中南大学考试试卷
2011 -- 2012学年下学期时间110分钟(2012.5.6)
物理化学课程32学时2学分考试形式：闭卷
专业年级：化工、应化、制药、粉体、材化等2010级
总分100分，占总评成绩70 %
注：此页不作答题纸，请将答案写在答题纸上
一、单选题（每题2分，共26分）
1. 实验测得某二级反应速率常数，正确的是（）
（A）k=5.0s-1（B）k=5.0 dm6·s-1·mol-2（C）k=5.0 s-1·mol-1（D）k=5.0 dm3·s-1·mol-1 2. 加催化剂可使化学反应的下列物理量中哪个改变（）
（A）反应热(B) 平衡常数(C) 反应熵变(D) 速率常数
3. 对下列电解质溶液，其中摩尔电导率最大的是（）
(A) 0.001 mol·kg-1 KCl (B) 0.001 mol·kg-1 KOH
(C) 0.001 mol·kg-1 HCl (D) 0.1 mol·kg-1 KCl
4. 浓度为0.1mol·kg-1的MgCl2水溶液，其离子强度为( )
(A) 0.1mol·kg－1(B) 0.15mol·kg-1(C) 0.2mol·kg－1，(D) 0.3mol·kg-1。
5. 对下列电解质溶液，其中平均活度系数最大的是（）
（A）0.01 mol·kg-1KCl （B）0.01 mol·kg-1CaCl2（C）0.01 mol·kg-1LaCl3（D）0.001 mol·kg-1KCl
6. 用补偿法测定可逆电池的电动势时，是为了( )
(A) 消除电极上的副反应；(B) 减小标准电池的损耗；
(C) 在可逆情况下测定电池的电动势；(D) 简便易行。
7. 恒温恒压下可逆电池放电过程（）
（A）ΔH = Q（B）ΔH Q （D）ΔH 、Q关系不确定
8. 某电池反应为2Hg(l) + O2 + H2O → 2Hg2+ + OH -，当电池反应达到平衡时，电池的电动势E必然为( )
(A) E > 0 (B) E = EΘ(C) E < 0 (D) E = 0
9. 电解金属盐的水溶液时，在阴极上（）
（A）还原电势愈正的离子愈容易析出
（B）还原电势与其超电势的代数和愈正的离子愈容易析出
（C）还原电势愈负的离子愈容易析出
（D）还原电势与其超电势的代数和愈负的离子愈容易析出
10. 将某毛细管垂直插入水中，使毛细管露出水面的长度为8cm，此时毛细管内水面上升了5cm；若将毛细管向下移动，使毛细管露出水面的长度为3cm，则此时毛细管上端口水面的状况是（）
（A）水从毛细管上端溢出（B）毛细管上端水面呈凸形弯月面
（C）毛细管上端水面呈凹形弯月面（D）毛细管上端水面呈水平面
11. 对于物理吸附的描述中，哪一条是不正确的（）
（A）吸附力来源于范徳华力，其吸附一般不具有选择性（B）吸附层可以是单分子层或多分子层（C）吸附热较小（D）吸附速率较小
12. 在稀的砷酸溶液中通入H2S制备硫化砷溶胶(As2S3)，该溶胶的稳定剂是H2S，则其胶团结构式是（）
（A）[(As2S3)m·nH+,(n-x)HS-]x+ ·xHS-（B）[(As2S3)m·nHS-,(n-x)H+]x- ·xH+（C）[(As2S3)m·nH+,(n-x)HS-]x- ·xHS-（D）[(As2S3)m·nHS-,(n-x)H+]x+ ·xH+
13. 对水溶液中的下列反应，加入惰性电解质能增加反应速率的是（）
（A）S2O82- + 3I-→I3- +2SO42-
（B）H2O2 +2H+ +2Br-→2H2O +Br2
（C）蔗糖+OH-→葡萄糖+果糖
（D）2H2O2→2H2O +O2↑
二、填空题（共18分）
1.（2分）某物质分解反应的速率常数k=4.62×10-2s -1，则该物质反应掉3/4所需要的时间为 。
2. （2分）合成氨反应在一定温度和压力下，平衡转化率为25％。现在加入一种高效催化剂后，反应速率增加了3倍，则其平衡转化率提高 倍，此时平衡转化率为 ％。
3. （2分）实验测得反应22A B C D +??→+的速率方程为B A r kc c =；反应历程为
12
()()
k k A B C F
A F C D
+??→++??→+慢快
则1k 与k 的关系为 。
4. （2分）若将反应Sn 2+＋Pb 2+＝Sn 4+＋Pb 设计成可逆电池反应，则其电池表达式为 。
5. （2分）电池：Pt ，H 2(10kPa )︱HCl(1.0 mo l ·kg -1)︱H 2(100kPa ），Pt 该电池的电动势E ＝ V ； 该电池是否为自发电池？ 。
6. （2分）极化作用的结果会使得阳极电势 ，阴极电势 。
7. （2分）表面超量Γ是指： 单位面积的表面层中所含溶质的物质的量与具有相同质量溶剂的本体溶液中所含溶质的物质的量之差。若Γ>0，则称为 吸附；反之, 若 Γ<0, 则称为 吸附。
8. （2分）混合等体积的0.08 mol.dm -3KI 和0.1 mol.dm -3 AgNO 3溶液所得溶胶在电泳时，胶体粒子往 极移动；比较 MgSO 4, Na 2SO 4, CaCl 2电解质对负电溶胶的聚沉能力大小循序为 。
9. （2分）丁达尔（Dyndall)效应产生的原因是 ；丁达尔效应是鉴别 的有效方法。
三、(12分) 某气体分解反应A （g ）→2B （g ）为一级反应。553K 下，将气体A 迅速引入一定容的容器中，751秒后测得体系压力为2.710kPa ，经很长时间反应完成后测得体系压强为4.008 kPa ；578K 下，重复实验，经过320秒后测得体系压力为2.838 kPa ，反应完成后体系压力为3.554 kPa 。（1）求553K 和578K 下，此反应的半衰期；（2）求此反应的活化能。
四、(10分) 某气相反应A+C==P 的反应历程为 12
A D k k ??→←??，3D+C P k ??→，试用稳态近似法导出反应的速率方程 P
dc dt
=？；并证明反应在高压下为一级，在低压下为二级。
五、(12分) 对电池 Pt ，H 2(g ，p Θ)︱H 2SO 4(0.01mol· kg -1) ︱O 2(g ，p Θ)，Pt
在298K 时测得其电动势及电池的温度系数分别为E =1.229V ，p E T ??? ????= -8.493×10-4 V·
K -1。 （1）写出电池反应；
（2）求电池反应在298K 时的r m G ?、r m H ?及r m S ?； （3）该电池在298K 可逆放电时的热效应。
六、(10分) 在298K 时，电解0.5 mol· L -1 的CuSO 4溶液(pH=2)，使Cu 镀到Pt 片上。若H 2 在Cu 上的超电势为0.23V ，当外电压增加到有H 2在电极上析出时，溶液中Cu 2+的浓度为多少？
已知298K 时，2/0.340V Cu Cu
E +
Θ=。
七、(12分) 已知373K 时，水的表面张力为58.9×10-3 N· m -1，密度为958.4 kg· m -3。 （1）373K 时直径为1×10-7 m 的气泡内的水蒸气压为多少？该气泡能否从373K 的常压水中长大逸出？
（2）在373K 及 202.650kPa 的水蒸气相中，能自然凝结出的最小水珠的半径为多少？
参考答案
一，选择题：
1D；2D；3C；4D；5D；6C；7B；8D；9B；10C；11D；12B；13A
二，填空题：
1.（2分）30 s 。
2. （2分，每空1分） 0 ； 25% 。
3. （2分，）k1=k。
4. （2分，）Pt︱Sn4+（a1），Sn2+（a2）‖Pb2+（a3）︱Pb（s）。
5. （2分，每空1分）-0.0295 ，非自发。
6. （2分，每空1分）_ 升高_，_ 降低_。
7. （2分，每空1分）_ 正_，_ 负_。
8. （2分，每空1分）_ 正电_，_ Na2SO4>MgSO4>CaCl2_。
9. （2分，每空1分）_ 光散射_，_ 胶体_。
三、(12分) 解：
（1） ,02
A p p ∞
=
(1分) ,0,011ln ln A A A
t
C p p k t
C t p p ∞∞-==- (2分) 553K 时，4111 4.008 2.004
()ln 5.78310751 4.008 2.710
k T s ---=
=?- (1分) 秒3
4
11110198.110
783.5693.0)(693.0)(2ln )(2
1?=?===
-T k T k T t (2分)
578K 时，3121 3.554 1.777()ln 2.84110320 3.554 2.838
k T s ---==?- (1分) 1223
21ln 20.6930.693
()244()() 2.84110
t T k T k T -=
===?秒 (1分) （2） 212
211()ln ()a RT T k T E T T k T =
- (2分) -1-121()
578553ln 169.2kJ K mol 578553()
k T R k T ??=
=??- (2分)
四、(10分) 解：
D 为中间产物，用稳态法则有： （1分）
1230D
D D A C dc k c k c k c c dt
=--= （2分） 所以有：123D A
C
c k c k k c =
+ （1分）
又因：13233A C
C
P D C k k c c k k c dc k c c dt +== （2 分） 在高压下：23C k k c ， （1分）
所以：
11323A A C
C
P k c k k c c k k c dc dt =+= 反应为一级 （1分） 在低压下：2
3C k k c ， （1分）
所以：1313232
A C A C
C P k k c c k k c c k k c k dc dt =
+= 反应为二级 （1分） 五、(12分) 解：
（1）H 2(g ，p Θ)+1/2O 2(g ，p Θ)= H 2O(l) （3分） (2) r m G zEF ?=- （1分）
12 1.22998500242.113kJ mol -=-??=-? （1分）
r m p
E H zE
F zFT T ???
