溫州大學物理化學分章選擇題物理化學分章模擬試題各章練習題

1、1物理化學分章模擬試題物理化學分章模擬試題第一章第一章 熱力學第一定律及其應用熱力學第一定律及其應用 一、選擇題 1. 理想氣體卡諾循環(huán)的圖為下列四種情況中的哪一種? ( ) 2. 1mol 單原子分子理想氣體，從 273 K，202.65 kPa, 經(jīng) pT=常數(shù)的可逆途徑壓縮到 405.3 kPa 的終態(tài)，該氣體的 U 為： ( ) (A) 1702 J (B) -406.8 J (C) 406.8 J (D) -1702 J 3. Cl2(g)的燃燒熱為何值? ( ) (A) HCl(g)的生成熱 (B) HClO3的生成熱 (C) HClO4的生成熱 (D) Cl2(g)生成鹽酸水溶液

2、的熱效應 4. 下述說法哪一個錯誤? ( ) (A) 封閉體系的狀態(tài)與其狀態(tài)圖上的點一一對應 (B) 封閉體系的狀態(tài)即是其平衡態(tài) (C) 封閉體系的任一變化與其狀態(tài)圖上的實線一一對應 (D) 封閉體系的任一可逆變化途徑都可在其狀態(tài)圖上表示為實線 二、填空題 1 10 mol 單原子分子理想氣體的 (H/T)V = JK-1 。 2 對于任何宏觀物質(zhì)，其焓 H 一定 _ 內(nèi)能 U (填上 、) ，因為 _；對于等溫理想氣體反應，分子數(shù)增多的 H 一定 _U，因為 _ _ 。 3 在一絕熱剛性容器中進行某一化學反應，該體系的內(nèi)能變化為 _ ，焓變化為 _ 。 2 4 如圖。兩條等溫線的溫度分別為

3、Ta，Tb。1mol 理想氣體經(jīng)過路徑 1231 的 W I與經(jīng)過路徑 4564 的 WII大小關系是 。 三、計算題 1 在 293 K 的房間里有一只電冰箱,試問：(1)若使 250 g,273 K 的水在冰箱里結冰所需的功為多少?若電冰箱的功率為 100W,那么 250 g 水全部結冰需要多少時間?(2)若放入250g,20的水,那么在冰箱里結成 273 K 的冰需要多少功?(3)若放入的是 298 K 的水,那么冷卻到 293 K 需要多少功?已知水的凝固熱為-6010 Jmol-1,水的平均熱容為 4.184 JK-1g-1。 2 (1) 利用以下數(shù)據(jù),計算 298 K 時氣態(tài)氯化氫

4、的 fHm 。 NH3(aq)+HCl(aq)=NH4Cl(aq) H1(298 K)=-50.4 kJmol-1 物質(zhì)( 298 K) N H3(g) HCl(g) NH4Cl(g) fHm/kJmol-1 -46.2 x -315 solHm/kJmol-1 -35.7 -73.5 16.4 (2) 利用(1)的結果和下列熱方程式計算 1000 K 時氣態(tài) HCl 的生成焓。 已知：Cp(H2,g)/JK-1mol-1 =27.8+3.410-3 T/K Cp(Cl2,g)/JK-1mol-1=34.8+2.410-3 T/K Cp(HCl,g) /JK-1mol-1=28.1+3.510

5、-3 T/K四、問答題 對理想氣體，試證明 dV= (nR/p)dT-(nRT/p2)dp，并證明 pdV 不是某個函數(shù)的全微分。 參考答案參考答案 一、選擇題 1. 答 (B) . 2 答 (D) 3. 答 (D) 4. 答 (C) 二、填空題 1答 (/)VVHTCnR=208 JK-12答 一定大于 (因為 H=U+pV)；一定大于；因為 H=U+ (n)RT，而 為正。3答 0；p2V2-p1V1 4 答 WI =WII 三、計算題31答 =T1/(T2-T1)(1) =273 K/(293 K-273 K)=13.65W=-q(吸)/=-6108 J，t=6108 J/100 W=6

6、1 s (2) 由于溫度變化，因此 也在發(fā)生變化從 293 K 的水冷到 273 K 的水需功 W1W(T1)=-q(吸)/=nCp,m(293 K-T1)/T1dT1273K111,m1293K(293K-)/ dpWTT nCT=Cp,m293ln(273/293)-(273-293) =(2504.184)293ln(273/293)-(273-293)=-747.7 J從 273 K 的水冷到 273 K 的冰需功 W2=-6108 J所以 W=W1+W2=-6856 J (3) 由于體系溫度高于環(huán)境溫度，W=0 2答 (1) 從所給數(shù)據(jù)可寫出下述熱化學方程式： NH3(aq)+HCl

