物理化学课后习题.docx
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物理化学课后习题
相平衡自测题
1在含有C(s)、H2O(g)、CO(g)、CO2(g)、H2(g)五个物种的平衡体系中,其独立组分数C为()
(a)3(b)2(c)1(d)4
2二元合金处于低共熔温度时的物系的自由度f为()
(a)0(b)1(c)2(d)3
3298K时蔗糖水溶液与纯水达渗透平衡时,整个体系的组分数、相数、自由度数为()
(a)C=2Ф=2f*=1
(b)C=2Ф=2f*=2
(c)C=2Ф=1f*=2
(d)C=2Ф=1f*=3
4FeCl3和H2O能形成FeCl3•6H2O、2FeCl3•7H2O、2FeCl3•5H2O、FeCl3•2H2O四种水合物,该体系的独立组分数C和在恒压下最多可能的平衡共存相数Ф分别为()
(a)K=3,Ф=4
(b)K=2,Ф=4
(c)K=2,Ф=3
(d)K=3,Ф=5
5对于恒沸混合物,下列说法错误的是()
(a)不具有确定的组成
(b)平衡时气相和液相的组成相同
(c)其沸点随外压的改变而改变
(d)与化合物一样具有确定组成
6单组分体系的固液平衡线的斜率dp/dT的值()
(a)大于零(b)等于零(c)小于零(d)不确定
7A、B两液体混合物在T-x图上出现最高点,则该混合物对拉乌尔定律产生()
(a)正偏差(b)负偏差(c)没偏差(d)无规则
8下列过程中适用于克-克方程的是()
(a)I2(s)=I2(g)
(b)C(石墨)=C(金刚石)
(c)Hg2Cl2(s)=2HgCl(g)
(d)N2(g,T1,p1)=N2(g,T2,p2)
9某一固体在25℃和101325Pa压力下升华,则意味着()
(a)固体比液体密度大
(b)三相点压力大于101325Pa
(c)三相点温度小于25℃
(d)三相点的压力小于101325Pa
10下列化学反应,同时共存并到达平衡(温度在900K~1200K范围内)
CaCO3(s)==CaO(s)+CO2(g)
CO2(g)+H2(g)==CO(g)+H2O(g)
H2O(g)+CO(g)+CaO(s)==CaCO3(s)+H2(g)
该体系的自由度f为________.
11在N2(g)和O2(g)共存的体系中加入一种固体催化剂,可生成多种氮的氧化物,则体系的自由度为______.
12NaCl(s)和含有稀盐酸的NaCl的饱和水溶液的平衡体系,其独立组分数为_______.
13Al2(SO4)3的不饱和溶液,此体系最大物种数为____.,组分数为_____,自由度数为______.
14CaCO3(s)、BaCO3(s)、BaO(s)和CO2(g)构成的多相平衡体系的组分数_____、相数_____、自由度数为_____.
15298K时A,B和C彼此不发生化学反应,三者所形成的溶液与固相A和由B和C组成的气相同时平衡,则该体系的自由度数f为_____,平衡时共存的最大相数为______,在恒温条件下如果向溶液中加组分A,则体系的压力将____,若向溶液中加入B,则体系的压力将______.
16水在三相点附近的蒸发热和熔化热分别为45和6kJ.mol,-1-1.
判断下列说法是否正确,为什么?
1.某一反应的平衡常数是一不变的常数.ΔrGΘmΔrGΘm=-RTlnKΘa.
2.反应CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H(g),因为反应前后分子数相等,所以无论压力如何变化,对平衡无影响.
3.在一定温度压力下,反应的ΔrGm>0,所以,要选用合适的催化剂,使反应得以进行.