?=-+ ???? （2分） 41242.113298500298(8.49310)291.97kJ mol --=-+???-?=? （1分）
r m p
E S z
F T ????= ???? （1分） 4112985008.49310167.3J K mol ---=-???=-?? （1分）
(3) r r m Q T S =? （1分）
298167.349.855kJ =-?=- （1分）
六、(10分) 解：
当外电压增加到有H 2在电极上析出时，阴极上的析出电势为：
2
2,2ln 0.232H H H a RT E F a -
=--析 （3分） 2ln 0.23ln100.230.336V H RT RT a F F
--=
-=-=- （2分） 此时对应Cu 的析出，则有：
22,/ln 0.3362Cu Cu Cu Cu
Cu a RT
E E
F a +
+
Θ
=-=-析 （3分） 即：210.34ln 0.3362Cu RT F c +
-
=-， 所以：22414.5310mol L Cu c +--=?? （2分） 此时Cu 已基本析出完全。
七、(12分) 解 （1）2ln
r p M p RTr
σρΘ= （4分） 33
8
258.9101810ln 0.01427958.48.314373(510)
r p p --Θ-????==-???-? （2分） 0.9858r p p p ΘΘ=< 所以不能逸出。 （3分）
（2）2ln
r p M
p RTr
σρΘ= 92 1.0310m ln 2
M
r RT σρ-=
=? （3分）
中南大学考试试卷
2009 -- 2010 学年二学期时间100分钟
物理化学（下）课程32学时2学分考试形式：闭卷
专业年级：粉体、材化、应化、化工、制药、无机、矿物08级
总分100 分，占总评成绩70 %
注：此页不作答题纸，请将答案写在答题纸上
一、单选题（每题2分，共20分）
1. 反应2A —→ B + C 由多个基元反应所构成，且速率方程具有幂函数形式。对该反应，下列说法中正确的是（）（A）单分子反应（B）双分子反应（C）二级反应（D）n级反应
2. 两个一级平行反应：⑴B
?k，已知反应⑴的活化能E1大于反应⑵的活
A2?→
?k和⑵C
A1?→
化能E2，以下哪一种措施不能改变获得B和C的比例？（）（A）提高反应温度（B）延长反应时间
（C）加入适当的催化剂（D）降低反应温度
3. 下列针对催化反应的描述，不正确的是( ) （A）催化剂能改变反应的途径（B）催化剂能改变反应的速率
（C）催化剂能改变反应的理论产率（D）反应后催化剂的量不会改变
4. 在298K下，含有下列离子的无限稀释的溶液中，离子摩尔电导率最大的是（）（A）Al3+（B）Mg2+（C）H+（D）K+
5. 在下列因素中，与电解质溶液中离子淌度无关的是（）（A）压强（B）温度（C）电场强度（D）溶液浓度
6. 与参与电极反应某组分活度无关的是（）（A）电极电势（B）标准电极电势（C）液接电势（D）超电势
7. 下列与极化现象无关的物理量是（）
（A ）分解电压 （B ）理论分解电压 （C ）析出电势 （D ）极限扩散电流 8. 一般不会产生吸附现象的界面是 （ ） （A ）固-液界面 （B ）固-气界面 （C ）固-固界面 （D ）液-气界面 9. 胶体的Dyndall(丁铎尔）效应产生原因是 （ ） （A ）光折射 （B ）光散射 （C ）光吸收 （D ）光激发 10.溶胶的电学性质是由于胶粒带电所致，下列现象中不属于溶胶电学性质的是 （ ） （A ）布朗运动 （B ）电泳 （C ）电渗 （D ）沉降电势
二、填空题（每题2分，共20分）
1. 强电解质溶液的摩尔电导率随浓度增加而 。(填“增加”，“减小”或“不变”)
2. 浓度为0.1mol·kg -1的KCl 溶液中，K + 和Cl - 的离子迁移数的关系为t K + t Cl -。(填“>”，“<”或“=”)
3. 电极极化的结果是使阳极的电极电势更 ，阴极的电极电势更 。(填“正”或“负”)
4. 表面活性剂是能使水的表面张力 的物质。
5. 按表面张力的大小顺序排列下面四种液体：汞，苯，蒸馏水，食盐水。表面张力从大到小顺序排列为： 。
6. 298K 下，有如下两个反应均为Cu(s) + Cu 2+(a 2) === 2 Cu +(a 1) 的电池：
⑴ Cu(s) | Cu +(a 1) || Cu +(a 1), Cu 2+(a 2) | Pt ，Θ
?1m r ,G ，Θ1E ⑵ Cu(s) | Cu 2+(a 2) || Cu +(a 1), Cu 2+(a 2) | Pt ，Θ
?2
m r ,G ，Θ2E 则两个电池的Δr G m Θ和E Θ的关系为：Θ?1m r ,G Θ
?2m r ,G ，Θ1E Θ2E 。(填“=”或“≠”)
7. 若计算得到某电池反应的电池电动势为负值，则表示该电池反应是 向进行的。(填“正”或“逆”)
8. 若某反应半衰期与起始浓度无关，则该反应为 级反应。
9. 某反应在一定条件下的平衡转化率为25.3%。在相同的条件下，当有催化剂存在时，其转化率是 。
10.一旦用某种方法（如用光、热、辐射等）引发，反应便通过自由基传递发生一系列的连串反应，使反应自动进行下去，这种反应被称为 。
三、（12分）请用Debye-Hückel 极限公式计算298K 时0.01mol·kg -1的NaNO 3和0.001mol·kg -1的Mg(NO 3)2混合溶液中Mg(NO 3)2的离子平均活度系数，离子平均活度和活度。
四、（16分）在298.15K 时，测得下列电池的电动势E 为1.228V
Pt,H 2(Θp )｜H 2SO 4(0.01mol ·kg －1)｜O 2(Θp )，Pt
已知-12m f mol -285.83kJ O(l)]H ?=?Θ[H 。
⑴ 试写出该电池的正、负极反应及电池反应；
⑵ 试计算此电池的温度系数，Δr G m ，Δr H m ，Δr S m 和Q r ；
⑶ 设该电池反应热在此温度范围内为常数，试求此电池在273.15K 时的电动势。
五、（8分）用Pt 作电极电解1mol -dm -3ZnSO 4水溶液，T =298.15K 。设活度系数均为1，已知
H 2在Pt 电极上的超电势为ηH 2(Pt) = 0.024V ，V 762802Z n/Z n .-=Θ+
E ⑴ 若溶液为中性，则在Pt 阴极上优先析出何物？ ⑵ 请计算在什么pH 条件下，只析出Zn 而H 2不析出？
六、（12分）在298 K 、101.325 kPa 下，将直径1 μｍ的毛细管插入水中，在管内需加多大压强才能防止水面上升?若不加额外压强，则管内液面能升多高?已知该温度下
-1O H m mN 75.722
?=σ，-3O H m kg 10002
?=ρ，接触角θ＝0，重力加速度ｇ＝9.8 m ·s -2。若接
触角θ ＝30○，结果又如何？
七、（12分）五氧化二氮的分解为典型的一级反应，分解产物为NO 2和O 2，下面的复杂反应历程推断较之单分子反应历程推断来得正确。⑴ 试按复杂反应历程推导分解速率方程式，请说明推导过程中所采用的近似处理方法；⑵ 通过合理处理，给出五氧化二氮分解反应表观活化能与各元反应活化能的关系。
3252NO NO ,O N 11+??→?E k ,， 5232O N NO NO 2
2??→?+E k ,，
)(,慢NO O NO NO NO 223233++??→?+E k ， 232N O NO NO 44??→?+E k ,
参考答案
一、单选题（每题2分，共20分）
1.（D ）
2.（B ）
3. （C ）
4.（C ）
5.（A ）
6.（B ）
7.（B ）
8.（C ）
9.（B ）10.（A ）
二、填空题（每题2分，共20分）
1. 减小 ；
2. = ；
3. 正 ， 负 ；
4. 显著降低 ；
5. 汞>食盐水>蒸馏水>苯 ；
6. = ， ≠ ；
7. 逆 ；
8. 1 ；
9. 25.3% ；10. 链反应 。
三、（12分）解：依题意，该混合溶液中各离子的浓度分别为：
m Na + = 0.01mol·kg -1，m Mg 2+ = 0.01mol·kg -1，m NO 3- = 0.03mol·kg -1
所以，该混合溶液中离子强度为：
I = ∑m i z i 2 (2分)
= (0.01?12 + 0.001?22 + 0.03?12) = 0.013 mol·kg -1 (2分)
根据Debye-Hückel 极限公式I
I
z z +-=
-+±15090||.lg γ
或I z z ||.lg -+±-=5090γ得： (2分)
14020013
01013
012509023Mg(NO ...|)(|.lg ),-=+-??-=
±γ， 7867023Mg(NO .),=±γ
或11610013012509023Mg(NO ..|)(|.lg ),-=-??-=±γ，7655023Mg(NO .),=±γ (1分)
根据-
+-++-+±=νννν1
)
(m m m 可计算出该混合溶液中Mg(NO 3)2的平均质量摩尔浓度为：
-132Mg(NO kg mol 0208003001023?=?=±...),m (2分) 所以，该混合溶液中Mg(NO 3)2的离子平均活度为：
0164002080786702
32323Mg(NO Mg(NO Mg(NO ...),),),=?=?