7、(aq)=NH4Cl(aq)；H1=-50.4 kJmol-1 NH3(g)+aq=NH3(aq)；H2=-35.7 kJmol-1 HCl(g)+aq=HCl(aq)；H3=-73.5 kJmol-1 NH4Cl(s)+aq=NH4Cl(aq)；H4=16.4 kJmol-1 1/2N2(g)+3/2H2(g)=NH3(g)；H5=-46.2 kJmol-1 1/2N2(g)+2H2(g)+1/2Cl2(g)=NH4Cl(s)；H6=-315 kJmol-1由+得式：NH3(g)+HCl(g)+aq=NH4Cl(aq)；H7=-159.6 kJmol-1-得式：1/2H2(g)+1/2Cl2

8、(g)+NH3(g)=NH4Cl(s)；H8=-268.8 kJmol-1+得式：1/2H2(g)+1/2Cl2(g)+NH3(g)=NH4Cl(aq)；H9=-252.4 kJmol-1-得： 1/2H2(g)+1/2Cl2(g)=HCl(g)；fHm(HCl)=-92.8 kJmol-1 (2) 對于 1/2H2(g)+1/2Cl2(g)=HCl(g)在 1000 K 時的生成焓由基爾霍夫定律有：fHm(1000 K)=fHm(298 K)+1000K298KdpCT =-92 800+1000K3298K( 3.20.6 10 )dT =-94 773 Jmol-1 四、問答題 答 因為

9、d(/) d(/) dpTVVTTVpp 又因為 V=nRT/p 所以(/)/pVTnR p，2(/)/TVpnRT p 所以 dV=(nR/p)dT-(nRT/p2)dp pdV=nRdT-(nRT/p)dp 若 pdV 是狀態(tài)函數(shù)，則應滿足對易關系 ()/(/ )/TpnRpnRT pT (1) 但()/0,(/ )/TpnRpnRT pTnR p 所以(1)式不成立 所以 pdV 不是某個函數(shù)的全微分 4第二章第二章 熱力學第二定律熱力學第二定律 一、選擇題 1. 在標準壓力 p下,383.15 K 的水變?yōu)橥瑴叵碌恼魵?吸熱 Qp。該相變過程中,哪個關系式不能成立? ( ) (A) G

10、 0 (B) H = Qp (C) SISO 0 2. 理想氣體在等溫條件下反抗恒定外壓膨脹，該變化過程中體系的熵變S體及環(huán)境的熵變S環(huán)應為： （ ） (A) S體0，S環(huán)=0 （B） S體0，S環(huán)0 （D） S體03. 在 101325 kPa 壓力下，1.5 mol H2O(l) 由 10 升至 50，已知 H2O(l) 的平均摩爾定壓熱容為 75.295 J K-1 mol-1，則此過程中體系的熵變?yōu)椋?( ) (A) 6.48 J K-1 (B) 18225 kJ K-1 (C) 78.94 J K-1 (D) 14.93 J K-1 4. 范德華氣體絕熱向真空膨脹后，氣體的溫度： (

11、 ) (A) 上升 (B) 下降 (C) 不變 (D) 無法確定 二、填空題 1 卡諾認為：“ 。 ”這就是卡諾定理。2. 從熱力學第 定律證明的 定理是為了解決熱機的最高效率可達多少這一問題的。3. 在某些條件下,體系通過和外界環(huán)境不斷地交換物質(zhì)和能量,以及通過內(nèi)部進行的不可逆過程，體系的無序態(tài)有可能變成有序態(tài),普里高津把這樣形成的有序狀態(tài)稱為_，因為它的形成和維持需要_。 4.4. 由于隔離體系的_、_不變,故熵判據(jù)可以寫作_。 三、計算題 1 在 573.15 K 時，將 1 mol Ne（可視為理想氣體）從 1000 KPa 經(jīng)絕熱可逆膨脹到 100 kPa。求 Q,W,U,H,S,S

12、iso和 G。已知在 573.15 K,1000 kPa 下 Ne 的摩爾熵Sm=144.2 JK-1mol-1。2 將 400 K 和 101325 kPa 的 1 mol 某液態(tài)物質(zhì)向真空容器中汽化成 400 K，101325 kPa 的氣態(tài)物質(zhì)（可視為理想氣體） ，已知此條件下該物質(zhì)的標準摩爾汽化熱為 16.74 kJmol-1。 (1) 計算該過程的vapS總，vapF，vapG ； (2) vapS總，vapF，vapG 是否均可用來判別這一過程的方向？并敘述理由，其判斷結果如何？ 四、問答題 已知：pVm= RT + Bp，式中 B 與溫度有關，試證明： 5 (Um/Vm)T =R

13、T2/(Vm- B)2dB/dT 并再寫出 (Sm/Vm)T，(Sm/p)T 和 (Hm/p)T的表達式 參考答案參考答案 一、選擇題 1. 答 (C) 2. 答 （C） 3. 答 (D) 4. 答 (B) 二、填空題 1答 所有工作在同一高溫熱源與低溫熱源之間的熱機，其效率都不能超過可逆機。2. 答 二 卡諾 3. 答 耗散結構 消耗能量 4. 答 U; V; N1,N2, ;(dS)U,N 0 三、計算題1答 因該過程為絕熱可逆過程，故 Q=0, S=0 T2=T1exp(R/Cp,m)ln(p2/p1)=228.2 K W=-U=nCV,m(T1-T2)=4.302 kJ U= -4.3

