物理化学1答案...doc

物理化学试卷 班级 姓名 分数 一、选择题 ( 共 8 题 15 分 ) 1. 2 分 (7052) 7052 Langmuir 吸附等温式一般可写成 = ap/(1+ap)，若一个吸附质粒子在吸附时， 解离成两个粒子，Langmuir 吸附等温式可写做： ( ) (A) = 2ap/ (1 + 2ap) (B) = a2p2/ (1 + a2p2) (C) = a1/2p1/2/ (1 + a1/2p1/2) (D) = 2ap/ (1 + ap) 2. 2 分 (0241) 0241 理想气体卡诺循环的图为下列四种情况中的哪一种? ( ) 3. 2 分 (3805) 3805 LiCl 的无限稀释摩尔电导率为 115.0310-4 Sm2mol-1，在 298 K 时，测得 LiCl 稀溶液中 Li+ 的迁移数为 0.3364，则 Cl- 离子的摩尔电导率 m(Cl-)为： （ ） (A) 76.3310-4 Sm2mol-1 (B) 113.0310-4 Sm2mol-1 (C) 38.7010-4 Sm2mol-1 (D) 76.33102 Sm2mol-1 4. 2 分 (2031) 2031 两只烧杯各有 1 kg 水，向 A 杯中加入 0.01 mol 蔗糖，向 B 杯内溶入 0.01 mol NaCl，两只烧杯按同样速度冷却降温，则有： ( ) (A) A 杯先结冰 (B) B 杯先结冰 (C) 两杯同时结冰 (D) 不能预测其结冰的先后次序 5. 2 分 (2440) 2440 CaCO3(s),CaO(s),BaCO3(s),BaO(s)及 CO2(g)构成的一个平衡物系,其组分数为：( ) (A) 2 (B) 3 (C) 4 (D) 5 6. 2 分 (5263) 5263 已知二级反应半衰期 t 为 1/(k2c0)，则反应掉 1/4 所需时间 t 应为： ( ) 12 14 (A) 2/(k2c0) (B) 1/(3k2c0) (C) 3/(k2c0) (D) 4/(k2c0) 7. 2 分 (5285) 5285 2A k1产物 上述反应对 A 为二级，下列何者对时间作图可得一直线，且直线斜率等于速率常数 k？ ( ) (A) 2A (B) A2 (C) 1/A (D) 1/A2 8. 1 分 (7076) 7076 对于物理吸附的描述中，哪一条是不正确的？ ( ) (A) 吸附力来源于范德华力，其吸附一般不具有选择性 (B) 吸附层可以是单分子层或多分子层 (C) 吸附热较小 (D) 吸附速度较小 二、填空题 ( 共 5 题 10 分 ) 9. 2 分 (6680) 6680 300 K 时，水的表面张力 = 0.0728 Nm-1，密度 为 0.9965103 kgm-3。在 该温度下，一个球形水滴的饱和蒸气压是相同温度平面水饱和蒸气压的 2 倍，这个小 水滴的半径是 _ 。 *. 2 分 (0257) 0257 10 mol 单原子分子理想气体的 (H/T)V = JK-1 。 11. 2 分 (3911) 3911 NaCl 稀溶液的摩尔电导率 与其离子电迁移率之间的关系为：NaCl)(m _。 12. 2 分 (1877) 1877 293.15 K 时，将压力为 101.325 kPa 的 1 mol 气态 NH3 溶解在大量的 n(NH3):n(H2O) =1:21 的溶液中。已知此溶液 NH3 的平衡蒸气分压为 3.6 kPa，则溶解过程的 为 solmG 。 13. 2 分 (2679) 2679 当用三角形坐标（三个顶点为 A，B，C）来表示三组分体系时，若物系点在通过 A 点的一条直线上变动时，则此物系的特点是 。 三、计算题 ( 共 6 题 60 分 ) 14. 10 分 (2365) 2365 请用热力学公式证明： (1)液体的蒸气压随温度的增加而增加； (2)液体的沸点随压力的增加而递增； (3)一般液体的熔点随压力增大而升高，并指出一种例外的液体。 15. 10 分 (0743) 0743 (1) 请写出 Gibbs 对热力学及化学热力学的八个贡献； （只写出二个或二个以下者都不得分） (2) 将某纯物质的液体用活塞封闭在一个绝热的筒内，其温度为 T0，活塞对液体的压 力正好是该液体在 T0 时的蒸气压 p0，假设该液体的物态方程为 Vm=V 1+(T -T0)-K(p-p0) 式中，V 是液体在 T0，p 0 的摩尔体积， 和 K 分别是膨胀系数和等温压缩系数，设它们都0 为常数。将该液体经绝热可逆过程部分汽化，使液体的温度降到 T，此时液体的蒸气压为 p 。