=Θ
±±±m m a γ
或0159002080765502
32323Mg(NO Mg(NO Mg(NO ...),),),=?=?
=Θ
±±±m
m a γ (1分)
由a B =( a ±)ν 得： (1分)
6
33Mg(NO Mg(NO 10414016402
323-±?===.).(),)a a 或6
33Mg(NO Mg(NO 10024015902323-±?===.).(),)a a (1分)
四、（16分）解：⑴ 该电池的正、负极反应及电池反应为：
负极 ： H 2(Θp ) → 2H +(m H + =2×0.01 mol·kg -1 ) + 2e (1分) 正极 ： O 2(Θp ) + 2H +( m H + =2×0.01mol·kg -1) + 2e → H 2O(l) (1分) 电池反应： H 2(Θp ) + O 2(Θp ) ==== H 2O(l) (1分)
⑵ Δr G m = -zEF = -2×1.228×96485 = -236967.16J·mol -1 (2分) 或Δr G m = -zEF = -2×1.228×96500 = -237004J·mol -1
而该电池反应就是水的生成反应，故：
-12m f m r mol 285.83kJ O(l)]H ?-=?=?Θ
[H H (2分)
因为 T
G H S m
r m r m r ?-?=
?
所以 -1-13
m r mol K J 8916315
298109723683285??-=?---=
?..)].().[(S (2分) 而 p
T E F S ???
????=?2m r ，则电池的温度系数为：
-14m r K V 104938964852891632??-=?-=
?=???
????-..F S T E p
(2分) Q r = T Δr S m = 298.15×( -163.89) = -48825.04 J· mol -1 (2分) ⑶ 若反应热不随温度变化，则Δr S m 也不随温度变化，故： V 101232152731529896485
28916322m r -?-=-??-=???=
?.)..(.T F S E E 273.15 = E 298.15 -ΔE = 1.228 - (-2.123×10-2) = 1.249 V (3分)
五、（8分） 解：⑴ ++
+=Θ
22Z n Z n/Z n Z n 2
05916
0c E E lg .,析
V 7628012
05916
076280.lg ..-=+
-= (2分) (Pt)H H 22pH 059160η--=.,析E
V 4381002407059160...-=-?-= (2分)
由以上计算可知，2H Z n ,,析析E E <，所以在Pt 阴极上优先析出H 2 (2分) ⑵ 若要只析出Zn 而H 2不析出，就必须使2H Z n ,,析析E E >，即： (1分)
-0.7628 > -0.05916pH - 0.024
解得： pH > 12.5 (1分)
六、（12分）解：水在毛细管中的上升是因为弯曲水面上的附加压强所致，
根据杨-拉普拉斯公式r
p σ
2s =
， 其中r =r m cos θ = 5×10-7×1 = 5×10-7m (3分)
所以，Pa 1029110
51075.72223
73s ?=???==--r p σ (2分) 再根据毛细管上升公式m 69298910001029123
m ..cos =??==gr h ρθσ (3分)
若接触角θ ＝30○，则
m gr h 712.25866.069.29cos 2m
=?==
ρθ
σ (2分)
七、（12分）解：解法一、
⑴ 因为总反应为：2N 2O 5 ? 4NO 2+O 2，所以，t
c t
c r
d d 21d d 2
5
2O O N =
-
= (2分) 又∵
322NO NO 3O d d c c k t
c =，其中NO 3为中间产物，
则根据平衡近似和稳态近似得：
0d d 33232523
NO NO 4NO NO 3NO NO 2O N 1NO =---=c c k c c k c c k c k t
c (2分)
根据稳态近似又得： 而：
0d d 332NO NO 4NO NO 3NO
=-=c c k c c k t
c (2分) 联立解得：3
2O N 1NO NO 25232k k c k c c +=，
∴ 3
2O N 31O 2d d 21
522
k k c k k t
c r +=
= (2分)
⑵ 因为第三步为慢步骤，所以有 k 2 >> k 3，则
525
252O N 2
O N 313
2O N 312kc k c k k k k c k k r =≈
+=
(2分)
所以，表观活化能E a = E 1 +E 3 –E 2 (2分)
解法二、
⑴ 机理中的第三步为慢步骤，则根据速控步骤近似法取：
t
c r
d d 2O = (3分)
∵
322NO NO 3O d d c c k t
c =，其中NO 3为中间产物，根据平衡近似法有：
0d d 3232523
NO NO 3NO NO 2O N 1NO =--=c c k c c k c k t
c (3分)
则：3
2O N 1NO NO 5232k k c k c c +=
故： 3
2O N 31O 522d d k k c k k t
c r +=
=
(2分)
⑵ 因为第三步为慢步骤，所以有 k 2 >> k 3，则
525
2522O N 2
O N 313
2O N 31O d d kc k c k k k k c k k t
c r =≈
+=
=
(2分)
所以，表观活化能E a = E 1 +E 3 –E 2 (2分)
中南大学考试试卷
2008— 2009学年 一 学期期末考试试题 时间110分钟 物理化学 课程 48 学时 3 学分 考试形式： 闭 卷
专业班级：矿物工程0701-0705 姓名 学号 卷面总分100分，占总评成绩 70 %， 卷面得分
（注：请将所有答案写在答题纸上）
一、选择题（每题2分，共20分） 1、一级反应的半衰期公式是（ ）： 1）12
12ln k t =
2） 2ln 121k t = 3）2ln 1
121k t = 4） 2ln 12
1?=k t 2、三级反应速率系数 k 的单位是（ ）
1）[浓度]-2[时间]-1； 2) [时间]-1; 3) [浓度]-1[时间]-1; 4) [浓度][时间]-1。 3、下面对峙反应的特点的表述，错误者是（ ）。
1）净速率等于正、逆反应速率之和； 2）达到平衡时，反应净速率等于零 3）正、逆速率系数之比等于平衡常数；
4）在c ～t 图上，达到平衡后，反应物和产物的浓度不再随时间而改变。 4、若采用还原电势，则正确电池电动势计算公式是（ ）。
1）左，还原右，还原电动E E E -=； 2）左，还原右，氧化电动E E E -=； 3）右，还原左，还原电动E E E -=； 4）右，氧化左，还原电动E E E -=。 5、根据下图A 、B 、C 、D 指出错误者是（ ）。 1) 原电池正极的极化曲线是： B ； 2) 电解池阴极的极化曲线是： C ； 3)原电池的可逆电动势E 可逆是： 4 ；
4)当有限电流通过电解池时，两电极所需要的外加电压U外是： 3 。
6、下面有关物理吸附特点不正确者为（）：
1）吸附热较小，接近于气体的液化热；
2）吸附无选择性；
3）吸附稳定性不高，吸附与解吸速率都很快；
4）吸附只能是单分子层。
7、下面关于胶团的描述，不正确者为（）。
1）具有较高的分散程度；2）属于不均匀（多相）体系；
3）在热力学上具有不稳定性；4）具有固定的直径和质量。
8、下列（）不属于胶体的电学性质。
1）电泳；2）电镀；3）电渗；4）流动电势。
9、在稀的砷酸溶液中通入H2S制备溶胶（As2S3），该溶胶的稳定剂是H2S，则其正确的胶团结
构式是（）。
1）[（As
2S
3
）
m
.nH+，（n-x）HS-]x+.xHS-； 2）[（As
2
S
3
）
m
.nHS-，（n-x）H+] x-.xH+
3）[（As
2S
3
）
m
.nH+，（n-x）HS-]x-.xHS-； 4）[（As
2
S
3
）
m
.nHS-，（n-x）H+]x+.xH+
10、实际电解过程中，在阴极上首先发生还原反应而放电的是（）。
1) 标准还原电势最大者；2) 标准还原电势最小者；
3) 还原电势与其超电势的代数和最小者；4) 还原电势与其超电势的代数和最大者
二、填空题（每小题2分，共20分）
1、 反应的速率方程式都具有简单的整数级数。
2、反应分子数只可能是简单的正整数1，2或3，不可能是 ，也不可能是 。
3、一旦用某种方法（如用光、热、辐射等）引发，反应便通过自由基发生一系列的连串反应，使反应自动进行下去，这种反应被称为 。
4、催化剂 改变反应的方向与限度。
5、若只需考虑温度、压强，即取 n = 2, 那么相律公式为 。
6、以物系点为支点，支点两边连结线的长度为力矩，计算液相和气相的物质的量或质量，这就是可用于任意两相平衡区的 。
7、在完全互溶的二元系中，在7.0=B x 处，平衡蒸气压具有最高值，如果将5.4=B x 的溶液进行精馏时，精馏塔的顶部将得到 。
8、在无限稀释溶液中，每种离子独立移动，不受其它离子影响，电解质的无限稀释摩尔电导率可认为是两种离子无限稀释摩尔电导率之 。
9、任意给定的电极作为正极与标准氢电极组成原电池所测得的电动势称为该给定电极的 。
10、在电势-pH 图中，位置高的线所包含的氧化态物质可与位置低的线所包含的还原态物质反应。在反应中，位置高的线的氧化态物质作为 剂，而位置低的线的还原态物质作为 剂。
三、计算题（每小题10分，共60分）
1、（10分）298K 时测得AgCl 饱和水溶液的电导率为3.41?10-4 S·m -1，所用电导水的电导率为1.60?10-4 S·m -1，计算AgCl 的溶解度。已知298K 时 λ∞（Ag+）= 61.92?10-4 S·m 2·mol -1 λ∞（Cl -）= 76.34?10-4 S·m 2·mol -1。
2、（10分）求原电池 －)Pb(s)｜Pb 2+(a Pb 2+＝0.02)‖Ag +(a Ag+＝0.1)｜Ag(s) (+ 在298.15K 时的E 、电池反应的△r G m 和平衡常数K a 。已知E θAg+/Ag =0.7996V E θPb2+/Pb = -0.1263V
3、（10分）某溶液中含10-2mol ·dm -3 CdSO 4，10-2mol ·dm -3 ZnSO4和0.5mol ·dm -3H 2SO 4，
① 哪一种金属将首先沉积在阴极上?
