物理化学练习题答案

物理化学练习题一、填空题1、100°C、1.5pÆ 的水蒸汽变为100°C，pÆ 的液体水，则此过程的DS _ 0, DG _ 0。2、抱负气体向真空膨胀，体积由V1变到V2，其DU _=_ 0，DS _ 0。3. NiO(s)与Ni(s),H2O(g), H2(g), CO2(g)及CO(g)呈平衡，则该体系的独立组分数为_4_，自由度数为_3_。4.在等温等压当W=0的变化过程可用 G 来判断过程的方向，在等温条件则用 F或者S 来判断过程的方向。5.某反映的速率常数为0.462分-1，其初始浓度为0.1mol·dm-3，反映的半衰期为 1.5min ，对一种化学反映来说 k越大 反映速率越快。6在等体积0.08mol·dm-3KI和0.1mol·dm-3AgNO3溶液生成的AgI溶胶中，分别加入电解质NaCN,MgSO4,CaCl2其聚沉能力的顺序是 MgSO4 > CaCl2 > NaCN 。7由 紧密层 和 扩散层 构成扩散双电层，电势是 滑动面和本体溶液 之间的电势。8比表面能的定义式为 = ，发生毛细管凝结时，液体在毛细管上的接触角必 <90。 。9、 抱负气体恒温可逆压缩，DU _=_0，DH_=_0。二、是非题2、dH = CpdT 及dHm = Cp,mdT 的合用条件是无化学反映和相变，且不做非体积功的任何等压过程及无化学反映和相变并且系统的焓值只与温度有关的非等压过程。对3从同一始态经不同的过程达到同一终态，则Q和W的值一般不同，（对）Q + W的值一般也不相似。 （错4在101.325kPa下，1mol l00的水恒温蒸发为100的水蒸气。若水蒸气可视为抱负气体，那么由于过程等温，因此该过程U = 0。 （错5自然界发生的过程一定是不可逆过程。 （对6相变过程的熵变可由计算。 （错“某体系处在不同的状态，可以具有相似的熵值”，此话对否？（错 1mol抱负气体进行绝热自由膨胀，体积由V1变到V2，能否用公式：计算该过程的熵变？ （可以7.等温等容条件下，B在a 、b 两相中达平衡，有mBa = mBb 。对14恒温、恒压下，G > 0的反映不能自发进行。 错19在同一反映中各物质的变化速率相似。错，同一化学反映各物质变化速率比等于计量系数比。20 .若化学反映由一系列基元反映构成，则该反映的速率是各基元反映速率的代数和。错，总反映速率与其她反映速率的关系与反映机理有关。21单分子反映一定是基元反映。对22双分子反映一定是基元反映。对23零级反映的反映速率不随反映物浓度变化而变化。对24若一种化学反映是一级反映，则该反映的速率与反映物浓度的一次方成正比。对25一种化学反映进行完全所需的时间是半衰期的2倍。 错,只有零级反映26一种化学反映的级数越大，其反映速率也越大。错, 级数越大,浓度对反映速率的影响也越大27若反映 A + B=Y + Z的速率方程为：r=kcAcB，则该反映是二级反映，且肯定不是双分子反映。 错,如果是元反映,就是双分子反映28. 下列说法与否对的：(1) H2+I2=2HI 是2 分子反映；错 (2) 单分子反映都是一级反映，双分子反映都是二级反映。对(3) 反映级数是整数的为简朴反映; 错 (4) 反映级数是分数的为复杂反映。 对30若反映(1)的活化能为E1，反映(2)的活化能为E2，且E1 > E2，则在同一温度下k1一定不不小于k2。 错，A与Ea和ko均有关。31若某化学反映的rUm < 0，则该化学反映的活化能不不小于零。 错，Ea > 0。35反映物分子的能量高于产物分子的能量，则此反映就不需要活化能。 错。该反映是放热反映，中间产物的能量比反映物高，要活化能的。36温度升高。正、逆反映速度都会增大，因此平衡常数也不随温度而变化。  错。正逆反映速率增长的倍数不同。37只有在比表面很大时才干明显地看到表面现象，因此系统表面增大是表面张力产生的因素。错，表面张力产生的因素是处在表面层的分子与处在内部的分子受力状况不同样。38.对大多数系统来讲，当温度升高时，表面张力下降。对39液体在毛细管内上升或下降决定于该液体的表面张力的大小。错，液体在毛细管内上升或下降决定于液体能否润湿管壁，润湿与否与(l-g)、(l-s)和(g-s)的相对大小有关。