14、02 kJ H=nCp,m(T2-T1)= -7.171 kJ S環(huán)境=0 Siso=S+S環(huán)境=0 F=U-nSm(T2-T1)=45.45 kJ G=H-nSm(T2-T1)=42.58 kJ 2答 (1)可通過可逆過程進行計算。 vapG = 0；vapS = nvapHm/T = 41.85 JK-1 vapF = vapG -vap(pV) = -nRT = -3.3256 kJ S環(huán)= Q環(huán)/T = -vapU/T = -(vapF-TvapS)/T = -3.354 kJK-1 vapS總= vapS + vapS環(huán)= 8.31 JK-1 (2) 可用 vapS總判別。因為 va

15、pS總 0，故過程不可逆。 題意為封閉體系的恒溫過程，故可用 vapF 判椐，因 W = 0 所以 vapF , , =, 2. 答 (B) 3. 答 （D） 4. 答 (D) 二、填空題 1. 答 , , , . 2. 3. 答 p=pA+(pB- pA)xB 101 325=40 000+(120 000-40 000)xB xB=0.767 xA=0.233 4. 答 16 427 Jmol-1 三、計算題 1答 設在 V1溶液中含溶質(zhì)的質(zhì)量為 m，若萃取 n 次,每此都用 V2新鮮溶劑,則最后原溶液中 所剩溶質(zhì)的量 mn為： mn=mKV1/(KV1+V2)n (1) m2=510-3

16、kg0.40.100 dm3/(0.40.100 dm3+0.020 dm3)2 =2.2210-3 kg (2) m1=510-3 kg0.40.100 dm3/(0.40.100 dm3+0.040 dm3) =2.510-3 kg 2. 答 通過溶液后,苯在氣相中的分壓為 p1,即為溶液中溶劑的蒸氣分壓。再通過純苯后, 苯在氣相中的分壓就是苯在該濃度下的飽和蒸氣壓 p1* ,設最后出口處氣體總體積為 V, 氣體總壓為 p。 p1=(m1/M1)(RT/V)=2.1540 g(RT/M1V) p1* = (m1+m2)/M1(RT/V)=(2.1540+0.0160)RT/M1V p1/

17、p1* =2.1540/(2.1540+0.0160)=0.9926 根據(jù) Raoults 定律：p1=p1*x1 x1=0.9926 x2= 1-x1= 0.007 373 x2= (3.0/M2)/(3.0/M2)+(200/78) = 0.007 373 M2= 0.157 kgmol-1 四、問答題 . 答 （1）BBpyp11 60. 0/590121/BBBBBBxyxpypp BBABA)53040590121(53040)(xxpppp 聯(lián)立（1） ， （2）式解得： Pa8 .58367;3336. 0Bpx （2）B)53040590121(53040325101x 750

18、. 0Bx 250. 0Ax 第五章第五章 相平衡相平衡 一、選擇題 1. 二級相變服從的基本方程為： ( ) （A）克拉貝龍方程 （B）克拉貝龍克勞修斯方程 （C）愛倫菲斯方程 （D）以上三個方程均可用 2. 硫酸與水可形成 H2SO4H2O(s)、H2SO42H2O(s)、H2SO44H2O(s)三種水合物,問在 101 325 Pa 的壓力下，能與硫酸水溶液及冰平衡共存的硫酸水合物最多可有多少種? ( ) (A) 3 種 (B) 2 種 (C) 1 種 (D) 不可能有硫酸水合物與之平衡共存。 3. NaCl 水溶液和純水經(jīng)半透膜達成滲透平衡時，該體系的自由度是： ( ) (A) 1 (

19、B) 2 (C) 3 (D) 4 4. 當乙酸與乙醇混合反應達平衡后，體系的獨立組分數(shù) C 和自由度 f 應分別為: ( ) (A) C= 2，f= 3 (B) C= 3，f= 3 (C) C= 2，f= 2 (D) C= 3，f= 4 二、填空題 1 二級相變的特點是: , , ,和 。 2. 在二級相變過程中： 0，S 0。 3. 當由 A 和 B 組成的二組分溶液的沸點和露點(冷凝點)相合時只有在： 。 4. 相律與質(zhì)量作用定律所討論的對象雖然都是平衡體系,但相律只能對體系作出 12的敘述。例如相律可以確定有幾個 能對復雜系統(tǒng)中的相平衡發(fā)生影響,但相律卻不能告訴我們這些數(shù)目具體代表哪些

