物理化學(xué)練習(xí)題(答案)

xxx公司文件編號(hào)：文件日期：修訂次數(shù)：第1.0次更改批準(zhǔn)審核制定方案設(shè)計(jì)，管理制度物理化學(xué)練習(xí)題一、填空題1、100C、1.5p的水蒸汽變?yōu)?00C，p的液體水，則此過程的S_〈_0,G_〈_0。2、理想氣體向真空膨脹，體積由V1變到V2，其U_=_0，S_〉_0。3.NiO(s)與Ni(s),H2O(g),H2(g),CO2(g)及CO(g)呈平衡，則該體系的獨(dú)立組分?jǐn)?shù)為__4__，自由度數(shù)為__3__。4.在等溫等壓當(dāng)W′=0的變化過程可用G來判斷過程的方向，在等溫條件則用F或者S來判斷過程的方向。5.某反應(yīng)的速率常數(shù)為0.462分-1，其初始濃度為0.1mol·dm-3，反應(yīng)的半衰期為1.5min，對(duì)一個(gè)化學(xué)反應(yīng)來說k越大反應(yīng)速率越快。6．在等體積0.08mol·dm-3KI和0.1mol·dm-3AgNO3溶液生成的AgI溶膠中，分別加入電解質(zhì)NaCN,MgSO4,CaCl2其聚沉能力的順序是MgSO4>CaCl2>NaCN。7．由緊密層和擴(kuò)散層構(gòu)成擴(kuò)散雙電層，ξ電勢(shì)是滑動(dòng)面和本體溶液之間的電勢(shì)。8．比表面能的定義式為σ=，發(fā)生毛細(xì)管凝結(jié)時(shí)，液體在毛細(xì)管上的接觸角必θ<90。。9、理想氣體恒溫可逆壓縮，U_=_0，H_=_0。二、是非題2、dH=CpdT及dHm=Cp,mdT的適用條件是無化學(xué)反應(yīng)和相變，且不做非體積功的任何等壓過程及無化學(xué)反應(yīng)和相變而且系統(tǒng)的焓值只與溫度有關(guān)的非等壓過程。對(duì)3．從同一始態(tài)經(jīng)不同的過程到達(dá)同一終態(tài)，則Q和W的值一般不同，（對(duì)）Q+W的值一般也不相同。（錯(cuò)4．在101.325kPa下，1moll00℃的水恒溫蒸發(fā)為100氣體，那么由于過程等溫，所以該過程ΔU=0。（錯(cuò)5．自然界發(fā)生的過程一定是不可逆過程。（對(duì)6．相變過程的熵變可由計(jì)算。（錯(cuò)⑴“某體系處于不同的狀態(tài)，可以具有相同的熵值”，此話對(duì)否（

錯(cuò)⑸1mol理想氣體進(jìn)行絕熱自由膨脹，體積由V1變到V2，能否用公式：計(jì)算該過程的熵變？（可以7.等溫等容條件下，B在、兩相中達(dá)平衡，有B=B。對(duì)14．恒溫、恒壓下，ΔG>0的反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。錯(cuò)19．在同一反應(yīng)中各物質(zhì)的變化速率相同。錯(cuò)，同一化學(xué)反應(yīng)各物質(zhì)變化速率比等于計(jì)量系數(shù)比。.若化學(xué)反應(yīng)由一系列基元反應(yīng)組成，則該反應(yīng)的速率是各基元反應(yīng)速率的代數(shù)和。錯(cuò)，總反應(yīng)速率與其他反應(yīng)速率的關(guān)系與反應(yīng)機(jī)理有關(guān)。21．單分子反應(yīng)一定是基元反應(yīng)。 對(duì)22．雙分子反應(yīng)一定是基元反應(yīng)。對(duì)23．零級(jí)反應(yīng)的反應(yīng)速率不隨反應(yīng)物濃度變化而變化。對(duì)24．若一個(gè)化學(xué)反應(yīng)是一級(jí)反應(yīng)，則該反應(yīng)的速率與反應(yīng)物濃度的一次方成正比。對(duì)25．一個(gè)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行完全所需的時(shí)間是半衰期的2倍。錯(cuò),只有零級(jí)反應(yīng)26．一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的級(jí)數(shù)越大，其反應(yīng)速率也越大。錯(cuò),級(jí)數(shù)越大,濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響也越大27．若反應(yīng)A+B==Y+Z的速率方程為：r=kcAcB，則該反應(yīng)是二級(jí)反應(yīng)，且肯定不是雙分子反應(yīng)。錯(cuò),如果是元反應(yīng),就是雙分子反應(yīng)28.下列說法是否正確：(1)H2+I2=2HI是2分子反應(yīng)；錯(cuò)(2)單分子反應(yīng)都是一級(jí)反應(yīng)，雙分子反應(yīng)都是二級(jí)反應(yīng)。對(duì)(3)反應(yīng)級(jí)數(shù)是整數(shù)的為簡(jiǎn)單反應(yīng);錯(cuò)(4)反應(yīng)級(jí)數(shù)是分?jǐn)?shù)的為復(fù)雜反應(yīng)。對(duì)30．若反應(yīng)(1)的活化能為E1，反應(yīng)(2)的活化能為E2，且E1>E2，則在同一溫度下k1一定小于k2。錯(cuò)，A與Ea和ko都有關(guān)。31．若某化學(xué)反應(yīng)的ΔrUm<0，則該化學(xué)反應(yīng)的活化能小于零。錯(cuò)，Ea>0。35．反應(yīng)物分子的能量高于產(chǎn)物分子的能量，則此反應(yīng)就不需要活化能。錯(cuò)。該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，中間產(chǎn)物的能量比反應(yīng)物高，要活化能的。36．溫度升高。正、逆反應(yīng)速度都會(huì)增大，因此平衡常數(shù)也不隨溫度而改變。

