中南大学物化考试卷4Word格式文档下载.doc
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8.催化剂的中毒是指催化剂()
(A)对生物体有毒(B)活性减小(C)选择性消失(D)活性或选择性减小或消失
9.不同运动状态的能级间隔不同,对于某一分子而言,其平动(t)、转动(r)和振动(v)的能级间隔大小顺序为()
(A)△εv>
△εt>
△εr(B)△εv>
△εr>
△εt
(C)△εt>
△εv>
△εr(D)△εr>
△εv
10.某配离子的配位数为n,则其各级稳定常数K稳,i与各级不稳定常数为K不稳,i之间的关系为
()
(A)K稳,i=(K不稳,n-i+1)-1(B)K稳,i=K不稳,i
(C)K稳,i=(K不稳,n)-1(D)K稳,i=K不稳,i
二、填空题(每小题2分,共20分)
1.焦耳-汤姆逊系数的定义式μ=;
当μ>
0时,表示经节流膨胀后体系温度节流膨胀前体系温度(填高于、低于或等于)。
2.等物质量的理想气体由同一始态出发,分别经过绝热可逆膨胀(Ⅰ)和绝热不可逆膨胀(Ⅱ)后到达温度相同的末态,则△UⅠ△UⅡ,△SⅠ△SⅡ(填>
、<
或=)。
3.已知;
;
则反应CO(g)+2H2(g)==CH3OH(l)的=;
=。
4.在某温度下,氧气和乙炔气溶于水中的亨利系数分别是7.2×
107Pa·
kg·
mol-1和133×
108Pa·
mol-1。
在相同的条件下,在水中的溶解度大于在水中的溶解度。
5.AlCl3溶于水后水解产生Al(OH)3沉淀,该体系的组元数C=,自由度数f=。
6.在一定压力下A和B形成具有最低恒沸点的二元系,最低恒沸物的组成为xB=0.475。
若进料组成为xB=0.800,在具有足够塔板数的精馏塔中精馏,则在塔顶得到,而在塔底得到。
7.根据酸碱质子理论,凡是能给出质子的分子或离子称为;
而凡是能接受质子的分子或离子称为。
8.构成链反应的3个基本步骤是:
⑴链的引发,⑵和⑶。
9.存在下列双分子反应:
⑴Br+Br—→Br2
⑵CH3CH2OH+CH3COOH—→CH3COOCH2CH3
⑶CH4+Br2—→CH3Br+HBr
碰撞理论中的方位因子P最大的是反应,最小的是反应。
(填反应编号)
10.统计热力学的统计方法有经典的玻耳兹曼统计和建立在量子力学基础上的量子统计,量子统计又分为统计和统计。
三、(10分)有2mol的O2气在绝热条件下由273.2K,pΘ的始态膨胀到203.6K,0.1pΘ的末态,求该过程的Q和W;
经过该过程后,体系的△H、△U和△S。
(O2气可视为理想气体)
四、(6分)已知288.15K时纯水的饱和蒸气压为1705Pa,现将1mol的NaOH溶解于4.559mol的水中,测得该溶液的饱和蒸气压为596.5Pa,求:
1.该NaOH水溶液中水的活度,并说明所选择的参考态;
2.纯水与该NaOH水溶液中水的化学势的差值。
五、(20分)已知某反应方程为A(s)+4B(g)===3Y(s)+4Z(g),相关热力学数据列于下表:
各反应物热力学数据表
物质
△fHmΘ(800K)
kJ·
mol-1
SmΘ(800K)
J·
mol-1·
K-1
A(s)
B(g)
Y(s)
Z(g)
-1019.85
14.22
15.50
-223.76
341.95
158.54
57.63
224.29
1.试计算在800K下反应的△rHmΘ、△rSmΘ、△rGmΘ和KpΘ;
2.800K下,将A(s)和Y(s)置于摩尔分数分别为yB=0.50,yZ=0.40,其余为惰性气体的混合气体中,则上述反应将向哪个方向移动?
反应达到平衡时的yB和yZ分别为多少?