② 当另一种金属开始沉积时，溶液中先析出的哪一种金属所剩余的浓度为多少?
已知2+Cd /Cd 0.4026V E Θ=- 2+
Zn /Zn
0.7628V E Θ
=-
4、（10分）醋酸酐分解反应的活化能Ea ＝144.35 kJ ·mol -1。已知557.15 K 时这个反应的速率常数k ＝3.3×10-2 s -1。现要控制该反应在10 min 内转化率达90%，试确定反应温度应控制在多少度。
五、(10分) 某反应的历程如下：
其中B 为不稳定中间化合物，(1) 试用稳态法求此反应的反应速率常数；(2) 证明此反应在高压下表现为一级反应，在低压下表现为二级反应；(3) 设在500K 时k1＝0.03465 sec -1，求在高压、500K 条件下，A 消耗3/4需多少时间？
6．（10分）在298 K 、101.325 kPa 下，将直径1 μｍ的毛细管插入水中，在管内需加多大压强才能防止水面上升?若不加额外压强，则管内液面能升多高?已知该温度下
-1
O H m mN 75.722
?=σ，
-3
O H m kg 10002
?=ρ，接触角θ＝0，重力加速度ｇ＝9.8 m ·s -2。
第一章 气体的pVT 关系 1-1物质的体膨胀系数V α与等温压缩系数T κ的定义如下： 1 1T T p V p V V T V V ???? ????-=??? ????= κα 试导出理想气体的V α、T κ与压力、温度的关系? 解：对于理想气体,pV=nRT 111 )/(11-=?=?=??? ????=??? ????= T T V V p nR V T p nRT V T V V p p V α 1211 )/(11-=?=?=???? ????-=???? ????- =p p V V p nRT V p p nRT V p V V T T T κ 1—2 气柜内有121.6kPa 、27℃的氯乙烯(C 2H 3Cl ）气体300m 3 ，若以每小时90kg 的流量输往使用车间，试问贮存的气体能用多少小时？ 解：设氯乙烯为理想气体，气柜内氯乙烯的物质的量为 mol RT pV n 623.1461815 .300314.8300 106.1213=???== 每小时90kg 的流量折合p 摩尔数为 13 3153.144145 .621090109032-?=?=?=h mol M v Cl H C n/v=（14618.623÷1441。153）=10.144小时 1-3 0℃、101.325kPa 的条件常称为气体的标准状况。试求甲烷在标准状况下的密度。 解：33 714.015 .273314.81016101325444 --?=???=?=?=m kg M RT p M V n CH CH CH ρ 1—4 一抽成真空的球形容器，质量为25.0000g 。充以4℃水之后，总质量为125.0000g 。若改用充以25℃、13。33kPa 的某碳氢化合物气体，则总质量为25。0163g 。试估算该气体的摩尔质量。 解：先求容器的容积33 ) (0000.1001 0000.100000 .250000.1252 cm cm V l O H == -= ρ n=m/M=pV/RT mol g pV RTm M ?=?-??== -31.3010 13330) 0000.250163.25(15.298314.84 1-5 两个体积均为V 的玻璃球泡之间用细管连接，泡内密封着标准状况条件下的空气.若将其中一个球加热到100℃，另一个球则维持0℃,忽略连接管中气体体积,试求该容器内空气的压力。 解：方法一：在题目所给出的条件下，气体的量不变。并且设玻璃泡的体积不随温度而变化，则始态为 )/(2,2,1i i i i RT V p n n n =+= 终态（f ）时 ??? ? ??+=???? ??+ =+=f f f f f f f f f f T T T T R V p T V T V R p n n n ,2,1,1,2,2,1,2,1
第10章电极过程 1．用间接方法求得298.15K H 2＋?O 2 ==== H 2O （l ） ＝－236.65 kJ ·mol -1 试问298.15K 时，非常稀的硫酸溶液的分解电压是多少?设用的是可逆电极，并 （答案：1.226V ） 解： ∵ = - zFE Θ ∴ U 分 = E 理 = E Θ= 2．298.15K 时低电流密度电解稀硫酸水溶液，用银作两极的电极材料，和用光滑铂作两极材料，试分别确定其分解电压(已知在银电极上ηH2＝0.87 ，ηO2＝0.96V ，在光滑铂电极上ηH2＝0.09，ηO2＝0.45V 。并设稀硫酸水溶液中a H2O ＝1)。 （答案：3.059V ；1.769V ） 解： 电解稀硫酸水溶液，就是电解水，其理论（可逆）分解电压为1.229， 考虑极化作用，则其实际分解电压 = 理论（可逆）分解电压 + ∑超电压，故， 用Ag 作电极： U 分 = 1.229 ＋ 0.87 ＋ 0.96 = 3.059 V 用Pt 作电极： U 分 = 1.229 ＋ 0.09 ＋ 0.45 = 1.769 V 3．某溶液中含10-2mol ·dm -3 CdSO 4，10-2mol ·dm -3 ZnSO4和0.5mol ·dm -3H 2SO 4，把该溶液放在两个铂电极之间，用低电流密度进行电解，同时均匀搅拌，
①哪一种金属将首先沉积在阴极上? ②当另一种金属开始沉积时，溶液中先析出的哪一种金属所剩余的浓 度为多少? （答案：6.65×10-15 mol·dm-3） 解：（1） 在此溶液中，，，而查表知： ， ∴一定有：，故金属Cd先析出。 （2）在金属锌析出时Cd2+的浓度应满足关系： (-0.4026) + 0.02958 lg c Cd2+ = (-0.7628) + 0.0296lg（0.01） 解得：c Cd2+ = 6.65×10-15 mol·dm-3 4．电解某溶液在阴极上有Zn沉积，H 在Zn上的超电压为0.72V，欲使溶液中 2 气，溶液的pH值最小应控制为多Zn2+的浓度降到10-4mol·dm-3，阴极仍不析出H 2 少?（答案：2.7） 解：当c Zn2+= 1.0×10-4mol·dm-3时，有 时，有E H+/H2 = (-0.05916)×pH-0.72 析出H 2
第七章电化学 7.1用铂电极电解溶液。通过的电流为20 A，经过15 min后，问：（1）在阴极上能析出多少质量的?(2) 在的27 ?C，100 kPa下的？ 解：电极反应为 电极反应的反应进度为 因此： 7.2在电路中串联着两个电量计，一为氢电量计，另一为银电量计。当电路中 通电1 h后，在氢电量计中收集到19 ?C、99.19 kPa的；在银电量 计中沉积。用两个电量计的数据计算电路中通过的电流为多少。 解：两个电量计的阴极反应分别为 电量计中电极反应的反应进度为 对银电量计 对氢电量计
7.3用银电极电解溶液。通电一定时间后，测知在阴极上析出的 ，并知阴极区溶液中的总量减少了。求溶液中的和。 解：解该类问题主要依据电极区的物料守恒（溶液是电中性的）。显然阴极区溶液中的总量的改变等于阴极析出银的量与从阳极迁移来的银的量 之差： 7.4用银电极电解水溶液。电解前每溶液中含。阳极溶解下来的银与溶液中的反应生成，其反应可表示 为 总反应为 通电一定时间后，测得银电量计中沉积了，并测知阳极区溶液重 ，其中含。试计算溶液中的和。 解：先计算是方便的。注意到电解前后阳极区中水的量不变，量的改变为
该量由两部分组成（1）与阳极溶解的生成，（2）从阴极迁移到阳极 7.5用铜电极电解水溶液。电解前每溶液中含 。通电一定时间后，测得银电量计中析出，并测知阳极区溶 液重，其中含。试计算溶液中的和。 解：同7.4。电解前后量的改变 从铜电极溶解的的量为 从阳极区迁移出去的的量为 因此， 7.6在一个细管中，于的溶液的上面放入 的溶液，使它们之间有一个明显的界面。令的电流直上而下通过该管，界面不断向下移动，并且一直是很清晰的。以后，
四．概念题参考答案 1．在温度、容积恒定的容器中，含有A 和B 两种理想气体，这时A 的分压 和分体积分别是A p 和A V 。若在容器中再加入一定量的理想气体C ，问A p 和A V 的 变化为 ( ) (A) A p 和A V 都变大 (B) A p 和A V 都变小 (C) A p 不变，A V 变小 (D) A p 变小，A V 不变 答：(C)。这种情况符合Dalton 分压定律，而不符合Amagat 分体积定律。 2．在温度T 、容积V 都恒定的容器中，含有A 和B 两种理想气体，它们的 物质的量、分压和分体积分别为A A A ,,n p V 和B B B ,,n p V ，容器中的总压为p 。试 判断下列公式中哪个是正确的 ( ) (A) A A p V n RT = (B) B A B ()pV n n RT =+ (C) A A A p V n RT = (D) B B B p V n RT = 答：(A)。题目所给的等温、等容的条件是Dalton 分压定律的适用条件，所 以只有(A)的计算式是正确的。其余的,,,n p V T 之间的关系不匹配。 3． 已知氢气的临界温度和临界压力分别为633.3 K , 1.29710 Pa C C T p ==?。 有一氢气钢瓶，在298 K 时瓶内压力为698.010 Pa ?，这时氢气的状态为 （ ） (A) 液态 (B) 气态 (C)气-液两相平衡 (D) 无法确定 答：(B)。仍处在气态。因为温度和压力都高于临界值，所以是处在超临界 区域，这时仍为气相，或称为超临界流体。在这样高的温度下，无论加多大压力， 都不能使氢气液化。 4．在一个绝热的真空容器中，灌满373 K 和压力为 kPa 的纯水，不留一点 空隙，这时水的饱和蒸汽压 （ ） （A ）等于零 （B ）大于 kPa （C ）小于 kPa （D ）等于 kPa 答：（D ）。饱和蒸气压是物质的本性，与是否留有空间无关，只要温度定了， 其饱和蒸气压就有定值，查化学数据表就能得到，与水所处的环境没有关系。
