物理化学习题及答案两套(2)

2020-04-13 22:56

等量的液体的体积比蒸气的体积小得多,可略而不计,并假设蒸气是理想气体时

W=

??p外dV= –p(V气?V液)≈–pV气≈?nRT

V1V2=[–8.314×(273.2+80.1)×

10

] J= –376.4 J= –0.3764kJ 78.11

?U= Q + W=[3.95-0.3764] kJ=3.5736 kJ ?S = ?H/T

= [3.95×103/(273.2+80.1)] J?K-1 = 11.18 J?K-1 ?F = ?U-T?S

=[3.5736-(273.2+80.1)×11.18×10-3] kJ = –0.3764 kJ ?G = ?H-T?S

=3.95-(273.2+80.1)×11.18×10-3 = 0

或按判据,该过程是恒温恒压且无其它功的可逆过程,?GT, p =0

2. 两液体A与B形成的理想液态混合物,在一定温度下液态混合物上的平衡蒸气压为53.30kPa,测得蒸气中A组分的摩尔分数yA=0.45,而在液相中组分A的摩尔分数xA=0.65,求在该温度下两种纯液体的饱和蒸气压。 解:pA*x A=pA = p总yA

PA*=53.30?0.45/0.65=36.9 (kPa)

PB*=53.30(1?0.45)/(1?0.65)=83.76 (kPa)

3. 配制每毫升400单位的某种药物溶液,经30天后,分析其含量为每毫升含有300单位。若此药物溶液的分解服从一级反应,试计算: (1)该药物分解反应的速率常数为多少? (2)配制40天(d)后其含量为多少? (3)药物分解一半时,需经多少天? 解:(1) k1= 1/30㏑400/300 = 0.0096 (d-1) 0.0096=1/40㏑400/c

(2) 配置40天后,药物溶液的含量为c=273单位?cm-3 (3) t1/2= 0.693/k1 =72.2 (d) 5. 电池

Pt,H2(p?)NaOH(aq)HgO(s),Hg(l) 在298K时的电动势为0.9261V。

(1) 写出电极反应和电池反应。

(2) 求电池反应在298K时的平衡常数。

解:(1)电极反应

-

(?) H2 (p?) + 2OH(aq) ? 2H2O(l) + 2e

-

(+) HgO(s) + H2O(l) + 2e ? Hg(l) + 2OH(aq)

电池反应 H2 (p?) + HgO(s) ? Hg(l) + H2O(l) (2) 反应有 ?rG?m = ?zE?F= ?RT㏑Ka? 关系,则

Ka?=exp{(2?0.9261 ?96500)/(8.314?298)}

=2.11?1031

二、 是非题:

1. ? 2. ? 3. ? 4. ? 5. ? 二、选择题:

1. A 2. C 3. A 4. A 5. A 6. C 7. A 8. B 9. D 10. D 11. C 12. D 13. B 14. D 15. D 三、简答题(5分×2):

?3?31. 将12mL 0.05mol?dm的AgNO3溶液和100mL0.004mol?dm的KCl溶液相混合以制备AgCl溶胶,试写出该溶胶的胶团结构式。指出KNO3、MgSO4和Na3PO4等三种电解质对该溶胶的聚沉能力由大到小的顺序,并简要说明之。

答:反应体系中AgNO3溶液过量,所以制备的AgCl溶胶为正溶胶,其胶团结构为

?x??[(AgCl)m?nAg??(n?x)NO3]?xNO3。

三种电解质对该溶胶的聚沉能力顺序为:Na3PO4 >MgSO4 >KNO3。原因是负离子价数越高对正溶胶的聚沉能力越强。 四、计算题(10分×5):

1. 1mol CH3C6H5在其沸点383.2K时蒸发为气体,求该过程的?vapHm、Q、W、?vapUm、

??vapGm、?vapSm和?vapFm。已知该温度下CH3C6H5的气化热为362 kJ?kg?1。

????解:甲苯的摩尔质量M=0.09214kg?mol?1, Qp=0. 09214?362=33.35 kJ

?vaHp?m?Qpn1?33.35k(J?m?ol )W??p(Vg?Vl)??pVg??nRT

??1?8.314?383.2??3186(J)??vaU??pm

?U?(Q?W)/nvap/n

?(33.3?53.186)/1)

?1?30.1k6J(?mol

??vaG?0 pm?Hvap/Tm??vaS??pm

?33.3?5310/3 83.2?87.0J3?(K?1)

????vaF??U?T?Spmvapmvapm

?30.16?383.?287. 03)???1??3.18k6J(?mol2. 25℃时特戊基碘在乙醇水溶液中进行水解反应: t-C5H11I + H2O t-C5H11OH + H + I 测得溶液的电导G与反应时间t的关系如下:

tmin 0 16.0

?

G 0.39 8.36 10.50 S已知该反应为一级反应,求25℃时的反应速率系数及反应进行20 min 时特戊基碘的转化率。

10.50s?0.39sG??G011cA,01?1解:k1=ln=ln()=ln() = 0.097 min

G??Gt16.0min10.50s?8.36scAtt11 k1=ln

t1?y ln(1-y)=-k1t=-0.097 min y = 0.856

即特戊基碘的转化率为85.6%。

3. 设计电池并求出难溶盐AgCl在298.15K时的活度积Ksp。已知:

?1×20 min=-1.94

??Ag(Cl)/s???V2 ,4 Ag(A0g).s22?/Ag?0.7991V+?

解:根据AgCl的溶解过程:AgCl(s)???Ag+Cl 可设计电池如下

Ag(s)AgNO3(a1)KCl(a2)AgCl(s)Ag(s)

负极 Ag(s)??? Ag+e

正极 AgCl(s)+e??? Ag(s)+Cl

电池反应 AgCl(s)???Ag+Cl 在298.15K时电池的标准电动势为

θθEθ???????(0.22216?0.7994)V=?0.5772V

+??1?1+?1zEθF1???0.5772??96484.6lnKsp????22.467

RT8.314?298.15

解得 Ksp?1.75?10?10

4. 反应 C(s)+H2O(g)=H2(g)+CO(g) 在1000K及1200K时的K?分别为2.472和37.55,试计算

?在此温度范围内反应的平均标准摩尔焓及1100K时的K。

11解: 根据公式 ln [Kθ(T2) / Kθ(T1)]= -△r Hmθ/ R·(?)

T2T1有 ln(37.55/2.472) = -△ r Hmθ /8.314×(1/1200-1/1000) 则 △r Hmθ = 135.8(kJ?mol-1)

11 ln [Kθ(T)/ Kθ(T1)]=-△ Hmθ/ R·(?) r

TT13135.8?1011(?) 即 ln [Kθ(T) / 2.472]=-

8.31411001000故 Kθ(T)= 10.91

5. 在473K时,测定氧在某催化剂上的吸附作用,当平衡压力为101.325kPa和1013.25kPa时,

每千克催化剂吸附氧气的量(已换算成标准状况)分别为2.5及4.2dm3,设该吸附作用服从兰格缪尔公式,计算当氧的吸附量为饱和值的一半时,平衡压力应为若干? 解:根据Langmuir吸附公式

??Vap ?Vm1?ap33 将 p1?101.325KPa, V1?2.5dm; p2?1013.25KPa, V1?4.2dm代入上式有

2.5a?101.325 (1) ?Vm1?a?101.3254.2a?1013.25 (2) ?Vm1?a?1013.25?1

联立(1)、(2)式得 a?1.2?10?2?kPa? 当

V1?时, 有 Vm21.2?10?2p1 ?1?1.2?10?2p2 平衡压力p=83.09kPa


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