1、第 1 页 共 14 页 浙江大学远程教育学院 物理化学 课程 作业 （必做） 姓名： 张倩倩 学 号： 714007222005 年级： 2014 年秋 学习中心： 温州 第一章 热力学第一定律 一 、填空题 1. 宏观上静止且无外力场存在的封闭 2. 封闭系统在非体积功为 0 且等压 3. 强度性质 4. 小于 二 、 简 答题 1. 什么是系统？什么是环境？ 答： 将一部分物质从其他部分中划分出来，作为研究的对象，这一部分物质就称为 系统； 系统之外与系统密 切相关的部分称为环境。 2. 什么是热力学第一定律？ 答：将能量守恒与转化定律应用于宏观的热力学系统即为热力学第一定律 。 三 、
2、 计算题 1. 答： （ 1）自由膨胀； 0)(0)( 1212e VVVVpW 因为理想气体的热力学能和焓都只是温度的函数，而理想气体自由膨胀过程温度不变，所以： U=H=f(T) 0 （ 2）等温可逆膨胀； 因为理想气体的热力学能和焓都只是温度的函数，所以等温过程 U=H=0 W=-nRTln(v2/v1)=-1x8.314x298ln(40/15)=-2430J 第 2 页 共 14 页 Q=-w=2430J （ 3）在恒定外压为终态压力下等温膨胀。 U=H=0 P=nRT/V=(18.314298)/(40/1000)=61.94KPa W=-61.94 (40-15) =-1548.
3、5J Q=-w=1548.5J 2. 答 ： 2NaCl(s) + H2SO4(l) = Na2SO4(s) + 2HCl(g) rHm=（ H） 产物 -（ H） 反应物 =（ -1383-92.3*2） -（ -411*2-811.3） =65.7KJ/mol 第二章 热力学第二定律 一 、 单 选题 1. 反应 NH4Cl (s) = NH3(g) + HCl (g)的 rSm A 。 A大于零 B 小于零 C等于零 D不确定 二 、填空题 1. 过程方向限度 2. 大于 3. 绝热可逆压缩 4. 封闭系统等温等压和非体积功为零 5. 小于 三 、 简 答题 1. 什么是热力学第二定律？
4、 答：热量由低温物体传给高温物体而不引起其他变化，是不可能的。 2. 如何用熵判据判断过程的方向？ 答：熵是系统混乱程度的度量 ， 孤立系统的熵值永远不 会减少，孤立系统杜绝了一切人为控制则可用熵增原理来判别过程的自发方向。孤立系统中使熵值增大的过程是自发过程也是不可逆过程；使系统的熵值保持不变的过程是可逆过程，系统处于平衡态；孤立系统中不可能发生使熵值变小的任何过程。 3. 如何用吉布斯能判据判断过程的方向？ 答：在等温等压和 W=0 的条件下，封闭系统自发过程总是朝着吉布斯能减小的方向进行，直至吉布斯能降到极小值（最小吉布斯能原理），系统达到平衡。 第 3 页 共 14 页 4. 一般情况
5、下，温度升高，固体溶解度增大，气体溶解度减小，请用热力学原理解释之。 答：一般情况下，固体溶解是熵增加过程 ，而气体溶解是熵减少过程。根据 G=H -TS 提高温度对固体溶解有利而对气体溶解不利。 四 、计算题 1. 答： P 末 V 末 =nRT P 末 0.05m=2mol 8.314 298.15K P 末 =9.92 104 PaW=-P 末 V=-9.92 104Pa（ 0.05m2-0.025m2） =-2.48 103 J Q=-W=2.48 103 J S 环境 =-Q/T=8.314J/mol/K 温度不变状态函数 U、 H、 S、 F 和 G 都为零 2. 0.5L 343
6、K 的水与 0.1L 303K 的水混合，求系统的熵变 。已 知水的 Cp,m=75.29J/(Kmol)。 答： 0.5 75.29（ 343-T） =0.1 75.29 (T-303) T=336.33 S=Cpln（ T/T0） + Cpln(T/T1)=2.091J/K 3. 答 ： （ 1） S 槽 =-Q/T 槽 =-4184/（ 96.9+273） =-11.3 JK -1 （ 2） S 空 =Q/T 空 =4184/（ 26.9+273） =13.95 JK -1 （ 3）因为 S 总 =S 槽 +S 空 =-11.3+13.95=2.65 JK -1 0 所以不可逆。 4.