中南大学考试试卷 2011 -- 2012学年下学期时间110分钟(2012.5.6) 物理化学课程32学时2学分考试形式：闭卷 专业年级：化工、应化、制药、粉体、材化等2010级 总分100分，占总评成绩70 % 注：此页不作答题纸，请将答案写在答题纸上 一、单选题（每题2分，共26分） 1. 实验测得某二级反应速率常数，正确的是（） （A）k=5.0s-1（B）k=5.0 dm6·s-1·mol-2（C）k=5.0 s-1·mol-1（D）k=5.0 dm3·s-1·mol-1 2. 加催化剂可使化学反应的下列物理量中哪个改变（） （A）反应热(B) 平衡常数(C) 反应熵变(D) 速率常数 3. 对下列电解质溶液，其中摩尔电导率最大的是（） (A) 0.001 mol·kg-1 KCl (B) 0.001 mol·kg-1 KOH (C) 0.001 mol·kg-1 HCl (D) 0.1 mol·kg-1 KCl 4. 浓度为0.1mol·kg-1的MgCl2水溶液，其离子强度为( ) (A) 0.1mol·kg－1(B) 0.15mol·kg-1(C) 0.2mol·kg－1，(D) 0.3mol·kg-1。 5. 对下列电解质溶液，其中平均活度系数最大的是（） （A）0.01 mol·kg-1KCl （B）0.01 mol·kg-1CaCl2（C）0.01 mol·kg-1LaCl3（D）0.001 mol·kg-1KCl 6. 用补偿法测定可逆电池的电动势时，是为了( ) (A) 消除电极上的副反应；(B) 减小标准电池的损耗； (C) 在可逆情况下测定电池的电动势；(D) 简便易行。 7. 恒温恒压下可逆电池放电过程（）
关于物理化学课后习题 答案 文件排版存档编号：[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]
第一章两个容积均为V的玻璃球泡之间用细管连结，泡内密封着标准状态下的空气。若将其中的一个球加热到 100 C，另一个球则维持 0 C，忽略连接细管中气体体积，试求该容器内空气的压力。 解：由题给条件知，（1）系统物质总量恒定；（2）两球中压力维持相同。 标准状态： 因此， 如图所示，一带隔板的容器中，两侧分别有同温、不同压的H2与N2，P(H2）=20kpa，P(N2)=10kpa,二者均可视为理想气体。 H2 3dm3 P(H2） T N2 1dm3 P(N2) T （1） 两种气体混合后的压力； （2）计算混合气体中H2和N2的分压力； （3）计算混合气体中H2和N2的分体积。 第二章 1mol水蒸气（H2O,g）在100℃，下全部凝结成液态水，求过程的功。假 设：相对水蒸气的体积，液态水的体积可以忽略不计。 1mol某理想气体与27℃，的始态下，先受某恒定外压恒温压缩至平衡态， 在恒容升温至℃，。求过程的W,Q, ΔU, ΔH。已知气体的体积Cv,m=*mol-1 *K-1。 容积为 m3的恒容密闭容器中有一绝热隔板，其两侧分别为0 C，4 mol的Ar(g)及150 C，2 mol的Cu(s)。现将隔板撤掉，整个系统达到热平衡，求末态温度
t及过程的。已知：Ar(g)和Cu(s)的摩尔定压热容分别为 及，且假设均不随温度而变。 解：图示如下 假设：绝热壁与铜块紧密接触，且铜块的体积随温度的变化可忽略不计 则该过程可看作恒容过程，因此 假设气体可看作理想气体，，则 冰（H2O,S）在100kpa下的熔点为0℃，此条件下的摩尔熔化焓 ΔfusHm=*mol-1 *K-1。已知在-10~0℃范围内过冷水（H2O,l）和冰的摩尔定压热容分别为Cpm（H2O,l）=*mol-1 *K-1和Cpm（H2O,S）=*mol-1 *K-1。求在常压及-10℃下过冷水结冰的摩尔凝固焓。 O, l）在100 C的摩尔蒸发焓。水和水蒸气已知水（H 2 在25~100℃间的平均摩尔定压热容分别为Cpm（H2O,l）=*mol-1 *K-1和Cpm （H2O,g）=*mol-1 *K-1。求在25C时水的摩尔蒸发焓。 应用附录中有关物资的热化学数据，计算 25 C时反应 的标准摩尔反应焓，要求：（1）应用25 C的标准摩尔生成焓数据；
中南大学研究生考试试卷 2009— 2010学年二学期期末考试试题时间110分钟 界面化学课程 32 学时 2.0 学分考试形式：开卷 专业班级：矿物加工工工程姓名学号 095611057 卷面总分100分，占总评成绩 70 %，卷面得分 一、选择题(每小题2分，共26分) 1.液体表面最基本的特性是（ A ） A.倾向于收缩 B.倾向于铺展 C.形成单分子吸附层 2.若将液体与毛细管壁间的接触角近似看作0°，则液体在毛细管中的液面可以看作（C） A.凹型 B.凸型 C.球面 3.下列方程均为计算液a/液b界面张力γab的经验公式，其中Fowkes公式为（ C ） A.γab =γa -γb B.γab =γa + γb -2（γaγb）1/2 C.γab =γa + γb -2（γa dγb d）1/2 4.吊片法测定液体表面张力时，要求尽可能采用表面粗糙的吊片材料，其目的是（ A ） A.改善液体对吊片的润湿使θ接近于0° B. 改善液体对吊片的润湿使θ接近于90° C.改善液体对吊片的润湿使θ接近于180° 5.溶液中溶剂记为1、溶质记为2，则吸附量Γ2(1)的含义为（C） A.单位面积表面相与含有相等总分子数的溶液相比较，溶质的过剩量 B.单位面积表面相与含有等量溶质的溶液相比较，溶剂的过剩量 C.单位面积表面相与含有等量溶剂的溶液相比较，溶质的过剩量 6.C12H25SO4Na（1）、C14H29SO4Na（2）、C16H33SO4Na（3）三种物质在水表面吸附达到饱和状态时，三种物质分子在表面所占面积a m存在下列关系（ B ） A. a m,1> a m,2> a m,3 B. a m,1≈a m,2≈a m,3 C. a m,1< a m,2< a m,3 7.苯在水面上先迅速展开后又自动收缩成为小液滴漂浮在水面上，用于描述苯液滴形状的表化专业术语是（ C ） A.二维液膜 B.多分子层 C.透镜 8.下列说法中不正确的是（ B） A.任何液面都存在表面张力 B.平面液体没有附加压力 C.弯曲液面的表面张力方向合力指向曲率中心 D.弯曲液面的附加压力指向曲率中心 9.运用过滤手段进行溶胶净化的目的是（ C） A.除掉反应过程中过量的副产物 B.除掉过量的电解质 C.除掉溶胶体系中的粗离子
第11章表面化学与胶体化学 1．在293 K时，把半径为1×10st1:chmetcnv TCSC="0" NumberType="1" Negative="True" HasSpace="False" SourceValue="3" UnitName="m">-3m的水滴分散成半径为1×10-6m的小水滴，比表面增加多少倍?表面吉布斯自由能增加多少?环境至少需做功多少?已知293 K时 。 （答案：9.15×10-4 J） 解：一滴大水滴可分散成N个小水滴： 小水滴的面积为：，大水滴的面积为：4π 面积增加倍数为： 2．在298 K时，1,2—二硝基苯(NB)在水中所形成的饱和溶液的浓度为5.9×10-3mol·L-1，计算直径为1×10-8m的NB微球在水中的溶解度。已知298 K时NB／水的表面张力为25.7 mN·m-1，NB 的密度为1 566 kg·m-3。 （答案：2.625×10-3 mol·dm-3） 解：根据开尔文公式：，将数值代入，得： 3．373 K时，水的表面张力为58.9 mN·m-1，密度为958.4 kg·m-3，在373 K时直径为
1×10-7m的气泡内的水蒸气压为多少?在101.325 kPa外压下，能否从373 K的水中蒸发出直径为1×10-7m的气泡? （答案：99.89kPa） 解：气泡为凹面，且r = 0.5×10-7m 因p r p外，故不能蒸发出直径为1×10-7m的气泡。 4．水蒸气骤冷会发生过饱和现象。在夏天的乌云中，用干冰微粒撒于乌云中使气温骤降至293 K，此时水气的过饱和度(p／pｓ)达4，已知293 K时， ρ(H2O)＝997 kg·m-3。求算：(1)开始形成雨滴的半径；(2)每一滴雨中所含的水分子数。 （答案：7.8×10-10 m，66个） 解：（1）据开尔文公式得： (2) 设雨滴为球形，则一个雨滴的体积为： 雨滴中的水分子数为： （个） 5．已知293 K时，，，。试判断水能否在汞表面上铺展开来?
