物理化學練習題(答案)

1、物理化學練習題一、填空題1、100°C、1.5pÆ 的水蒸汽變?yōu)?00°C，pÆ 的液體水，則此過程的DS _ 0, DG _ 0。2、理想氣體向真空膨脹，體積由V1變到V2，其DU _=_ 0，DS _ 0。3. NiO(s)與Ni(s),H2O(g), H2(g), CO2(g)及CO(g)呈平衡，則該體系的獨立組分數(shù)為_4_，自由度數(shù)為_3_。4.在等溫等壓當W=0的變化過程可用 G 來判斷過程的方向，在等溫條件則用 F或者S 來判斷過程的方向。5.某反應的速率常數(shù)為0.462分-1，其初始濃度為0.1mol·dm-3，反應的半衰期為 1

2、.5min ，對一個化學反應來說 k越大 反應速率越快。6在等體積0.08mol·dm-3KI和0.1mol·dm-3AgNO3溶液生成的AgI溶膠中，分別加入電解質(zhì)NaCN,MgSO4,CaCl2其聚沉能力的順序是 MgSO4 > CaCl2 > NaCN 。7由 緊密層 和 擴散層 構成擴散雙電層，電勢是 滑動面和本體溶液 之間的電勢。8比表面能的定義式為 = ，發(fā)生毛細管凝結時，液體在毛細管上的接觸角必 <90。 。9、 理想氣體恒溫可逆壓縮，DU _=_0，DH_=_0。二、是非題2、dH = CpdT 及dHm = Cp,mdT 的適用條件是無化

3、學反應和相變，且不做非體積功的任何等壓過程及無化學反應和相變而且系統(tǒng)的焓值只與溫度有關的非等壓過程。對3從同一始態(tài)經(jīng)不同的過程到達同一終態(tài)，則Q和W的值一般不同，（對）Q + W的值一般也不相同。 （錯4在101.325kPa下，1mol l00的水恒溫蒸發(fā)為100的水蒸氣。若水蒸氣可視為理想氣體，那么由于過程等溫，所以該過程U = 0。 （錯5自然界發(fā)生的過程一定是不可逆過程。 （對6相變過程的熵變可由計算。 （錯“某體系處于不同的狀態(tài)，可以具有相同的熵值”，此話對否？（錯 1mol理想氣體進行絕熱自由膨脹，體積由V1變到V2，能否用公式：計算該過程的熵變？ （可以7.等溫等容條件下，B在a

4、 、b 兩相中達平衡，有mBa = mBb 。對14恒溫、恒壓下，G > 0的反應不能自發(fā)進行。 錯19在同一反應中各物質(zhì)的變化速率相同。錯，同一化學反應各物質(zhì)變化速率比等于計量系數(shù)比。20 .若化學反應由一系列基元反應組成，則該反應的速率是各基元反應速率的代數(shù)和。錯，總反應速率與其他反應速率的關系與反應機理有關。21單分子反應一定是基元反應。對22雙分子反應一定是基元反應。對23零級反應的反應速率不隨反應物濃度變化而變化。對24若一個化學反應是一級反應，則該反應的速率與反應物濃度的一次方成正比。對25一個化學反應進行完全所需的時間是半衰期的2倍。 錯,只有零級反應26一個化學反應的級數(shù)

5、越大，其反應速率也越大。錯, 級數(shù)越大,濃度對反應速率的影響也越大27若反應 A + B=Y + Z的速率方程為：r=kcAcB，則該反應是二級反應，且肯定不是雙分子反應。 錯,如果是元反應,就是雙分子反應28. 下列說法是否正確：(1) H2+I2=2HI 是2 分子反應；錯 (2) 單分子反應都是一級反應，雙分子反應都是二級反應。對(3) 反應級數(shù)是整數(shù)的為簡單反應; 錯 (4) 反應級數(shù)是分數(shù)的為復雜反應。 對30若反應(1)的活化能為E1，反應(2)的活化能為E2，且E1 > E2，則在同一溫度下k1一定小于k2。 錯，A與Ea和ko都有關。31若某化學反應的rUm < 0