7、答 ： rSm =S ，金刚石 ,s- S ，石墨 ,s=2.44-5.69=-3.25 Jmol -1K -1 r G m=rH -T rSm =1.90*1000-（ 25+273） *（ -3.25） =2868J/mol=2.87KJ/mol 石墨更稳定 第 四 章 化学平衡 一 、 单 选题 1. *改变反应物的浓度将影响化学平衡，这是由于 B 发生改变所致。 A mrG B rGm C经验平衡常数 D标准平衡常数 2. *已知反应 N2+3H2= 2NH3 的标准平衡常数为 K1，反应 ( g )NH( g )H23( g )N21322 第 4 页 共 14 页 的标准平衡常数为
8、 K2，两者的关系为 D 。 A K1 =K2 B K1 =2K2 C K1 =K2 D K1 = (K2 )2 3. *反应 N2O5 (g) = N2O4(g) + O2(g) 的 rHm= 41.84 kJmol-1，为了提高 N2O4 的产率，可以采取的措施是 B 。 A 降低温度、提高压力 B 降低压力、提高温度 C 降低温度、降低压力 D 提高温度、提高压力 4. *若 298K 时反应 N2O4(g) 2NO2(g) 的 K = 0.1132，则当 N2O4 和 NO2 的分压均为1.0 kPa 时，该反应 A 。 A 向生成 NO2 的方向进行 B 向生成 N2O4 的方向进行
9、 C 正好达到化学平衡 D 难于判断其进行方向 5. *某气态反应为放热反应，在 727 时的 K=3.410-5，已知 rHm=-189kJmol-1，则在827 时的 K= C 。 A 3.410-5 B 3.410-4 C 4.310-6 D 4.310-7 二 、填空题 1. (K1 /K2 )2 。 2. 0.02409 。 3. 向左 4. 向右 5. -15.92 kJmol-1。 三 、 简 答题 1. 化学反应 CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)必须在高温下进行，请用热力学原理解释之。 答：化学反应 CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)是吸热反应，提高反应温
10、度可以增大平衡常数， 有利于反应正向进行。 2. 答：乙苯脱氢生成苯乙烯是吸热 反应，提高反应温度有利；该反应也是增加体积的反应，减少压力有利。通过通入过热水蒸气即可以提供热量，维持较高的反应温度，同时还由于水蒸气不参加反应，起稀释作用，与减少压力效果等同。 第 5 页 共 14 页 四 、计算题 1. 答： (1)因为 rGm=-168.6-68.178+228.59=-8.268 kJmol -1 rGm=-RTlnK lnK= rGm/（ -RT） =-8.268*103/（ -8.314*298.2） =3.3025 所以 K=27.18（ 298.2K） (2) ln（ K2/K1）
11、 =【 rHm *(1/T1-1/T2) 】 /R lnk2/27.18=-46.02*1000*(1/298.2-1/500)/8.314 lnk2/k1=7.5 K2=0.01516 2 答： (1) rGm =-RTlnK=-8.314*298.2*lnK=12890 lnK=-5.2 K=5.521*10-3( （ 2） 能自动分解 第 五 章 相平衡 一 、 单 选题 1. 简单低共熔 双组分系统 T-x相图 如图所示。当物系点 M随温度下降时，固相物质与液相物质重量的比值 A 。 （ ） A 增大 B 减小 C 不变 D 先增大，后减小 二 、填空题 1. 在常温常压下，由 O2（
12、 g）、 N2（ g）、 CO2（ g）和 H2O（ l）等四种物质组成的平衡系统含有 2 相。 2. 碳酸钠与水可以形成三种含水盐 ： Na2CO3H 2O(s)、 Na2CO37H2O(s)和 Na2CO310H2O(s)。M T x A B 第 6 页 共 14 页 在常压 下， Na2CO3(s)与 Na2CO3 溶液及一种 Na2CO3 含水盐 (s)三相平衡，则该 含水盐 含有 2 个水分子。 3. 单组分系统三相点的自由度等于 0 。 4. 已知 A 和 B 不会形成恒沸混合物，纯 A 的沸点低于纯 B 的沸点。对任一比例的 A 和 B混合物进行 精馏，塔底馏出物是 纯 B 。
13、5. 固体混合物在某个比例时的熔点最低，该熔点 称为最低共熔点。 三 、 简 答题 1. 什么是恒沸混合物？ 答：气液平衡时两相组成相同的混合物。 四 、计算题 1. 已知水的气化热为 H=40.67kJmol-1， 求 p=404.13kPa 时 水的沸点。 答 ： lnP2/P1=H(T 2-T1)/RT1T2 P1=101.32kPa TI=100+273=373K P2=404.13kPa H=40.67kJmol -1 ln(404.13/101.32)=40670*(T2-373)/(8.314*373*T2) T2=144.1 2： （ 1） A 区（上面）：液相 B 区（中左）
