2010级化工-物理化学平考试卷及参考答案(4-5章).doc

2010级化工专业-物理化学上册平考试卷（4-6章）参考答案一、 选择题 ( 共20题 40分 )1. 对于理想液体混合物： ( C ) (A) mixH = 0 mixS = 0 (B) mixH = 0 mixG = 0 (C) mixV = 0 mixH = 0 (D) mixV = 0 mixS = 02. 已知挥发性纯溶质 A 液体的蒸气压为 67 Pa，纯溶剂 B 的蒸气压为 26665 Pa，该溶质在此溶剂的饱和溶液的物质的量分数为 0.02，则此饱和溶液（假设为理想液体混合物）的蒸气压为： ( B ) (A) 600 Pa (B) 26133 Pa (C) 26198 Pa (D) 599 Pa . 答 (B) p = p*AxA+ p*BxB= 26 665 Pa0.98 + 67 Pa0.02 = 26 133 Pa 3. 17. 298 K, p$下,苯和甲苯形成理想液体混合物,第一份溶液体积为2 dm3,苯的摩尔分数为0.25,苯的化学势为m1,第二份溶液的体积为1 dm3,苯的摩尔分数为0.5,化学势为2,则： ( B ) (A) 12 (B) 1 kB，则当 A 和 B 压力（平衡时的）相同时，在一定量的该溶剂中所溶解的关系为： ( B ) (A) A 的量大于 B 的量 (B) A 的量小于 B 的量 (C) A 的量等于 B 的量 (D) A 的量与 B 的量无法比较 7. 沸点升高, 说明在溶剂中加入非挥发性溶质后, 该溶液的化学势比纯溶剂的化学势： ( B ) (A) 升高 (B) 降低 (C) 相等 (D) 不确定 8. 氯仿 (1) 和丙酮 (2) 形成非理想液体混合物,在T 时,测得总蒸气压为29 398 Pa，蒸气中丙酮的物质的量分数y2= 0.818 ,而该温度下纯氯仿的饱和蒸气压为29 571 Pa，则在溶液中氯仿的活度a1为： ( D ) (A) 0.500 (B) 0.823 (C) 0.181 (D) 0.813 答 (D) a1= p1/=0.1819. 质量摩尔浓度凝固点降低常数 Kf，其值决定于 ( A ) (A) 溶剂的本性 (B) 溶质的本性 (C) 溶液的浓度 (D) 温度10. 增大压力能使平衡向生成物方向移动的反应是: （ C ） (A) CaCO3 (s)CaO(s)+CO2 (g) (B) CO(g)+H2O(g)CO2 (g)+H2 (g) (C) 3H2 (g)+N2 (g)2NH3 (g) (D) 2H2O(g)2H2 (g)+ O2 (g) 11. 理想气体反应 N2O5(g) = N2O4(g) + 1/2 O2(g) 的 rH 为 41.84 kJmol-1， Cp= 0，试问增加 N2O4平衡产率的条件是： （ B ） (A) 降低温度 (B) 提高温度 (C) 提高压力 (D) 等温等容加入惰性气体 12. 在等温等压下，当反应的 = 5 kJ/mol时，该反应能否进行？ （ C ）(A) 能正向自发进行 (B) 能逆向自发进行 (C) 不能判断 (D) 不能进行 13. 对于理想气体反应体系，下列标准反应自由能与平衡常数之间的关系式中正确的是： （ D ）(A) (B) (C) (D) 14. 理想气体反应平衡常数 Kx与 Kc的关系是 （ D ） (A) Kx= Kc(RT) (B) Kx= Kp(V/BnB) (C) Kx= Kc(RT/p (D) Kx= Kpp 15. 已知反应 2NH3= N2+ 3H2 在等温条件下，标准平衡常数为 0.25，那么，在此条件下，氨的合成反应 1/2 N2 + 3/2 H2 = NH3 的标准平衡常数为： ( C ) (A) 4 (B) 0.5 (C) 2 (D) 0.125答 (C) K(2) =K(1)-1/2 = (0.25)-1/2 = 216. 硫酸与水可形成H2SO4H2O(s)、H2SO42H2O(s)、H2SO44H2O(s)三种水合物，问在 101325 Pa 的压力下，能与硫酸水溶液及冰平衡共存的硫酸水合物最多可有多少种? ( C ) (A) 3 种 (B) 2 种 (C) 1 种 (D) 不可能有硫酸水合物与之平衡共存 17. 已知 A 和 B 可构成固溶体，在 A 中若加入 B 可使 A 的熔点提高，则B在此固溶体中的含量必 _ B 在液相中的含量。 （ A ） (A) 大于 (B) 小于 (C) 等于 (D)不能确定 18. 一体系如下图所示，其中半透膜 aa只允许 O2(g) 通过，则体系的组分数、相数、自由度数为: ( B )(A) C=2; =3; F=1 (B) C=3; =4; F=2 (C) C=4; =5; F=3 (D) C=1; =3; F=4 19. 在 p 下，用水蒸气蒸镏法提纯某不溶于水的有机物时，体系的沸点：（ A ）(A) 必低于 373.15 K (B) 必高于 373.15 K (C) 取决于水与有机物的相对数量 (D) 取决于有机物的分子量大小 20. 定压下，二元合金处于低共熔温度时，物系的自由度为： （ B ） (A) F=1 (B) F=0 (C) F=3 (D) F=2 二、填空题 ( 共 5题 10分 )1. 