海南大学物理化学期末试题.doc
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海南大学物理化学期末试题.doc
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海南大学2010-2011学年度第2学期试卷
科目:
《物理化学C》试题(A卷)
适用于高分子材料与工程、材料科学与工程、生物工程、制药专业
姓名:
学号:
学院:
专业班级:
成绩登记表(由阅卷教师用红色笔填写)
大题号
一
二
三
四
五
六
七
八
九
十
总分
得分
阅卷教师:
年月日
考试说明:
本课程为闭卷考试,可携带计算器。
得分阅卷教师
一、判断题(每小题1分,共10分,对的在括号里打“√”,错的打“×”)
1、在一定温度下,一定量的理想气体进行可逆膨胀过程,其对外做最大功。
()
2、功和热都是途径函数,对应某一状态有一确定值。
()
3、H2和O2经绝热恒容反应,此过程的ΔU、ΔH、ΔA、ΔG均不为0。
()
4、基于热力学第二、三定律,某气体的规定熵Sm>0。
()
5、标准平衡常数Kθ的数值只与温度有关,与反应平衡系统的总压及组成无关。
()
6、在110℃及101.325kPa下,水的化学势大于水蒸汽的化学势。
()
7、阿伦尼乌斯方程式主要是研究浓度对反应速率的影响。
()
8、一定条件下,某反应的>0,所以要选用合适的催化剂,使反应得以进行。
()
9、溶胶系统是高度分散的多相系统,是热力学的不稳定系统。
()
10、胶体系统产生丁铎尔现象的原因是胶粒带电所引起的。
()
得分阅卷教师
二、选择题(每题2分,共20分选择正确答案的编号,填在各题前的括号内)
1、在恒压、绝热、w′=0的条件下,发生某化学反应,使系统的温度上升,体积变大,则此过程的ΔH();ΔU()。
选择填入:
A、>0 B、=0 C、<0 D、无法确定
2、在相同温度条件下,大液滴分散成小液滴后,其饱和蒸气压将()
A、变小 B、不变C、变大 D、无法判断
3、0℃5个大气压下,H2O(S)→H2O
(1)其体系熵变()
A、ΔS体>0 B、ΔS体<0 C、ΔS体=0
4、合成氨反应N2(g)+3H2(g)==2NH3(g),达到平衡后,加入惰性气体,且保持体系温度,总压不变(气体为理想气体),则()
A、平衡向右移动 B、平衡向左移动 C、平衡不受影响
5、通常称为表面活性剂的物质,是指当其加入少量后就能的物质。
A、增加溶液的表面张力 B、改变溶液的导电能力
C、显著降低溶液的表面张力 D、使溶液表面发生负吸附
6、某反应的总的速率常数与各基元反应的速率常数有如下关系:
k=k2(k1/k3)1/2,则表观活化能与基元反应的活化能关系为()
A、Ea=E2+E1-E3B、Ea=E2+(E1-2E3)1/2C、Ea=E2+(E1-E3)
7、两反应均为一级的平行反应A,B为所需产物,而C为副产物,已知两反应的指前因子A1=A2,Ea1=100KJ·mol-1,Ea2=70KJ·mol-1,今欲加快反应
(1)的反应速度,应。
A、提高反应温度 B、降低反应温度
C、升高压力 D、降低压力
8、胶体系统的电泳现象表明。
A、分散介质不带电 B、胶体粒子处于等电状态
C、胶团带电 D、胶体粒子带有大量的电荷
9、在农药中通常都要加入一定量的表面活性物质,如烷基苯磺酸盐,其主要目的是。
A、增加农药的杀虫药性 B、消除药液的泡沫
C、防止农药挥发 D、提高农药对植物表面的润湿能力
10、在化学动力学中,质量作用定律只适用于。
A、反应级数为正整数的反应 B、基元反应
C、 恒温恒容反应 D、理想气体反应
得分阅卷教师
三、填空题:
(每题2分,共20分)在以下各小题中画有_______处填上答案。
1、热力学第一定律的数学表达式是,其实质上是。
2、拉乌尔定律的数学表达式为,亨利定律的数学表达式为。
3、反应NH3(g)+H2S(g)==NH4HS(S)Kθ表达式为。
4、在一真空容器中,将CaCO3加热,发生下列分解反应并达到平衡:
CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)
则此系统的组分数C=;自由度数F=。
5、在温度一定和浓度比较小时,增大弱电解质溶液的浓度,则该弱电解质的电导率κ,摩尔电导率Λm。
(选填:
增大、减小、不变)