錯(cuò)。正逆反應(yīng)速率增加的倍數(shù)不同。37．只有在比表面很大時(shí)才能明顯地看到表面現(xiàn)象，所以系統(tǒng)表面增大是表面張力產(chǎn)生的原因。錯(cuò)，表面張力產(chǎn)生的原因是處于表面層的分子與處于內(nèi)部的分子受力情況不一樣。38.對(duì)大多數(shù)系統(tǒng)來講，當(dāng)溫度升高時(shí)，表面張力下降。對(duì)39．液體在毛細(xì)管內(nèi)上升或下降決定于該液體的表面張力的大小。錯(cuò)，液體在毛細(xì)管內(nèi)上升或下降決定于液體能否潤(rùn)濕管壁，潤(rùn)濕與否與σ(l-g)、σ(l-s)和σ(g-s)的相對(duì)大小有關(guān)。三、單選題：1．對(duì)于克勞修斯不等式，判斷不正確的是：C(A)

必為可逆過程或處于平衡狀態(tài)；(B)必為不可逆過程；(C)

必為自發(fā)過程；(D)

違反卡諾定理和第二定律，過程不可能自發(fā)發(fā)生。2．體系的下列各組物理量中都是狀態(tài)函數(shù)的是：C(A)

T，p，V，Q；

(B)m，Vm，Cp，?V；(C)

T，p，V，n；

(D)T，p，U，W。3．某高壓容器中盛有的氣體可能是O2、Ar、CO2、NH3中一種，在298K時(shí)由5dm3絕熱可逆膨脹到6dm3，溫度降低21K，則容器中的氣體是：A(A)

O2；

(B)CO2；

(C)NH3；

(D)Ar。10．計(jì)算熵變的公式適用于下列：(A)

理想氣體的簡(jiǎn)單狀態(tài)變化；

B(B)

無非體積功的封閉體系的簡(jiǎn)單狀態(tài)變化過程；(C)

理想氣體的任意變化過程；

(D)

封閉體系的任意變化過程；4．2mol理想氣體B，在300K時(shí)等溫膨脹，W=0時(shí)體積增加一倍，則其?S(J·K-1)為：D(A)

-5.76；

(B)331；

(C)5.76；

(D)11.52。

5．熵是混亂度(熱力學(xué)微觀狀態(tài)數(shù)或熱力學(xué)幾率)的量度，下列結(jié)論中不正確的是：D(A)

同一種物質(zhì)的

；(B)

同種物質(zhì)溫度越高熵值越大；(C)

分子內(nèi)含原子數(shù)越多熵值越大；(D)

0K時(shí)任何純物質(zhì)的熵值都等于零。6．?G=?A的過程是：B(A)

H2O(l,373K,p)H2O(g,373K,p)；(B)

N2(g,400K,1000kPa)N2(g,400K,100kPa)；(C)

等溫等壓下，N2(g)+3H2(g)--NH3(g)；(D)

Ar(g,T,p)--Ar(g,T+100,p)。7．在-10℃、101.325kPa下，1mol水凝結(jié)成冰的過程中，下列哪個(gè)公式可以適用：B(A)?U=T?S；

（B）；

(C)?H=T?S+V?p；

(D)?GT,p=0。8．對(duì)多組分體系中i物質(zhì)的偏摩爾量，下列敘述中不正確的是：B(A)Xi是無限大量體系中i物質(zhì)每變化1mol時(shí)該系統(tǒng)容量性質(zhì)X的變化量；(B)

