华南理工大学《物理化学》48-2试卷参考答案

 一、选择题

   1.  B  △rHmq=△rUmq+△(pV) =△rUmq+△nRT=△rUmq

   2.      C   在正常沸点时汽化，汽化焓和蒸气压皆恒定不变，汽化过程是T、p恒定，故

       △G=0，但要吸热，熵增大。

   3.      D   渗透法主要用于测定大分子化合物

   4.     C  ∵Kj = = =1.90*1.10/1.23/0.77 2.21 > 1

       Kf q= Kp q×Kj ，Kpq下降，而D G = －RTln（Kp q/ Jp），Kp q< Jp，D G> 0

       ∴  反应向左进行到新平衡点

   5.     D   Kpq  = (1/2)·(1/2)=0.25

   6.  B。 测定相图的方法主要有蒸气压法、热分析法和溶解度法等，盐水系统通常用溶解度法。

      7. A

   8. B

     9.   A .  k1 / k2=exp[－(E1－ E2)/RT]=exp[－(120－80)×1000/(8.3145×1000)]= 0.008138

   10.B 

二、填空题

1.   △S，因为状态函数与过程无关。

2.      等焓，  下降

3.      不正确。用熵判断方向需DS总= DS系统+DS环境 。

4.      吉布斯函数(自由能)。

5.      = ( [Ba(OH)2] + 2[NH4Cl] － [BaCl2] )/2

    = ( 2.88+2×1.298 － 1.203)× 10—2 S·m2·mol－1 / 2

      = 2.137×10—2 S·m2·mol －1

6.      →0或<90°， 或三个表面张力

7.      反应时间，较低的反应温度

8.   胶体的光散射现象

三、计算题

     1.      系统恒压绝热且不做非体积功，过程 △H = Qp =0

若冰全部熔化   △H1 = n△熔化Hm = 5mol×6024J·mol－1 = 30120 J，

水降温到0℃时 △H2= nCp,m(T2 － T1) = 5mol×75.3J·K·mol－1×(－40K) = －15060J

因△H1+△H2 =  15060 J  >0 ，  故冰不会全熔化， 系统温度为0℃。

( 或者假设冰全部熔化并升温至t.  根据△H=0， 可算出t<0，故合理值应为0)。

 设冰的熔化量为n mol，过程的变化如下：

   

   

则  △H =△H1+△H2 = n (6024 J·mol－1) － 15060J = 0，

得    n = 2.5 mol

所以冰熔化熵变 =55.12 J·K－1

水冷却过程的熵变

   △S 2= = －51.44 J·K－1

所以 △S=△S1 + △S2 = 3.68 J·K－1

     2. （1） 甲醇燃烧反应：CH3OH(l) + O2(g) →  CO2(g) + 2H2O(l)         

△  cU mq = －119.50 kJ/(5.27/32)mol = －725.62 kJ·mol－1

△cH mq =  △cU mq+

 = (－725.62 － 0.5×8.3145×298.15×10－3)kJ·.mol－1

       =  =-725.6-0.5*8.314*0.29815 \# "0.0" －726.86 kJ·mol －1

    （2）△cH mq =  △fH mq (CO2) + 2△fH mq(H2O ) － △fH mq [CH3OH(l)]

△fH mq[CH3OH (l)]=  △fH mq (CO2) + 2△fH mq(H2O ) － △cH mq

                 =  [－393.51+2×(－285.83) － (－726.86) ] kJ·mol－1

                 =   =-393.51-2*285.83+726.8 －238.31 kJ·mol －1

   （3）CH3OH (l) →CH3OH (g) ，△vapH mq = 35.27 kJ·.mol －1

 △fH mq[CH3OH (g)]= △fH mq [CH3OH (l)] + △vapH mq  = (－238.31+35.27)kJ·.mol －1

                  = － 203.04 kJ·mol－1

    3. (1)  =  =0.2*8.314*308.15/20 25621 Pa = 25.62kPa

   (2)   变化过程中氮气的温度和分压没变，故 △H=0J、△S=0J·K－1、△G=0J。

   乙醚的变化过程可设想为：

乙醚(l，308.15K，100kPa)  乙醚(g，308.15K，100kPa)