14、：液相 +固相邻硝基氯苯 C 区（中右）：液相 +固相对硝基氯苯 D 区（下面）：固相邻硝基氯 苯 +固相对硝基氯苯 （ 2）根据杠杆规则： ns/nl=（ 70-60.18） /（ 100-70） =9.82/30 ns=（ 70+30） *9.28/（ 30+9.82） =24.66g nl=（ 70+30） *30/（ 30+9.82） =75.34g 第 六 章 电化学 一 、 单 选 题 1. 下列说法正确的是 A 。 A E 与电解质活度有关， E与电解质活度无关 B E 与电解质活度无关， E与电解质活度有关 第 7 页 共 14 页 C E 和 E均与电解质活度无关 D E 和
15、 E均与电解质活度有关 2. Pt H2 (p1) H2SO4 (m) O2 (p2) Pt 的电池反应可写成： H2 (g) + O2 (g) = H2O (l) 或 2H2 (g) + O2 (g) = 2H2O (l) 相应的标准电动势和化学反应标准平衡常数分别用 E1、 E2、 K1和 K2表 示，则 D 。（ ） A E1= E2、 K1= K2 B E1E2、 K1K2 C E1E2、 K1= K2 D E1= E2、 K1K2 二 、填空题 1. Ca2+ 和 Cl- 的无限稀释摩尔电导率分别为 3Cam 101 9 0.12 ，Sm2mol-1 和3Clm 10634.7 -
16、， Sm2mol-1 ，则 CaCl2 的 无 限 稀 释 摩 尔 电 导 率 2CaClm， = 0.01646 Sm2mol-1。 2. Ag AgCl， KCl(a1) AgNO3(a2) Ag 的电池反应是 Cl-(al)+Ag+（ a2） =AgCl（ s） 。 3. Pt H2 (p) NaOH (a) HgO (s) Hg(l) 的正极反应 是 HgO（ s） +H2O+2e-=Hg(l)+2OH-(a)。 4. Pt H2 (p1) H2SO4 (m) H2 (p2) Pt 的负极反应是 H2(p1)=2H+(m)+2e- 。 5. 在电化学中，规定 标准氢电极 的电极电势为零
17、。 三 、 简 答题 1. 什么是摩尔电导率？ 答：摩尔电导率是指相距为 1m的两平行电极间放置含有 1mol 电解质的溶液所具有的电导。 2. 什么是可逆电池？ 答：电池中进行的化学反应，能量转换和其他过程均可逆的电池 四 、计算题 1. 答： （ 1） 因为 G=1/R ， G=R*A/l 所以 l/A=kR=0.2786*82.4=22.96m-1 （ 2） K2=l/R2A=1/376*22.96=0.06105Sm -1 第 8 页 共 14 页 （ 3） 因为 m=KVm=k/c 所以 m（ K2SO4） =k/c=6.11*10-2/0.0025*103=0.0245Sm 2mo
18、l -1 2. 答： 已知 m Ag+=61.92*10-4sm 2mol-1 m cl+=76.34*10-4 sm 2mol-1 m（ AgCl） = m （ AgCl） =（ 61.92+76.34） *10-4=1.382*10-2 sm 2mol-1 根据 C（饱和） = k(溶液 )-k（水） / m(AgCl)= (3.41-1.52)*10-4 /1.382*10-2=1.37*10-2molm -3 根据溶解度定义：每 kg 溶液溶解的固体 kg 数，对于极稀溶液 =1dm-3溶液， 所以 AgCl 的标准活度积为： KSP（ AgCl） =c（ Ag+） /c c(Cl-)
19、/ c=(1.37*10-5)2=1.88*10-10 答： (1)负极（氧化反应）： 2Cl-2e Cl2 正极（还原）反应： MnO4-+8H+5e- Mn2+4H2O 电池反应： 2MnO4-+16H+10Cl- 2Mn2+5Cl2+8H2O （ 2） E = MnO4-， Mn2+- Cl2（ g） /cl-=1.507-1.358=0.149V （ 3） E=E -(RT)/(Vf)ln(CMn)2*(Ccl)5*(CH2O)8/C2(Mno4-) =0.149-(8.314*298/10/96500) =0.0543V 第 七 章 化学动力学 一 、判断题 1. 对 二 、 单 选
20、题 1. 化学反应 2k3 3O2O 的反应速率可以表示为 dtdC3O 或 dtdC2O ， 两者之间的关系为 D 。 A dtdCdtdC 23 OO B dtdC2dtdC 23 OO C dtdC23dtdC 23 OO D dtdC32dtdC 23 OO 三 、填空题 1. 由反应物微粒 (分子、原子、离 子、自由基）一步直接生成产物的反应 称为 基元反应 。 第 9 页 共 14 页 2. 某化学反应 A+BP 的速率方程是 2BAA CCdtdC k，该反应的反应级数等于 3 。 3. 某化学反应 AP 是一级反应，当反应时间为 2t1/2时，反应的转化率为 75% 。 4.