20、或哪些 。 三、計算題 1 由實驗得酚-水體系的數(shù)據(jù)列于下表： 表中w w12,分別代表酚在水層和酚層中的質(zhì)量分數(shù)。 （1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)繪制 T-x 圖； （2）確定臨界溶解溫度和臨界濃度； （3）若在 312.0 K 時，將 50 g 水和 50 g 酚混合，達平衡后水層和酚層的質(zhì)量各為多少？水層中水和酚的質(zhì)量各為多少？ 2. 298 K，p時,(NH4)SO4 -Li2SO4 -H2O 三組分體系相圖如下,坐標為質(zhì)量分數(shù)。 (1) 寫出其復鹽及水合鹽的分子式； (2) 指出各部分存在的相； (3) 若將組成相當 X,Y,Z 點所代表的物系在該溫度下分別恒溫蒸發(fā),則最先析出何種晶體。 ( 已

21、知 Mr(Li2SO4)為 110 ) 四、問答題 下圖是根據(jù)實驗結果而繪制的白磷的相圖。試討論相圖中各面、線、點的含義。13 參考答案參考答案 一、選擇題1. 答：（C） 2. 答 (C) 3. 答 (C) 4. 答 (C) 二、填空題1. 答 相變H=0 , 相變V=0 , Cp,1Cp,2 , 12 ,和 K2=K1 =(1/V)(V/T) , x=-(1/V)(V/p)T 2. 答：=、= 3. 答：A 和 B 能具有共沸混合物，且組成恰好為其共沸組成時。 4. 答 定性 因數(shù) 變量 相 三、計算題1 答：（1）根據(jù)題給數(shù)據(jù)，繪制相圖如下。 H2O w(C6H5OH) C6H5OH （

22、2）T=339.1K，組成w().酚 035 （3）根據(jù)杠桿規(guī)則求得： m(酚層質(zhì)量)=71.8 g m(水層質(zhì)量)=28.2 g m1(水層中水的質(zhì)量)=26.0 g m2(水層中酚的質(zhì)量)=2.2 g （2 分） 2答 (1) M(H2O)=0.018 kgmol-1；M(Li2SO4)=0.110 kgmol-1 w(H2O)=(0.018 kgmol-1)/(0.110 kgmol-1)+(0.018 kgmol-1) =0.141=14.1 % 所以 水合鹽為：Li2SO4H2O 同理：W(NH4)2SO4=(0.132 kgmol-1)/(0.132 kgmol-1)+(0.018

23、 kgmol-1) =54.5 % 所以 復鹽為：(NH4)2SO4Li2SO4 (2) 各區(qū)存在的相： 為不飽和溶液的單相區(qū)； 為 s1與其飽和溶液的兩相區(qū)； 為 s1, s1s2和組成為 F 的飽和溶液的三相共存； 為 s1s2與其飽和溶液的兩相區(qū)； 14 為 s1s2, s2H2O 和其飽和溶液 E 三相共存； 為 s2H2O 與其飽和溶液兩相共存; 為 s1s2, s2, s2H2O 三固相共存區(qū)。 (3) X,Y,Z 所代表的物系在 298 K 恒溫蒸發(fā)時,分別首先析出的是:s1, s1s2, s2H2O。 四、問答題1 答：（1）面： 相區(qū) AOC 為氣相區(qū)，COB 為液相區(qū)，BO

24、A 為固相區(qū)。即12, f。 （2）線： I. 三條實線（分別是兩個相區(qū)的交界線） ，在線上1, 2f，是兩相平 衡，溫度和壓力只有一個是獨立變量。 OC 線是氣液平衡線，又稱為蒸發(fā)曲線； OB 線是液固平衡線，又稱為熔化曲線； OA 線是氣固平衡線，又稱為升華曲線。 II. 兩條虛線 EF 和 GH 表示定壓下升溫時白磷的相變化情況。 在p1恒定情況下升溫，白磷將由固態(tài)變成氣態(tài)，即白磷升華； 在p2恒定情況下升溫，白磷將由固態(tài)熔化為液態(tài)，然后再蒸發(fā)為氣態(tài)。 由此可見，若要實現(xiàn)升華操作，必須將體系的壓力控制在低于三相點的 壓力。 （3）點： O 點是三相點，在該點三相平衡共存，0, 3f，即C

25、1 .44 t， p=21.20 Pa。 C 點是臨界點，高于此溫度時，無論加多大壓力，白磷的氣體均不能被液化。 第六章第六章 化學平衡化學平衡 一、選擇題1. 對于氣相反應，當體系總壓力 p 變化時， （ ） (A) 對 Kf$無影響 (B) 對 Kr 無影響 (C) 對 Kp$ 無影響 (D) 對 Kf$，Kr，Kp$均無影響 2. 某化學反應在 298 K 時的標準吉布斯自由能變化為正值，則該溫度時反應的pK$將是：（ ）（A）pK$=1 （B）pK$=0 （C）pK$1 （D）pK$1 3. 過飽和溶液中溶劑的化學勢與純?nèi)軇┑幕瘜W勢*的關系式為： （ ）15 （A）*（B）*（C）*（

