物理化學(xué)練習(xí)題

物理化學(xué)練習(xí)(統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)與化學(xué)平衡).7一、選擇題)1.一定溫度下，一定量的PCl5(g)在某種條件下的解離度為，變化下列條件，何者可使增大？(A)增加壓力使體積縮小一倍(B)體積不變，通入N2氣使壓力增大一倍(C)壓力不變，通入N2氣使體積增大一倍(D)體積不變，通入Cl2氣使壓力增大一倍2.晶體CH3D中的殘存熵S0,m為：(A)Rln2(B)(1/2)Rln2(C)(1/3)Rln2(D)Rln43.有6個(gè)獨(dú)立的定位粒子，分布在三個(gè)粒子能級(jí)ε0,ε1,ε2上，能級(jí)非簡(jiǎn)并，各能級(jí)上的分布數(shù)依次為N0=3，N1=2，N2=1，則此種分布的微態(tài)數(shù)在下列表達(dá)式中哪一種是錯(cuò)誤的： (A)P63P32P11(B)C63C32C11(C)6!/3!2!1!(D){6!/3!(6-3)!}{(3!/2!(3-2)!}{1!/1!(1-1)!}4.在一定溫度下,(1)Km,(2)(G/ξ)T,p,(3)ΔrG,(4)Kf四個(gè)量中，不隨化學(xué)反映體系壓力及構(gòu)成而變化的量是：(A)(1)，(3)(B)(3)，(4)(C)(2)，(4)(D)(2)，(3)5.在298.15K和101.325kPa時(shí)，摩爾平動(dòng)熵最大的氣體是：(A)H2(B)CH4(C)NO(D)CO26.下述說法中哪一種對(duì)的？(A)增加壓力一定有助于液體變?yōu)楣腆w(B)增加壓力一定不利于液體變?yōu)楣腆w(C)增加壓力不一定有助于液體變?yōu)楣腆w(D)增加壓力與液體變?yōu)楣腆w無關(guān)7.H2O分子氣體在室溫下振動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)CV,m的奉獻(xiàn)能夠無視不計(jì)。則它的Cp,m/CV,m值為（H2O可當(dāng)作抱負(fù)氣體）：(A)1.15(B)1.4(C)1.7(D)1.338.有關(guān)配分函數(shù)，下面哪一點(diǎn)是不對(duì)的的：(A)粒子的配分函數(shù)是一種粒子全部可能狀態(tài)的玻耳茲曼因子之和(B)并不是全部配分函數(shù)都無量綱(C)粒子的配分函數(shù)只有在獨(dú)立粒子體系中才故意義(D)只有平動(dòng)配分函數(shù)才與體系的壓力有關(guān)9.已知CO的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量I=1.45×10-26kgm2，則CO的轉(zhuǎn)動(dòng)特性溫度為：(A)0.36K(B)2.78K(C)2.78×107K(D)5.56K10.粒子的配分函數(shù)q是：(A)一種粒子的(B)對(duì)一種粒子的玻耳茲曼因子取和(C)粒子的簡(jiǎn)并度和玻耳茲曼因子的乘積取和(D)對(duì)一種粒子的全部可能狀態(tài)的玻耳茲曼因子取和11.在S，H，CV，G，F(xiàn)幾個(gè)熱力學(xué)函數(shù)中，其數(shù)值與最低能級(jí)能量數(shù)值的選用無關(guān)的是：(A)S，H，CV，G，F(xiàn)(B)CV(C)CV，S(D)A，G，H12.假定某原子的電子態(tài)有兩個(gè)重要能級(jí)，即基態(tài)和第一激發(fā)態(tài)，能級(jí)差為1.3810-21J，其它能級(jí)能夠無視，基態(tài)是二重簡(jiǎn)并的。則在100K時(shí)，第一激發(fā)態(tài)與基態(tài)上的原子數(shù)之比為：(A)3(B)0.184(C)1(D)0.0113.Ag2O分解可用下面兩個(gè)計(jì)量方程之一表達(dá)，其對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)也一并列出：設(shè)氣相為抱負(fù)氣體，且已知反映是吸熱的，試判斷下列結(jié)論哪個(gè)是對(duì)的的：（A）（B）（C）隨溫度的升高而增大（D）O2氣的平衡壓力與計(jì)量方程的寫法無關(guān)14.已知I2(g)的基本振動(dòng)頻率=21420m-1,kB=1.38×10-23JK-1,h=6.627×10-34Js,c=3×108ms-1,則I2(g)的振動(dòng)特性溫度v為：(A)2.13×10-14K(B)1.03×10-8K(C)308.5K(D)3.23×10-3K15.