化工大2003.doc

北京化工大学2003(选择题15分，填空39分，其余计算题7题96，共150分)注意事项：答案写在答题纸上，101.325kPa100kPa=p，作图用铅笔答在指定页码的答题纸上。一、选择题(15分)1. 理想气体恒温向真空膨胀的过程，下列正确的是：A. DU0； C. DH=0； D.W0，则对于该反应在恒温恒容条件下加入惰性气体，平衡时将：A. 向左移动； B. 不移动； C. 向右移动； D.无法确定。3. 与分子运动空间有关的分子运动配分函数是：A. 振动运动配分函数qv； B. 平动运动配分函数qt； C. 转动运动配分函数qr； D. 核，电子运动配分函数qn，qe。4. 对基元反应，下列反应速率方程中正确的是：A. ； B. ； C. ； D. 5. 光化学反应的初级过程：，其反应速率应当： A. 与反应物A的浓度和h均无关； B. 与反应物A的浓度和h均有关； C. 与反应物A的浓度有关与h无关； D. 与反应物A的浓度无关与h有关。6. 物理吸附的吸附作用力和吸附层分别是： A. 范德华力、单、多分子层吸附； B. 范德华力、多分子层吸附； C. 化学键力、单、多分子层吸附； D. 化学键力、单分子层吸附。7. 在含有Zn2+、Cd2+、Ni2+的硝酸盐溶液中，若各金属离子的活度相同，己知它们的标准电极电势如下：E0Zn2+|Zn=0.7628V；E0Cd2+|Cd=0.4026V；E0Ni2+|Ni=0.2300V。电解时，在惰性电极上，金属的析出顺序为(各金属的析出时的超电势忽略不计)。A. ZnCdNi； B. NiCdZn；C. CdZnNi； D. NiZnCd。二.填空题(39分)1. 恒温298K条件下，1mol某气体由0.03m3被压缩至0.01m3，若该气体作为理想气体，则该过程的U_零，H_零。若该气体符合状态方程pVm=RT+p，其中为大于零的常数，则该过程的U_零，H_零。(填：大于、小于或等于)2. 1mol理想气体(CV,m=2.5R)，由350K，400kPa，经绝热可逆膨胀至298K，该过程的S_零，H_零。(填：大于、小于或等于)3. 当固体SiO2微粒与水接触时，可生成弱酸H2SiO3，它的电离产物SiO32-不全扩散到溶液中去，而是有一部分仍然吸附在SiO2微粒表面上，形成带电胶核，该胶核带_电荷，_为反离子，其胶团结构式为_。4. 双原子分子在平动、转动、振动的第一激发态上的简并度(统计权重)gt_；gr_；gV_。5. 己知298K和100kPa下，E0H+|H2(g)=0V； E0Cu2+|Cu=0.34V；E0Ni2+|Ni=0.23V。利用上述电极设计以氢电极为阳极的电池为：(写出电池表示)_； 电池反应_；计算E0(电池)= _V。6. 下图为A、B两组分系统在100kPa下的沸点-组成图。在答题纸的指定位置中完成填空。(1) 在图中表出各区域的相态；(2) 今有4molA(液)与1molB(液)的混合物在100kPa下80达平衡时，yB=_；xB=_；nl=_mol；ng=_mol。8. 实验题：恒温槽主要由_；_；_；_；_；_；等部件组成。继电器有常开、常闭接法，若采用常闭接法，实验时当除继电器没工作，而其它部件全部接通电源，此时恒温槽内的恒温浴介质的温度会_(上升、不变)三.计算题1. (20分) 将装有0.2mol液体苯的小玻璃瓶放入10dm3的恒容密闭的真空容器中，该密闭容器置于80.1的恒温水浴中。己知苯在100kPa下的沸点为80.1，且苯的蒸发焓VAPHm=30.878kJ.mol-1。若将盛有液体的小玻璃瓶破碎，直至苯蒸发至平衡。 计算：(1) 恒容密闭容器中，苯蒸汽的压力； (2)该蒸发过程的Q，W体，U、H、S及G。设：苯蒸汽可视为理想气体，与气相体积比液相体积可忽略不计。2. (12分) 有理想气体，其过程方程式为(C为某常数)。若系统从始态(A点)出发，分别经过n=0，1和(为热容比)的三种可逆膨胀过程。(1) 此三种过程分别是什么过程？(2) 请从p-V图上A点，T-S图上B点出发，在答题纸的指定图中分别表示上述过程的示意图。(设该气体(Cp,m/T为常数)3. (12分) 己知：下列反应的标准摩尔Gibbs函数与温度的关系为：反应(rGm)/ J.mol-11. C石墨O2(g)CO(g)2670020.95T/K2. Si(s)O2(g)SiO(s)1730015.71T/K3. Si(s)C石墨SiC(s)127001.66T/K4. ZrSiO4(s)4C石墨ZrC(s)SiO(s)3CO(g)10057047.62T/K求下述反应在标准状态下反应能发生的最低温度。ZrSiO4(s)6C石墨ZrC(s)SiC(s)4CO(g)4. (8分) 某独立的定域子系统，粒子分布在三个非简并的能级上，粒子的分布数为：n0,n1,n2。