发布时间 : 星期四 文章新物理化学下学期期末考试试卷A卷及其答案详解更新完毕开始阅读633907780129bd64783e0912a216147916117e94
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《物理化学》期末试卷A卷
课程归属部门：化学与化工学院 试卷适用范围：07级化学工程与工艺1.2班 题号 一 二 三 四 五 总分 得分 得分 评卷人 一、填空题（每小题1分，共19分）
1．吉布斯吸附等温式Г=（ ???(c/RT)(??/?c)T），若一溶质加入纯水中后使表
面张力降低，则该溶质在溶液表面发生（ 正 ）吸附。
2．不论是电解池或是原电池，极化的结果都是使阳极电势（ 更高），阴极电势（ 更低 ）。3．0.1mol/kg的CaCl2水溶液，若γ± =0.219，则平均离子活度a± =( 0.03476 )。 4．常见的亚稳态有四种，它们分别是（过冷液体），（过热液体 ），（过饱和蒸气），（ 过饱和溶液 ）。
5．在下图中画出γsl ,
γsg
, γlg
和
θ 。
6．振动配分函数计算公式引入的?V?h?7．由玻尔兹曼公式可知，任意两个能级的玻兹曼因子之比，等于（k 的量纲为（ K 或者温度 ）。 该两能级分配的粒子数之比 ）。
8. 合成氨反应N2（g）+3H2（g）→2NH3（g）若反应在恒容条件下进行时，则其反应速率可表示为ΥHdcH2=（ ?2dt； ）或ΥNHNH3=（
dc3dt ），两者之间的关系为
（ ?dcH2dt ：
dcNH3dt =3：2 ）。
9.碰撞理论的临界能EC与Arrhenius活化能Ea的关系为（ Ea= EC+12RT ） 在（ ）的条件下，可以认为Ea与温度无关。
10.憎液溶胶在热力学上是不稳定的，它能相对稳定存在的原因是（ 胶体粒子带电 ）；
（ 溶剂化作用）和（ 布朗运动）。
得分 评卷人 二、选择题（每题1分，共8分）
1．原电池在恒温、恒压可逆放电，ΔH与Qr的大小关系为ΔH（ ）Qr 。 A.＞ B.＜ C.= D.无法判断
2．下列原电池中，其电池电动势与氯离子的活度无关的是（ ） A. Hg ∣ Hg2Cl2(s)∣KCl(a)∣Cl2(p)|Pt B. Zn∣ZnCl2(a)∣Cl2(p)|Pt
C. Zn∣ZnCl2(a1)‖KCl(a2)∣Hg2Cl2(s) |Hg
3．一定体积的水，当聚成一个大水球或分散成许多水滴时，相同温度下，两种状态相比，以下性质保持不变的是（ ）
A.表面吉布斯函数 B.表面张力 C.比表面 D.液面下的附加压力 4．玻尔兹曼分布，( )
A. 只适用于定域子系统； B . 只适用于离域子系统；
C. 只适用于独立子系统； D. 只适用于相依子系统。 5．酸碱催化的主要特征是（ ）
A. 反应中有酸的存在 B. 反应中有碱的存在
C. 反应中有电解质存在 D.反应中有质子的转移
6.某反应，当反应物反应掉5／9所需时间是它反应掉1／3所需时间的2倍时，该反应是（ ）
A.一级反应 B.二级反应 C.三级反应 D.零级反应
7.反应A ??k1? B ① , A ??k2? C ② 。已知反应①的活化能E1大于反应②的活化能E2,以下措施中哪一种不能改变获得B和D的比例。（ ）
A.提高反应温度 B. 延长反应时间
C. 加入适当的催化剂 D. 降低反应温度
8.如果臭氧分解反应 2 O3? 3 O2的机理是
Ok3 ??1? O2 + O?
O? + Ok3 ??2? 2O2 请指出此反应对臭氧而言可能是（ ）
A. 一级反应 B.二级反应 C. 1.5级反应 D. 零级反应 得分 评卷人 三、回答下列问题（共18分）
1.对于1-1价型的难溶盐AgCl在水中的溶度积很难用普通化学方法测定，可分别用电导法和电势法测定，请分别给出操作步骤，计算公式及需要查找的有关数据。（12分） 答：(1)难溶盐AgCl在水中的溶解度很小，故可认为 ，
根据 ，由于难溶盐的摩尔电导率很小，水的电导不可忽略， 故：
离子的无限稀释摩尔电导率和纯水的电导率可查表，难溶盐AgCl水溶液的电导率可实验测定，根据以上公式即可得到难溶盐AgCl在水中的溶度积。 （6分） （2）AgCl的溶解过程：AgCl（s）=Ag+
+Cl-
设计电池为：Ag∣Ag+
(aAg+)‖Cl-(aCl-)∣AgCl(s)∣Ag，
E=E? －(RT/F)㏑a(Ag+)a(Cl-
)
= E?