X為容量性質(zhì)，Xi也為容量性質(zhì)；Xi不僅決定于T、p，而且決定于濃度；

(D)X=∑niXi。41．進(jìn)行反應(yīng)A+2D--3G在298K及2dm3容器中進(jìn)行，若某時(shí)刻反應(yīng)進(jìn)度隨時(shí)間變化率為0.3mol·s-1，則此時(shí)G的生成速率為(單位：mol-1·dm3·s-1)：C(A)0.15；

(B)0.9；

(C)0.45；

(D)0.2。42．基元反應(yīng)體系aA+dD--gG的速率表達(dá)式中，不正確的是：C(A)

-d[A]/dt=kA[A]a[D]d；

(B)-d[D]/dt=kD[A]a[D]d；(C)

d[G]/dt=kG[G]g；

(D)d[G]/dt=kG[A]a[D]d。43．某一反應(yīng)在有限時(shí)間內(nèi)可反應(yīng)完全，所需時(shí)間為c0/k，該反應(yīng)級(jí)數(shù)為：A(A)

零級(jí)；

(B)一級(jí)；

(C)二級(jí)；

(D)三級(jí)。44．某反應(yīng)，其半衰期與起始濃度成反比，則反應(yīng)完成87.5％的時(shí)間t1與反應(yīng)完成50％的時(shí)間t2之間的關(guān)系是：C(A)

t1=2t2；

(B)t1=4t2；

(C)t1=7t2；

(D)t1=5t2。45．有相同初始濃度的反應(yīng)物在相同的溫度下，經(jīng)一級(jí)反應(yīng)時(shí)，半衰期為t1/2；若經(jīng)二級(jí)反應(yīng)，其半衰期為t1/2'，那么：D(A)

t1/2=t1/2'；

(B)t1/2>t1/2'；

(C)t1/2<t1/2'；

(D)兩者大小無法確定。46．起始濃度都相同的三級(jí)反應(yīng)的直線圖應(yīng)是(c為反應(yīng)物濃度，n為級(jí)數(shù))：B

47．某化合物與水相作用時(shí)，其起始濃度為1mol·dm-3，1小時(shí)后為0.5mol·dm-3，2小時(shí)后為0.25mol·dm-3。則此反應(yīng)級(jí)數(shù)為：B(A)0；

(B)1；

(C)2；

(D)3。48．某反應(yīng)速率常數(shù)k=2.31×10-2mol-1·dm3·s-1，反應(yīng)起始濃度為1.0mol·dm-3，則其反應(yīng)半衰期為：A(A)43.29s；

(B)15s；

(C)30s；

(D)21.65s。49．某反應(yīng)進(jìn)行時(shí)，反應(yīng)物濃度與時(shí)間成線性關(guān)系，則此反應(yīng)之半衰期與反應(yīng)物最初濃度有何關(guān)系B(A)

無關(guān)；

(B)成正比；

(C)成反比；

(D)平方成反比51．反應(yīng)A+B→C+D的速率方程為r=k[A][B]，則反應(yīng)：B(A)

是二分子反應(yīng)；

(B)是二級(jí)反應(yīng)但不一定是二分子反應(yīng)；(C)

不是二分子反應(yīng)；

(D)是對(duì)A、B各為一級(jí)的二分子反應(yīng)。(A)

2A→B+D；(B)

A→B+D；(C)

2A+B→2D；(D)

A+B→2D。54．下列敘述不正確的是：D(A)

比表面自由能的物理意義是，在定溫定壓下，可逆地增加單位表面積引起系統(tǒng)吉布斯自由能的增量；(B)

表面張力的物理意義是，在相表面的功面上，垂直作用于表面上任意單位長(zhǎng)度功線的表面緊縮力；(C)

比表面自由能與表面張力量綱相同，單位不同；(D)

比表面自由能單位為J·m2，表面張力單位為N·m-1時(shí)，兩者數(shù)值不同。55．同一體系，比表面自由能和表面張力都用σ表示，它們：D(A)

物理意義相同，數(shù)值相同；

(B)量綱和單位完全相同；(C)

物理意義相同，單位不同；

(D)前者是標(biāo)量，后者是矢量。56．一個(gè)玻璃毛細(xì)管分別插入25℃和75兩不同溫度水中上升的高度：D(A)

相同；

(B)無法確定；(C)

25℃水中高于75℃水中；

(D)75℃57．純水的表面張力是指恒溫恒壓組成時(shí)水與哪類相接觸時(shí)的界面張力：A(A)

飽和水蒸氣；

(B)飽和了水蒸氣的空氣；(C)

