物理化学期中测试卷答案

华南农业大学期中练习卷答案
科目：物理化学（公共）
一.选择题
二.填空题
1.定容:不做其它功：封闭体系°
2. W = ()； Q = 0； ZiU三0； ZkH三0。

3. AU = 0 J： AH = () J : AS = 38.29 J K l； AG = -11488 J
4. 山=皿＞山一。

5. AU < 0； AS < 0： W = 0
6. AH= 17610J o
7. △]Hm°(CO,g)= -110.51kJ.mol」o
8. _ 186g-mol1_ o 9. <
10.298K, l（PPa的纯坦成）的理想气体状态。

11.内=怵+打1哙：温度为T，压力为P6时,C旦=lmol・dn?且仍然符合Henry定律的状态。

12.各相的温度压力必须相等；每一个组分在所有相中的化学势必须相等。

13.饱和蒸汽压降低、沸点升高、凝固点降低和产生渗透压°
14. 4 : 3 : 2 . 15. Pcoj/P。

: 16. 1/8 倍。

17.活化分子的平均能量与反应物分子的平均能量的差值: 慢o
18. < o 19. 3 1.5 o
20. 增大, 减小o 21. 0.1 , 0.255 o
22. 正，负。

23. —O
24. 相同, 不相同o 25. :Aj + A? —A)o
26. OH 27. 指示剂。

28.正极，负极一,
29. S.n『°30. 临界胶束浓度；亲水亲油平衡值HLB 。

31.正：NaCl > Na^SO Na^ PQg。

32.J_>P£>P少。

33. 水包油，油包水，0/W , W/O
34. 8.72xlO・6J , 8.72xlO・6j o 35. △ P? = 2^Pi 。

36.布朗运动、扩散、沉降和沉降平衡，
热运动着的分散介质对溶胶粒子撞击产生的合力不为零。

37.液体部，与液体的表而相切使液体表而收缩的方向：互相垂直。

38.大于°39. Ag* , 正，正 .
四.简答题
1.答：不对。

理想气体单纯变化过程，其能、嬉仅是温度的函数，但过程有相变及化学变化时，
伴随有相变恰、反应恰，此时体系的能和培也随之变化。

2.解：.5C、101.325kPa 苯(/) ___________ k .5°C、101.325kPa 苯⑸
l T
・5°C、2.67kPa 苯(/) .5°C、2.28kPa 苯(s)
l T
・5°C、2.67kPa 苯(g) ------------- > .5“C、2.28kPa 苯(g)
3.答(1) 对纯物质，C=l：且在垮点温度下液、固两相平衡，所以P = 2
f = C — P+ 1 = 1 -2+ 1 =0 o
计算结果表明，在一定压力下，纯物质的熔点只能有唯一的定值。

(2)此体系C = 2 (NaCl,HQ) ,P = 2 (固体NaCl,水溶液K根据相律，当温度和压
力恒定时，f=C-P + 0 = 2-2 = 0。

说明NaCl在水中的饱和浓度是一定值。

5.答：（1）①相区是固态红磷的单相区；②相区是气态磷的单相区：③相区是液态磷的单相区、
④相区是固态黑磷的单相区。

四个区域的C=l, P=l,因此f=2。

（2）0A线是固态红磷与气态磷的两相平衡线；OB线是液态磷和气态磷的两相平衡线；00'
线是固态红磷与液态磷的两相平衡线：O'C线是固态黑磷与液态磷的两相平衡线；0。

线是固态红
磷与固态黑磷的两相平衡线。

在五条线上，f=l°
（3）00,和0，C分别是红磷和黑磷的熔点曲线，由于其竺＞0,因此熔点随压力的增加而
dT
增大。

6.答：水和玻璃润湿，在毛细管中形成凹液面，等高处的管液体所受到的压力R比管外液体小，AP指向液体外部，导致液体由压强高的地方向压强低的地方流动，使管液体上升，上升的高度与
外压差（即附加压力）有关。

而汞和玻璃不润湿，在毛细管中形成凸液面，情况正好相反，所以管
中汞而会下降，下降的高度也附加压力AP有关。

7.答；若液体能润湿毛细管壁，则管液而呈凹面，由开尔文公式可知，凹面液体上方的蒸气压小于平而液体蒸气压。

在指定温度下，当蒸气的压力小于平而液体蒸气压而大于毛细管凹而的蒸气压时，该蒸气虽然对平而液体未达饱和，但对管凹而液体已呈过饱和，此蒸气就会在毛细管凝聚成液体，这种现象即为毛细管凝聚。