1.在温度T,压力P时,理想气体反应
C2H6(g)=H2g)+C2H4(g)的平衡常数Kc/Kx比值为
(a)RT(b)1/RT(c)RT/p(d)p/RT
2.气相反应A+B==2C+D在298K,恒定容器内进行A和B的初始分压分别为101.325kPa,当反应达平衡后,A和B的平衡分压均为1/3×101.325kPa,起始时容器内不含C和D,则在该反应在298K时的Kc-1为
×10-3(b)8(c)10.67(d)16
3.在刚性密闭容器中,有下列理想气体反应达平衡
A(g)+B(g)==C(g),若在恒温下加入一定量惰性气体,则平衡将
(a)向右移动(b)向左移动(c)不移动(d)无法确定
4.在一定温度下,一定量的PCl5(g)在某种条件下的离解度为α,欲使α增加则需采用
(a)增加压力使体积缩小一倍
(b)保持体积不变,通入N2气使压力增加一倍
(c)保持压力不变,通入N2气使体积增加一倍
(e)保持体积不变,通入Cl2气使压力增加一倍
5.已知FeO(s)+C(s)====CO(g)+Fe(s),反应的ΔrHΘm为正,为ΔrSΘm为正(设ΔrHΘm和ΔrSΘm不随温度而变化),欲使反应正向进行,则一定
(a)高温有利
(b)低温有利
(c)与温度无关
(d)与压力有关
2O4(g)=2NO2(g)的K=0.1132,当p(N2O4)=p(NO2)=1kPa时反应将向________移动.当p(N2O4)=10kPa,p(NO2)=1kPa时反应将向________移动.
4HS(s)放入抽空瓶内,在298K时发生分解测得压力为66.66kPa,则分解反应NH4HS(s)==NH3(g)+H23(g),则此时瓶中的总压为______.
8.一个抑制剂结合到碳酸酐酶中去时,在298K下反应的平衡常数为KΘa×107,ΔrHΘm-1,则在该温度下反应的ΔrSΘm-1.mol-1.
9.已知298K时,固体甘氨酸标准生成自由能
ΔfGΘm(甘)=-370.7kJmol.-1-1,又已知298K时甘氨酸水溶液的标准态取m=1时其标准生成自由能ΔfGΘm-1,则甘氨酸在饱和溶液中的活度
α=_______,活度系数γ=________.
10.反应2Ca(l)+ThO2(s)-2Ca(s)+Th(s),在1373K时ΔrGΘm-1,在1473K时ΔrGΘm-1,估计Ca(l)能还原ThO2(s)的最高温度T为________.
选择题
1下列体系中属于独立子体系的是
(a)绝对零度的晶体
(b)理想液体混合体
(c)纯气体
(d)理想气体混合物
2由6个独立的定位离子,分布在三个能级能量为ε0,ε1,ε2上,各能级上的分布数依次为N0=3,N1=2,N2=1.则此种分布的微态数在下列表示式中哪一种是错误的?
(a)P36P23P11
(b)C36C23C11
(b)6!
/3!
2!
1!
(c){6!
/3!
(6-3)!
}{3!
/2!
(3-2)1}{1!
/1!
(1-1)!
}
3在配分函数的表示式中与压力有关的是()
(a)电子运动的配分函数
(b)平动配分函数
(b)转动配分函数
(c)振动配分函数
4某双原子分子AB取振动基态能量为零,在温度T时的振动配分函数为2.0,则粒子分布在基态的分布分数N0/N应为
(a)2,0
(b)0
(c)1
(d)1/2
1下列叙述中不具状态函数特点的是
(a)体系确定后,状态函数的值也确定.
(b)体系变化后,状态函数的改变值只由体系的初终态决定
(c)经循环变化后,状态函数的值不变
(d)状态函数均具有加和性
2下列叙述中,不具有可逆过程特征的是()
(a)过程的每一步都接近平衡态,故过程进行的无限缓慢
(b)沿原途径反向进行时,,每一小步体系与环境均能复原
(c)过程的初态和终态必定相等
(d)过程中,若做功则作最大功,若耗工则耗最小功
3下列叙述中正确的是( )
(a)物体温度越高,说明其内能越大
(b)物体温度越高 说明所含热量越多
(c)凡体系温度升高,就肯定使它吸收了热
(d)凡体系温度不变,说明它既不吸热也不放热
4下属关于焓的描述中,正确的是( )
(a)因为ΔH=Qp,所以焓就是恒压热
(b)气体的焓只是温度的函数
(c)气体在节流膨胀中,它的焓不改变
(d)因为ΔH=ΔU+(pv),所以任何过程都有
ΔH>0的结论
5下列四种理想气体物质的量相等,若都以温度为
T1恒容加热到T2,则吸热量最少的气体是( )