三、单选题：1对于克劳修斯不等式，判断不对的的是：C(A)  必为可逆过程或处在平衡状态；(B) 必为不可逆过程 ；(C)  必为自发过程 ；(D)  违背卡诺定理和第二定律，过程不也许自发发生。2体系的下列各组物理量中都是状态函数的是：C(A)  T，p，V，Q ；       (B) m，Vm，Cp，V ；(C)  T，p，V，n ；       (D) T，p，U，W 。3某高压容器中盛有的气体也许是O2、Ar、CO2、NH3中一种，在298K时由5dm3 绝热可逆膨胀到6dm3，温度减少21K，则容器中的气体是：A(A)  O2 ；      (B) CO2 ；     (C) NH3 ；      (D) Ar 。10计算熵变的公式 合用于下列：(A)       抱负气体的简朴状态变化 ；   B(B)       无非体积功的封闭体系的简朴状态变化过程 ；(C)          抱负气体的任意变化过程 ；   (D)          封闭体系的任意变化过程 ；42mol抱负气体B，在300K时等温膨胀，W = 0时体积增长一倍，则其 S(J·K-1)为：D(A)  -5.76 ；    (B) 331 ；   (C) 5.76 ；     (D) 11.52 。 5熵是混乱度(热力学微观状态数或热力学几率)的量度，下列结论中不对的的是：D(A)  同一种物质的  ；(B)  同种物质温度越高熵值越大 ；(C)  分子内含原子数越多熵值越大 ；(D)  0K时任何纯物质的熵值都等于零 。6G = A的过程是：B(A)  H2O(l,373K,p)H2O(g,373K,p) ；(B)  N2(g,400K,1000kPa)N2(g,400K,100kPa) ；(C)  等温等压下，N2(g) + 3H2(g)-NH3(g) ；(D)  Ar(g,T,p)-Ar(g,T+100,p) 。7在 -10、101.325kPa下，1mol水凝结成冰的过程中，下列哪个公式可以合用：B(A) U = TS；   （B） ；  (C) H = TS + Vp；   (D) GT,p = 0。8对多组分体系中i物质的偏摩尔量，下列论述中不对的的是：B(A) Xi是无限大量体系中i物质每变化1mol时该系统容量性质X的变化量 ；(B)  X为容量性质，Xi也为容量性质 ；(A) Xi不仅决定于T、p，并且决定于浓度；      (D) X = niXi 。41进行反映A + 2D-3G在298K及2dm3容器中进行，若某时刻反映进度随时间变化率为0.3 mol·s-1，则此时G的生成速率为(单位：mol-1·dm3·s-1) ：C(A) 0.15 ；     (B) 0.9 ；     (C) 0.45 ；     (D) 0.2 。42基元反映体系aA + dD - gG的速率体现式中，不对的的是：C(A)  -dA/dt = kAAaDd ；       (B) -dD/dt = kDAaDd ；(C)  dG/dt = kGGg ；            (D) dG/dt = kGAaDd 。43某一反映在有限时间内可反映完全，所需时间为c0/k，该反映级数为：A(A)  零级 ；     (B) 一级 ；     (C) 二级 ；     (D) 三级 。44某反映，其半衰期与起始浓度成反比，则反映完毕87.5的时间t1与反映完毕50的时间t2之间的关系是：C(A)  t1 = 2t2 ；   (B) t1 = 4t2 ；   (C) t1 = 7t2 ；    (D) t1 = 5t2 。45有相似初始浓度的反映物在相似的温度下，经一级反映时，半衰期为t1/2 ；若经二级反映，其半衰期为t1/2'，那么：D(A)       t1/2 = t1/2' ；  (B) t1/2 > t1/2' ；  (C) t1/2 < t1/2' ；  (D) 两者大小无法拟定 。46起始浓度都相似的三级反映的直线图应是 (c为反映物浓度，n为级数) ：B  47某化合物与水相作用时，其起始浓度为1 mol·dm-3，1小时后为0.5 mol·dm-3，2小时后为0.25 mol·dm-3。则此反映级数为：B(A) 0 ；     (B) 1 ；     (C) 2 ；      (D) 3 。