例子如：土壤中的毛细管有保持水分的作用，水泥地而因有毛细管凝聚水而在冬天容易冻裂，
需要采取防寒措施等等。

8.答：使溶胶能相对稳定存在的主要因素有以下三个方而：首先扩散双电层的存在，使胶粒相互排斥，不易聚结变大。

其次，溶胶具有激烈的布朗运动，可克服重力对胶粒的作用。

最后，溶剂化作用，使其表而有一层溶剂化膜，对胶粒起保护作用，可阻止胶粒聚结变大。

9.答：相同之处：
1).分散相粒子的大小均在10-7〜10-9 m围
2).分散相粒子的相对粒子质量皆不均一，且显一定分布，都是多级分散体系
3).扩散速度缓慢
4),不能透过半透膜
不同之处：高分子溶液是热力学稳定体系，不需稳定剂，溶胶则是热力学不稳定体系需要稳定剂；高分子溶液是均相体系，体系服从相律，溶胶则是多相体系，体系不服从相律：高分子溶液对电解质不很敏感，Tyndall弱，溶胶则是对电解质非常敏感，Tyndall强：高分子溶液黏度大，溶胶则黏度小。

10.答：不对。

因为水滴越小，其饱和蒸气压越大。

若天空中的小水滴要起变化，一定是小水滴进
行蒸发，水蒸汽凝结在大水滴上。

11.答(1)正溶胶：(2) 40x10」mol・L」
五.计算题
1.解：(1) A U=0 A H = 0
W = "RTIn 乌=1 x 8.314x 2981n 4 = -5.705妃
P x105
Q = -W = 5.705 kJ
AS = ^ = — = 19.147
T 298
(2) Q P = AH = nC p ST = 1 x 2.5x8.314 x(223 - 298) = -1.559KJ
W = —4脱=-PAV = —nR项=一1 x 8.314 x (223 一298)=623.6 J
△U = Qp + W = -1559 + 623.6 = —935 AJ
T223
= -6.03」曰
AS = nC p [n — = 1 x 2.5 x 8.314 x In -
e T{298
2.解：lmol,300K. 101kPa,Vi △ U】△ H】Qi W】Imol, 300K. V2t P2
A U2 A H2 Q2 W2 lmo!370KJ010kPa. V2 ►
Vi = 8.314x300/(101xl03)=24.7 dm3V2= 8.314x370/( 1010x103)= 3.05 dm3
P2=8.3I4X300/(3.05X103) = 817.8 kPa
△Ui = 0 △ Hi = 0
Wi =-P2(V2-V]) = -817.8xlO3x(3.O5-24.7)xlO-3= 17.71 kJ
Q I=-W I =-17.71 kJ
W2 = 0
A U2=Q2 = Cv.m(T2-Ti) = 2.5x8.314x(370-300) = 1.45 kJ
△H?= (2.5R+R) (T2-T1) = 3.5x8.314x(370-300) = 2.04 kJ
整个过程：A U= A U!+ A U2=L45 kJ A H = A H I + A H2 = 2.04kJ
Q = Q1 + Q2 =-16.26 kJ W = Wi+W2= 17.71 KJ
3・解：设计如下过程：
H2(g) + O.502(g) ______________________________________________ k H2O(g) 800K、P e800K
I⑴[⑸H2(g) + 0.5O2(g) (2) H2O(/) (3 ) - H20(/) (4 ) H2O(g)
298K、P e k 298K、P e k 373K、P e373K、P6
298 298
斗=』(Cp.m.财/OSCpmg) CIT= [ (29.07 + 0.5X36.16=-23.67^ .,^/- S(X) 800
A r H m. 2 =-285.84 kJ-mol1
373 373
M = J Cpm mw) dT =J 75.2&77 =5.64” e。