试证明液体所汽化的摩尔分数为： x=(m/n)=(T/ vapHm)Cp, m (l)ln(T0/T)-V (p0-p) m 式中，n 为汽化前液体的物质的量，m 是变成蒸气的物质的量，C p, m(l) 为液体物质的摩尔 定压热容， vapHm 是该物质在 T 时的摩尔汽化焓。 16. 10 分 (4666) 4666 在 298 K 时有下述电池 : Pb(s)Pb 2+(a=0.1)Ag +(a=0.1)Ag(s) (a) 写出电极反应并计算其电极电势 (b) 计算电池的电动势和电池反应的 rGm 已知 (Ag+,Ag) = 0.7991 V， (Pb2+,Pb) = -0.126 V 17. 10 分 (3203) 3203 自光谱测得 Na2 的解离能 D= 0.73 eV，Na 2 的基本振动频率 = 159.23102 m-1，核间 距 r= 3.07810-10 m，计算 1000 K 时,反应 Na2(g) = 2Na(g)的平衡常数 K 和 K (c 以 p$ moldm-3 计，电子能级统计权重均为 1)。 18. 10 分 (6061) 6061 对于反应 2HI(g)H2(g)+I2，已知 EC=183 kJmol-1，d=0.35 nm，P=0.44，请根据碰撞理论导出 k-T 之间的函数关系式( M(HI)=127.5 gmol -1 )。 19. 10 分 (0357) 0357 某气体的状态方程为(p+a/ Vm2)Vm=RT,式中 a 为常数。试求出 1 mol 该气体从(p 1,V1,T)状 态可逆变至(p 2,V2,T)状态时的 W,Q,U, H。 四、问答题 ( 共 3 题 15 分 ) 20. 5 分 (3213) 3213 证明在标准态压力 p下平动对自由能函数的贡献为： G (T) -U (0 K)/Tt= R ( -lnM - lnT + 3.657 ) m$ 式中 M 为摩尔质量 (gmol-1) 。 21. 5 分 (6746) 6746 请利用表面化学原理解释“新相难成” 。 22. 5 分 (1086) 1086 试证明，当一个纯物质的 = 1/T 时，它的 Cp 与压力无关（式中 是恒压热膨胀系数， T 是绝对温度） 。 一、选择题 ( 共 8 题 15 分 ) 1. 2 分 (7052) 7052 答 (C) 2. 2 分 (0241) 0241 答 (B) (2 分) 3. 2 分 (3805) 3805 答(A) 4. 2 分 (2031) 2031 答 (A) NaCl 在水中解离后，粒子数增加，T f = Kfm，凝固点下降更多。 5. 2 分 (2440) 2440 答 (B) 6. 2 分 (5263) 5263 答 (B) 根据 102()nctk 7. 2 分 (5285) 5285 答 (C) 8. 1 分 (7076) 7076 答 (D) 二、填空题 ( 共 5 题 10 分 ) 9. 2 分 (6680) 6680 答 R = 1.5210-9 m *. 2 分 (0257) 0257 答 =208 JK-1(/)(/)()/VVVHTUpTCnR 11. 2 分 (3911) 3911 答 （2 分）FUF)Cl()Na()l()Na(aCl)(m 12. 2 分 (1877) 1877 答 (2 分) 1solmBB()ln/834JmolGTRp$ 13. 2 分 (2679) 2679 答：B 和 C 的质量分数之比不变 （2 分） 三、计算题 ( 共 6 题 60 分 ) 14. 10 分 (2365) 2365 答：（1）根据克克方程的不定积分式： vapHm /(RT)+B或写成ln(/)p vapHm /(RT)+B，由该式可见，当 增大时， vapHm/(RT)ln(/)pT 减小，故 减小，所以 增加。 （3 分）l(/p （2）仍用上式来证明。当 增大时， 减小，故 也减ln(/)p)/(mvapRT 小， 故 增加。 （3 分）T （3）根据克拉贝龙方程： fusHm /(TVm)，一般液体与其固体达平衡pd/ 时，固体熔化时， fusHm0, Vm 0，故 fusHm/(TVm) ，即 增大时， 也随之增大。 （3 分）pd/ p 水就是例外的一种液体。 （1 分） 15. 10 分 (0743) 0743 答 (1) 引入 Gibbs 自由能，化学势，Gibbs-helmholtz 方程，Gibbs 基本方程， Gibbs-Duhem 方程，Gibbs 定律，相律，平衡态稳定性理论， Gibbs 表面， Gibbs 吸附方程。 (5 分) (2) 设过程分二步进行： S = S 1+ S 2 S 1= dT + dp 2)/(T21)/(pTS = (nCp,m(l)dT)/T - Vm/ T)pdp 21T21pn = nCp,m (l)ln(T/T0)- nVm(T0)d(p-p0) (2 分) (积分限： T1= T0，T 2= T，p 1= p0，p 2= p) S 2= m vapHm/T nCp,m (l)ln(T/T0) - nVm(T0) (p-p0) + m vapHm/T = 0 故 x = m/n = (T/ vapHm)Cp,m (l)ln(T/T0)- Vm(T0)(p - p0) (3 分) 16. 10 分 (4666) 4666 答 (1) (-) Pb(s) - 2e- Pb 2+(a=1) (+) 2Ag+(a=1) + 2e- 2Ag(s) (Ag+,Ag) = (Ag+/Ag) - RT/2F ln1/a2(Ag+) = 0.7991 V (Pb2+,Pb) = (Pb2+,Pb) - RT/2F ln1/a(Pb2+) = -0.126 V (5 分) (2) E = (右) - (左) = 0.7991 V - (-0.126 V) = 0.925 V rGm = -zEF = -178.5 kJmol-1 * 如果电池反应的电子得失数为 1，E 不变，而 rGm= -89.26 kJmol-1 (5 分) 17. 10 分 (3203) 3203 答 K = f(Na)2/f(Na2)kTexp(-U /RT) p$ 0,m$ = (2m(Na)kT/h2)3/22kT exp(-U /RT)/ , 2m(Na2)kT/h23/282I(Na2)kT/2h21-exp(-hc/kT)-1 = m(Na)3/m(Na2)3/2 (2kT/h2)3/22h2/82I(Na2)1-exp(-hc/kT)exp(- U /RT) 0,m$ =m(Na2)1/2(kT)3/21/(2h2r2)1-exp(-hc/kT)exp(-U /RT)0,m$ =M/(Nn)1/2(kT)3/21/(2hr2)1-exp(-hc/kT)exp(-U /RT) (6 分), 代入各量数值,其中 U =6.0321023mol-10.731.60210-19 Jmol-1 0,m$ 求得 K = 0.603 (2 分)p K = K (cRT/p) c$ = 0.603(1 mol(10-1 m)-38.314 JK-1mol-11000 K)/100 000 Pa-1 = 7.3510-3 (2 分) 18. 10 分 (6061) 6061 答 对同种分子的双分子反应 ALPdRTM1123821012/ mol-1dm3s-1 （6 分）94602911./ mol-1dm3s-1 （2 分）1872()HI （1 分）exp/exp./3015RTkT （1 分）k().I92102812 19. 10 分 (0357) 0357 答 22112md(/)-(/dVWpRTaV =RTln (V2m/V1m)+a(1/V2m)- (1/V1m) (2 分) 由 (2 分)2)TU 得 21m1m2(/d(/)-/V Q=W+U=RTln(V 2m/V1m) (2 分) H= U+(pV)，(pV)=a(1/V 1m)-(1/V2m) (2 分) 故 H=U+ (pV)=2a(1/V1m)-(1/V2m) (2 分) 四、问答题 ( 共 3 题 15 分 ) 20. 5 分 (3213) 3213 答 G (T)=-RTln(qt/L)=-RTlnqtexp-E (D)/(RT)/L (1 分) m$ m$ 所以 =-Rln( /L)=-Rln (1 分) mt)(0)/UT$t 3/2m()kTVh =-Rln (1 分) 3/22/1MLkhp$ =-R( + +ln ) (1 分)3ln5lT3/25/(0Rh$ =R(- - +3.657) (1 分)l2l 21. 5 分 (6746) 6746 答 新相形成之际, 无论是晶体或液滴, 半径极小, 因而比表面大, 表面自由能大, 附 加压力亦大。根据开尔文公式, 小液滴饱和蒸气压或小晶体的溶解度比大的大, 蒸汽泡中的 蒸气压小等, 从而可解释各种过饱和现象。 22. 5 分 (1086) 1086 答 ( Cp/ p)T = T( S/ T)p/ pT = -T ( V/ T)p/ Tp (2 分) = -T (V )/ Tp = -T( V/ T)p + V( / T)p=0 （3 分） Cp 与压力无关