能量零點(diǎn)的不同選擇，在下面諸結(jié)論中哪一種說法是錯(cuò)誤的：(A)影響配分函數(shù)的計(jì)算數(shù)值(B)影響U，H，F(xiàn)，G的數(shù)值(C)影響B(tài)oltzmann分布數(shù)N的數(shù)值(D)影響能級(jí)能量εi的計(jì)算數(shù)值16.下列各體系中屬于獨(dú)立粒子體系的是：(A)絕對(duì)零度的晶體(B)抱負(fù)液體混合物(C)純氣體(D)抱負(fù)氣體的混合物17.若298K時(shí)，反映N2O4(g)＝2NO2(g)的K=0.1132，則：(1)當(dāng)p(N2O4)=p(NO2)=1kPa時(shí)，反映將___________；(2)當(dāng)p(N2O4)=10kPa，p(NO2)=1kPa時(shí)，反映將________。(A)向生成NO2的方向進(jìn)行(B)向生成N2O4的方向進(jìn)行(C)正好達(dá)化學(xué)平衡狀態(tài)(D)難于判斷其進(jìn)行方向18.在平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、振動(dòng)運(yùn)動(dòng)對(duì)熱力學(xué)函數(shù)的奉獻(xiàn)中，下述關(guān)系式中哪一種是錯(cuò)誤的?(A)Fr=Gr(B)Uv=Hv(C)CV,v=Cp,v(D)Cp,t=CV,19.近獨(dú)立定域粒子體系和典型極限下的非定域粒子體系的(A)最概然分布公式不同(B)最概然分布公式相似(C)某一能量分布類型的微觀狀態(tài)數(shù)相似(D)以粒子配分函數(shù)表達(dá)的熱力學(xué)函數(shù)的統(tǒng)計(jì)體現(xiàn)示相似20.某溫度時(shí),NH4Cl(s)分解壓力是p$,則分解反映的平衡常數(shù)K$為(A)1(B)1/2(C)1/4(D)1/8二、計(jì)算題21.HCl分子的質(zhì)量m=60.5410-27kg，r=15.24K，v=4302K。對(duì)T=298K,V=24dm3的HCl抱負(fù)氣體，請(qǐng)分別求算分子占據(jù)平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、振動(dòng)基態(tài)及第一激發(fā)能級(jí)上的概率。(k=1.38,h=6.626)22.在25℃,下列三反映達(dá)成平衡時(shí)之p是：(1)CuSO4(s)+H2O(g)=CuSO4·H2O(s)p=106.7Pa(2)CuSO4·H2O(s)+2H2O(g)=CuSO4·3H2O(s)p=746.6Pa(3)CuSO4·3H2O(s)+2H2O(g)=CuSO4·5H2O(s)p=1039.9Pa在此溫度水的蒸氣壓為3173.1Pa,試求：CuSO4(s)+5H2O(g)=CuSO4·5H2O(s)過程的ΔrGm。在什么p下,此反映正好達(dá)成平衡？若p不大于1039.9Pa而不不大于746.6Pa，有何成果。23.(1)寫出雙原子分子抱負(fù)氣體的摩爾統(tǒng)計(jì)熵公式；(2)將各常數(shù)值代入，寫出摩爾轉(zhuǎn)動(dòng)熵的簡(jiǎn)化計(jì)算式；(3)HI分子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量I=4.28×10-47kgm2，計(jì)算HI在298K時(shí)的摩爾轉(zhuǎn)動(dòng)熵（注：k=1.380×10-23JK-1，h=6.625×10-34Js）。24.用下列分子參數(shù)擬定氟的解離熱。F2(g)＝2F(g)在1010K時(shí)的Kp=1.2×10-2。參數(shù)F2F轉(zhuǎn)動(dòng)慣量/kgm231.7×10-47-相對(duì)分子量38.019.00基本振動(dòng)波數(shù)/cm-1892-基態(tài)簡(jiǎn)并度14最低電子激發(fā)的波數(shù)/cm-1404最低激發(fā)態(tài)的簡(jiǎn)并度225.將固體NH4I快速加熱到308.8K，測(cè)得其蒸氣壓為3.666×104Pa，在此溫度下氣態(tài)NH4I事實(shí)上完全分解為NH3和HI，因此測(cè)得的蒸氣壓等于NH3和HI分壓之和。