26、D）不能確定二、填空題1. 對于非理想氣體反應，其平衡常數(shù)可用 K f$= KrK p$ 表示，式中 K f$決定于_ ；K p$決定于 _ ；Kr決定于 _ 。 2. 一個抑制劑結合到碳酸酐酶，在 298 K 時反應的平衡常數(shù) K $=4.17107，rH m$=-45.1 kJmol-1，則該溫度下反應的 rS m$_ JK-1mol-1。 3. 溫度對化學反應平衡常數(shù)影響很大，在恒壓下，它們的定量關系是 _ 。當 _時，升高溫度對反應進行有利；當 _ 時，升高溫度對反應進行不利。 4 理想氣體的自由能函數(shù)的定義是 _ 。由參加反應的氣體的自由能函 數(shù)計算反應平衡常數(shù)還必須知道此反應的 _

27、 。 參考答案參考答案 一、選擇題 1. 答 (A) 2. 答：（D） 3. 答：（C） 二、填空題1答 溫度；溫度和壓力；溫度和壓力 2. 答 rG m$=-RTlnK $=-43.45 kJmol-1 rS m$=(rH m$-rG m$)/T =-5.53 JK-1mol-1 3. 答：不變；減少；減少 4答 自由能函數(shù)定義： (G m$- U 0,m$)/T (1 分) 還必須知道反應在 0 K 時的 U 0,m$ (1 分) U 0,m$=B0,mB(U$B) 三、計算題 苯乙烯工業(yè)化生產(chǎn)是從石油裂解得到的乙烯與苯作用生成乙苯，在由乙苯直接脫氫而 制得： C6H5CH2CH3(g)

28、C6H5CHCH2(g)H2(g) 乙苯直接脫氫的工藝條件為：溫度：600800；壓力：常壓；原料：過熱水蒸氣與乙苯蒸氣,物質(zhì)的量比為 9:1 的混合氣，已知數(shù)據(jù)如下： 乙苯(g) 苯乙烯(g) 水(g) fHm$(298 K)/kJmol-1 29.79 146.9 -241.8 fG m$(298 K)/kJmol-1 130.58 213.8 -228.6 (1)已知 700 K 時,上述乙苯脫氫反應的 rG m$33.26 kJmol-1，7001100 K 之間反16應熱效應平均值 rHm$124.4 kJmol-1,計算 1000 K 時乙苯的理論轉化率。 (2)試對本反應為什么采

29、取高溫常壓，充入惰性氣體等工藝條件，做熱力學的分析說 明。 (3)用蒸餾法從粗品中分離苯乙烯時，采用什么措施防止或減少其聚合作用。 (4)文獻報道，有人建議可用乙苯氧化脫氫的辦法來制取苯乙烯 C6H5CH2CH3(g)(1/2)O2(g) = C6H5CHCH2(g)H2O(g) 從熱力學角度估算一下，在 25、標準壓力下有無實際的可能性，若可能實現(xiàn),從理論上來講比直接脫氫法具有什么優(yōu)點。 三、計算題 答 (1) K p$=exp(-rG m$/RT) =3.310-3 lnK p$(1000 K)/K p$(700 K)=(124 400/8.314)(1000-700)/(1000700)

30、 求得 K p$(1000 K) =2.013 C6H5CH2CH3(g) C6H5CH=CH2(g) + H2(g) + H2O(g) 平衡/mol 1- 9 BBn=(10+)mol K p$=Kn(p/p)/nB =2/(1-)1/(10+) =2.013 解得 =0.9584 (2) rH m$=(146.9-29.79) kJmol-1=117.11 kJmol-1 rG m$=(213.8-130.58) kJmol-1=83.22 kJmol-1 由于 rG m$0,表明在常溫標準狀態(tài)下反應不能進行,只有升高溫度,增大TrS m$值,使得 rG m$0,低壓有利于苯乙烯生成,充入

31、惰性氣體,相當于降低體系總壓, 采用上述措施利于提高乙苯轉化率。 (3) 加入少量阻聚劑, 采用減壓蒸餾, 以降低蒸餾溫度, 防止聚合。 (4)氧化脫氫 rG m$=-145.4 kJmol-1 2 3 (B) 1 2 1 3 (D) 3 1= 2 2. 有下列兩個濃差電池 (a1 0 電池為自發(fā)的，表明 Ag 在 OH- 溶液中會被氧化，加入 CN- 后， (Ag(CN),Ag) = -0.31 V 2.06 (B) pH 2.72 (C) pH 7.10 (D) pH 8.02 224. 通電于含有相同濃度的 Fe2+, Ca2+, Zn2+, Cu2+的電解質(zhì)溶液, 已知 (Fe2+/

32、Fe) = -0.440 V ， (Ca2+/ Ca) = -2.866 V (Zn2+/ Zn) = -0.7628 V ， (Cu2+/ Cu) = 0.337 V 當不考慮超電勢時, 在電極上金屬析出的次序是 ： ( ) (A) Cu Fe Zn Ca (B) Ca Zn Fe Cu (C) Ca Fe Zn Cu (D) Ca Cu Zn Fe 二、填空題 1. 電解過程中，極化作用使消耗的電能 _；在金屬的電化學腐蝕過程中，極 化作用使腐蝕速度 _ 。 2. 電解工業(yè)中, 為了衡量一個產(chǎn)品的經(jīng)濟指標，需要計算電能效率, 它的表達式是 _。 3. 已知電極（1）PtH2, H+, （2

