2012春季物化综合练习题

31．将Zn(s)和Ag(s)作为电极插在HCl溶液中构成的电池是可逆电池。 32．某电池反应可以写成如下两种形式：⑴ H2(p1) + Cl2(p2) → 2HCl (a =1)；

⑵ 0.5H2(p1) + 0.5Cl2(p2) → HCl (a=1)，则所计算出的电动势E，标准摩尔吉布斯自由能变化值和标准平衡常数值相同。 33．Ag|AgNO3(m')||AgNO3(m\是浓差电池，m较小的一端为负极。 34．定温时，电解质溶液的浓度增大时，其摩尔电导率总是减小的。 35．若某原电池的电池反应的?rHm不随温度而变，则该电池的温度系数为一常数。 36．表示电解质溶液的摩尔电导率可以用两种方法，一是以1mol元电荷为基本单元，另一种

是以1mol电解质的量为基本单元，其值是一样的。 37．在吉布斯吸附定温式中，Γ为溶质的吸附量，它随溶质(表面活性物质)的加入量的增加而

增加，并且当溶质达饱和时，Γ达到极大值。 38．加入电解质可以使胶体稳定，加入电解质也可以使胶体聚沉；二者是矛盾的。 39．加入电解质可以使ζ电势反号，这是因为反离子进入了扩散层。 40．电泳实验中观察到的胶粒向阴极移动，则胶粒带正电。 41．Langmuir单分子层吸附理论只适用于化学吸附。 42．溶胶的Tyndall 效应是光射到粒子上发生折射现象的结果。 43．乳状液有O/W和W/O两种类型，凡是量多的液体均为外相(分散介质)，而量少的则为内

相（分散相），即相体积是决定乳状液类型的主要因素。 44．同号离子对溶胶的聚沉起主要作用。 45．ξ电势的绝对值总是大于热力学电势φ0的绝对值。

四．简答题

1. 在101325Pa和373.15K时，1mol水恒温蒸发为气体（设蒸气为理想气体），此过程温度不变，故?U=0，?H=0。这结论对否？为什么？

2. 已知-5℃时，苯(l)和苯(s)的饱和蒸气压分别为2.67kPa和2.28kPa。请设计1mol过冷苯在-5℃、101.325kPa时凝固的一个可逆过程。 3．请用相律论证以下结论的正确性。 （1）在一定压力下，纯物质的熔点有定值。

（2）在298K，101.3kPa时，NaCl在水中的饱和溶液的浓度是一定值。

4．解释下面现象：将玻璃毛细管插入水中, 管中水面会上升；将玻璃毛细管插入汞中, 管中

汞面会下降。

5．何谓毛细管凝聚现象，用学过的知识解释，并举实际例子说明。

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6．溶胶在热力学上是不稳定体系，为什么可以长期稳定存在？ 7．简述高分子溶液和溶胶的相同和不同之处。

8．若天空中的小水滴要起变化，一定是其中的大水滴进行蒸发，水蒸汽凝结在小水滴上，使

大小不等的水滴趋于相等。这种说法对吗？为什么？

9．有一Al(OH)3溶胶，在加入KCl使其浓度为80×10-3 mol·L-1时恰能聚沉，加入K2C2O4浓度

为0.4×10-3 mol·L-1时恰能聚沉。

（1）说明Al(OH)3溶胶是正溶胶还是负溶胶？ （2）使该溶胶聚沉，大约需要CaCl2的浓度为多少？ 10．分析相图1，将答案填入下表中： 相图的类型 1相区 2相区 各点 所代 表的 物理 意义 相态 相态 a 点 c 点 f点 O点 自由度 自由度 d、e点 液相产物 气相产物 O点的杠杆原理 总组成为XB的 溶液的精馏产物

11．图2是磷的相图，O点是固态红磷、液态磷和气态磷的三相平衡点，O′点是固态红磷、固态黑磷和液态磷的三相平衡点。（1）请说明①、②、③、④相区中的相和自由度。（2）说明OA、OB、OO′、OC、OD线的含义及自由度。（3）黑磷和红磷的熔点随压力如何变化？

