72物理化学7答案与评分标准

洛阳理工学院 2011/2012 学年 第二学期 物理化学 期末考试试题卷A.

适用班级：B100101、02、03、04、05、06、07、08 考试日期时间：单击此处键入考试日期时间

一、选择题(每小题2分，共20分)

1—5. D AB C D 6—10 A C C C B

二、填空题(每小题2分，共20分)

1. <，<

2. Q ，W ， U ∆

3. 亨利，拉乌尔

4. 一种

5. 59.14，90.86

6. b/a , 3/1

7. 4.86×10-3 s -1 8．阴极，气体 9. P 凹＜P 平 10. K 3Fe(CN)6＞MgSO 4＞FeCl 3

三、计算题(每题10分，共50分)

1．在101.33kPa ，373K 下，在一个小球内装入2mol 液体水，将小球放入373K 的恒温真空箱中，打破小球，刚好使液

体水变为101.33kPa ，373K 的理想气体水蒸气。已知水在101.33kPa ，373K 时摩尔蒸发焓为-1mol kJ 67.40⋅=∆m g

l H 求上

述过程的Q W U H S ∆∆∆，，，，，△A,△G 。

解：恒容：△H = n m g

l H ∆=

KJ 3.8167.402=⨯ （3分） W = 0 kJ （2分）

Q =△U = △H - △(PV ) = 81300 - 2*8.314*373 =KJ 1.75 （1分）

⋅⋅==∆=∆-10.218373

3.81K J T H S （2分） KJ S T U A 21.60.218373101.753-=⨯-⨯=∆-∆=∆ （1分）

0=∆-∆=∆S T H G （1分）

2工业上用乙苯脱氢制苯乙烯 C 6H 5C 2H 5(g) = C 6H 5C 2H 3(g)+H 2(g)，如反应在900K 下进行，其K Θ=1.51.试分别计算在下述情况下，乙苯的平衡转化率。

（1）反应压力为100 kpa ；

（2）反应压力为100 kpa ，且加入水蒸气使原料气中水与乙苯蒸气的物质的量之比为10：1.

（3）在该温度下如何提高乙苯的转化率？

解：设乙苯的转化率为α

C 6H 5C 2H 5(g) = C 6H 5C 2H 3(g)+H 2(g)

开始 1 0 0

平衡 1-α α α

平衡总量 1+α

p K $=652326525C H C H H C H C H p p p p p p $$$=2()111p p p p

αααα+-+$=221p p αα-$ （3分） ① 将p K $

=1.51，反应压力p =100 kPa 代入上式，解得 α=77.6%（1分）

②加入水蒸气后

C 6H 5C 2H 5

(g) C 6H 5C 2H 3(g)+H 2(g) H 2O

开始 1 0 0 10

平衡 1-α α α 10

平衡总量 11+α

p K $=652326525C H C H H C H C H p p p p p p $$$=2()11111p p p p

αααα+-+$$=2(11)(1)p p ααα+-$（3分） 将p K $

=1.51，反应压力p =100 kPa 代入上式，解得 α=95.0%（1分）

③减小压力，加入惰性气体，可以提高乙苯的转化率。（2分）

3. 定容气相反应A + 2B →C ，已知速率系数B k 与温度的关系为（对A 和B 均为一级）

311B 9622ln(/dm mol s )24.00/K

T --⋅⋅=-+k (1)计算反应的活化能a E ；

(2)若反应开始时，3A,00.1mol dm c -=⋅，3B,00.2mol dm c -=⋅，欲使A 在10 min 内转化率达90%，则反应温度T 应为多少？ 解：(1)由阿伦尼乌斯方程的不定积分得：

T

RT E a 9622-=- （3分） 10.80314.89622-⋅=⨯=mol KJ E a （1分）

(2)速率方程微分式：22

1B B B C k dt dc ⨯=- 积分式：1

130,15.060102

19.019.02.012

111--⋅⋅=⨯⨯=-⨯=-⨯s mol dm k k t k x x C B B B B B B （4分）

K T T

5.37100.24962215.0ln =+-

= （2分） 4. 在25℃时HCl 无限稀释摩尔电导率为42.6 ×10-3 S· m 2·mol -1，CH 3COONa 及NaCl 的无限稀释摩尔电导率分别为

9.1×10-3 S· m 2·mol -1和12.7 ×10-3 S· m 2·mol -1. 测得浓度为0.100mol.dm -3 的 HAc 溶液的Λm 为5.20×10-4S·m 2·mol -1. 求(1)CH 3COOH 的无限稀释摩尔电导率? (2)HAC 在该浓度下的电离平衡常数?

解：(1)∞m Λ（CH 3COOH ） = ∞m Λ（H +）＋∞m Λ (CH 3COO -)

= { ∞m Λ（H +）＋∞m Λ(Cl -)} + {∞m Λ(CH 3COO -) + ∞m Λ (Na +)} －{∞m Λ（Na +） +∞m Λ（C l -）}

= ∞m Λ（HCl ）＋∞m Λ (CH 3COONa) －∞m Λ（NaCl ）

= (42.6 + 9.1 － 12.7 ) ×10-3 S · m 2·mol -1

= 39×10-3 S · m 2·mol -1 （4分）

(2) CH 3COOH = CH 3COO - + H +

起始时 c 0 0

平衡时 c (1-α) c α c α

0133.010

391020.534

--∞⨯⨯=ΛΛ=∂m m （3分） K = ()()2

/1/c c c c αα-=1.79*10-5 （3分）

5. 在293.15K 时乙醚-水、乙醚-汞及水-汞的表面张力分别为0.0107、0.379及0.375 N·m -1。若在乙醚与汞的界面上滴

一滴水，试求其润湿角θ。

解：由杨氏方程： （1分）

（3分）