    乙醚(g，308.15K，p乙醚)

于是：△H=△H1+△H2=(0.2×25.10+0) kJ =5.02 kJ

DS=△S1+△S2=

 = J·K－1

 =18.56 J·K－1

     DG=△G1+△G2= 0+ J

  = －697.8 J

  或者采用下式计算 △G=△H－T△S

     4.  转化率x=0.40时,   反应简记为

               A     =     B  +  H2         H2O

        t =0   1 mol       0 mol  0 mol       15 mol

        t = t’   (1－x)mol   x mol  x mol       15 mol   n总 = (16 + x) mol

       Kpq =  = 0.0325

     T=298.15K时，

△rGmq = △fGmq[B]+ △fGmq[H2]－ △fGmq[A]

    = (150.67+0－71.29) kJ·mol－1= 79.38kJ·mol－1

△ rHmq=[ 110.16+0－(－0.13)] kJ·mol－1 = 110.29 kJ·.mol－1

△  rSmq =(△rHmq －△rGmq)/ T=(110290－79380)/298.15 J·mol－1·K－1

       =103.7 J·mol－1·K－1

  因此   △rGmq = －RT’ ln(Kpq) =  △rHmq  － T ’△rSmq

        T’ =  △rHmq/ [△  rSmq－Rln(Kpq)] =110290K/(103.7－8.314ln0.0325) = 834K

   5. 解：(1)  NaCl·2H2O  wNaCl=58.45 / ( 58.45 + 2×18.02 ) = 0.619

NaCl与H2O二组分系统恒压相图

   (2)   各区域的相态见相图中，其中l为溶液。

各区域的自由度F=C－P +1 =3－P

单相区F=2，双相区F=1，三相线F=0。

   (3)   含30% NaCl的水溶液，从温度433K降到264K以上时析出的是NaCl，当温度继续降低时，析出二水盐。在此过程中，析出最多的NaCl的量可用T无限靠近264K时用杠杆原理来计算，即

          WL +WNaCl = 1.00 kg，

          WL(30－27)=WNaCl(100－30)

求解可得 WNaCl = 3.00kg / 73 =  0.0411kg

       6.      (1)  设A表示N2O5 ，对于恒容反应，可直接用分压处理

            N2O5  → 2NO2   +   1/2 O2

       t =0    p0        0          0

       t=t     pA     2(p0 － pA)      0.5(p0 － pA)   

可得:             p总= 0.5 ( 5 p0 － 3pA)

当   p总= 2 p0时，pA= p0/3，

 A的分解率      xA=(p0－pA)/p0 = 66.7%

        

(2)   当 p总= 1.5 p0时，可得pA= 2p0/3，

k2= (1 / t) ln(p0/pA) = (1/3s) ln[p0/(2 p0/3)] = 0.135 s － 1

 得 t1/2= ln 2/ k2 = (ln 2) / 0.135 s－1 = 5.13 s

由  

          

      可得  T2= 418.4K.

四. 问答题

        1.     (1)  查找A和B及其它可能产物的标准生成吉布斯函数，然后计算反应的吉布斯函数变化，△rGmq (T) =Σ△fGmq(T，产物) －Σ△fGmq(T，反应物)。

     (2) 若△rGmq(T)<0，说明反应可以进行通过查阅A和B两组分系统的相图。根据相图的特征，可判断能否分离或提纯。

     2. 不对! △rGmq (T)是指在温度为T、处于标准态（压力为标准压力）、单独存在的化学计量系数比的反应物完全反应， 生成同样温度、处于标准态、单独存在的化学计量系数比的产物，这一过程的吉布斯函数变化，而不是化学反应处于平衡时的吉布斯函数变化。

    网站管理：葛华才   更新： 2006年12月08日14:58