6、，則該化學反應的活化能小于零。 錯，Ea > 0。35反應物分子的能量高于產(chǎn)物分子的能量，則此反應就不需要活化能。 錯。該反應是放熱反應，中間產(chǎn)物的能量比反應物高，要活化能的。36溫度升高。正、逆反應速度都會增大，因此平衡常數(shù)也不隨溫度而改變。  錯。正逆反應速率增加的倍數(shù)不同。37只有在比表面很大時才能明顯地看到表面現(xiàn)象，所以系統(tǒng)表面增大是表面張力產(chǎn)生的原因。錯，表面張力產(chǎn)生的原因是處于表面層的分子與處于內(nèi)部的分子受力情況不一樣。38.對大多數(shù)系統(tǒng)來講，當溫度升高時，表面張力下降。對39液體在毛細管內(nèi)上升或下降決定于該液體的表面張力的大小。錯，液體在毛細管內(nèi)上升或下降決定于液

7、體能否潤濕管壁，潤濕與否與(l-g)、(l-s)和(g-s)的相對大小有關。三、單選題：1對于克勞修斯不等式，判斷不正確的是：C(A)  必為可逆過程或處于平衡狀態(tài)；(B) 必為不可逆過程 ；(C)  必為自發(fā)過程 ；(D)  違反卡諾定理和第二定律，過程不可能自發(fā)發(fā)生。2體系的下列各組物理量中都是狀態(tài)函數(shù)的是：C(A)  T，p，V，Q ；       (B) m，Vm，Cp，V ；(C)  T，p，V，n ；     &#

8、160; (D) T，p，U，W 。3某高壓容器中盛有的氣體可能是O2、Ar、CO2、NH3中一種，在298K時由5dm3 絕熱可逆膨脹到6dm3，溫度降低21K，則容器中的氣體是：A(A)  O2 ；      (B) CO2 ；     (C) NH3 ；      (D) Ar 。10計算熵變的公式 適用于下列：(A)       理想氣體的

9、簡單狀態(tài)變化 ；   B(B)       無非體積功的封閉體系的簡單狀態(tài)變化過程 ；(C)          理想氣體的任意變化過程 ；   (D)          封閉體系的任意變化過程 ；42mol理想氣體B，在300K時等溫膨脹，W = 0時體積增加一倍，則其 S(J·K-1)為：D(A) 

10、; -5.76 ；    (B) 331 ；   (C) 5.76 ；     (D) 11.52 。 5熵是混亂度(熱力學微觀狀態(tài)數(shù)或熱力學幾率)的量度，下列結論中不正確的是：D(A)  同一種物質(zhì)的  ；(B)  同種物質(zhì)溫度越高熵值越大 ；(C)  分子內(nèi)含原子數(shù)越多熵值越大 ；(D)  0K時任何純物質(zhì)的熵值都等于零 。6G = A的過程是：B(A)  H2O(l,373K,p)H2O(g,373K,p) ；(B) 

11、N2(g,400K,1000kPa)N2(g,400K,100kPa) ；(C)  等溫等壓下，N2(g) + 3H2(g)-NH3(g) ；(D)  Ar(g,T,p)-Ar(g,T+100,p) 。7在 -10、101.325kPa下，1mol水凝結成冰的過程中，下列哪個公式可以適用：B(A) U = TS；   （B） ；  (C) H = TS + Vp；   (D) GT,p = 0。8對多組分體系中i物質(zhì)的偏摩爾量，下列敘述中不正確的是：B(A) Xi是無限大量體系中i物質(zhì)每變化1mol時該系統(tǒng)容量性質(zhì)X的變化量

12、 ；(B)  X為容量性質(zhì)，Xi也為容量性質(zhì) ；(A) Xi不僅決定于T、p，而且決定于濃度；      (D) X = niXi 。41進行反應A + 2D-3G在298K及2dm3容器中進行，若某時刻反應進度隨時間變化率為0.3 mol·s-1，則此時G的生成速率為(單位：mol-1·dm3·s-1) ：C(A) 0.15 ；     (B) 0.9 ；     (C) 0.45 ；     (D) 0

13、.2 。42基元反應體系aA + dD - gG的速率表達式中，不正確的是：C(A)  -dA/dt = kAAaDd ；       (B) -dD/dt = kDAaDd ；(C)  dG/dt = kGGg ；            (D) dG/dt = kGAaDd 。43某一反應在有限時間內(nèi)可反應完全，所需時間為c0/k，該反應級數(shù)為：A(A)  零級 ；  