如果在每一段時(shí)間內(nèi)保持這個(gè)溫度不變，則由于HI按下式分解：HI＝(1/2)H2+(1/2)I2從而使NH4I(s)上方的壓力增大。已知HI的分解反映在308.8K時(shí)的K=0.127，試計(jì)算達(dá)成平衡后，固體NH4I上方的總壓。26.對(duì)N個(gè)單原子氟抱負(fù)氣體，在1000K下實(shí)驗(yàn)測(cè)得它在電子基態(tài)、第一激發(fā)態(tài)和第二激發(fā)態(tài)的簡(jiǎn)并度和能譜分別為：g0=4,g1=2,g2=6,0=0,1=4.04×104m-1,2=1.024×107m-1，略去其它更高的能級(jí)，計(jì)算電子在這三個(gè)能級(jí)上的分布數(shù)。27.已知C2H4(g)C2H2(g)H2(g)-[(G(T)-H(0K))/T](1000K)/JK-1mol-1239.70217.61136.98ΔfH(0K)/kJmol-160.75227.32試判斷在1000K、總壓力為100×101325Pa,含98%C2H4(物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)),1%C2H2,1%H2的混合氣中,反映C2H4(g)=C2H2(g)+H2(g)正向反映與否可自發(fā)進(jìn)行?已知這三種氣體均恪守狀態(tài)方程pVm=p+RT。(C2H4)=0.05，(C2H2)=0.03，(H2)=0.01。(可視為常數(shù)，單位為L(zhǎng)mol-1)28.CO2與H2S在高溫下有以下反映：CO2(g)＋H2S(g)＝COS(g)＋H2O(g)今在610K時(shí)，將4.4×10-3kg的CO2加入2.5dm3體積的空瓶中，然后再注入H2S使總壓為1013.25kPa，平衡后取樣分析,其中水的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.02。同樣重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，但溫度維持在620K，平衡后取樣分析，其中含水的物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.03。假定氣體為抱負(fù)氣體，試計(jì)算：(1)在610K時(shí)的K；(2)在610K時(shí)的ΔrG；(3)反映的熱效應(yīng)ΔrH；(4)在610K時(shí)，在反映器中充入不活潑氣體，使壓力加倍（保持反映器的體積不變），COS的產(chǎn)率是增加，減小還是不變？若充入不活潑氣體后保持壓力不變而使體積加倍，COS的產(chǎn)率與否受到影響？29.用統(tǒng)計(jì)力學(xué)辦法計(jì)算解離反映Cl2(g)=2Cl(g)在12000K時(shí)的原則逸度平衡常數(shù)K。已知單原子氣體氯的電子配分函數(shù)qe=4+2exp(-ε/kT)，其中ε=0.11eV，Cl2氣體分子的電子配分函數(shù)qe=1，Cl2分子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量I=1.165×10-45kgm2，振動(dòng)波數(shù)=565cm-1，Cl2分子的解離能為2.48eV。三、問答題30.對(duì)全同粒子體系，全同性修正因子1/N!，這是二分之一經(jīng)驗(yàn)的近似，同時(shí)只合用于極限條件。為闡明這一點(diǎn)，現(xiàn)考慮一種兩粒子體系，每個(gè)粒子都可能占據(jù)非簡(jiǎn)并的能級(jí)ε1，ε2的其中之一。(1)若粒子可區(qū)別，證明體系的配分函數(shù)Q為Q=q2，q為單個(gè)粒子的配分函數(shù)；q=exp(-ε1/kBT)+exp(-ε2/kBT)(2)若粒子恪守Fermi-Dirac統(tǒng)計(jì)，則求出Q(FD)；(3)若粒子恪守Bose-Einstein統(tǒng)計(jì)，則求出Q(BE)；(4)證明全同性修正后q2/2!既不是Q(FD),也不是Q(BD),而是它們的平均值q2/2!=[Q(FD)+Q(BE)](5)假設(shè)兩個(gè)粒子完全不可能含有相似的能量，證明在此條件下有Q(BE)=Q(FD)=q231.出土文物青銅器編鐘由于長(zhǎng)久受到潮濕空氣及水溶性氯化物的作用生成了粉狀銅銹，經(jīng)鑒定含有CuCl，Cu2O及Cu2(OH)3Cl，有人提出其腐蝕反映可能的途徑為：Cu2O(1)CuCl-CuCl(2)