33、） PtFe3+, Fe2+, 和（3）PbH2, H+ 的交換電流密度 je分別為： (1) 0.79 mAcm-2; (2) 2.5 mAcm-2; (3) 5.010-12 Acm-2。當它們在298 K 處于平衡態(tài)時, 每秒有多少電子或質(zhì)子通過雙電層被輸送? (1) _cm-2s-1 ；(2) _cm-2s-1 ；(3) _cm-2s-1 。 4 已知 (Fe2+/Fe)= -0.440 V, (Cu2+/Cu) = 0.337 V，在 25, p時, 以 Pt 為陰極，石墨為陽極，電解含有 FeCl2(0.01 molkg-1)和 CuCl2 (0.02 molkg-1)的水溶液，若

34、電解過程不斷攪拌溶液，且超電勢可忽略不計，則最 先析出的金屬是 _。 三、計算題 1 在 25時，用銅片作陰極, 石墨作陽極, 對中性 0.1 moldm-3的 CuCl2溶液進行電解, 若電流密度為 10 mAcm-2, （1）問：在陰極上首先析出什么物質(zhì)? 已知在電流密度為10 mAcm-2時, 氫在銅電極上的超電勢為 0.584 V。 （2）問：在陽極上析出什么物質(zhì)? 已知氧氣在石墨電極上的超電勢為 0.896 V。假定氯氣在石墨電極上的超電勢可忽略不計。 已知： (Cu2+/Cu)=0.337 V, (Cl2/Cl-)=1.36 V, (O2/H2O, OH-)=0.401 V。 2

35、用 Pt 做電極電解 SnCl2水溶液, 在陰極上因 H2有超電勢故只析出 Sn(s), 在陽極 上析出 O2, 已知Sn2+=0.10, H+=0.010, 氧在陽極上析出的超電勢為 0.500 V, 已知： (Sn2+/Sn) =-0.140 V, (O2/H2O) =1.23 V。 (1) 寫出電極反應, 計算實際分解電壓 (2) 若氫在陰極上析出時的超電勢為 0.500 V, 試問要使Sn2+降至何值時, 才開始析 出氫氣? 四、問答題 解釋理論分解電壓和實際分解電壓, 并簡要說明其不一致的原因 參考答案參考答案 一、選擇題 231. 答 (C) 2. 答 (C) 3. 答 (A) 4

36、. 答 (A) 二、填空題1. 答 增加；減少 2. 答 電能效率 =理論上所需的電能實際消耗的電能 3. 答 電子的電流密度是 je/e, 因每個電子攜帶電量大小為 e, 則： （1）4.941015 cm-2s-1 1.561016 cm-2s-1 (3) 3.12107 cm-2s-1 4. 答 (Fe2+/Fe) = + RT/2F ln 0.01 = -0.4992 V (Cu2+/Cu) = + RT/2F ln 0.02 = 0.2868 V 最先析出的是 Cu 三、計算題 ( 共 6 題 60 分 )1 答 陰極: (Cu2+/Cu)= (Cu2+/Cu)+(RT/F)ln (

37、Cu2+)= 0.308 V. (H+/H2)= (H+/H2)+(RT/F)ln (H+)- (H2)=-0.998 V 所以在陰極上首先析出 Cu 陽極: (Cl2/Cl-)= (Cl2/Cl-)-(RT/F)ln (Cl-) =1.40 V (O2/H2O,OH-)= (O2/H2O,OH-)-(RT/F)ln (OH-)+ (O2)=1.71 V 所以在陽極上首先析出 Cl2 2 答 (1) 陰極: Sn2+2e- Sn(s) 陽極: H2O -2e- 12O2(g) +2H+ 陰= (Sn2+/Sn) +(RT/2F)ln (Sn2+) = -0.170 V 陽= (O2/H2O)+

38、(RT/2F)ln 2(H+)+ (O2) =1.612 V E(分解)=陽-陰 =1.78 V (2) 當 H2析出時 (H+/H2)- (H2)= (Sn2+/Sn) (H+) =0.01+0.1- (Sn2+)2 (Sn2+) (H+) =0.21 = (Sn2+) =2.910-14 四、問答題 答 理論分解電壓-可逆電解時的分解電壓, 在數(shù)值上等于可逆電池的電動勢. 實際分解電壓-實際電解時的最小分解電壓, 在數(shù)值上等于電流-電壓曲線 上直線部分外延到電流為零處的電壓。 兩者不一致的原因: 電流 I0 時, 電極有極化 第十章第十章 化學動力學基礎（一）化學動力學基礎（一） 24 一