6、亚稳状态包括 等四种现象。
7、产生亚稳状态的主要原因是 。
消除亚稳状态最有效的方法是 。
8、在恒温下,加入催化剂能加快反应速度的原因是因为 。
9、在一定温度下,在含有NO3-、K+、Ag+的水溶液中,微小的AgI晶体粒子,最易于吸附 离子,而使胶体粒子带 电荷。
10、理想气体在微观上具有两个特征:
(1) ;
(2) 。
得分阅卷教师
四、综合题(每小题10分,共50分)
(注意:
答题时要列出详细运算步骤并计算出中间运算数值和最终计算结果。
)
1、气相反应N2(g)+O2(g)=2NO(g)
已知(25℃):
N2(g)O2(g)NO(g)
ΔfHmθ(kJ·mol-1)0090.25
Smθ(J·K-1·mol-1)191.60205.14210.76
设反应的ΔrCp,m=0。
计算当反应的ΔrGmθ=130.94kJ·mol-1时反应的温度与Kθ。
2、工业上用乙苯脱氢制苯乙烯C6H5C2H5(g)=C6H5C2H3(g)+H2(g)
如反应在900K下进行,其Kθ=1.51。
试分别计算在下述情况下,乙苯的平衡转化率。
(1)反应压力为100KPa
(2)反应压力为10KPa
(3)反应压力为10KPa,且加入水蒸气使原料气中水与乙苯蒸气的物质的量之比为10:
1。
3、已知298K时某电池E=1.0150V,,计算328K时
(1)该电池的E
(2)电池反应的ΔrSm、ΔrHm、ΔrGm及QR,m。
(假设电池反应的电子数z=2)
4、在溶液中,反应的速率方程为,20℃时,反应开始时只有二反应物,其初始浓度依次为0.01,0.02mol·dm-3。
反应26h后,测定剩余的八氰基钼酸根离子的浓度=0.01562mol·dm-3。
求k。
5.若反应A2+B2→2AB有如下机理:
K
(1)(很慢)
(2)(快速平衡,平衡常数K很小)
(3)(快)
k1是以CA的变化表示反应速率的速率系数。
试用稳态法导出以dc(AB)/dt表示的速率方程。
海南大学2010-2011学年度第2学期试卷
科目:
《物理化学C》试题(B卷)
适用于高分子材料与工程、材料科学与工程、生物工程、制药专业
姓名:
学号:
学院:
专业班级:
成绩登记表(由阅卷教师用红色笔填写)
大题号
一
二
三
四
五
六
七
八
九
十
总分
得分
阅卷教师:
年月日
考试说明:
本课程为闭卷考试,可携带计算器。
得分阅卷教师
一、判断题(每小题1分,共10分,对的在括号里打“√”,错的打“×”)
1、一定量的某理想气体,自始态经一系列变化后,回到原来的状态,则W,ΔU、ΔS、ΔA、ΔG均为0。
()
2、101.325kPa下,–10℃的过冷水的化学势大于同温同压下冰的化学势。
()
3、绝热可逆过程为恒熵过程。
()
4、在恒温、恒压条件下,一切化学反应的进行,都是ΔG<0。
()
5、某理想气体自始态T1、P1、V1,变化到终态T1、P2、V2,其ΔU、ΔH均为0。
()
6、标准平衡常数Kθ的数值只与温度有关,与反应平衡系统的总压及组成无关。
()
7、朗缪尔吸附理论是多分子层吸附理论。
()
8、在一定条件下,液体分子间的作用力越大,其表面张力越小。
()
9、一般来说,反应的活化能越大,其反应速率越小。
()
10、溶胶系统是高度分散的多相系统,是热力学的稳定系统。
()
得分阅卷教师
二、选择题(每题2分,共20分选择正确答案的编号,填在各题前的括号内)
1、在恒容、绝热、w′=0的条件下,发生某化学反应,使系统的温度上升,压力变大,则此过程的ΔH();ΔU()。
选择填入:
A、>0 B、=0 C、<0 D、无法确定
2、在一盛水的绝热箱内,一外皮绝缘电阻丝浸入水中,通以电流,若以水为体系,其余为环境,则Q0,ΔU0。
()
A、> B、=C、< D、无法判断
3、在绝热密闭的耐压钢瓶中进行一化学反应,若已算出过程的ΔS、ΔA、ΔG,要判断该过程自发进行与否,应采用()作判据。
A、ΔS B、ΔA C、ΔG D、无法判断
4、反应Zn(NH3)42++2H2NCH2CH2NH2=Zn(H2NOH2CH2NH2)22++4NH3()
A、ΔS<0 B、ΔS>0 C、ΔS=0
5、混合物中,组分B的化学势定义为()
A、 B、
C、 D、
6、将过量NaHCO3(s)放入一真空密封器中,在50℃下,NaHCO3按下式进行分解:
2NaHCO3(s)==Na2CO3(s)+CO2(g)+H2O(g),系统达到平衡后,其组分数为C=();F=() ()
A、3,2 B、3,1 C、2,0 D、2,1
7、在一定温度下,液体在能被它完全润湿的毛细管中上升的高度反比于。
A.大气的压力 B.毛细管的半径
C. 固—液的界面张力 D.液体的表面张力
8、连串反应A→B→C,实验测得B为非常活泼的中间产物;当反应稳定后,则B的生成速度B的消耗速度。
A.大于 B. 小于 C.等于
9、某反应进行时,反应物浓度与时间成线性关系,则此反应的半衰期与反应物初始浓度。
A.成反比 B.成正比 C.平方成正比 D.无关
10、以KI为稳定剂的一定量的AgI溶液中,分别加入下列物质的量浓度C相同的不同电解质溶液,在一定时间范围内,能使溶胶完全聚沉所需电解质的浓度最小者为。
A.KNO3 B.NaNO3 C.Mg(NO3)2 D.La(NO3)3
得分阅卷教师
三、填空题:
(每题2分,共20分)在以下各小题中画有_______处填上答案。
1、T、P、V、H、S、A、G中属广度量(广延量)的是,属强度量的是。
2、在一定T,p下,由纯A(l)与B(l)混合而成理想液态混合物,此过程的DmixHm;DmixUm;DmixSm;DmixGm。
(选填:
>0,=0,<0)
3、吉布斯函数判据为,其适用的条件是。
4、具有最大正偏差的液态混合物具有最恒沸点,具有最大负偏差的液态混合物具有最
恒沸点。
(选择填入:
高,低)
5、反应级数为分数的反应一定基元反应。
(选填:
不是、是)
6、溶胶的动力学性质表现为、和三种运动。
7、亚稳状态包括 等四种现象,产生这些现象的主要原因是 。
8、在化学动力学中,质量作用定律只适用于 。
9、在化学动力学理论中,最重要的反应理论包括
(1)
(2) 。
10、在一定温度下,在含有NO3-、K+、I-的水溶液中,微小的AgI晶体粒子,最易于吸附 离子,而使胶体粒子带 电荷。
得分阅卷教师
四、综合题(每小题10分,共50分)
(注意:
答题时要列出详细运算步骤并计算出中间运算数值和最终计算结果。
)
1、在300K的标准状态下,A2(g)+B2(g)→2AB(g)。
此反应的ΔrHmθ=50.00KJ·mol-1,ΔrSmθ=-40.00J·K-1·mol-1,ΔrCp、m=0.5R。
试求此反应400K时的ΔrHmθ、ΔrSmθ及ΔrGmθ各为若干。
此反应在400K的标准状态下能否自发进行?
2、某气相反应:
A(g)=B(g)+C(g)。
如反应在900K下进行,其Kθ=1.51。
试分别计算在下述情况下,A(g)的平衡转化率。
(1)反应压力为100KPa
(2)反应压力为10KPa
3、已知电池:
Ag(s)∣AgCl(s)∣HCl(a±=0.8)∣Hg2Cl2∣Hg(l)。
298K时,E=0.0459V,。
(a)写出电极反应和电池反应;(b)计算298K、z=2时,电池反应的ΔrSm、ΔrHm、ΔrGm。
4、某一级反应,在298K及308K时的速率系数分别为3.19×10-4s-1和9.86×10-4s-1。
试根据阿伦尼乌斯方程计算反应的活化能及表现频率因子。
5、对于两平行反应A,若总反应的活化能为E,试证明:
海南大学2010-2011学年度第2学期试卷
科目:
《物理化学C》试题(A卷)
参考答案及评分标准
一、判断题(每小题1分,共10分)
1、√ 2、× 3、× 4、√ 5、√
6、√ 7、× 8、× 9、√ 10、×
二、选择题(每小题2分,共20分)
1、B、C 2、C 3、A 4、B 5、C
6、C 7、A 8、D 9、D 10、B
三、填空题(每小题2分,共20分)
1、ΔU=Q+W 能量守恒定律 (每空1分)
2、PA=PA*xA PB=kxxB (或者PB=kcCB,PB=kbbB) (每空1分)
3、
4、C=2F=1(每空1分)
5、增大减小(每空1分)
6、过饱和蒸气、过热液体、过冷液体、过饱和溶液(每种0.5分)
7、新相难以生成加入新相种子(每空1分)
8、降低反应的活化能或增大指前因子
9、Ag+带正电(每空1分)
10、分子没有体积 分子间没有作用力 (每空1分)
四、计算题(每题10分,共50分)
(注意:
以下仅为参考答案,若有不同答法,根据其合理性酌情给分)
1、解:
25℃时………1分
………1分
由于反应的ΔrCp,m=0,所以反应的ΔrHmθ、ΔrSmθ都是与温度无关的常数。