﹙AgCl/Ag﹚－E?
﹙Ag+
/Ag﹚-(RT/F)㏑Ksp 溶液平衡时，E=0，故:㏑K?
sp=F E/RT ，
查表可得E?
﹙AgCl/Ag﹚和E?
﹙Ag+/Ag﹚，即可得Ksp 。 （6分）
2. 将50ml的0.01mol.dm-3
K-3
2SO4溶液和40ml的0.01 mol.dm Ba?NO3?2溶液混合制
BaSO4溶胶，写出其胶团结构。并说明将此溶胶进行电泳时，胶粒向何极运动。若在一定
量的此溶胶中分别加入NaCl；MgCl2；AICI3;Na2SO4溶液，则哪种溶液的聚沉值最小？(6分）
答：因为K2SO4过量
所以胶团结构为: ???BaSO4??mnSO24?2?n?x?K??2x???2xK? (4分）
由于胶体粒子带负电，所以胶体粒子向阳极运动。
因为正电荷价数最高的是铝离子，所以AICI3溶液的聚沉值最小。 (2分） 得分 评卷人 四、计算题（共48分）
1. 电池Pt∣H-1
2(101.325kPa)HCl(0.1mol·kg)∣Hg2Cl2(s)|Hg电动势E与温度T的关系为 E/V=0.0694+1.881×10-3
T/K-2.9×10-6
(T/K)2
(1)写出电极反应和电池反应；
(2)计算25℃，z=1时该反应的△rGm、△rSm、△rHm以及电池恒温可逆放电时该反应过程的Qr,m。(14分）
解：（1）阳极反应：1/2H+
-
2(g)→H+e
阴极反应：1/2Hg-2Cl2(s) + e→Hg + Cl
-
电池反应： 1/2HgHg+ HCl(0.1 mol·kg-1
2Cl2(s)+1/2H2(g) →) （3分） (2) 25℃时，E/V=0.0694+1.881×10-3
×298.15-2.9×10-6
×298.152
=0.3724 （1分） =???E??1.881×10-3
-2×2.9×10-6
??T?×298.15V/K=1.157×10-4
V/K （2分）
p因此：z=1时
△rGm= -zFE=-35.93kJ·mol
-1
（2分）
????ΔrG??TDm????E?-1-1r S ?m ?=zF??=14.64J·molp??T?·K （2分） pDr H?m = -zFE + zFT ???E??T??=-31.57kJ·mol-1
（2分） pQr,m=TDr S m=4.365 kJ·mol-1 （2分）
2. 473.15K时，测定氧在某催化剂表面上的吸附作用，当平衡压力分别为101.325kPa及1013.25kPa时，每千克催化剂的表面吸附氧的体积分别为2.5×10-3m3
及4.2×10-3m3
(已换算为标准状况下的体积)，假设该吸附作用服从朗缪尔公式，试计算当氧的吸附量为饱和吸附
能级分布 1 能级分布粒子数n n1 1 n2 1 n3 0 n4 1 量的一半时，氧的平衡压力为若干该方程组只存在下列 3 组解, 对应3种能级分布： （2分）
？
2 0 2 1 1 （8分） 3 1 0 2 0 解：由兰格谬尔吸附等温式：V a = Vm a bp/(1+bp) 可得 （3分）
b ×101.325 kPa
2.5dm3/kg = Vam
⑴
1 + b ×101.325 kPa
b ×1013.25 kPa
4.2dm3/kg = Vam ⑵
1 + b ×1013.25 kPa
解方程组可得：b = 0.012075 kPa-1
(3分） 当V a =0.5Va-1
m 时，p = b=82.81 kPa (2分）
3.某系统由3个一维谐振子组成，分别围绕着A，B，C三个定点作振动，总能量为11/2 hn。试列出该系统可能的能级分布方式。（8分）
解：已知一维谐振子能级 ei= (u+1/2)hn (u=0,1,2,3,……) （2分） 系统的每种能级分布由其能级分布数确定，因此需求出每种能级分布的粒子数n i 根据题意
系统总能量为 11/2 h n ， 即 S n i ei= 11/2 h n
S n i (ui+1/2) h n= 11/2 h n
系统总的粒子数 N = 3， 即 S n i = 3
