2003大工考研物理化学

1970-01-01 08:00

一、 断题(包括15小题,每小题1分,共15分),正确的在题前的括号内画

“?”,错误的画“×”:

( )1. 绝热过程Q=0,故必是等熵过程。

( )2. 某系统从初态Ⅰ经过一个不可逆过程到终态Ⅱ,此过程环境的熵变一定大于该体系由态Ⅰ→态Ⅱ经历可逆过程时环境的熵变。

( )3. H2(g)和O2(g)在绝热钢瓶中反应生成水,反应体系的ΔH=0,ΔU=0,Δp=0。

( )4. 理想液态混合物与其蒸气达成气、液两相平衡时,气相总压力p与液相组成xB呈线性关系。

( )5. 如果某一化学反应的ΔrHm??>0,则该反应的K??随温度升高而增大。?( )6. 任何化学反应的半衰期都与反应物的初始浓度有关。

( )7. 对同一反应,活化能一定,则反应的起始温度愈低,反应的速率系数对温度的变化愈敏感。

( )8. 用能斯特公式算得电池的电动势为正值,表示该电池反应在定温定压下可正向进行。

( )9. 可逆过程中,体系的熵不变;不可逆过程中,熵值增大。 ( )10. 一定量纯气体恒温变压时,其转动配分函数不变化。 ( )11. 胶束溶液是高度分散的均相热力学稳定系统。

( )12. 垂直插入水中一支干净的玻璃毛细管,当在管中水上升所至的平衡液面处加热时,水柱会上升。

( )13. 真实液态混合物中组分B的活度因子值:0 < fB <1 ( )14. 一级反应肯定是单分子反应。

( )15. BET吸附定温式可用于物理吸附。

二、选择题(包括9小题,每小题2分,共18分),选择正确答案的编号,填在题前的括号内:

( )1. 298.15 K,已知气相反应2CO(g) + O2(g) → 2CO2(g)的ΔrGm?=-

-1

514.2 kJ·mol,则发生1mol反应进度的ΔrA?:?

-1

A ΔrA?=-514.2 kJ·molB ΔrA?=0

-1 -1

C ΔrA?>-514.2 kJ·molD ΔrA?<-514.2 kJ·mol

( )2. 1mol苯(l)在正常沸点完全变为蒸气时,一组不变的热力学函数是:

A 温度、压力、定压热容 B热力学能、温度、吉布斯函数 C 温度、总(体系和环境)熵、吉布斯函数 D内能、焓、系统熵

( )3. 在一定压力下,纯 A的沸点、饱和蒸汽压和化学势分别为Tb*, pA*,

1

μA*, 加入少量不挥发的溶质形成溶液后分别变成Tb, pA, μA, 因此有:

A Tb >Tb*, pA > pA*, μA>μA* B Tb <Tb*, pA < pA*, μA<μA* C Tb <Tb*, pA > pA*, μA<μA* D Tb >Tb*, pA < pA*, μA<μA*

( )4. 298 K,浓度均为0.01 mol/kg的下列电解质溶液,其γ±最大者是:

A KCl , B CaCl2, C LaCl3 , D ZnSO4 ( )5. 对于亲水性固体表面,其界面张力间的关系是:

A σ

s-g<σl-s

, B σs-g>σl-s , C σs-g=σl-s , D σg-s<σl-g

( )6. 298K时有相同物质的量浓度的NaOH(1)和NaCl(2)溶液,两溶液

+

中Na的迁移数t1与t2之间的关系为:

A t1=t2 , B t1>t2 , C t1<t2 , D无法比较 ( )7.下面属于水包油型乳状液(O/W型)基本性质之一的是:

A有导电性, B易于分散在油中, C 无导电性

( )8. 下列物质在水溶液中能发生正吸附的是:

A烧碱, B 蔗糖, C 食盐, D肥皂

( )9. 如要使电解池正常工作,必须使其阴阳两极的电势分别满足: A 阳极电势>阳极平衡电势 + 阳极超电势; 阴极电势<阴极平衡电势 + 阴极超电势 B 阳极电势>阳极平衡电势 + 阳极超电势; 阴极电势<阴极平衡电势 - 阴极超电势 C 阳极电势>阳极平衡电势 - 阳极超电势; 阴极电势>阴极平衡电势 - 阴极超电势 D 阳极电势>阳极平衡电势 + 阳极超电势; 阴极电势>阴极平衡电势 + 阴极超电势

三、填空题(每空2分,共20分),在各题的“ ”处填写答案:

1. 383.2 K, p?下的CH3C6H5(g), 其化学势为μ1 ;383.2 K, 0.5 p?下的CH3C6H5(g),其化学势为μ2(视CH3C6H5(g)为理想气体) , 则μ2-μ1= . 2. CaCO3(s),BaCO3(s),BaO(s),CO2(g)构成多相平衡系统,独立组分数

C = ,自由度数f = 。 3. 在298.15 K,含有0.001 mol/kg NaCl和0.002 mol/kg Na2SO4的混合液中的离子

强度I = ,γ±(NaCl)= .