在298 K时, 0.10 moldm-3氨的氯仿(1)溶液上, 氨的蒸气压为4433 Pa, 0.050 moldm-3氨的水(2)溶液上, 氨的蒸气压为886.6 Pa, 则氨在水和氯仿两液体间的分配系数K为 2.5 。2. 对于多组分体系： (1) (B/)p,n= -SB,m ； (2) (SB,m/p)T,n + (VB,m/T)p,n =0 因(S/p)T = -(V/T)p 式中SB,m，VB,m是组分 B 的偏摩尔熵，偏摩尔体积。 3. 温度对化学反应平衡常数影响很大，在恒压下，它们的定量关系是 (lnK /T)p=rH /RT2 _ 。当 _rH 0 _时，升高温度对反应进行有利；当_rH 0 时，升高温度对反应进行不利。4. 低压气相反应的平衡常数与温度、压力的关系分别是：K P 只是温度的函数。K C是_ T _的函数，K x是 _ T, P _ 的函数。5. 一般有机物可以用水蒸气蒸镏法提纯，当有机物的 _摩尔质量_ 和_饱和蒸气压_越大时，提纯一定质量有机物需用的水蒸气量越少，燃料越省。三、 计算题 ( 每题 10分 共 4题 40分 )1. (1) 人类血浆的凝固点为 272.65K ( -0.5 ),求 310.15K(37)时血浆的渗透压。(2) 血浆的渗透压在310.15K(37)时为729.54KPa,计算葡萄糖渗透溶液的质量摩尔浓度 (设血浆密度为 1 103 Kg.m-3) 。 (1) 水的Kf = 1.86 K.Kg.mol-1 mB = Tf / Kf = 0.5K/1.86 K.Kg.mol-1 = 0.2688 mol.Kg-1 (3分)血浆为稀液,视溶液密度为纯水密度,以 1Kg 稀溶液为基准。 p = nB RT/V = mBRT/(1Kg/r) = (0.2688 mol.Kg-1)(8.314J.K-1.mol-1)(310.2K)/(1Kg/ 103Kg. m-3) = 6.93 105 Pa (3分) (2) 以 1Kg 稀溶液为基准 p = nB RT/V = mBRT/(1Kg/r) mB = p (1Kg/r)/RT = (729540Pa)(1Kg/103Kg. m-3)/ (8.314J.K-1.mol-1)(310.2K) = 0.2829 mol.Kg-1 2. 庚烷与辛烷可近似形成理想液体混合物。在 313.15K 时 2mol 庚烷与 1 mol辛烷的混合物之蒸气压为 9.56103 Pa。假设用高效分馏柱蒸馏除去 1 mol 庚烷。当冷却到 313.15K 时，剩余液体的蒸气压为 8.20103Pa。求庚烷和辛烷纯液体的蒸气压。答 蒸馏前 x(庚) =2/3 x(辛) =1/3 9560 Pa = (2/3) p* (庚) + (1/3) p* (辛) - (1) 蒸馏后 x(庚) =1/2 x(辛) =1/2 8200 Pa =(1/2) p* (庚) + (1/2) p* (辛) - (2) (1) 与 (2) 联立，解得 p* (庚) = 12280Pa p* (辛) = 4120 Pa 3. 目前工业制苯乙烯主要采用乙苯脱氢法，其化学反应如下： 乙苯 (g) 苯乙烯(g) + H2(g)由于所用催化剂 Ag 沸石在700以上烧结现象严重，故反应温度一般不超过700。若在 650，过热蒸气（惰性气体）与乙苯的物质的量之比为 9:1，试求在101325 Pa下乙苯脱氢的理论转化率。已知rG (700 K) = 33.26 kJmol-1，在427827间，该反应热效应的平均值rH = 124.43 kJmol-1。答 乙苯 (g) = 苯乙烯 (g) + H2(g) H2O 平衡时： 1mol-n n n 9 = 10mol + n (2分) -RT lnK(700K) = 3.326104J.mol-1 lnK(700K) = -5.715 (2分) 求得：K(923K) = 0.5775 (3分) n = 0.8775mol (2分)理论转化率 = (0.8775/1) 100%=87.75% (1分)4. 反应2HI(g) H2(g) + I2(g)在698.6 K时的 Kp= 1.8310-2，若以10 g I2、0.2 g H2置于3 dm3的容器中，加热使达此温度，试计算： (1) 可形成多少克 HI ？ (2) I2，H2，HI 的分压各为若干？ 答 (1) 2HI(g) H2(g) + I2(g) 起始 0 0.2g/2.016 gmol-1 10g/253.8 gmol-1平衡时 2n 0.2g/2.016 gmol-1-n 10g/253.8 gmol-1-n (2分) Kp=()= 0.0183 解得 n = 0.0377 mol 故生成 HI 的质量 m(HI) = 9.644 g (3分) (2) n总= 0.1386 mol 总压p = n总RT/V = 268 kPa p(HI) = x(HI)p = 146 kPa (3分) p(H2) = 119 kPa p(I2) = 3.2 kPa (2分) 四、问答题 (