图1 图2

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五. 计算题

1. 1mol 单原子理想气体，从同一始态出发（105 Pa , 25℃），分别通过下列各过程到达终态，

计算各过程的 Q、W、△U、△H及△S。已知单原子理想气体的 CV . m = 1.5R , CP . m =2.5R。 （1） 定温可逆膨胀到104Pa； （2） 定压可逆冷却到－50℃ 2．1mol双原子理想气体从始态（300K、101 kPa），经恒外压恒温压缩至平衡态，并继续从此

平衡状态经定容升温至370 K、1010 kPa终态。求整个变化过程的?U、?H、Q及W。 3． 反应H2(g) + 0.5O2(g) = H2O(l)，在298K时，反应热为-285.84KJ·mol-1。试计算反应在800K

时的热效应△rHmθ(800K)。已知：H2O(l)在373K、Pθ时的蒸发热为40.65 kJ·mol-1。H2、O2、H2O(l)和H2O(g)的Cp,m 分别为 29.07、36.16、75.26、33.26 J·mol-1·K-1 。

4．1mol水在373K、101.3kPa时定温向真空容器蒸发，使终态压力为0.5×101.3kPa，计算该

相变过程的Q、W、△U、△H、△S和△G。并判断上述过程是否为自发过程。 已知水在373K、101.3kPa下的摩尔蒸发热为40.66kJ/mol。

5．已知固体苯的蒸汽压在273K时为3.27kPa， 293K时为12.303kPa，液体苯的蒸汽压在293K时为10.021kPa，液体苯的摩尔蒸发热为34.17kJ·mol-1。

求（1）303K时，液体苯的蒸汽压； （2）苯的摩尔升华热 ; （3）苯的摩尔熔化热。 6．含硫燃烧产物中含SO2，它被空气中的氧气氧化生成SO3，SO3与空气中的水蒸气结合形成酸雨，对环境和人体有很大毒害。已知298K时SO2和SO3的△f Gm? 分别为-300.37和 -370.42 kJ·mol-1 。

1（1）计算298K时反应 SO?O222?

的标准平衡常数K ; pSO3（2）若1m3大气中含有8molO2 , 2×10-4molSO2 , 2×10-6molSO3 时，上述反应能否自发？ 7．五氯化磷分解反应为 PCl5 (g) = PCl3(g) + Cl2(g) 。已知25℃、p?下

PCl5 (g) PCl3(g) Cl2(g)

?fHm?（kJ·mol-1） -375 -287 0 Sm? （J·mol-1·K-1） 364.6 311.8 223.07 （1）求25℃时反应的?rHm?、?rSm?、?rGm?、K?；

（2）假设反应焓变不随温度而变，求200℃时反应的标准平衡常数K1?； （3）计算200℃、2 p?下PCl5的解离度。

8．反应2A → P 的速率常数为：k(dm3?mol?1?s?1)?4.0?1010e?17464.6/T（式中T的单位为K）。 （1）该反应的级数是多少？

（2）在600K时，当反应物A的初始浓度为0.1mol·dm-3时，此反应的半衰期为多少？ （3）此反应的活化能为多少？

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（4）如果上述反应是通过下列反应历程进行的： ① Ak1k?1B

k2② B?A???D

3 ③ D???P

k当其中B和D是活性中间产物，P为最终产物，在 k-1 >> k2 的条件下，试用稳定态近似

2法推导出总反应 2A → P的速率方程为：dCP?kCA

dt （5） 在上述反应历程中，当反应②为速率控制步骤，反应①快速达到平衡，试用平衡假 设近似法推导出总反应 2A → P的速率方程。

dCP2 ?kCAdt9．设有物质A 与相同摩尔数的物质B 等体积混合，发生A + B → D 的反应，反应到1000S 时，A已消耗一半；反应到2000S 时，A剩下的占原有的百分数为多少？假定