14、60;  (B) 一級 ；     (C) 二級 ；     (D) 三級 。44某反應，其半衰期與起始濃度成反比，則反應完成87.5的時間t1與反應完成50的時間t2之間的關系是：C(A)  t1 = 2t2 ；   (B) t1 = 4t2 ；   (C) t1 = 7t2 ；    (D) t1 = 5t2 。45有相同初始濃度的反應物在相同的溫度下，經(jīng)一級反應時，半衰期為t1/2 ；若經(jīng)二級反應，其

15、半衰期為t1/2'，那么：D(A)       t1/2 = t1/2' ；  (B) t1/2 > t1/2' ；  (C) t1/2 < t1/2' ；  (D) 兩者大小無法確定 。46起始濃度都相同的三級反應的直線圖應是 (c為反應物濃度，n為級數(shù)) ：B  47某化合物與水相作用時，其起始濃度為1 mol·dm-3，1小時后為0.5 mol·dm-3，2小時后為0.25 mol·dm-3。則此反應級數(shù)為

16、：B(A) 0 ；     (B) 1 ；     (C) 2 ；      (D) 3 。48某反應速率常數(shù)k = 2.31 × 10-2mol-1·dm3·s-1，反應起始濃度為1.0 mol·dm-3，則其反應半衰期為： A(A) 43.29 s ； (B) 15 s ；    (C) 30 s ；    (D) 21.6

17、5 s 。49某反應進行時，反應物濃度與時間成線性關系，則此反應之半衰期與反應物最初濃度有何關系? B(A)  無關 ；   (B) 成正比 ；    (C) 成反比 ；    (D) 平方成反比51反應A + B C + D的速率方程為r = kAB ，則反應： B(A)  是二分子反應 ；         (B) 是二級反應但不一定是二分子反應 ；(C)  不是二分子反應

18、；  (D) 是對A、B 各為一級的二分子反應 。 (A)  2AB + D ；(B)  AB + D ；(C)  2A + B2D ；(D)  A + B2D 。54下列敘述不正確的是：D(A)  比表面自由能的物理意義是，在定溫定壓下，可逆地增加單位表面積引起系統(tǒng)吉布斯自由能的增量 ；(B)         表面張力的物理意義是，在相表面的功面上，垂直作用于表面上任意單位長度功線的表面緊縮力 ；(C)  比表面自由能與表面張力量綱相

19、同，單位不同 ；(D)  比表面自由能單位為J·m2，表面張力單位為 N·m-1時，兩者數(shù)值不同 。55同一體系，比表面自由能和表面張力都用表示，它們：D(A)  物理意義相同，數(shù)值相同 ；       (B) 量綱和單位完全相同 ；(C)  物理意義相同，單位不同 ；       (D) 前者是標量，后者是矢量 。56一個玻璃毛細管分別插入25 和75 的水中，則毛細管中的水在兩不同溫度水中上升的高度：D(A) 

20、相同 ；                       (B) 無法確定 ；(C)  25 水中高于75 水中 ；   (D) 75 水中高于25 水中 。57純水的表面張力是指恒溫恒壓組成時水與哪類相接觸時的界面張力：A(A)  飽和水蒸氣 ；       &

21、#160;     (B) 飽和了水蒸氣的空氣 ；(C)  空氣 ；                   (D) 含有水蒸氣的空氣 。58彎曲液面下的附加壓力與表面張力的聯(lián)系與區(qū)別在于：(A) 產(chǎn)生的原因與方向相同，而大小不同 ； B(B) 作用點相同，而方向和大小不同 ；(C)  產(chǎn)生的原因相同，而方向不同 ；  (D)作用點

22、相同，而產(chǎn)生的原因不同 。59下列摩爾濃度相同的各物質(zhì)的稀水溶液中，哪一種溶液的表面發(fā)生負吸附：A(A)  硫酸 ；    (B) 己酸 ；    (C) 硬脂酸 ；     (D) 苯甲酸 。 16一根毛細管插入水中，液面上升的高度為h，當在水中加入少量的NaCl，這時毛細管中液面的高度為： h(A)  等于h ；    (B) 大于h ；     (C)

23、 小于h ；    (D) 無法確定 。60膠束的出現(xiàn)標志著表面活性劑的： A (A)  降低表面張力的作用下降 ；        (B) 溶解已達到飽和 ；(C)  分子間作用超過它與溶劑的作用 ；   (D) 分子遠未排滿溶液表面 。61如圖所示，一支玻璃毛細管插入水中，有一段水柱，C水柱內(nèi)b處的壓力pb為：(A)  pb = p0 ；(B)  pb = p0 + gh ；(C)  pb = p0-gh