4. 定容条件下某二级反应,反应物消耗1/3需时间10 min,则再消耗相同量还需时间为t = 。

5. 定温下半径为R的肥皂泡,表面张力为σ,其内压力为 。

2

6. 用活性炭吸附CHCl3蒸气,0℃时的最大单层吸附量为93.8 dm3·kg-1。已知该

温度下CHCl3的分压力为1.34×104 Pa时的平衡吸附量为82.5 dm3· kg-1,计算朗缪尔吸附定温式中的常数b = 。

7. 由克拉佩龙方程导出克-克方程积分式时所作的三个近似处理是 。 8. 固体化合物A(s)放入抽空的容器中发生分解反应:

A(s) = B(g) + C(g)

298K测得平衡压力为90 kPa,如将B、C视为理想气体,则在该条件下反应的标准平衡常数为 。 四、读图题 (共20分)

1(每空1分,共5分).在101.325 kPa下,A-B系统的相图如图1所示。由相图回答:

(1)系统中x(A)=0.68时:

开始沸腾的温度约为 ℃, 最初馏出物中B的摩尔分数约为 。蒸馏到最后一滴液体时,溶液中B的摩尔分数约为 。

(2)如将组成为xB=0.85的A-B混液进行精馏,则在塔顶得到 , 在塔底得到 。

tA* 100

p=101.325 kPa t/℃ 90

80 tB*

70 0 A

0.2

0.4

0.6 xB

图1 A-B系统的相图

0.8

1.0 B

3

2.图2A为A、B二组分凝聚系统平衡相图, 在xB=0.4~1.0范围内,测得有一最低共熔点在xB≈0.6 ( wB ≈0.148)处。 (1)(7分)根据所给相图填表

t/℃ t/℃

p=定值 a ① t*f,B

J ③

K ② ④

⑤ t*f,A D F E ⑥ A2B 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 τ/S 0

x BB A 图2B

图2A

相区 ① ② ③ ④ 相态和成分 条件自由度f ' 相区 ⑤ ⑥ DEF线 相态和成分 条件自由度f ' (2)(3分)在图2B所给坐标处绘出系统由a点冷却的步冷曲线。 (3)(5分)填空:系统由a点冷却时先析出的晶体是 ,如A和B均为金属物质,原子量分别为207和24,则0.438 kg熔液在由a点(wB =0.072)冷却时在混晶析出前最多可析出该纯晶 kg. 五、计算填空题(共46分)(只要求将结果添在空格处,不要求推导及计算过程)。 1.(10分)已知A(l)在300K时的饱和蒸汽压为50.00 kPa, 汽化焓为40.00 kJ·mol-1. 现将1mol A(l) 在300 K、100 kPa下变为同温同压下的蒸汽。计算得此过程的

△U = ,△H = ,

△S = ,△A = ,△G = .

4

2. (6分) 2 kg 温度为300 k的空气在定温、定压下完全分离为纯O2和N2,至少需要耗费的非体积功为 。假定空气仅由O2和N2组成,其分子数之比O2:N2=21:79; 有关气体可视为理想气体。

3. (10分) 25℃时,电池 Zn(s)|ZnO(s)|OH-(a=0.1) | HgO(s) | Hg(l)的

(1) (2分)负极反应为 . (2) (2分)正极反应为 . (3) (2分)电池反应为 . (4) (4分)电池的电动势为 . [已知25℃时, △fG?m (ZnO, s) =-318.3 kJ·mol-1; △G?mol-1 ] fm(HgO, s)= -58.74 kJ·

?? Y + Z 的反应机理为及各元反应的活4.(10分)液相中反应 A + B + C ?化能E, 及各元反应的相对快慢为:

??D (很快) A + B??D???? A + B (很快)

k?1,E?1k1,E1k2,E2???? F + Z (慢) D

F + C

???? Y + Z (快)

k3,E3

设前两个元反应达平衡,则总反应的动力学方程式

dcY? ,该反应表观活化能与各基元反应dtEa= 。

5.(10分) 已知A的标准沸点和蒸发焓分别为353.3 K和30762 J·mol-1, B的标准沸点和蒸发焓分别为383.7 K和31999 J·mol-1。若A和B形成的某组成的理想液态混合物在101.325 kPa,373.1K沸腾,则计算该混合物的液相组成为xA= , 气相组成yB= 。

六、证明题(10分)(请将答案写在答题纸上) 由热力学本方程出发证明:

??U???p????T???p; ??V?T??T?V对遵守状态方程p(V-a)=nRT(其中a为常数)的气体,???U???0 ??V?T 5

七、推导题(全题11分)

1. 填空(每空1分,共4分):

理想气体系统为 的 系统,该系统正则配分函数与粒子的配分函数的关系是 ,系统的热力学能与粒子的配分函数之间的关系是 。 2.(7分)由系统的热力学能与粒子的配分函数之间的关系推导: 由此推导出单原子理想气体的CV,m?3R(请将以下推导答案写在答题纸2上):

八、 实验题(共10分, 每空2分)

(1)氧气钢瓶外表的油漆的颜色是 ,氢气钢瓶外表油漆的颜色是 。

(2)对峙法测定原电池电动势所需的仪器是 。

(3)在U形管水银压差计中的液面上常常加有隔离液,如石蜡油、甘油等,其作用是: 。

(4)热电偶测温原理是利用两种金属的 来测定温度的。

6


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