(a)氦气 (b)氢气 (c)二氧化碳 三氧化硫
6下面关于标准摩尔生成焓的描述中,不正确的是( )
(a)生成反应中的单质必须是稳定的相态单质
(b)稳态单质的标准摩而生成焓被定为零
(c)生成反应的温度必须是298.15K
(d)生成反应中各物质所达到得压力必为100kPa
7功的计算公式为W=nCV,m(T2-T1),下列过程中不能用此式是( )
(a)理想气体的可逆绝热过程
(b)理想气体的绝热恒外压过程
(c)实际气体的绝热过程
(d)凝聚体系的绝热过程
8将O2(g)与H2(g)以1:
2的比例在绝热刚性密闭容器中完全反应,则该过程中应有( )
(a)ΔT=0 (b)Δp=0 (c)ΔU=0 (d)ΔH=0
界面现象
1.在相同的温度和压力下,把一定体积的水分散成许多小水滴,经这一变化过程一下性质不变的是()
(a)总表面积
(b)比表面积
(c)液面下的附加压力
(d)表面张力
的球形肥皂泡所受的附加压力为(已知表面张力为0.025N.m)
(a)5Pa(b)10Pa
(c)15P(d)20Pa
3.已知水溶解某物质后,其表面张力与溶质的活度a呈如下关系:
γ=γo-Aln(1+Ba)
式中γo为纯水的表面张力,A、B为常数,则溶液表面超额为
(a)
(b)
(c)
(d)
4.298K时,某蒸气在石墨上的吸附符合兰格缪尔吸附等温式,在苯蒸气压力为40Pa时,覆盖度θ=0.05,当θ=0.5时,苯蒸气的平衡压力为
(a)400Pa(b)760Pa
(c)1000Pa(d)200Pa
5.298K时,已知A液的表面张力是B液的一半,其密度是B液的两倍。
如果A、B液分别用相同的毛细管产生大小相同的气泡时,A液的最大气泡压力差等于B液的
(a)1/2倍(b)1倍
(c)2倍(d)4倍
6.将一毛细管插入水中,毛细管中水面上升5cm,在3cm处将毛细管折断,这时毛细管上端
(a)水从上端溢出(b)水面呈凸形
(c)水面呈凹形弯月面(d)水面呈水平面
1cm3的NaOH水溶液、水、乙醇水溶液,各自的滴数多少次序为
(a)三者一样多
(b)水>乙醇水溶液>NaOH水溶液
(c)乙醇水溶液>水>NaOH水溶液
(d)NaOH水溶液>水>乙醇水溶液
8.当水中加入表面活性剂后,将发生
(a)dγ/da<0正吸附
(a)dγ/da<0负吸附
(a)dγ/da>0正吸附
(a)dγ/da>0负吸附
9.将细长不渗水的两张纸条平行的放在纯水面上,中间留少许距离,小心地在中间滴一滴肥皂水,则两纸条间距离将()
(a)增大(b)缩小
(c)不变(d)以上三种都有可能
10.水不能润湿荷叶表面,接触角大于90o,当水中加入皂素以后,接触角将
(a)增大(b)缩小
(c)不变(d)以上三种都有可能
11.多孔硅胶有强烈的吸水能力,硅胶吸水后其表面吉布斯函数将
(a)升高(b)降低(c)不变(d)无法比较
不同温度ΔrGΘm与KΘ的计算(及应用)
298K时ΔrGΘm与KΘ的计算
1)绝对熵、相对焓法
298K时ΔrGΘm,298K==ΔrHΘm-TΔrSΘm
298K时ΔrGΘm,298K==-RTlnKΘ
2)带有ΔrGΘm,298K数据的反应式的代数运算
可用图解法,运用状态函数的特点(其变化量只与始末状态有关,与途径无关)代数运算
例:
已知
C+O2==CO2ΔrGΘm
(1)-1,
C+1/2O2==COΔrGΘm
(2)-1,
H2+1/2O2==H2OΔrGΘm(3)-1,
试求CO+H2O==CO2+H2ΔrGΘm(4)=?
解:
(4)=
(1)-
(2)-(3)
ΔrGΘm(4)=ΔrGΘm
(1)-ΔrGΘm
(2)-ΔrGΘm(3)
-1
3)标准生成吉布斯函数ΔfGΘm,298K
由稳定单值生成1mol某化合物的ΔrGΘm(i)
称此化合物的ΔfGΘm(i)
如:
ΔrGΘm
(1)=ΔfGΘm(CO2,g)
ΔrGΘm
(1)=ΔfGΘm(CO,g)
ΔrGΘm
(1)=ΔfGΘm(H2O,g)
这样,上例可以看作:
ΔrGΘm(4)=ΔfGΘm(CO2,g)–ΔfGΘm(CO,g)-ΔfGΘm(H2O,g)
写成通式:
对于有离子参加的反应
用ΔfGΘm(i)
其中i为水溶液中的离子称离子生成吉布斯函数,其数值是相对于水溶液中H+,将其ΔfGΘm(H+)=0
而获得的。
例:
(1)Cd(CN)42-==Cd2++4CN-
ΔrGΘm
(1)=?
