 qqq q2 115qq2q2q2 5t / 恒 压1000a1000liquid 800l+AB2800l+BA2B+ll+AB2GIHJK600600bFl+Al+A2BA2B+AB2CA+A2B20Dcd40A2B6080E400AB2+B4000A100AB2B相 图wB / % 试卷第 6 页 共 7 页 1000liquid 800liquid + A2B(s)600t / Liquid + A2B(s) + AB2(s)400A2B(s) +AB2(s)2000WB=50时的冷却曲线时间t / s6. (1) 在恒容下，硝酰胺的分解量与N2O气体的分压成正比。因为开始时没有N2O，p0=0，根据实验结果 lgp/(p p) = k' t，即有lg(p p0)/(p pt) = k' t，此式为一级反应式lg(pA，0/pA)= k' t，故反应对硝酰胺为1级反应； (2) 根据实验结果：lgt1/2=lg(t1/2=+0.693k)-pH=lg(0.693k'0.693k)+lgaH ，即 +0.693aHk+=，k'=kaH+， 可知反应对a(H)为负1级反应，所以反应速率的微分方程应为 u=k'cNO2NH2=kcNO2NH2cH +-1四、问答题：(共2小题， 共10分) 1. 答： dS = dQ/dT ：可逆过程 H = nCp,m(T2-T1) ：恒压且热容与温度无关 G =H TS ：恒温 2. 答：已知水在100 时的饱和蒸气压为101.325Pa, 根据克-克方程 ln(p/p)=-(DvapHm/R)(1/T-1/T) 即 ln(69kPa/101.325kPa)=-(41050J·mol /8.3145J·K·mol )(1/T-1/373.15K) T= 362.62K 教学重点：电解质溶液的电性质，给出电池写电池反应及相关的热力学、电化学性质的计算，设计电池为次要内容。 -1-1-1 试卷第 7 页 共 7 页