将Sni = 3带入，可得 Sniui= 3 故 u ≤ 3，
此时可能的能级为： e1= 1/2hn ， e2= 3/2 hn， e3= 5/2h n ， e4= 7/2 h n （2分）
这四个能级上分布的粒子数分别为n1 ， n2 ， n3 ，n4 则有
S n i = n1 + n2 + n3+ n4 =3 ① （1分） S n i ei= 1/2 h n * n1 + 3/2 h n*n2 + 5/2 h n*n3 + 7/2 h n*n4 = 11/2 h n ② （1分）
4.某药品在保存过程中会逐渐分解，若分解超过30﹪即无效。实验测得该药品分解反应的速率常数k与温度T的关系为ln（k/h）=－8940k/T + 20.4，试计算： （1）若该药品在25℃下保存，有效期为多长时间 ？
（2）若使药品有效期达到3年以上，应在什么温度下保存 ？每年按365天计算。(10分) 解：（1）∵k单位是h?1 ∴该反应为一级反应。（1分）
又ln（k/h）=－8940k/T + 20.4 - - - - - - -① ∴T=25+273.15K时 ln（k/h）=-9.585 k=6.88 ?10?5h?1 （2分）
∵ 该反应的速率方程为：?n?CAoC
A?=kt∴InCAo?1?0.3C=6.88 ?105t
Aot=5184.2 h=216天 （3分）
(2) InCAo1?0.3C=k×3×365×24
Ao∴k=0.00001357h?1 (2分）
将k=0.00001357h?1代入① 解得：T=282.84 K =9.7 ℃ (1分） 答：若该药品在25℃下保存，有效期为216天。若使药品有效期达到3年以上，应在9.7度以下保存。
（1分）
5. 250C时，两个等体积的0.200mol?dm?3NaCl水溶液被一半透膜隔开，膜的左边再放入大分子电解质Na6P 使其浓度为9.09?10?4mol?dm?3。试求平衡时，膜两边的N?a和
CI?的浓度以及溶液的渗透压？(8分)
解：由于达到平衡时，膜两边NaCl的化学势相等。设此时有xmolCI?膜左边向右边渗透。即有：左边CNa??CCI?=右边CNa??CCI? (2分）
?0.205454?x??0.2?x???0.2?x?2 解得：x=0.001353mol?dm?3 (1分）
所以，左边 C?3Na?=0.2041mol?dm CCI?=0.19865 mol?dm?3
右边 C?3Na?=0.20135mol?dm C?3CI?=0.20135 mol?dm (2分）
?????C?B?RT=(0.20135+0.1986+0.000909-0.20135-0.20135)
???103?8.314?298.15?2362 pa (2分）
答：平衡时，溶液的渗透压为2362pa。(1分）
得分 评卷人 五、证明题（7分）
1. 乙醛的气相光分解反应为CH3CHO?CH4?CO 此反应由下列几个基元反应构成：
（1）CH3CHO ??k1? CH3? + CHO? E1 （2）CH3? + CHk3CHO??2? CH4 + CH3CO? E2 （3）CH3CO? ??k3? CH3? + CO E3 （4） 2 CH3???k4? C2H6 E4 若以
d?CH4?dt表示反应速率，试用稳态法导出反应的速率方程，并说明反应的表观活化能与各
基元反应活化能之间的关系。 证明：
d?CH4?dt=k2?CH3???CH3CHO?
d?CH3??dt=k?CH213CHO?-k2?CH3???CH3CHO?+k3?CH3CO??-k4?CH3??=0 d?CH3CO??dt=k2?CH3???CH3CHO?-k3?CH3CO??=0
两式相加得：k?21?CH3CHO?-k4?CH3?=0
?CHk1123??=?k4?CH13CHO?? ?d?CH34?=kk12dt2?k4??CH3CHO?2 (4分）
设：k?kk1122?kQdlnk4?
dT?EaEE1Ea11Ea4RT2 ?aRT2?a2RT2?2RT2?2RT2 ?E11a?Ea2?2Ea1?2Ea4 (3分）