空氣；

(D)含有水蒸氣的空氣。58．彎曲液面下的附加壓力與表面張力的聯(lián)系與區(qū)別在于：(A)產(chǎn)生的原因與方向相同，而大小不同；B(B)作用點(diǎn)相同，而方向和大小不同；(C)

產(chǎn)生的原因相同，而方向不同；

(D)作用點(diǎn)相同，而產(chǎn)生的原因不同。59．下列摩爾濃度相同的各物質(zhì)的稀水溶液中，哪一種溶液的表面發(fā)生負(fù)吸附：A(A)

硫酸；

(B)己酸；

(C)硬脂酸；

(D)苯甲酸。

16．一根毛細(xì)管插入水中，液面上升的高度為h，當(dāng)在水中加入少量的NaCl，這時(shí)毛細(xì)管中液面的高度為：h(A)

等于h；

(B)大于h；

(C)小于h；

(D)無法確定。60．膠束的出現(xiàn)標(biāo)志著表面活性劑的：

A(A)

降低表面張力的作用下降；

(B)溶解已達(dá)到飽和；(C)

分子間作用超過它與溶劑的作用；

(D)分子遠(yuǎn)未排滿溶液表面。61．如圖所示，一支玻璃毛細(xì)管插入水中，有一段水柱，C水柱內(nèi)b處的壓力pb為：(A)

pb=p0；(B)

pb=p0+ρgh；(C)

pb=p0-ρgh；(D)

pb=ρgh。

62．水對(duì)玻璃潤(rùn)濕，汞對(duì)玻璃不潤(rùn)濕，將一玻璃毛細(xì)管分別插入水和汞中，下列敘述不正確的是：D(A)

管內(nèi)水面為凹球面；

(B)管內(nèi)汞面為凸球面；(C)

管內(nèi)水面高于水平面；

(D)管內(nèi)汞面與汞平面一致。63．如圖所示，a、b、c為內(nèi)徑相同的玻璃毛細(xì)管。a中水柱升高至h，b中間有擴(kuò)大部分，d為內(nèi)徑相同的石蠟毛細(xì)管(水不潤(rùn)濕石蠟)，則下列敘述不正確的是：B(A)

b管中水柱自動(dòng)升至h’，若將水吸至高于h，去掉吸力，水面保持在h；(B)

c管中水柱自動(dòng)升至h?并向下滴水；(C)

c管中水柱自動(dòng)升至h?，不向下滴水；(D)

d管中水面低于槽中水平面。64．礦石浮選法的原理是根據(jù)表面活性劑的：A(A)

乳化作用；

(B)增溶作用；(C)