六、(14分)实验测出反应2A3(g)—→3A2(g)的速率方程为:
,有人提出该反应的机理如下:
⑴A3(g)—→A2(g)+A(g)(k1,Ea,1)
⑵A2(g)+A(g)—→A3(g)(快,k2,Ea,2)
⑶A3(g)+A(g)—→2A2(g)(慢,k3,Ea,3)
已知:
k1/s-1=4.60×
1015exp(-1.00×
105/RT)
k2/dm3·
s-1=6.00×
1010exp(-2.51×
103/RT)
k3/dm3·
s-1=2.96×
109exp(-2.51×
104/RT)
1.根据上述反应机理,引入合理的近似假设,导出总包反应的速率方程;
2.计算总包反应的表观活化能Ea和指前因子A;
七、(10分)在pΘ下的Mg-Ag二元系相图(温度-组成)如下。
1.请写出相区①、②、③、④、⑤和⑥存在的相;
2.写出三条水平线上的相平衡反应及反应名称。
①
②
③
④
⑤
⑥
Mg
Ag
(Mg)m(Ag)n
xAg→
t/℃
H
E1
I
P
D
Q
J
E2
K
参考答案04
1.(D);
2.(B);
3.(C);
4.(A);
5.(C);
6.(C);
7.(A);
8.(D);
9.(B);
10.(A)
1.;
低于。
2.<
,<
。
3.-128.045kJ·
mol-1;
-120.612kJ·
mol-1。
4.乙炔气,氧气。
5.3,3。
6.最低恒沸物,纯B。
7.酸;
碱。
8.链的传递,链的终止。
9.⑴,⑵。
10.玻色-爱因斯坦,费米-狄拉克。
三、(10分)解:
因为过程是在绝热条件下进行的,所以Q=0(2分)
将O2气为理想气体,则
△U=nCV,m△T=2×
2.5R×
(203.6-273.2)=-2893.27J(2分)
根据热力学第一定律得:
W=△U=-1735.96J(2分)
△H=nCp,m△T=2×
(203.6-273.2)=-4050.58J(2分)
△S=nCp,mln(T2/T1)+nRln(p1/p2)
=2×
3.5R×
ln(203.6/273.2)+2R×
ln(pΘ/0.1pΘ)
=21.17J·
K-1(2分)
四、(6分)解:
1.aH2O=pH2O/p*H2O=596.5/1705=0.35(2分)
选择纯水为参考态(2分)
2.因为μH2O=μ*H2O+RTlnaH2O(1分)
所以μ*H2O-μH2O=-RTlnaH2O
=-8.314×
288.15×
ln0.35=2516.04J·
mol-1(1分)
五、(20分)解:
1.△rHmΘ(800K)=4△fHmΘ(Z,800K)+3△fHmΘ(Y,800K)
-4△fHmΘ(B,800K)-△fHmΘ(A,800K)
=4×
(-223.76)+3×
15.50-4×
14.22-(-1019.85)
=114.43kJ·
mol-1(2分)
△rSmΘ(800K)=4SmΘ(Z,800K)+3SmΘ(Y,800K)-4SmΘ(B,800K)-SmΘ(A,800K)
=4×
224.29+3×
57.63-4×
158.54-341.95
=93.94J·
K-1(2分)
△rGmΘ(800K)=△rHmΘ(800K)-800×
△rSmΘ(800K)
=39.28kJ·
mol-1(2分)
KpΘ(800K)=exp[-△rGmΘ(800K)/RT]
=exp[-39.28×
1000/8.314×
800]=2.72×
10-3(2分)
2.A(s)+4B(g)===3Y(s)+4Z(g)(+惰气)
设t=0时541
t=te时5–4α4+4α1
nT=∑ni=(5–4α)+(4+4α)+1=10mol,(2分)
因为∑νi(g)=0,所以KpΘ(800K)=KyΘ(800K)=(yZ/yB)4(2分)
即(4+4α)4/(5–4α)4=2.72×
10-3,解得:
α=–0.5816(2分)
故在题给反应条件下,反应将向左(逆向)移动(2分)
达到平衡时,yB=(5–4α)/10=0.7326(2分)
yZ=(4+4α)/10=0.1674(2分)
六、(14分)解:
1.因为步骤⑶速率最小,因此可选择步骤⑶为速控步骤,故有:
①(2分)
步骤⑴和⑵为快步骤,且为对峙反应,故采用平衡近似法进行处理有:
②(2分)
由上式得到:
③(1分)
因为k2>
>
k3,所以④(2分)
将式④代入式①得:
(2分)
2.因为表观速率常数k=2k1k3/k2,根据阿仑尼乌斯方程k=Aexp(-Ea/RT)得:
Ea=Ea,1+Ea,3-Ea,2
=1.00×
105+2.51×
104-2.51×
103=122.59×
103J·
mol-1(2分)
A=2A1A3/A2(2分)
=2×
4.60×
1015×
2.96×
109/6.00×
1010
=4.54×
1014s-1(1分)
七、(10分)解:
1.相区①——液态熔体;
(1分)
相区②——液态熔体+固态纯Mg;
(1分)
相区③——液态熔体+α固溶体;
(1分)
相区④——固态化合物(Mg)m(Ag)n+α固溶体;
(1分)
相区⑤——α固溶体;
(1分)
冷
热
相区⑥——液态熔体+β固溶体(1分)
2.HE1I线上发生共晶反应:
lE1Mg(s)+(Mg)m(Ag)n(s)(1分)
PDQ线上发生包晶反应:
lP+αQ(s)(Mg)m(Ag)n(s)(2分)
JE2K线上发生共晶反应:
lE2αQ(s)+βK(s)(1分)
7
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