24、 ；(D)  pb = gh 。 62水對玻璃潤濕，汞對玻璃不潤濕，將一玻璃毛細管分別插入水和汞中，下列敘述不正確的是：D(A)  管內(nèi)水面為凹球面 ；         (B) 管內(nèi)汞面為凸球面 ；(C)  管內(nèi)水面高于水平面 ；       (D) 管內(nèi)汞面與汞平面一致 。63如圖所示，a、b、c為內(nèi)徑相同的玻璃毛細管。a中水柱升高至h，b中間有擴大部分，d為內(nèi)徑相同的石蠟毛細管(水不潤濕石蠟)，則下列敘述不正確的

25、是：B(A)            b管中水柱自動升至h，若將水吸至高于h，去掉吸力，水面保持在h ；(B)  c管中水柱自動升至h 并向下滴水 ；(C)  c管中水柱自動升至h ，不向下滴水 ；(D)  d管中水面低于槽中水平面 。64礦石浮選法的原理是根據(jù)表面活性劑的：A(A)  乳化作用 ；             (B)

26、 增溶作用；(C)  去污作用 ；             (D) 潤濕作用 。四、計算題1. 計算下列過程的 Q、W、U、H、S(體)、S(環(huán))、S(孤)、A、G。(1). 1mol理想氣體由300K、101325Pa恒外壓1013250Pa 等溫壓縮到終態(tài)。 (2). 36克100、101325Pa的水蒸汽在外壓為101325Pa下凝結為100、101325Pa的水。已知水的vapH=40.5KJ/mol，水蒸汽可視為理想氣體。 2、0.5mol氮氣（理想氣體）

27、，經(jīng)過下列三步可逆變化回復到原態(tài)：1）. 從2pÆ , 5dm3在恒溫T1下壓縮至1dm32）. 恒壓可逆膨脹至5dm3，同時溫度由T1變至T2；3）. 恒容下冷卻至始態(tài)T1，2pÆ , 5dm3。試計算：（1）T1 , T2；（2）經(jīng)此循環(huán)的U總，H總，Q總，W總。3、1mol 理想氣體在 273.15K等溫地從10pÆ 膨脹到pÆ ，若膨脹是可逆的，試計算此過程的Q（J）、W（J）及氣體的DU（J），DH（J），DS（J/K），DG（J），DF（J）。15設某化合物分解反應為一級反應，若此化合物分解30 則無效，今測得溫度50、60 時分解反應速率常

28、數(shù)分別是7.08×10-4 hr-1與1.7×10-3hr-1，計算這個反應的活化能，并求溫度為25 時此反應的有效期是多少?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設 25 時的速率常數(shù)為 k3，T3 = 298 Kln(k1/k3) = 78.33 

29、15; 103(323 - 298)/(8.314 × 323 × 298) = 2.447k1/k3 = 11.554 k3 = 7.08 × 10-4/11.554 = 6.13 × 10-5hr-1一級反應： 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 理想氣體從300K ,100kPa下等壓加熱到600K，求此過程的Q、W、DU、DH、DS、DG。已知

30、此理想氣體300K時的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

31、15;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·

32、;K1·mol1300K×150.0J·K1·mol1)57474JDG= DHDTS9000J57474J =48474J。 例2：l mol單原子理想氣體由始態(tài)(273K，pq )經(jīng)由下列兩個途徑到達終態(tài)( T2，pq /2)：(l)可逆絕熱膨脹；(2)反抗pq /2的外壓絕熱膨脹試分別求出T2，W，DSm和DGm并回答能否由DGm來判斷過程的方向? 已知S q (298K)=100J ·K-1·mol-1。 (15分) 解：(1)可逆絕熱膨脹過程 Qr = Q = 0 J DS= 0 J·K-1(可逆過程為恒熵過程)

33、單原子理想氣體的絕熱系數(shù) g=1.667，利用絕熱可逆公式 = 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 - 10

34、0 J·K-1×(207K-273K) = 5228 J 過程為非恒溫過程，不能用DG來判斷過程的方向。(2) 恒外壓絕熱膨脹過程，利用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

35、.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 過程為非恒溫過程，不能用DG來判斷過程的方向。 例4：苯的正常沸點為353K，摩爾汽化焓為30.77kJmol-1， 現(xiàn)將353K，標準壓力下的1摩爾液態(tài)苯向真空等溫蒸發(fā)為同溫同壓的