去污作用；

(D)潤(rùn)濕作用。四、計(jì)算題1.計(jì)算下列過程的Q、W、ΔU、ΔH、ΔS(體)、ΔS(環(huán))、ΔS(孤)、ΔA、ΔG。(1).1mol理想氣體由300K、101325Pa恒外壓1013250Pa等溫壓縮到終態(tài)。(2).36克100℃、101325Pa的水蒸汽在外壓為101325Pa下凝結(jié)為100℃、101325Pa的水。已知水的2、0.5mol氮?dú)猓ɡ硐霘怏w），經(jīng)過下列三步可逆變化回復(fù)到原態(tài)：1）.從2p,5dm3在恒溫T1下壓縮至1dm32）.恒壓可逆膨脹至5dm3，同時(shí)溫度由T1變至T2；3）.恒容下冷卻至始態(tài)T1，2p,5dm3。試計(jì)算：（1）T1,T2；（2）經(jīng)此循環(huán)的ΔU總，ΔH總，Q總，W總。3、1mol理想氣體在273.15K等溫地從10p膨脹到p，若膨脹是可逆的，試計(jì)算此過程的Q（J）、W（J）及氣體的U（J），H（J），S（J/K），G（J），F(xiàn)（J）。15．設(shè)某化合物分解反應(yīng)為一級(jí)反應(yīng)，若此化合物分解30％則無效，今測(cè)得溫度50℃60℃時(shí)分解反應(yīng)速率常數(shù)分別是7.08×10-4hr-1與1.7×10-3hr-1能，并求溫度為25℃時(shí)此反應(yīng)的有效期是多少解：Arrhenius方程式：ln(k2/k1)=E(T2-T1)/RT1T2Ea=RT1T2/(T2-T1)·ln(k2/k1)=[8.314×323×333/(333-323)]·ln(1.7×10-3/7.08×10-4)=78.33kJ/mol設(shè)25℃時(shí)的速率常數(shù)為k3，T3=298Kln(k1/k3)=78.33×103(323-298)/(8.314×323×298)=2.447k1/k3=11.554k3=7.08×10-4/11.554=6.13×10-5hr-1一級(jí)反應(yīng)：ln[a/(a-x)]=k1tx=0.30t=1/k3·ln[a/(a-x)]=1/6.13×10-5·ln[1/(1-0.3)]=5813hr=242.2天例1.1mol理想氣體從300K,100kPa下等壓加熱到600K，求此過程的Q、W、U、H、S、G。已知此理想氣體300K時(shí)的Sm=150.0J·K－1·mol－1，cp,m=30.00J·K－1·mol－1。（10分）解：W＝－pV=－p(V2-V1)=－pV2+pV1=-nRT2+nRT1=nR(T1-T2)=1mol×8.315J·K－1·mol－1×(300K-600K)=-=8.315*3002494.5JU=ncV,m(T2-T1)=1mol×(30.00-8.315)J·K－1·mol－1×(600K-300K)==(30-8.315)*3006506JH=ncp,m(T2-T1)=1mol×30.00J·K－1·mol－1×(600K-300K)=9000JQp=H=9000JS=ncp,mln(T2/T1)=1mol×30.00J·K－1·mol－1×ln(600K/300K)=20.79J·K－1·mol－1由Sm(600K)=Sm(300K)+S=(150.0+20.79)J·K－1·mol－1=170.79J·K－1·mol－1TS=n(T2S2－T1S1)=1mol×(600K×170.79J·K－1·mol－1－300K×150.0J·K－1·mol－1)＝57474JG=H－TS＝9000J－57474J=－48474J。例2：lmol單原子理想氣體由始態(tài)(273K，p)經(jīng)由下列兩個(gè)途徑到達(dá)終態(tài)(T2，p/2)：(l)可逆絕熱膨脹；(2)反抗p/2的外壓絕熱膨脹．試分別求出T2，W，Sm和Gm．并回答能否由Gm來判斷過程的方向已知S(298K)=100J·K-1·mol-1。(15分)解：(1)可逆絕熱膨脹過程Qr=Q=0JS=0J·K-1(可逆過程為恒熵過程)單原子理想氣體的絕熱系數(shù)=1.667，利用絕熱可逆公式=207K∴W=U=nCV,m(T2-T1)=1mol×(1.5×8.3145J·K-1·mol-1)×(207K-273K)==1.5*8.314*(207-273)-823.1JH=nCP,m(T2-T1)=1mol×(2.5×8.3145J·K-1·mol-1)×(207K-273K)==2.5*8.314*(207-273)-1371.9JG=H-(TS)=H-(T2S2-T1S1)=H-S(T2-T1)=-1371.9J-100J·K-1×(207K-273K)==-1371.8-(207-273)*1005228J過程為非恒溫過程，不能用G來判斷過程的方向。恒外壓絕熱膨脹過程，利用Q=0，U=W建立方程求出T2。U=nCV,m(T2-T1)=n(1.5×R)×(T2-T1)W=-p外(V2-V1)=-p2(V2-V1)=-nR[T2-(T1/p1)p2]=-nR(T2-T1/2)∴n(1.5×R)×(T2-T1)=-nR(T2-T1/2)T2=0.8T1=0.8×273K==0.8*273218.4KW=U=nCV,m(T2-T1)=1mol×(1.5×8.3145J·K-1·mol-1)×(218.4K-273K)==1.5*8.314*(218.4-273)-681.0J=1.125J·K-1H=nCp,m(T2-T1)=1mol×(2.5×8.3145J·K-1·mol-1)×(218.4K-273K)==2.5*8.314*(218.4-273)-1135JG=H-(TS)=H-[T2S-+(T2-T1)S1]=-1135J-[218.4K×1.125J·K-1+(218.4K-273K)×100J·K-1]==-1135-(218.4*1.125+(218.4-273)*100)4079J過程為非恒溫過程，不能用G來判斷過程的方向。例4：苯的正常沸點(diǎn)為353K，摩爾汽化焓為30.77kJ?mol-1，現(xiàn)將353K，標(biāo)準(zhǔn)壓力下的1摩爾液態(tài)苯向真空等溫蒸發(fā)為同溫同壓的苯蒸汽(設(shè)為理想氣體)。A．計(jì)算該過程苯吸收的熱量和做的功；B．求過程的G和S；C．求環(huán)境的熵變；D．可以使用何中判據(jù)判斷過程的性質(zhì)。(12分)解：設(shè)計(jì)如下途徑計(jì)算：真空等溫蒸發(fā)真空等溫蒸發(fā)H、SH3、S3(3)(1)H1、S1苯(l)1m