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洛理-10物理化学答案及评分标准

洛阳理工学院 20 /20
适用班级: 一、 选择题(每小题 2 分,共 20 分)
1---5 ABDAB 6---10

学年 第一学期 物理化学 期末考试答案及评分标准(A)
考试日期时间:单击此处键入考试日期时间

C C BAB

二、 填空题 (每小题 2 分,共 20 分,其中:每小题有两空者,每空一分;有一空者,每空 2 分;第 5、10 题,3 个 答案答对 1-2 个得一分,答对 3 个得 2 分)
1.能量守恒,方向和限度 2.相平衡,化学平衡 3. 不消耗能量而永远做功,从单一热源吸热再把热量全部变成功 4.(本答案不是唯 一的,只要回答出共同特征即正确)热量从高温物体传到低温物体是自发的,从低温物体传到高温物体是不自发的,自发过程的共同特 2+ 2x+ 征是不可逆性 5.W,Q,Δ U 6.0.7,71.4 kJ 7 大 8.{[SiO2]m nSiO3 .2(n-x)H } 2xH 9.减小 ,减小 10. 3,2,2

三、 计算题(每小题 10 分,共 50 分)
1、 已知冰在 273.15K 及 101.325kPa 时的熔化热为 6.002kJ.mol ,水在 373.2K 及 101.325kPa 时的蒸发热为 40.59kJ.mol ,在 273.15— -1 -1 —373.15K 之间水的平均恒压热容为 75.3J.K .mol 。今在 101.325kPa 下,将 1mol 冰(273.15K)变为 373.15K 的水蒸气,其 Δ U,Δ H 为多少? 解:Δ H = nΔ fusHm + nCp,m(T2-T1)+ nΔ vapHm = {6002+75.3*(373.15-273.15)+40590} J=54.112 kJ(公式 2 分,数据带入 2 分,结果 1 分, 总 5 分) Δ U =Δ H –Δ (PV) =( 54112-1*8.315*373.15)J=51.993kJ(公式 2 分,数据带入 2 分,结果 1 分。总 5 分) 2、298K 时电池 Ag∣AgCl(s)∣HCl (a)∣Cl2(g,100 kPa)∣ Pt 电动势为 1.136V,温度系数 ?
-1 -1

1 ? ?E ? -4 -1 ? 为 -5.95×10 V·K 。电池反应为:Ag + 2 Cl2 (g,100 kPa) → ? ?T ? p

AgCl (s)

计算该反应过程的 ? r Gm 、 ? r Sm 、 ? r Hm 以及电池恒温可逆放电时过程的可逆热 Qr,m。 解:电池反应 Ag +

1 Cl2 (g,100 kPa) → 2

AgCl (s)过程两极上转移电子的化学计量数 z = 1

? r Gm(T,p)= -zFE = -1 × 96484.6 C·mol-1 ×1.136V = -109.6 kJ·mol-1 ? r Sm =
恒温下有 zF ?

? ?E ? ? = ? ?T ? p

1 × 96484.6 C·mol

-1

×(-5.95×10 4V·K 1) = -57.4 J·K
- -

-1

·mol

-1

? r Gm =

? r Hm - T ? r S m 故

? r Hm = ? r Gm + T ? r S m
= -109.6 kg·mol Qr,m = T ? r Sm =
-1

+ 29815K ×(-57.4 ×10 3kJ·K


-1

·mol 1) = - 126.7 kJ·mol
- - -1

-1

29815K

×(-57.4×10 3k J·K


-1

·mol 1)= -17.11 kJ·mol

(每个函数 2.5 分,其中:公式 1 分,数据带入 1 分,结果 0.5 分) 3、某温度时,将 NH4HS 固体置于真空容器中使其分解,分解产物为 NH3 和 H2S,达到平衡时容器中气体总压力为 66.67kPa,求该反应的 Ko?当放入 NH4HS 时容器中已有 40.00kPa 的 H2S,问平衡时容器中的压力? 解: (1)P(NH3)=P(H2S)=66.66kPa/2=33.33kPa (2 分) o K ={ P(NH3)/PΘ }2 = (33.33/100)2 = 0.111 (3 分) (2) 已有 40.00kPa 的 H2S P(H2S)=40.00kPa+ P(NH3) Ko = P(NH3)*[40.00kPa+ P(NH3)]/(PΘ )2 = (33.33/100)2 (3 分) P(NH3)=18.87kPa (1 分) P = P(H2S) + P(NH3) =( 40.00 + 2*18.87)kPa = 77.74kPa (1 分) 4 药物阿斯匹林水解为一级反应,在 107℃时的速率常数为 8d-1,在 77℃时的速率系数为 12d-1。求 27℃时,阿斯匹林水解 30%需多少 时间? 解: 已知:T1=380K, K A ,1 =8d-1, T2=350K, K A , 2 = 12d-1, T3=300K, xA=0.30

ln

kA,2 kA,1

?

Ea ? 1 1 ? ? ? ? [3 分], E a =-14944.9J.mol [1 分] R ? T1 T2 ?

第 1 页 共 2 页

ln

k A,3 k A,1

?

Ea 1 1 ( ? ) [2 分] , K A , 3 =28.2 d-1 [1 分] R T1 T3

t?

1 1 =0.0126d [3 分] ln kA 1 ? xA

5 将内径为 1× 10-4m 的毛细管插入水银中,问管内液面将下降多少?已知水银的表面张力为 0.48 N· m-1,体积质量为 1.35× 104kg· m-3,设 接触角为 180? ,重力加速度 g=9.81m· s-2。解释接触角与毛细管现象的关系?

解: h ?
=

2? cos? r ?g

[3 分]

2 ? 0.48 ? (?1) [2 分] 0.5 ? 1 ? 10 ? 4 ? 1.35 ? 10 4 ? 9.81

=-0.145m [1 分] 当接触角小于 90,毛细管内为凹液面,产生的附加压力指向大气,凹液面下的液体所承受的压力小于管外水平液面下的压力,液体 被压入管内,直至上升液柱所产生的静压力与附加压力在数值上相等时,才可达到力的平衡状态。 (2 分) 当接触角大于 90,毛细管内为凸液面,产生的附加压力指向液体,凸液面下的液体所承受的压力大于管外水平液面下的压力,液体 被压出管内,直至下降液面所产生的静压力与附加压力在数值上相等时,才可达到力的平衡状态。 (2 分)

四、相图(每小题 10 分,共 10 分) 有 A,B 二元凝聚系统相图如下: 已知:A 与 B 可以形成化合物 C 请在下表中指出Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区稳定的相数、相态和自由度数 区域 Ⅰ 相数
1

相态

自由度数
2 1 1

2 Ⅱ 2 Ⅲ (每一区域 1 分,共 3 分)

指出:相图上条件自由度为零的线 Ⅰ O Ⅱ

两条平行于横坐标的直线

(1 分)

Ⅲ O’ A

WB

C

B

画出系统经 O→O′的步冷曲线 (步冷曲线线型 2 分,三相线上相转化关系 1 分,其它两项 1 分,共 6 分)

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