广
2 典298
△ H4 = 40.65 kJ ・ mol」
8)0 800
j Cpm 仔京r = j 33.2&r = 14.20灯如尸
373 373
△r H m = △ H] + △r Hni.2 + △ H3 +△ H4 + △ Hs = — 249.02 kJ- mol
4. 解设计可逆变化途径（Imol ）:
Q 、W 、△ U 、△ H 、△ S 、△ G 卜 HQ(g,373K ・ 0.5x101 .3kPa)
AH = AH 】+ AH, = 40.66 + 0 = 40.66灯
△u = w + △% = M - W V )J+° =斗一 p (* -％)心％ - p* = MLI RT
=40.66 - 8.314x373x10-3 =37.56灯
Q = △ U = 37.56 kJ 里=AS 】+ AS,=当+汹 In -
+ 8.314 In 2 = 114.8」• KT
373
0.5x1013
373
△G = AG, + A0 = 0 + nRT In 。

芸*”。

= 8.314 x 373 In 0.5 = -2.15kJ
1 . 101.3 用炳函数做判据判断过程的方向 。

好 37.56x0 |
△3 …=— ---- =— ----------- =—1UU ・〃 -A
环境 7, 攵赢=墨"+ 屋环境= 114.8+(-100.7) = 14.17.^>0
因此，上述相变过程是自发过程。

所以， △皿％=44.06灯・海广
⑶ △M0M —MZ ・O6-34.17=9.893"
HQ(。

373K. 101.3kPa)
由于外压P e = 0
HQ(g,373K. 101.3kPa)
W = 0
373
5.解：（1）设固态苯的饱和蒸汽压为P ；
,液态苯的饱和蒸汽压为P ：
所以，在3O3K 时，液态苯的饱和蒸汽压为 P ； (3O3K) = 15.921 kPa ⑵啥=*（以
,12.303 1 1
In --------- = —_-( -------------------- )
3.27 8.314 273 293
②
6. 解：(1) =%G ：(SQ3)-dG ：(SO 」) = -370.42-(-300.37) = -70.05〃〃?o/-i
In K ，= -鱼丝=■
7(＞，，5()
- = 28.2736 驾=1 .90x 10”
『 RT 8314x298 / c 、 n o RT n so RT
RT
(2) P 。

= —
P“= — P so =—— °2 y
so
2 y
ss y
O —宁 —2x1(广 1X1()，』_堕71
% ； 一y 也产 万 —2x107x(8)心 8.314x298’ 一’
因为 K ：,>Q 『 所以\G ；t < 0 ,上述反应能自发进行。

7. 解：(1) A r W m e = 0 + (-287) - (-375) = 88 kJ-mol 1
= 311.8 + 223.07 - 364.6 = 170.27 J-mol 1^1
A r G m e = A r W m e - T ASP = 88000 一 298 x 170.27 = 37.260 kJ-mol 1 K°(298K) = exp(-ArG m e //?T)= exp [-37260/(8.3145x298) ] = 2.94xl0 7 (2)反应的 A 『Hm( 473K) =A r H m e ( 298K)
(2。

产 、
而73/0 = 藉=吕=。

」5。

(1 +。

)
解得： a = 0.264
8. 解 (1)根据上的单位可知，这是一个二级反应。

(2)
A(600K) = 4.0xl0%-口心6/600 =0 0091% dm 3 mor 1 s'1
= ------- = ------------------ = 1004.6s
kCg 0.009136 xO.l
/l.v
(3)
根据 k=A(T E °fRT
得
_战=_ 17464.6
题(473K) 88000 In ------------ = -------- —
2.94x10-7 8.314 298 473
检(473X) = 0.150
⑶
PCl 5(g) =PCl«g) + ci 2(g) 平衡I )B
1-a a a 2(1 — ct} 2a 2a 平衡切
心 \ + a 1 + a
膈=l+a
RT T & = 17464.6x8.314= 145.2 kJ-mol1
(4) 推导:
根据稳定态近似：由匹…cmcq=o
dt
d ； =
A 。

H ~ *3。

〃 =。

(5) 总反应的反应速率
由于反应①快速达到平衡，所以
9. 解.⑴
(IV)式代入(III)式得:
、= ^C ：=kC
dt 七"
推毕
所以
(2)
所以
些= 2^2 = 6 93x107$-：
t l!2 1000
In W = -灯=-6.93 x KF 4 x 2000 = -1.3863 C
v /i.o
C X( _1± = 0.25 = 25% Ci.o
]
c
1/2^ 4.()
上汕+上=上(马
G J Cm Cm 侦
1 t + t.n Cto 4/2
C M _ 七 2 C A0 t + t }f2 2000 + 1000 理—.3% 3
(3)
c 而=6.0-0 = 6.0
c .,。