若以基态为能级基点，其每个能级能量间隔为25K时的kT值。计算：(1)25K时计算系统中粒子在各能级上的粒子数与基态上粒子数之比：n1/n0=？n2/n0=？ (2)上述温度下，系统中分子的配分函数q0 (基态能量规定为零)。5. (18分) 有电池 Pt，Cl2(g,p) | HCl(0.1mol.kg-1) | AgCl(s),Ag ，己知298K时物质的热力学性质如下:AgCl(s)Cl2(g)Ag(s)fHm/kJ.mol-1-127.03500Sm/J.mol-1.K-196.106222.94942.702(1) 写出电池的电极与电池的反应式；(2) 计算298K时，该电池的电动势及电动势的温度系数；(3) 298K时电池可逆操作时，分解1mol AgCl(s)时与环境交换的热；(4) 计算298K时，AgCl(s)的分解压力。6. (12分) 某平行反应，其机理如下：己知：各基元步骤的反应速率常数k与温度的关系分别为：=+5.2=+5.2(1) 写出总反应的速率方程式；(2) 写出反应活化能E总与各基元反应活化能的关系式；(3) 计算：500K时，总反应的活化能。7. (14分) 气体A的分解反应为：A(g) 2B(g)+ C(g)其反应速率常数为k=4.810-4秒-1。(1)求反应的半衰期；(4) 求10分钟时反应的转化率；(5) 若A的初始压力为50kPa，问10分钟时系统的总压力为多少? 三.计算题，第2题。作图题请答在如下坐标中。二.填空题,第6题：(1)在图中表出各区域的相态；(2)今有4molA(液)与1molB(液)的混合物在100kPa下80达平衡时，yB=_；xB=_；nl=_mol；ng=_mol。北京化工大学2003参考答案一、选择题(15分) 1. C 2. B 3. B 4. C 5. B 6. A 7. B 二、填空题(39分)1. = = = =2. = 3. 负，H+ (SiO2)m.nSiO32-,2(n-x)H+2x-.2xH+4. 3 3 15. Pt | H2(g) | H+ | | Cu2+ | Cu H2+Cu2+2H+Cu E0=0.34V 6.(1) 在图中表出各区域的相态；(2)今有4molA(液)与1molB(液)的混合物在100kPa下80达平衡时，yB=0.4；xB=0.1；nl=10/3mol；ng=5/3mol。7.加热器、冷却水管、继电器、电导表、搅拌器、温度计及介质、槽体等组成，上升三、计算题1. 温度80.1为353.25K，设计过程如下:(1)苯蒸汽的压力p:=58.738kPa(2) 该蒸发过程: W体=0 H=H1+H2=H1=0.230.838=6.1756 kJU=H(pV)= HpVg=HnRT=6.17560.28.314353.2510-3=5.588kJQ=U=5.588kJS=S1+S2=+=+=17.482+0.907=18.389J.K-1G=HTS=6.1756-353.2518.38910-3=0.3203 kJ2. (1) 此三种过程分别是：n=0 p=C 恒压过程；n=1 pV=C 恒温可逆过程；n= 绝热可逆过程；(2) 注:Cp,m/T为常数使B后为直线。3. 反应 ： ZrSiO4(s)6C石墨ZrC(s)SiC(s)4CO(g)有=+r5Gm=r1Gmr2Gm+r3Gm+r4Gm=(2670020.95T/K)(1730015.71T/K)+ (127001.66T/K)+(10057047.62T/K)=78470-51.2T/K标准状态下，r5Gm=78470-51.2T/K=0得反应能发生的最低温度 T=1532.6K4. n2 =2kT(T=25K)n1 = kTn0 = 0(1) 且gi=1=0.3679 =0.1354(2)分子的配分函数q0=+=1+=1.50335. (18分) 电池Pt，Cl2(g,p)|HCl(0.1mol.kg-1)|AgCl(s),Ag(1) 阳极 Cl-Cl2+e阴极 AgCl(s)+eAg+Cl-电池的反应式 AgCl(s) Ag+Cl2(2) rHm=0+0-(-127.035)=127.035 kJ.mol-1rSm=42.702+(1/2)222.949-96.106=58.0705 J.mol-1.K-1rGm=rHm-TrSm=109.73 kJ.mol-1 电动势：E=E0=-1.137V电动势的温度系数：rSm=ZF =6.0210-4 V.K-1(3) Qm=TrSm=29858.0705=17305 J.mol-1(4) rGm=-RTlnK=5.8310-20=3.3910-34Pa6. (1) = =ln(2) (3) Ea,1=3000R=24.9 kJ.mol-1 k1=0.449 min-1 (T=500, 代入k与温度的关系得) Ea,2=2700R=22.4 kJ.mo