查表知:
ΔfGΘm(Cd2+)-1,
ΔfGΘm(CN-)-1,
ΔfGΘm(Cd(CN)42-)-1,
ΔrGΘm
(1)=ΔfGΘm(Cd2+)+4ΔfGΘm(CN-)-ΔfGΘm(Cd(CN)42-)
-1,
(2)AgCl(s)==Ag+Cl
ΔrGΘm
(2)=ΔfGΘm(Ag+)+4ΔfGΘm(Cl-)-ΔfGΘm(AgCl-)
-1,
(3)H2O==H++OH-
ΔrGΘm(3)=ΔfGΘm(H+)+4ΔfGΘm(OH-)-ΔfGΘm(H2O-)
-1,
界面现象自测题
1.把大小不等的液滴封在一玻璃罩内,隔相当长时间,估计会出现什么现象?
2.用大小不同的CaCO(s)颗粒作热分解试验,在相同温度下,哪些晶粒的分解压大?
为什么?
3.纯水在某毛细管中上升的高度为h,当把毛细管折断一半,水能否从管顶冒出?
若把1/2h长的毛细管头部弯曲向下,是能否从管口滴下?
为什么?
例1
将正丁醇(M=74)蒸气骤冷至273K,发现其过饱和度(p/po)约达到4,方能自行凝结为液滴,若在273K时,正丁醇的表面张力γ-1,
密度ρ=1000kg.m-3,计算
(1)在此饱和度下开始凝结的液滴的半径。
(2)每一液滴中所含正丁醇的分子数。
例2
设纯水的表面张力与温度的关系符合下面的关系式
γ×10N.m.K)T。
并假设当水的表面积改变时总体积不变。
试求
(1)在283K及po压力下可逆地使水的表面积增加1cm时,必须对体系做多少功?
(2)计算该过程中体系的ΔU、ΔH、ΔS、ΔF、ΔG及所吸收的热量。
(3)除去外力,使体系不可逆地自动收缩到原来的表面积,并设不作收缩功。
计算该过程中体系的ΔU、ΔH、ΔS、ΔF、ΔG及所吸收的热量。
例3.
用一玻璃管吹肥皂泡,在玻璃管中间下接一U型压力计,压力计中放入适量水,U型压力计一端与玻璃管相接,一端通向大气。
当吹出的肥皂泡直径为5×10-3m。
U型压力计中两臂水柱差为2×10-3m。
若将直径为1×10-4m的玻璃毛细管插入该肥皂液中,试计算肥皂液将会升高多少?
设肥皂液可完全润湿毛细管,且密度与纯水近似相等,为1×103kg.m-1。
例4.
设稀油酸钠水溶液的表面张力与溶质活度呈线性关系γ=γ0-ba,式中γ0为纯水表面张力,已知298K时γ0-1,b为常数。
实验测得表面吸附油酸钠的表面超额Г×10-6-2,试计算该溶液的表面张力。
例5
-3-3,设该吸附作用服从兰格缪尔公式,计算当氧的吸附量为饱和值的一半时,平衡压力应为若干?