39、、選擇題 1. 反應 A + BC AB + C 的焓變 rHm 0，A ，C 是自由基， AB ， BC 是分子 AB，BC 的摩爾鍵焓。以下哪個關系式可以近似估算該反應的活化能 Ea？ ( ) (A) 0.055 AB (B) 0.055 AB+ rHm (C) 0.055 BC (D) 0.055 BC- rHm 2. 若反應 A + B = C +D 正逆向均為二級反應， 則平衡常數(shù) K 與正逆向速率常數(shù) k+ , k- 間的關系為： ( ) (A) K k+/ k- (B) K cA,0 r = kcA k = kcB 用一級反應嘗試： k = A,00AtAA11lnlnAActc

40、t 代入 298 K 的數(shù)據(jù)： k1= 5.7410-3 min-1 k2= 5.8110-3 min-1 可視為常數(shù)， = 1 k平均 = 5.77510-3 min-1 26 1212B,012B,0ln2/120ln2/30tcktkc = 2 298 K k1= k/c2B,0= 57.75 min-1 (moldm-3)2 同理 308 K k2= 200 min-1 (moldm-3)2 Ea = ln(k2/k1)RT1T2/(T2-T1) = 94.79 kJmol-1 2 答(甲) lnk=lnA-Ea/(RT) 對照已知條件 Ea/R=7284.4 K Ea=60.56 k

41、Jmol-1 (乙) ln k=1.643 k=5.17 mol-1dm3min-1 t1/2=1/(k2a)=24.18 min 四、問答題 答 (A) A 的反應級數(shù)為一級。 (B) A+B P (C) B 的反應級數(shù)為一級。 (D) lnAA0=kt =kBt 10100 =20t1/2 t1/2 =50 s (E) k =069310100.=6.9310-4 mol-1m3s-1 第十一章第十一章 化學動力學基礎（二）化學動力學基礎（二） 一、選擇題1. 光化學與熱反應相同之處為： （ ）(A)(A)反應都需要活化能 (B) 反應都向(rGm)T, p P(2) P(3) (B) P

42、(1) P(3) P(2) (C) P(1) P(2) P(3) (D) P(1) P(3) P(2)二、填空題 1. 在波長為 214 nm 的光照下，發(fā)生下列反應 NH3H2Oh N2NH2OH當吸收光的強度 Ia1.0010-7 Einstaindm-3s-1，照射 39.38 min 后，測得N2NH2OH24.110-5 moldm-3，則量子效率為_。 2. 吸引型勢能面的鞍點靠近_，表示反應物_時就釋放能量。 3. 過渡態(tài)理論速率常數(shù)的統(tǒng)計力學表達式中過渡態(tài)的配分函數(shù)可分解為不同形式運動自由度的配分函數(shù)，n 個分子線性過渡態(tài)的q線=_，n 個分子非線性過渡態(tài)的q非線=_。 4.

43、根據(jù)碰撞理論，反應速率隨溫度而升高，主要原因是_。三、計算題 1O+HO2OH+O2, T1=298 K, k1=6.1010-11 cm3s-1, T2=229 K, k2=7.5710-11 cm3s-1。(1)(1)求 Ea；(2)(2)用 TST 計算 298 K 時的Um, Hm, Sm, Gm。 2 有一酸催化反應 A + B H+ C + D ， 已知該反應的速率公式為： dC / dt = k H+ A B ， 當A0= B0= 0.01 moldm-3 時，在 pH = 2 的條件下， 298 K 時的反應半衰期為 1 h ，若其它條件均不變，在 288 K 時 t12= 2

44、 h ，試計算：(甲) 在 298 K 時反應的速率常數(shù) k 值；(乙) 在 298 K 時反應的活化吉布斯自由能、活化焓、活化熵(設 kBT/ h = 1013 s-1)。四、問答題 NOCl 的光化分解歷程可能有下面兩種情況： (A) NOCl + h NO + Cl Cl + NOCl NO + Cl2 (B) NOCl + h NOCl* NOCl* + NOCl 2NO + Cl2 (1) 估計每一個歷程的量子產(chǎn)率； (2) 已知下列實驗事實：使分解有效進行的波長范圍為 365.0 - 640.0 nm；NOCl 在250.0 nm 以上有確定的吸收光譜，但無連續(xù)吸收區(qū)域；分解為 N

45、O 及 Cl 所需的最小離解能為 194.1 kJmol-1。試據(jù)以說明何者是可能的歷程？ 參考答案參考答案 一、選擇題 1. 答 (A) 2. 28 答 (C) 3. 答 (C) 4. 2 分 答 (B)二、填空題 ( 共 7 題 14 分 )1. 答 =1.0210-7/1.0010-7=1.02 2. 答 反應物入口山谷一側，互相靠近 3.答 fffntrv3236 ，fffntrv3337 4. 答 活化分子比例增加 或 有效碰撞分數(shù)增加 或 相對平動能在連心線上分量大于 EC的碰撞增多 三、計算題 ( 共 4 題 45 分 )1答 (1) ln/kkER TT212111a，31a1