（1）对A是一级反应，对B是零级反应； （2）对A 和 B都是一级反应； （3）对A 和 B都是零级反应。

10．环氧乙烷的分解是一级反应。380℃的半衰期为363min，反应的活化能为217.57 kJ·mol-1。

试求该反应在450℃条件下完成75%所需时间。

11．25℃时，将某电导池充以0.1000mol·dm-3 KCl , 测得其电阻为23.78?；若换以

0.002414mol·dm-3 醋酸溶液，则电阻为394.2?。 已知0.1000 mol·dm-3 KCl的电导率

?KCl =1.289 S·m-1, 醋酸的极限摩尔电导? ?HAc = 0.03907 S·m2·mol-1 . 计算该醋酸溶液的

电离度和标准电离常数．

12. 某电导池先后充以高纯水、0.02 mol·L-1 KCl溶液和AgCl 饱和溶液。25℃时分别测得电

阻值依次为 2.2×105 、100和1.02×105Ω。 已知该温度下0.02 mol·L-1 KCl 溶液的摩尔电导率为1.383×10-2 S·㎡·mol -1，AgCl 饱和溶液的摩尔电导率为1.268×10-2 S·㎡·mol -1 。 求：(1) 电导池常数； (2) AgCl饱和溶液的电导率； (3) 25℃时AgCl的溶解度（mol·m-3）。 13． 在18℃时，测得CaF2饱和水溶液及配制该溶液的纯水的电导率分别为3.86×10-3和1.5×10-4 S·m-1。已知在18℃时，无限稀释溶液中下列物质的摩尔电导率为 Λm∞(CaCl2)=0.02334 S·㎡·mol-1； Λm∞(NaCl)=0.01089 S·㎡·mol-1 ；Λm∞(NaF)=0.00902 S·㎡·mol-1，求18℃时CaF2的溶度积Ksp。

14．电池Pt | H2(101.325kPa) | HCl(0.1mol·kg-1) | Hg2Cl2(s) | Hg(s) ，电动势E（V）与温度T（K）

的关系为 E = 0.0694 + 1.881?10-3 T - 2.9?10-6 T 2 。 （1）写出正极、负极和电池的反应式；

（2）计算293K时该电池反应的?rGm 、?rSm 、?rHm 以可逆放电时的QR，m。

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15． 在298K时，测定电池 Zn︱ZnCl2 ( b ) ︱Hg2Cl2 (s)︱Hg (l) 的电动势，当b1 = 0.25148

mol·kg-1时，测得 E1 = 1.10085 V；当b2 = 0.00500 mol·kg-1时，测得 E2 = 1.22437 V。 (1) 写出电池反应。

(2) 计算两浓度ZnCl2溶液的离子平均活度系数之比γ±1/γ±2为多少？

(3) 求25℃时，b2 = 0.00500 mol·kg-1时ZnCl2水溶液的离子强度I，离子平均活度系数?± 和活度a 。已知德拜－休克尔极限公式中的常数A＝0.509 kg1/2·mol-1/2。 (4) 计算25℃时电池的标准电动势E?。

16．298K下有反应: H2 ( P? ) + I2 ( s ) === 2HI ( a = 1) (1) 将此反应设计成原电池，写出电池符号表达式;

(2) 求298K下此电池反应的?rGm?, 反应平衡常数Ka?, 电池电动势E和E?;

(3) 若反应写为: 0.5H2 ( P? ) + 0.5I2 (s) == HI( a = 1), 求298K下其?rGm?, Ka?, E和E? 。 (已知: I- 的标准生成吉布斯自由能?fGm? (I-, a =1) =－51.67 kJ/mol )

17．0℃、3.085 kPa下，1g活性碳能吸附在标准状况（0℃、101.325 kPa）下的氮气5.082cm3；

而在10.327 kPa下，1g活性碳则能吸附在标准状况下的氮气13.053 cm3。若氮气在活性碳上为单分子层吸附，计算朗缪尔吸附定温式中的吸附系数和饱和吸附量。

18．在100℃，101325 Pa下，水的表面张力为5.89×10-2 N/m，密度为958.4kg·m-3，水的摩尔

蒸发热为40.5 kJ·mol-1 。试求：

（1）在100℃时水中有空气泡的半径为10-6 m， 气泡内的水蒸气压是多少？ （2）大约过热多少度, 才可以开始沸腾?

19．25℃时，稀肥皂水溶液的表面张力σ（N·m-1）与其浓度C (mol·m-3)有如下的关系： σ= σ0

－AC ，其中σ0为纯水的表面张力，A为常数（已知25℃时，σ0 = 0．0718 N·m-1 ）。当肥皂在溶液表面的吸附量Γ= 4.33×10-6 mol·m-2时，此时溶液的表面张力为多少？

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