48某反映速率常数k = 2.31 × 10-2mol-1·dm3·s-1，反映起始浓度为1.0 mol·dm-3，则其反映半衰期为： A(A) 43.29 s ； (B) 15 s ；    (C) 30 s ；    (D) 21.65 s 。49某反映进行时，反映物浓度与时间成线性关系，则此反映之半衰期与反映物最初浓度有何关系? B(A)  无关 ；   (B) 成正比 ；    (C) 成反比 ；    (D) 平方成反比51反映A + B C + D的速率方程为r = kAB ，则反映： B(A)  是二分子反映 ；         (B) 是二级反映但不一定是二分子反映 ；(C)  不是二分子反映 ；  (D) 是对A、B 各为一级的二分子反映 。 (A)  2AB + D ；(B)  AB + D ；(C)  2A + B2D ；(D)  A + B2D 。54下列论述不对的的是：D(A)  比表面自由能的物理意义是，在定温定压下，可逆地增长单位表面积引起系统吉布斯自由能的增量 ；(B)         表面张力的物理意义是，在相表面的功面上，垂直作用于表面上任意单位长度功线的表面紧缩力 ；(C)  比表面自由能与表面张力量纲相似，单位不同 ；(D)  比表面自由能单位为J·m2，表面张力单位为 N·m-1时，两者数值不同 。55同一体系，比表面自由能和表面张力都用表达，它们：D(A)  物理意义相似，数值相似 ；       (B) 量纲和单位完全相似 ；(C)  物理意义相似，单位不同 ；       (D) 前者是标量，后者是矢量 。56一种玻璃毛细管分别插入25 和75 的水中，则毛细管中的水在两不同温度水中上升的高度：D(A)  相似 ；                       (B) 无法拟定 ；(C)  25 水中高于75 水中 ；   (D) 75 水中高于25 水中 。57纯水的表面张力是指恒温恒压构成时水与哪类相接触时的界面张力：A(A)  饱和水蒸气 ；             (B) 饱和了水蒸气的空气 ；(C)  空气 ；                   (D) 具有水蒸气的空气 。58弯曲液面下的附加压力与表面张力的联系与区别在于：(A) 产生的因素与方向相似，而大小不同 ； B(B) 作用点相似，而方向和大小不同 ；(C)  产生的因素相似，而方向不同 ；  (D)作用点相似，而产生的因素不同 。59下列摩尔浓度相似的各物质的稀水溶液中，哪一种溶液的表面发生负吸附：A(A)  硫酸 ；    (B) 己酸 ；    (C) 硬脂酸 ；     (D) 苯甲酸 。 16一根毛细管插入水中，液面上升的高度为h，当在水中加入少量的NaCl，这时毛细管中液面的高度为： h(A)  等于h ；    (B) 不小于h ；     (C) 不不小于h ；    (D) 无法拟定 。60胶束的浮现标志着表面活性剂的： A (A)  减少表面张力的作用下降 ；        (B) 溶解已达到饱和 ；(C)  分子间作用超过它与溶剂的作用 ；   (D) 分子远未排满溶液表面 。61如图所示，一支玻璃毛细管插入水中，有一段水柱，C水柱内b处的压力pb为：(A)  pb = p0 ；(B)  pb = p0 + gh ；(C)  pb = p0-gh ；(D)  pb = gh 。 62水对玻璃润湿，汞对玻璃不润湿，将一玻璃毛细管分别插入水和汞中，下列论述不对的的是：D(A)  管内水面为凹球面 ；         (B) 管内汞面为凸球面 ；(C)  管内水面高于水平面 ；       (D) 管内汞面与汞平面一致 。63如图所示，a、b、c为内径相似的玻璃毛细管。a中水柱升高至h，b中间有扩大部分，d为内径相似的石蜡毛细管(水不润湿石蜡)，则下列论述不对的的是：B(A)            b管中水柱自动升至h，若将水吸至高于h，去掉吸力，水面保持在h ；(B)  c管中水柱自动升至h 并向下滴水 ；(C)  c管中水柱自动升至h ，不向下滴水 ；(D)  d管中水面低于槽中水平面 。64矿石浮选法的原理是根据表面活性剂的：A(A)  乳化作用 ；             (B) 增溶作用；(C)  去污作用 ；             (D) 润湿作用 。四、计算题1. 