46、.62 10 J molE (2) HERTma2658.kJmol-1 UHRTmm410.kJmol-1 1cBmm/()exp/exp/kk T hcSRHRT$ Sm647 .JK-1mol-1 GHTSmmm127 .kJmol-1 2 答 dC/dt = kH+ A B = k1A B， 對于A0=B0的二級反應 t1/2 = 1/(k1a)， k1= 100 mol-1dm3h-1 k(298 K)= k1/H+= 1104 mol-2dm6h-1 k2= 1 / (t1/2a)= 50 mol-1dm-3h-1 k(288 K) = k2/H+ = 5103 mol-2dm6h

47、-1 k(298 K)= (kBT/h)exp -DrGm$ $/ RT (c)1- n DrGm$ $= 71630 Jmol-1 lnk(298)/k(288) = (Ea/R)(298-288)/(298288)，Ea= 49.46 kJmol-1 DrHm$ $= Ea - RT = 46.98 kJmol-1 DrSm$ $= (DrHm$ $- DrGm$ $)/ T = - 82.7 JK-1mol-1 四、問答題 答 由所設反應歷程，每吸收一個光子使 2 個 NOCl 分子分解，可知 = 2 現(xiàn)將使光化反應發(fā)生的波長換算為能量即 E = Lhc/ = (0.01196 / )

48、J = 365 nm 代入 E = 32.7 kJmol-1 191.4 kJmol-1 此光不足以使 NOCl 分解，且從光譜圖未發(fā)現(xiàn)表示解離發(fā)生的連續(xù)光譜， 據(jù)此，歷程 (I) 不可能，而歷程 (II) 有可能。29第十二章第十二章 界面現(xiàn)象界面現(xiàn)象 一、選擇題1. 下列說法中不正確的是： ( ) (A) 生成的新鮮液面都有表面張力 (B) 平面液體沒有附加壓力 (C) 彎曲液面的表面張力的方向指向曲率中心 (D) 彎曲液面的附加壓力指向曲率中心 2. 水在臨界溫度時的表面 Gibbs 自由能： （ ）(A) (A) 大于零 (B) 小于零 (C) 等于零 (D) 無法確定 3. 一個 U

49、 型管的兩臂直徑不同，一端為 110-3 m，另一端為 310-3 m，水的表 面張力為 0.072 Nm-1。如用這個 U 型管裝上水來測量壓力，將引入的誤差為： ( ) (A) 72 Pa (B) 192 Pa (C) 96 Pa (D) 288 Pa 4. 低壓下，氣體 A 在表面均勻的催化劑上進行催化轉化反應, 其機理為： A(g) KA K B(g) K 第一步是快平衡, 第二步是速控步, 則該反應表觀為幾級? ( ) (A) 零級 (B) 一級 (C) 二級 (D) 無級數(shù) 二、填空題 1. 一定體積的水，當聚成一個大水球或分散成許多水滴時，同溫度下，兩種狀態(tài)相 比，以下性質(zhì)保持不

50、變的有： ( ) (A) 表面能 (B) 表面張力 (C) 比表面 (D) 液面下的附加壓力 2. 植物的葉子一般是憎水性的, 所以在配制農(nóng)藥時常常要加_ ， 以增加藥液對植物表面的潤濕程度, 使藥液能在植物葉子上鋪展。 3. 液態(tài)汞的表面張力 = 0.4636 Nm-1 + 8.3210-3 Nm-1K-1T - 3.1310-7 Nm-1K-2T2 在 400 K 時，汞的 （U/A）T, V = 。 4. 室溫時，水在一根粗細均勻的玻璃毛細管中，將上升到高度 h，如將毛細管折斷 至 h/2 處，水將沿壁升至 _ 處，此時管中水面的曲率半徑將 _ 。 30 三、計算題 1 水在 40下若以

51、半徑為 r=110-3 m 的小液滴存在，試計算其飽和蒸氣壓增加的百分率。已知液滴的附加壓力 ps=1.39107 Nm-2，水在 40的摩爾體積 Vm=1.8410-5 m3mol-1。 2 將正丁醇蒸氣在 298.15 K 時慢慢加壓，當開始形成半徑為 110-9 m 的微小液滴時，蒸氣壓力為多大？已知正丁醇的正常沸點為 390 K，vapHm=43.822 kJmol-1，298.15 K 時正丁醇的密度 =806 kgm-3，表面張力 =0.0261 Nm-1。 四、問答題 與半徑為 r 的液滴的蒸氣壓相平衡的溫度為 Tr，與平面液面蒸氣壓相平衡的溫度為T0，試證明下述關系成立：rm0vapm2(l)lnTVTH r 參考答案參考答案 一、選擇題 1. 答 (C) 2. 答 (C) 3. 答 (B) 4. 答 (B) 二、填空題1. 答 (B) 2. 答 表面活性劑或稱為潤濕劑 3. 答 dU = TdS - pdV + dA (U/A)T, V = T (