中南大学考试试卷03 一、单选题（每题2分，共24分） 1. 1 mol 理想气体，从始态(p，V，T ) 出发，分别进行⑴恒温可逆膨胀和⑵绝热可逆膨胀过程，若两过程所达到的末态体积相同，则两过程体积功的关系是（）（A）| W⑴| = | W⑵| （B）| W⑴| > | W⑵| （C）| W⑴| < | W⑵| （D）无法确定 2. 在T 和pΘ下，C (石墨) + O2(g) === CO2(g) 的反应热为△r H mΘ(T)。下列说法中不正确的是 （）（A）△r H mΘ(T)是CO2(g) 在温度T 下的标准生成焓（B）△r H mΘ(T) = △r U mΘ(T) （C）△r H mΘ(T)是C (石墨) 在温度T 下的标准燃烧焓（D）△r H mΘ(T) > △r U mΘ(T) 3. 在确定的T 、p下，无论用什么手段进行一个A + B === C 的反应，若反应的△r H m > 0，则该反应的反应热（）（A）大于零（B）小于零（C）视反应手段而定（D）等于零 4. 某单组分体系的V m(l) > V m(s)，当体系的压力升高时，其熔点将（）（A）升高（B）降低（C）不变（D）不确定 5. 使用热力学判据△G T,p,W’=0 < 0 判别某过程方向时，下标p 所表示的是（）（A）体系中每一组分的分压（B）体系的总压（C）外压（D）标压pΘ 6.下列针对偏摩尔量的描述，不正确的是( ) （A）偏摩尔量是体系某种容量性质的一种偏微分 （B）偏摩尔量是体系的强度性质，状态函数 （C）体系的偏摩尔量可正、可负、亦可为零 （D）体系中某组分的偏摩尔Gibbs自由能就是该组分的化学势 7. 恒温恒压下由纯组分形成理想溶液，下列各量中为零的是（）（A）Δmix G（B）Δmix S（C）Δmix H（D）Δmix A 8. 关于溶液中某组分的活度及活度系数，不正确的是（）（A）活度相当于是校正浓度，但无量纲 （B）活度及活度系数的大小与参考态的选择有关 （C）理想溶液中各组分的活度系数皆为1 （D）活度及活度系数的大小与标准态的选择有关
第七章 电化学 7－1．用铂电极电解CuCl 2溶液。通过的电流为20 A ，经过15 min 后，问：（1）在阴极上能析出多少质量的Cu ？ (2) 在阳阴极上能析出多少体积的27℃, 100 kPa 下的Cl 2(g )? 解：(1) m Cu ＝ 201560635462.F ???＝5.527 g n Cu ＝201560 2F ??＝0.09328 mol (2) 2Cl n ＝2015602F ??＝0.09328 mol 2Cl V ＝00932830015 100 .R .??＝2.328 dm 3 7－2．用Pb (s )电极电解Pb (NO 3) 2溶液，已知溶液浓度为1g 水中含有Pb (NO 3) 21.66×10－2g 。通电一段时间，测得与电解池串联的银库仑计中有0.1658g 的银沉积。阳极区溶液质量为62.50g ，其中含有Pb (NO 3) 21.151g ，计算Pb 2+的迁移数。 解： M [Pb (NO 3) 2]＝331.2098 考虑Pb 2+：n 迁＝n 前－n 后＋n e ＝262501151166103312098(..)..--??－11513312098..＋01658 21078682 ..? ＝3.0748×10－3－3.4751×10－3＋7.6853×10－4 ＝3.6823×10－4 mol t ＋(Pb 2+ )＝4 4 36823107685310..--??＝0.4791 考虑3NO -： n 迁＝n 后－n 前 ＝1151 3312098 ..－262501151166103312098(..)..--??＝4.0030×10－3 mol t －(3 NO -)＝4 4 40030107658310..--??＝0.5209 7－3．用银电极电解AgNO 3溶液。通电一段时间后，阴极上有0.078 g 的Ag 析出，阳极区溶液溶液质量为23.376g ，其中含AgNO 3 0.236 g 。已知通电前溶液浓度为1kg 水中溶有7.39g 的AgNO 3。求Ag +和3NO -的迁移数。 解： 考虑Ag +： n 迁＝n 前－n 后＋n e ＝3233760236739101698731(..)..--??－023********..＋00781078682 .. ＝1.007×10－ 3－1.3893×10－ 3＋7.231×10－ 4
纸质作业答案 一、术语解释 节流膨胀：在绝热条件下，流体的恒焓膨胀过程。多数流体经节流膨胀(多数情况下的流体是始态为液体，末态为气体)后温度下降，产生制冷效应。 可逆过程：在一系列无限接近平衡的条件下进行的过程。沿可逆过程途径进行一次来回变化，不会给体系和环境留下任何痕迹，即体系和环境都可回到始态。 反应进度：用来表示化学反应进行程度的量，一般记为ξ，ξ = (n B,t - n B,0 )/νB ，式中n B,0为反应开始(ξ = 0)时体系中物质B 的物质的量(摩尔数)，n B,t 为反应进行到t 时刻(ξ)时体系中物质B 的物质的量(摩尔数)，νB 为反应方程式形为0 = ΣνB B 时，物质B 的化学计量系数。ξ值与选用体系中的哪种物质的量的变化来进行计算无关，但与化学反应计量式的写法有关。 热容：在不发生相变和化学变化的前提下，体系在经历某一过程时，与环境所交换的热与由此引起的温度变化值之比称为体系的热容。若过程为恒压过程，则所得热容称为恒压热容，过程为恒容过程，则所得热容称为恒容热容。 反应热效应：也称反应热，是指在只做体积功和始末态温度相等的条件下，完成化学反应过程中体系与环境所交换的热。热效应有为恒(等)压热效应和恒(等)容热效应之分，恒(等)压热效应Q p =ΔH ，恒(等)容热效应Q V =ΔU 。对应不同类型的反应，反应热也可分为生成热、燃烧热、溶解热、稀释热等。 熵判据：在隔离体系中，ΔS 隔离 = ΔS 体系 + ΔS 环境 ≥ 0，若ΔS 隔离 = 0，则体系达到平衡，若ΔS 隔离 > 0，则体系中发生的变化为自发（动）过程。 熵增原理：在绝热或隔离体系中发生任何变化，体系的熵总是增加或不变，而不会减少，即ΔS ≥ 0。对绝热体系而言，ΔS 绝热 > 0时，体系中发生的变化为不可逆过程，ΔS 绝热 = 0时，体系中发生的变化为可逆过程。 化学势：溶液中组元i 的偏摩尔吉布斯自由能称为组元i 的化学势。其定义式为： i j i j i j i j ,,i ,,i ,,i ,,i i i ≠≠≠≠???? ????=???? ????=???? ????=???? ????==j j j j n V S n p S n V T n p T n U n H n A n G G μ 稀溶液依数性：稀溶液中溶剂的蒸气压下降、凝固点降低、沸点升高和渗透压是值只与一定量溶液中溶质的质点数有关，而与溶质的本性无关，这四个性质统称为稀溶液的依数性。 标准平衡常数：反应体系达到平衡，且各物质均处于标准状态时的反应平衡常数，其定义式
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第8章电解质溶液1.用氧化数法配平下列反应式： As 2S 3 (s)+HNO 3 (浓)→H 3 AsO 4 + H 2 SO 4 + NO 2 + H 2 O FeS 2(s) + O 2 →Fe 2 O 3 (s) + SO 2 Cr 2O 3 (s) + Na 2 O 2 (s)→Na 2 CrO 4 (s) + Na 2 O(s) S + H 2SO 4 (浓)→SO 2 + H 2 O 2.用铂电极电解氯化铜CuCl 2 溶液，通过的电流为st1:chmetcnv TCSC="0" NumberType="1" Negative="False" HasSpace="False" SourceValue="20" UnitName="a">20A，经过15分钟后，在阴极上能析出多少克铜?在阳极上能析出多少dm3的300.15K，101.325kPa的氯气? （答案：2.297 dm3） 解：（1）在阴极 Cu2+＋ 2e → Cu 析出铜 (2) 在阳极 2Cl-→Cl 2 (g) + 2e 析出氯 3.一电导池中装入0.02mol·dm-3的KCl水溶液，298.15K时测得其电阻为453Ω。已知298.15K0.02mol·dm-3溶液的电导率为0.2768S·m-1。在同一电导池中 装入同样体积的浓度为0.55g·dm-3的CaCl 2 溶液，测得电阻为1050Ω。计算电 导池常数、该CaCl 2溶液的电导率和摩尔电导率Λ m (1/2CaCl 2 )。（答案：125.4 m-1， 0.1194 S·m-1，0.02388 S·m2·mol-1）