由ΔrGmθ=ΔrHmθ-TΔrSmθ可得
T=(ΔrHmθ-ΔrGmθ)/ΔrSmθ
=(180.50kJ·mol-1-130.94kJ·mol-1)/24.78J·K-1·mol-1
=2000K……………………………4分
由lnKθ=-ΔrGmθ/RT可得
Kθ=exp(-ΔrGmθ/RT)
=exp[-130.94kJ·mol-1/(8.314J·K-1·mol-1×2000K)]
=3.80×10-4……………………………4分
2、解:
(1)设乙苯的转化率为
C6H5C2H5(g)C6H5C2H3(g)+H2(g)
开始 1 0 0
平衡 1-
∴
(4分)
(2) (3分)
(3)
(3分)
3、解:
328K时
E(328K)=E(298K)+×(328K-298K)=1.0026V……2分
ΔrGm=−zFE=−2×1.0026V×96485C·mol-1=−193.47kJ·mol-1……2分
ΔrSm==2×96485C·mol-1×(−4.12×10-4V·K-1)
=−79.5J·K-1·mol-1………………………….2分
ΔrHmθ=ΔrGmθ+TΔrSmθ
=−193.47kJ·mol-1+328K×(−79.5J·K-1·mol-1)
=−219.55kJ·mol-1………………………………….2分
Qr,m=TΔrSmθ=328K×(−79.5J·K-1·mol-1)=−26.1kJ·mol-1…….2分
4、解:
设为A,为B
+2→2+2
t=0时,CA,0 CB,0 0 0
t=t时,CA CB CB,0–CB CB,0–CB
∵CA=CB =kCACB
∴== (5分)
积分得:
==0.5362dm3·mol-1·h-1
1.078dm3·mol-1·h-1 (5分)
5、解:
根据稳态近似法得:
=0 ∴
而
∴ (10分)
海南大学2010-2011学年度第2学期试卷
科目:
《物理化学C》试题(B卷)
参考答案及评分标准
一、判断题(每小题1分,共10分)
1.× 2.√ 3.√ 4.× 5.√
6.√ 7.× 8.× 9.√ 10.×
二、选择题(每小题2分,共20分)
1.A、B 2.A、A 3.A 4.B 5.D
6.C 7.B 8.C 9.B 10.D
三、填空题(每小题2分,共20分)
1、V、H、S、A、GT、P(每空1分)
2、=0=0>0<0(每空0.5分)
3、ΔG≤0(<自发=平衡) dT=0,dP=0,w′=0,封闭系统(每空1分)
4、低高(每空1分)
5、不是
6、布朗运动扩散沉降与沉降平衡(每错一空扣0.5分,全错为0分)
7、过饱和蒸气、过热液体、过冷液体、过饱和溶液新相难以生成(每空1分)
8、基元反应
9、碰撞理论 过渡态理论(每空1分)
10、I-带负电(每空1分)
四、计算题(每题10分,共50分)
(注意:
以下仅为参考答案,若有不同答法,根据其合理性酌情给分)
1、解:
∵>0,此反应在400K的标准状态下不能自发进行。
2、解:
(1)设A(g)的转化率为
A(g)B(g)+C(g)
开始 1 0 0
平衡 1-
∴
(6分)
(2) (4分)
3、解:
(a)电池的电极反应
阳极:
2Ag(s)+2Cl-(a±=0.8)=2AgCl(s)+2e-
阴极:
Hg2Cl2(s)+2e-=2Hg(l)+2Cl-(a±=0.8)
电池反应:
2Ag(s)+Hg2Cl2(s)=2AgCl(s)+2Hg(l)………………….4分
(b)298K时电池电动势E=0.0459V,,z=2
ΔrGm=−zFE=−2×96485C·mol-1×0.0459V=−8.86kJ·mol-1………2分
ΔrSm==2×96485C·mol-1×3.38×10-4V·K-1
=65.2J·K-1·mol-1…………………………………….2分
ΔrHmθ=ΔrGmθ+TΔrSmθ
=−8.86kJ·mol-1+298K×65.2J·K-1·mol-1
=10.57kJ·mol-1…………………………………….2分
4、解:
阿伦尼乌斯方程为
(5分)
把已知数据代入得:
解方程得:
Ea=86.112KJ·mol-1 A=3.966×1011s-1 (5分)
5、
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