计算下列过程的 Q、W、U、H、S(体)、S(环)、S(孤)、A、G。(1). 1mol抱负气体由300K、101325Pa恒外压1013250Pa 等温压缩到终态。 (2). 36克100、101325Pa的水蒸汽在外压为101325Pa下凝结为100、101325Pa的水。已知水的vapH=40.5KJ/mol，水蒸汽可视为抱负气体。 2、0.5mol氮气（抱负气体），通过下列三步可逆变化答复到原态：1）. 从2pÆ , 5dm3在恒温T1下压缩至1dm32）. 恒压可逆膨胀至5dm3，同步温度由T1变至T2；3）. 恒容下冷却至始态T1，2pÆ , 5dm3。试计算：（1）T1 , T2；（2）经此循环的U总，H总，Q总，W总。3、1mol 抱负气体在 273.15K等温地从10pÆ 膨胀到pÆ ，若膨胀是可逆的，试计算此过程的Q（J）、W（J）及气体的DU（J），DH（J），DS（J/K），DG（J），DF（J）。15设某化合物分解反映为一级反映，若此化合物分解30 则无效，今测得温度50、60 时分解反映速率常数分别是7.08×10-4 hr-1与1.7×10-3hr-1，计算这个反映的活化能，并求温度为25 时此反映的有效期是多少?解： Arrhenius 方程式： ln(k2/k1) = E(T2 - T1)/RT1T2Ea = RT1T2/(T2 - T1)·ln(k2/k1) = 8.314 × 323 × 333/(333 - 323)·ln(1.7 × 10-3/7.08 × 10-4) = 78.33 kJ/mol设 25 时的速率常数为 k3，T3 = 298 Kln(k1/k3) = 78.33 × 103(323 - 298)/(8.314 × 323 × 298) = 2.447k1/k3 = 11.554 k3 = 7.08 × 10-4/11.554 = 6.13 × 10-5hr-1一级反映： lna/(a - x) = k1t x = 0.30at = 1/k3·lna/(a - x) = 1/6.13 × 10-5·ln1/(1 - 0.3) = 5813 hr = 242.2 天例1. 1mol 抱负气体从300K ,100kPa下等压加热到600K，求此过程的Q、W、DU、DH、DS、DG。已知此抱负气体300K时的Smq=150.0J·K1·mol1，cp,m=30.00 J·K1·mol1。（10分）解：WpDV=p(V2-V1) =pV2+pV1= -nRT2+ nRT1= nR(T1-T2) =1mol×8.315J·K1·mol1×(300K-600K)= -2494.5JDU= n cV,m (T2-T1) =1mol×(30.00-8.315)J·K1·mol1×(600K-300K)= 6506JDH= n cp,m (T2-T1) =1mol×30.00J·K1·mol1×(600K-300K)= 9000JQp= DH =9000JDS = n cp,m ln(T2/T1) =1mol×30.00J·K1·mol1×ln(600K/300K)= 20.79J·K1·mol1 由 Smq(600K)=Smq(300K)+DS=(150.0+20.79)J·K1·mol1=170.79J·K1·mol1DTS =n(T2S2T1S1)=1mol×(600K×170.79J·K1·mol1300K×150.0J·K1·mol1)57474JDG= DHDTS9000J57474J =48474J。 例2：l mol单原子抱负气体由始态(273K，pq )经由下列两个途径达到终态( T2，pq /2)：(l)可逆绝热膨胀；(2)对抗pq /2的外压绝热膨胀试分别求出T2，W，DSm和DGm并回答能否由DGm来判断过程的方向? 已知S q (298K)=100J ·K-1·mol-1。 (15分) 解：(1)可逆绝热膨胀过程 Qr = Q = 0 J DS= 0 J·K-1(可逆过程为恒熵过程) 单原子抱负气体的绝热系数 g=1.667，运用绝热可逆公式 = 207K W=DU=nCV,m(T2 - T1) =1mol× (1.5×8.3145J·K-1·mol-1)×(207K- 273K)= -823.1 J DH=nCP,m(T2 - T1) =1mol× (2.5×8.3145J·K-1·mol-1)×(207K- 273K)= -1371.9 J DG= DH - D(TS) =DH - (T2S2 - T1S1)=DH - S(T2- T1) = -1371.9 J - 100 J·K-1×(207K-273K) = 5228 J 过程为非恒温过程，不能用DG来判断过程的方向。