例6
-1,水与石墨的接触角测得为90o,求水与石墨的粘附功、浸渍功、铺展系数。
胶体化学自测题
1.憎液溶胶在热力学上是
(a)不稳定、可逆体系(b)不稳定、不可逆体系
(c)稳定、可逆体系(d)稳定、不可逆体系
2.在分析化学上有两种利用光学性质测定胶体溶液的仪器,
一是比色计,另一个是比浊剂,分别观察的是胶体溶液的
(a)透射光、折射光(b)散射光、透射光
(c)透射光、反射光(d)透射光、散射光
3.在晴朗的白昼,天空呈蔚蓝色的原因是
(a)蓝色波长短,透射作用显著
(b)蓝色波长短,散射作用显著
(c)红色波长短,透射作用显著
(d)红色波长短,散射作用显著
4.外加直流电场于胶体溶液,向某一电极作定向移动的是
(a)胶核(b)胶粒(c)胶团(d)紧密层
1.005mol.dm的AgNO溶液混合制备的溶胶,其胶粒在
外电场的作用下电泳的方向是
(a)向正极移动(b)向负极移动
(c)不规则运动(d)静止不动
(a)表示胶粒溶剂化层界面至均匀相内的电位差
(b)电动电势值易随少量外加电解质而变化
(c)其值总是大于热力学电势值
(d)当双电层被压缩到溶剂化层相合时,电动电势值变为零
电解质
KNO3
KAc
MgSO4
Al(NO3)3
-3)
50
110
该胶粒的带电情况为
(a)带负电(b)带正电(c)不带电(d)不能确定
其聚沉,下列电解质的用量由大到小的顺序正确的是
(a)AlCl3 (c)ZnSO4 -3-3AgNO3溶液制备 的AgI溶胶,分别加入下列电解质时,其聚沉能力最强的是 (a)K3[Fe(CN)6](b)NaNO3 (c)MgSO4(d)FeCl3 (a)电解质对溶胶的稳定作用(b)溶胶的相互聚沉作用 (c)对电解质的敏化作用(d)电解质的对抗作用 1.290K时在超倍显微镜下测得藤黄水溶胶中的胶粒每10s 沿x轴的平均位移为6×10-6m溶胶的黏度为 1×10-3Pa·s,求胶粒的半径。 2.某金溶胶在298K时达沉降平衡,在某一高度粒子的密度 ×108m-3,再上升×108m-3。 ×104kg.m-3,水的密度为 ×103kg.m-3。 求: (1)胶粒的平均半径及平均摩尔质量。 (2)使粒子的密度下降一半,需上升的高度。 3.已测得所制取的Sb2O3溶胶(为棒形粒子)的电动电势为 ζ=0.0405V,用此溶胶做实验,两电极间距离为,为使 在通电40min后能使溶胶界面向正极移动, 问在两电极间应加多大的电压? 已知该溶胶的黏度为0.00103Pa.s, 介电常数ε×10-6C.V-1.m-1 5.光气(COCl2)合成反应CO(g)+Cl2(g)→COCl2(g)很 可能是按以下的自由基反应机理,通过高活性中间物 Cl和COCl进行的: Cl2+M—k1→2Cl+M (1) Cl+CO+M—k2→COCl+M (2) COCl+M—k3→CO+Cl+M(3) COCl+Cl2—k4→COCl2+Cl(4) COCl2+Cl—k5→COCl+Cl2(5) 2Cl+M—k6→Cl2+M(6) 其中M代表第三体分子,k为反应速率常数。 (a)用稳态近似法得出光气合成反应的速率方程(用COCl2的 生成表示反应速率) (b)写出诱导期后反应的初速表示式 (c机理中那个基元反应的速率常数最大? 那个最小? 第五章化学平衡 在某恒定的温度和压力下,取 的A(g)进行如下化学反应 若 ,试证明,当反应进度 时,系统的吉布斯函数G值为最小,这时A,B间达化学平衡。 一定条件下,Ag与H2S可能发生下列反应: 25℃,100kPa下将Ag置于体积比为10: 1的H2与H2S的混合气体中。 (1)Ag是否会发生腐蚀而生成Ag2S? (2)混合气体中气体的体积分数为多少时,Ag不会腐蚀生成Ag2S? 解: (1)设H2和H2S的起始量分别为10mol和1mol,H2S的解离度为α,则 110 所以,Ag会发生腐蚀。 (2)设H2S气体的体积分数为y,若想要Ag不腐蚀,那么必须满足 即 又有 得 已知同一温度,两反应方程及其标准平衡常数如下: 求下列反应的 。 解: 所给反应=2× (2)- (1),因此 在一个抽空的恒容容器中引入氯和二氧化硫,若它们之间没有发生反应,则在375.3K时的分压分别为47.836kPa和44.786kPa。 将容器保持在375.3K,经一定时间后,总压力减少至86.096kPa,且维持不变。 求下列反应的Kθ。 解: 反应各组分物料衡算如下 因此, 在真空的容器中放入固态的NH4HS,于25℃下分解为NH3(g)与H2S(g),平衡时容器内的压力为66.66kPa。 (1) 当放入NH4HS时容器内已有39.99kPa的H2S(g),求平衡时容器中的压力。 (2) 容器内原有6.666kPa的NH3(g),问需加多大压力的H2S,才能形成NH4HS 解: 反应的化学计量式如下 5.11已知下列数据(298.15K): 解: 5.13已知25时,AgCl(s),水溶液中Ag+,Cl-的 分别为 5.19已知下列数据
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