21、已知下列两个反应的指前因子相同，活化能不同，且 Ea,1Ea,2 ABCk1k2当反应温度升高时， k1 小于 k2 （填 “大于 ”、 “小于 ”或 “等于 ”）， k1 k2 增大 （填“增大 ”、 “减小 ”或 “不变 ”）。 5. 按照光化当量定律 , 在光化反应的初级过程中 , 1 爱因斯坦能量活化 1 mol 反应物分子。 温度对光化反应的速率常数影响 大 四 、 简 答题 1. 什么是准一级反应？ 答： 有些反应实际上不是真正的一级反应，但由于其它反应物的浓度在反应过程中保持不 变或变化很小，这些反应物的浓度项就可以并入速率常数中，使得反应速率只与某反应物的一次方成正比，其速率方
22、程的形式与一级反应相同，这样的反应称为准一级反应 。 2. 用活化分子的概念解释提高反应温度可以加快化学反应的原因。 答： 根据波兹曼能量分布定律，温度升高，高能量分子所占的比例增大，即活化分子增多，反应速率加快。 3. 为什么光化反应的速率常数 与温度关系不大？ 答： 在热化学反应中，活化分子是根据玻尔兹曼能量分布反应物分子中能量大于阈能的部分。温度升高，活化分子所占的比例明显增大，速率常数增大。而在光化反应中，活化分子主要来源于反应物分子吸收光子所形成，活化分子数与温度关系不大，因此，速率常数也与温度关系不大。 4. 降低反应温度有利于提高合成氨反应的平衡转化率 , 但实际生产中为什么选取
23、 450 550 的较高温度？ 答： 由于合成氨反应是放热反应，降低反应温度有利于提高合成氨反应的平衡转化率 , 但实际生产中，不仅要考虑平衡转化率，还要考虑反应速率，升 高温度对提高反应速率有利。实践的结果是选取 450 550 比较合适。 第 10 页 共 14 页 五、计算题 1. 答： （ 1） ln（ CA,0/CA） =KAT CA,0/CA=r A,0/rA=4 Ln4=KA*120 KA= ln4/120=0.0116 min-1 （ 2） t1/2=ln2/kA=0.693/0.0116=60min （ 3） rA=k*CA CA= 4.0010 -3/0.0116=0.34
24、5mol*dm-3 2. 答： (1)反应的活化能： t11/2=ln2/K1=32.1*60=1926 K1=3.60*10-4h-1 T21/2=ln2/K2=17.1*60=1026 K2=6.76*10-4 h-1 ln(6.76/3.60)=-E/8.314*1/(37+273)-1/(43+273) E=85.60kJ/mol 所以 故反应的活化能 E=85.60kJ/mol (2)速率常数： k3=k2*exp-E/R*(1/298-1/316)=5.68*10-3h-1 3： （ 1） t1/2=（ ln2） /k=ln2/7.92=0.0875d （ 2） k2=k1*exp
25、-E/R*(1/298-1/373)=0.04341d-1 （ 3） t0.7=（ 1/K） *ln（ 10/7） =8.22d 第 八 章 表面现象 一 、填空题 1. p 平 、 p 凹 和 p 凸 分别表示平面、凹面和凸面液面上的饱和蒸气压，则三者的关系是 p 凹 p 平 p 凸 。 2. 20 时，水的饱和蒸气压为 2337.57Pa，密度为 998.3kgm-3，表面张力为 7.27510-2 Nm-1，则半径为 10-9m 的水滴在 20 时的饱和蒸气压为 6864.83Pa 。 3. 已知某温度下液体 A、液体 B 和它们之间的表面张力分别 A=7.510-2Nm-1 ， B=3.210-2 Nm-1 ， A-B=1.210-2 Nm-1 ，则 A 在 B 表 面 的 铺 展 系 数 等 于 -5.5 10-2N m-1 ， A 不能 在 B 表面铺展（填 “能 ”或 “不能 ”）。