(2) 恒外压绝热膨胀过程，运用Q=0，DU=W建立方程求出T2。 DU = n CV,m (T2 - T1) = n(1.5×R)×(T2 - T1) W= - p外(V2 - V1)= - p2(V2 - V1)= - nRT2 - (T1/ p1) p2 = - nR(T2 - T1/2) n(1.5×R)×(T2 - T1) = - nR(T2 - T1/2) T2 = 0.8T1 = 0.8×273K = 218.4 K W=DU=nCV,m(T2 - T1) =1mol×(1.5×8.3145J·K-1·mol-1)×(218.4K-273K) =-681.0 J = 1.125 J·K-1 DH=nCp,m(T2 - T1) =1mol× (2.5×8.3145J·K-1·mol-1)×(218.4K- 273K)= -1135J DG= DH - D(TS) =DH - T2 DS -+ (T2-T1)S1 = -1135 J - 218.4K×1.125J·K-1 +(218.4K - 273K)×100J·K-1 = 4079 J 过程为非恒温过程，不能用DG来判断过程的方向。 例4：苯的正常沸点为353K，摩尔汽化焓为30.77kJmol-1， 现将353K，原则压力下的1摩尔液态苯向真空等温蒸发为同温同压的苯蒸汽(设为抱负气体)。A计算该过程苯吸取的热量和做的功；B求过程的 DG和DS；C求环境的熵变；D可以使用何中判据判断过程的性质。(12分) 解：设计如下途径计算：真空等温蒸发 DH、DSDH3、DS3 (3)(1) DH1、DS1苯 (l)1 mol353K，pq苯 ( l )1 mol353 Kp = 101.325 k Pa苯 ( g )1 mol353 K，pq苯 (g )1 mol353 Kp = 101.325 kPa(2) DH2、DS2 A因真空蒸发， p环=0Q=DU=DH-D (pV)压力变化不大时，压力对凝聚系统的焓、熵影响不大，因此DH1=0、DS1=0。又抱负气体恒温 DH3=0 ，因此 DH=DH1+DH2+DH3=DH2= nD vapHm则 Q=n DvapHm - pq (Vg-Vl)= n DvapHm - pq Vg n DvapHm - nRT = 1×30770 J - 1mol×8.3145 J·K-1·mol-1 ×353K = 27835JB. DS=DS1+DS2+DS3=DS2+DS2= (DH2/T)+ nRln(p/pq) = (30770J/353K)+1×8.3145J·K-1×ln(101.325kPa/100kPa) = 87.28J·K-1DG=DH - T DS = 30770J - 353K×87.28J·K-1= -39.84JC. 环境熵变 ：设= DS环= -Q系/T环= -27835J/353K = -78.85 J·K-1 D . 可用熵判据判断过程的性质，此过程 DS隔=DS系+DS环= 87.28J·K-1+(-78.85J·K-1)= 8.43J·K-1 > 0故为不可逆过程。例题1：混合等体积的0.1 mo1·dm3 KI和0.09 mo1·dm3 AgNO3溶液所得的溶胶。(1) 试写出胶团构造式；(2) 指明电泳方向；(3) 比较MgSO4，Na2SO4，CaCl2电解质对溶胶的聚沉能力并简述因素。(6分)解：（1） (AgI)m nI · (nx)K+x· xK+胶粒胶团胶核 （2） 胶粒带负电，往正极移动（3） 聚沉能力为: Na2SO4 < MgSO4< CaCl2 由于胶粒带负电，反离子起聚沉作用，其价数越高，聚沉能力越大，故Ca2+、Mg2+ > Na+。又因与胶粒带同种电荷的离子能削弱反离子作用，高价强于低价，即聚沉能力有SO42 < Cl，因此可得到上面的聚沉能力顺序。简述热力学三个定律及其应用。