华南理工大学《物理化学》64-3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.  D  Ag | AgCl(s) | KCl(aq) | Cl2(p) | Pt  所对应的电池反应为

          Ag  +  (1/2) Cl2(g) = AgCl(s)

        反应中并不出现Cl－， 故其E与 a(Cl－)无关.

     7. A

     8.  D 微小晶体的饱和蒸气压较大，故溶解度较大，熔点较低

  9. B

  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.  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

   3. 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

     4.      (1)  △rGmq= △rHmq － T△rSmq

          = －2877 kJ·mol－1 － 298.15 K×(－432.7×10－3 kJ·K－1·mol－1)

          = －2748 kJ·mol－1

       \ 最大电功为Wr’ = △G = －2748 kJ·mol －1

(2)  总功是Wr = (△A)T = △G － △(pV)  = △G － △vRT

             = [ －2748 － (－3.5)×8.314×298.15×10－3] kJ·mol－1

             = －2739 kJ·mol－1

(3)  反应设计成燃料电池时的电极过程:

       负极:   C4H10 (g) +13 O2－ ® 4CO2 (g) +5 H2O (l)+ 26 e－

       正极:    (13/2) O2 (g)+ 26 e－   ®13 O2－   

       其中电解质由熔融氧化物组成， 故z=26

     Eq = －△rGmq/ zF = 2748×1000 J /(26×96500 C) = 1.095V

 

     5.      (1) 比表面 ，

            =  

    (2)   ，可计算得到

          b=  ==6.45×10 － 6 Pa －1。

 当V2 = 4×10－6m2时，可得

            p2 =  = 5.85 ×105 Pa.

 

       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.  在恒温时， △G = △H－T △S

对于分解反应例如：CaCO3 (s) ® CaO(s) + CO2(g)

一般情况下： △S>0，  △H >0。在低温时， △G>0， 反应不可能进行；而当T>△H/△S时 △G < 0， 反应变成可能。

    2.  求AgCl的活度积时对应的反应为

          AgCl (s) = Ag+ + Cl－

可设计的电池阳极为Ag = Ag+ + e－

            阴极为AgCl (s) + e－ = Ag + Cl－

即  Ag | AgNO3(aq) HCl(aq) | AgCl (s)| Ag

          △rGmq= －RT ln Ka = － Z F Eq= －F (E+q- E-q)

          Ka = Ksp  =  exp[F (E+q- E-q) / RT ]

    网站管理：葛华才   更新： 2006年12月08日15:15