2
以
所以％ = 1一二=1一主竺=0
C.o 2/P 2 2X 1000
说明A, B 物质已全部反应完全。

dt
kE
"七+心)
由于 k-i»
处,所以 则 k.i + k2CA=k.i
所以
将(1【)式代入(I ) k-i» 灼C A 乌_ k 心
式得 * = k,C°冷Ci=kCi
dt k.[
(II)
推毕.
(III)
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0 X T 0X E 8E X qq
一
_u x o x m .8
E V X K H I
(I)耋
a
14.解:(1)正极反应：Hg2Ch(s) + 2e — 2Hg0) + 2C1・
负极反应：H 2 -> 2H* +2 e
电池反应:Hg 2Cl2(s) + Ph 一 2Hg(/) + 2HC1
(2) 293K 时电池的电动势
E = 0.0694 + 1.881 x 10・3 x293 ・ 2.9x 10 6 x2932 = 0.3716 V (竺)=1.881x10-3-2x2.9xl0fx293 = l.816xl0WK-】 cT P
&Gm =・，iFE = - 2 x 96500x0.3716 = -71718.8 J = -71.72 kJ mol 1 △总(号)『=2x96485x1.816x107 =35.04八 祀・川。

尸
ArHm =ArGm +7&Sm = -71.72 + 293x35.05x 10； = 61.45 kJ-mol 」
Q R = TAr5m = 293 X 35.05 = 10270 J mol 】=10.27 kJ mol 」
电池反应： Zn (s) + Hg 2C12 (s) == ZnCl 2 (b) + 2Hg ⑴
E, =£f- —Inn ln(/^,^-)3
2 2 2F 2 2F '二2 伊'
2 x 96485x (1.22437 -1 . 10085) _ 批 0.25148 3x8.314x298
" n 0.00500
3.207 — 3.918 =-0.711
I = - (0.005 x22 + 0.005 x2xl 2) = 0.015mol -妒 2 J0.015/I
也兀=-0.509x2x1 v .
=-0.1111
1 + V0.015/I
Y ± = 0.774 a ± =/±0- = O.774x e 。

"" = 0.00614
(”±)3=0.006143 =2.31x10-7
百 RT
8.314x298 7
E S = E + ——In / s ，= 1.22437 + ln(2.3 IxlO -7) = 1.03V
IF 4 2x96485
15 .解:(1)
(2)
所以
公=0.491 r±.2
(4)
16.解:(1)电池符号表达式为： PtlH 2(P e )IHI(d = l)ll2(s)IPt
(2)化学反应式为:
H 2( p e ) + l2(s) ==== 2HI ( “ = 1 )
AiGm G = 2AfGm e (H +) + 2AfGm e (I )— AtGm e (H'g) —AGm 。

(【2,s)
=0 + 2x(—51.67)—0—0 =—103.34 kJ/mol
K e = exp(-△,G ； / RT) = exp[103.34x 103 7(8.314x298)] = 1.3xl018 E = E e = -ArG m 0/2F = 0.5355 V ⑶ 若电池反应写为：
0.5H 2(P e )+0.5I 2(S ) = HI ( o = 1 )
A r G m e =- 103.34^2 = -51.67 kJ.mol 1 K'=J1.3xl0* =1.14xl()9 E = E e = 0.5355 V
解：在3.085kPa F ，由Langmuir 吸附等温式得：
r =玖站 --------------- （1） 1
1+妨
在10.327kPa 下，由Langmuir 吸附等温式得: 「冬 - 2
1 + bR
-I 解方程（1）和（2）得:
.P, 2加』、 In -A-=——(-) p. RTp r
4崎*畏i —
=>P r =1012522。

^ = 101325+ — =101325+-2X 5,89^1Q =219125^6/ ' r IO%
f 219125
40500 z 1 1、 1 n -------------- = -------------- ( -------- ——)
101325 8.314 373 T r ,219125 40500 z 1 1、 In -------------- = ------------- ( ------- ——)
101325 8.314 373 T r
17. (2)
b =「〃一匚入=0.0481PL
以=（二+ 1汇=39.33彼己广
bp 】
18. 解:（1）根据开尔文公式:
「 C ,姑、 AC
i =— — (—)r =—
RT dC RT
bo — AC= a 0-FRT = 0.0718 一 4.33xl06 x8.314 x298 = 0.061 N- nr
19.解:
T r = 396K
所以
AC = fRT。