解：（1）电导池常数G （2）CaCl 2 的电导率 (3) 摩尔电导率 4.在298K，H+ 和HCO- 3 的离子极限摩尔电导率λH+ =3.4982×10-2S·m2·mol-1，λ HCO - 3 = 4.45×10-3S·m2·mol-1。在同温度下测得0.0275mol·dm-3H 2 CO 3 溶液的电导 率κ=3.86×10-3S·m-1，求H2CO3离解为H + 和HCO-3的离解度。（答案：α= 3.56×10-3） 解： 5.已知291K时NaCl ，NaOH及NH 4 Cl的极限摩尔电导率λ分别为1.086×10-2， 2.172×10-2及1.298×10-2S·m2·mol-1，291K时0.1及0.01mol·dm-3NH 3·H 2 O的 摩尔电导率λm分别为3.09和9.62S·cm2·mol-1，利用上述实测数据求0.1及 0.01mol·dm-3NH 3·H 2 O的离解常数K。（答案：K = 1.7×10-5）
第六章相平衡 6.1指出下列平衡系统中的组分数C，相数P及自由度F。 （1）I2(s)与其蒸气成平衡； （2）CaCO3(s)与其分解产物CaO(s)和CO2(g)成平衡； （3）NH4HS(s)放入一抽空的容器中，并与其分解产物NH3(g)和H2S(g)成平衡； （4）取任意量的NH3(g)和H2S(g)与NH4HS(s)成平衡。 （5）I2作为溶质在两不互溶液体H2O和CCl4中达到分配平衡（凝聚系统）。 解：（1）C = 1, P = 2, F = C–P + 2 = 1 – 2 + 2 = 1. （2）C = 3 – 1 = 2, P = 3, F = C–P + 2 = 2 – 3 + 2 = 1. （3）C = 3 – 1 – 1 = 1, P = 2, F = C–P + 2 = 1 – 2 + 2 = 1. （4）C = 3 – 1 = 2, P = 2, F = C–P + 2 = 2 – 2 + 2 = 2. （5）C = 3, P = 2, F = C–P + 1 = 3 – 2 + 1 = 2. 6.2已知液体甲苯（A）和液体苯（B）在90 C时的饱和蒸气压分别为= 和。两者可形成理想液态混合物。今有系
统组成为的甲苯-苯混合物5 mol ，在90 C 下成气-液两相平衡， 若气相组成为 求： （1） 平衡时液相组成 及系统的压力p 。 （2） 平衡时气、液两相的物质的量 解：（1）对于理想液态混合物，每个组分服从Raoult 定律，因此 （2）系统代表点 ，根据杠杆原理 6.3 单组分系统的相图示意如右图。 试用相律分析途中各点、线、面的相 平衡关系及自由度。
第十章 界面现象 10－1 请回答下列问题： (1) 常见的亚稳定状态有哪些？为什么产生亚稳态？如何防止亚稳态的产生？ (2) 在一个封闭的钟罩，有大小不等的两个球形液滴，问长时间放置后，会出现什么现象？ (3) 下雨时，液滴落在水面上形成一个大气泡，试说明气泡的形状和理由？ (4) 物理吸附与化学吸附最本质的区别是什么？ (5) 在一定温度、压力下，为什么物理吸附都是放热过程？ 答： (1) 常见的亚稳态有：过饱和蒸汽、过热液体、过冷液体、过饱和溶液。产生这些状态的原因就是新相难以生成，要想防止这些亚稳状态的产生，只需向体系中预先加入新相的种子。 (2) 一断时间后，大液滴会越来越大，小液滴会越来越小，最终大液滴将小液滴“吃掉”， 根据开尔文公式，对于半径大于零的小液滴而言，半径愈小，相对应的饱和蒸汽压愈大，反之亦然，所以当大液滴蒸发达到饱和时，小液滴仍未达到饱和，继续蒸发，所以液滴会愈来愈小，而蒸汽会在大液滴上凝结，最终出现“大的愈大，小的愈小”的情况。 (3) 气泡为半球形，因为雨滴在降落的过程中，可以看作是恒温恒压过程，为了达到稳定状态而存在，小气泡就会使表面吉布斯函数处于最低，而此时只有通过减小表面积达到，球形的表面积最小，所以最终呈现为球形。 (4) 最本质区别是分子之间的作用力不同。物理吸附是固体表面分子与气体分子间的作用力为德华力，而化学吸附是固体表面分子与气体分子的作用力为化学键。 (5) 由于物理吸附过程是自发进行的，所以ΔG ＜0，而ΔS ＜0，由ΔG =ΔH －T ΔS ，得 ΔH ＜0，即反应为放热反应。 10－2 在293.15K 及101.325kPa 下，把半径为1×10－3m 的汞滴分散成半径为1×10－9m 的汞滴，试求此过程系统表面吉布斯函数变(ΔG )为多少？已知293.15K 时汞的表面力为0.4865 N ·m －1。 解： 3143r π＝N ×3243r π N ＝3132 r r ΔG ＝2 1 A A dA γ? ＝γ(A 2－A 1)＝4πγ·( N 22 r －21 r )＝4πγ·(3 12 r r －21r )
中南大学考试试卷 2008 -- 2009 学年 1 学期时间110分钟 2008 年12 月27 日物理化学实验课程 24 学时 1 学分考试形式：闭卷 专业年级：冶金、环境、教化07 总分100分，占总评成绩30 % 共80题，每题4分，任选25题。每题四个答案，其中只有一个是最合适的。请用“ ”圈出最合适的答案。下笔慎重，涂改答案算0分。 热化学实验 1、用数字贝克曼温度计测量温差时，为什么要选择温差按钮？ ①、方便②、精确③、区别于温度④、担心温差太大 2、使用数字压力计时，在系统里外压力相等时采零是因为2 ①、绝对真空难得到②、要依靠外压计算系统压力 ③、环境压力不稳定④、要求系统压力精确 3、测量水的饱和蒸汽压时，如果系统里外压力相等且为一个大气压时测得水的沸点高于100度，可能的原因是 ①、温度计不准或水中含有杂质②、系统漏气 ③、加热系统出了毛病④、冷却系统出了故障 4、饱和蒸汽压实验使用冷却水的目的是 ①、给系统降温②、怕液体过热 ③、怕损坏仪器④、维持系统压力和水的数量恒定与保护压力计 5、偏摩尔体积实验不使用容量瓶而使用比重瓶是因为3 ①、容量瓶太大②、比重瓶更方便③、比重瓶更精确④、容量瓶带刻度 6、偏摩尔体积实验中配制NaCl水溶液时用来量水的量筒其精度明显与比重瓶和天平不匹配，为什么？1 ①、因为水的数量最终靠天平称量②、水的数量大，不必精确 ③、量筒精度低一点对最终结果影响不大④、量筒带来的误差在实验过程中会被抵消 7、偏摩尔体积实验中恒温槽温度应 ①、比室温略高②、和室温相等③、至少比室温高5度④、比室温稍低 8、如果比重瓶瓶塞中液柱未到顶端，其原因是1 ①、比重瓶漏液或溶液不够②、溶液表面张力太小 ③、溶液表面张力太大④、瓶塞孔径太小 9、对于燃烧热测定，环境是指 ①、外筒以外②、氧弹以外③、内筒以外④、坩埚以外 10、燃烧热测定装置中内筒为什么内外表面抛光？ ①、防止生锈②、美观③、防止粘水④、防止热辐射 11、燃烧热测定装置内筒底部为什么要用三个塑料柱支撑？ ①、透气②、防止热传导③、防止内筒和外筒底部接触④、防止导电
第一篇化学热力学 第一章热力学基本定律. 1-1 0.1kg C6H6(l)在，沸点353.35K下蒸发，已知(C6H6) =30.80 kJ mol-1。试计算此过程Q，W，ΔU和ΔH值。 解：等温等压相变。n/mol =100/78 , ΔH = Q = n = 39.5 kJ , W= - nRT = -3.77 kJ , ΔU =Q+W=35.7 kJ 1-2 设一礼堂的体积是1000m3，室温是290K，气压为p?，今欲将温度升至300K，需吸收热量多少?(若将空气视为理想气体，并已知其C p,m为29.29 J K-1·mol-1。) 解：理想气体等压升温（n变）。Q=nC p,m△T=(1000p?)/(8.314×290)×C p,m△T＝1.2×107J 1-3 2 mol单原子理想气体，由600K，1.0MPa对抗恒外压绝热膨胀到。计算该过程的Q、W、ΔU和ΔH。(Cp ,m=2.5 R) 解：理想气体绝热不可逆膨胀Q＝0 。ΔU＝W ，即nC V,m(T2-T1)= - p2 (V2-V1), 因V2= nRT2/ p2, V1= nRT1/ p1，求出T2=384K。 ΔU＝W＝nCV,m(T2-T1)＝-5.39kJ ，ΔH＝nC p,m(T2-T1)＝-8.98 kJ 1-4 在298.15K，6×101.3kPa压力下，1 mol单原子理想气体进行绝热膨胀，最后压力为p?， 若为；(1)可逆膨胀(2)对抗恒外压膨胀，求上述二绝热膨胀过程的气体的最终温度；气体对外界所作的功；气体的热力学能变化及焓变。(已知C p,m=2.5 R)。 解：(1)绝热可逆膨胀:γ=5/3 , 过程方程p11-γT1γ= p21-γT2γ, T2=145.6 K , ΔU＝W＝nC V,m(T2-T1)＝-1.9 kJ , ΔH＝nC p,m(T2-T1)＝-3.17kJ (2)对抗恒外压膨胀,利用ΔU＝W ，即nC V,m(T2-T1)= - p2 (V2-V1) ，求出T2=198.8K。同理，ΔU＝W＝-1.24kJ，ΔH＝-2.07kJ。 1-5 1 mol水在100℃，p?下变成同温同压下的水蒸气(视水蒸气为理想气体)，然后等温可 ?H m(H2O , 373.15K,p?)= 40.67kJ mol-1。逆膨胀到p?，计算全过程的ΔU，ΔH。已知g l 解：过程为等温等压可逆相变＋理想气体等温可逆膨胀，对后一步ΔU，ΔH均为零。 ΔH＝Hm= 40.67kJ ，ΔU=ΔH –Δ(pV) = 37.57kJ 1-6 某高压容器中含有未知气体，可能是氮气或氩气。在29K时取出一样品，从5dm3绝热可逆膨胀到6dm3，温度下降21K。能否判断容器中是何种气体?(若设单原子气体的C V,m=1.5R，双原子气体的C V,m=2.5R) 解：绝热可逆膨胀: T2=277 K , 过程方程T1V1γ-1= T2V2γ-1, 求出γ=7/5 , 容器中是N2. 1-7 1mol单原子理想气体(C V,m=1.5R )，温度为273K，体积为22.4dm3，经由A途径变化到温度为546K、体积仍为22.4dm3；再经由B途径变化到温度为546K、体积为44.8dm3；最后经由C途径使系统回到其初态。试求出：(1)各状态下的气体压力；(2)系统经由各途径时的Q，W，ΔU，ΔH值；(3)该循环过程的Q, W，ΔU，ΔH。 解：A途径: 等容升温，B途径等温膨胀，C途径等压降温。 (1) p1= , p2=2 , p3= (2) 理想气体: ΔU＝nCV,mΔT, ΔH＝nCp,mΔT . A途径, W=0, Q=ΔU ,所以Q,W,ΔU,ΔH分别等于3.40 kJ , 0 , 3.40 kJ , 5.67 kJ B途径,ΔU＝ΔH=0,Q=-W,所以Q,W,ΔU,ΔH分别等于3.15 kJ , -3.15 kJ , 0 , 0 ;
第三章热力学第二定律 3.1 卡诺热机在的高温热源和的低温热源间工作。求 （1）热机效率； （2）当向环境作功时，系统从高温热源吸收的热及向低温热源放出的热 。 解：卡诺热机的效率为 根据定义 3．2 卡诺热机在的高温热源和的低温热源间工作，求： （1）热机效率； （2）当从高温热源吸热时，系统对环境作的功及向低温热源放出的热解：(1) 由卡诺循环的热机效率得出 （2） 3．3 卡诺热机在的高温热源和的低温热源间工作，求 （1）热机效率； （2）当向低温热源放热时，系统从高温热源吸热及对环境所作的功。 解：（1）
(2) 3．4 试说明：在高温热源和低温热源间工作的不可逆热机与卡诺机联合操作时，若令卡诺 热机得到的功r W 等于不可逆热机作出的功－W 。假设不可逆热机的热机效率大于卡诺热机效率，其结果必然是有热量从低温热源流向高温热源，而违反势热力学第二定律的克劳修 斯说法。 证： （反证法） 设 r ir ηη> 不可逆热机从高温热源吸热，向低温热源 放热 ，对环境作功 则 逆向卡诺热机从环境得功 从低温热源 吸热 向高温热源 放热 则 若使逆向卡诺热机向高温热源放出的热 不可逆热机从高温热源吸收的热 相等，即 总的结果是：得自单一低温热源的热 ，变成了环境作功 ，违背了热 力学第二定律的开尔文说法，同样也就违背了克劳修斯说法。
3．5 高温热源温度，低温热源温度，今有120KJ的热直接从高温热源传给 低温热源，求此过程。 解：将热源看作无限大，因此，传热过程对热源来说是可逆过程 3.6 不同的热机中作于的高温热源及的低温热源之间。求下列三种 情况下，当热机从高温热源吸热时，两热源的总熵变。 （1）可逆热机效率。 （2）不可逆热机效率。 （3）不可逆热机效率。 解：设热机向低温热源放热，根据热机效率的定义 因此，上面三种过程的总熵变分别为。 3.7 已知水的比定压热容。今有1 kg，10℃的水经下列三种不同过程加 热成100 ℃的水，求过程的。 （1）系统与100℃的热源接触。 （2）系统先与55℃的热源接触至热平衡，再与100℃的热源接触。 （3）系统先与40℃，70℃的热源接触至热平衡，再与100℃的热源接触。 解：熵为状态函数，在三种情况下系统的熵变相同 在过程中系统所得到的热为热源所放出的热，因此
第9章可逆原电池 1．写出下列原电池中各电极反应、电池反应及E ① (101325Pa)｜KOH(a)｜O2(101325Pa),Pt ② Pt,H 2 ③ ④ 解：(1) 负极 Pb(s)+(a) → PbSO 4(s)+2e 正极 Cu2+() + 2e →Cu(s) (a) + Cu2+ (a Cu2+) ==== PbSO4(s)+Cu(s) 电池反应 Pb(s)+SO 4 ( pΘ ) -2e → 2H+ (a H+) (2) 负极 H 2 ( pΘ ) + H2O +2e → 2OH -(a OH -) 正极 O 2 (pΘ) + 电池反应 H 2 O2(pΘ) → H2O(l) (3) 负极 3H (p H2) - 6e → 6H+(aq) 2
正极 Sb 2O 3 (s) + 6e + 6H+(aq) → 2Sb(s) +3H 2 O(l) 电池反应 Sb 2 O 3 +3H 2 (p H2) → 2Sb(s) + 3H2O(l) (4) 负极 Ag(s) + I -(a I -) → AgI(s) + e 正极 AgCl(s) + e → Ag(s) + Cl - (a Cl-) 电池反应 Agl(s) + I-(a I -) → Ag(s) + Cl - (a Cl-) 2 （1）Zn(s) + H 2SO 4 (a1) === ZnSO4(a2) + H2(p H2)； （2）Ni(s) + H 2O ==== NiO(s) + H 2 (p H2) （3）H 2 (p H2) + O2(p O2) ==== H2O(l)； （4）H 2 (p H2) + HgO(s) ==== Hg(l) + H2O(l) 解：（1）负极 Zn(s) -2e → Zn2+(a2) 正极 2H+(a1) + 2e → H2(P H2) 电池反应 Zn(s) +2H+(a1) ==== Zn2+(a2)+ H2(p H2) 电池符号 Zn(s) | ZnSO 4 (a2) || H2SO4(a1) | H2(p H2),Pt