物理化学(五、六)3.doc

物理化学试卷五六（3）班级 姓名 分数 一、选择题 ( 共10题 18分 )1. 二级相变服从的基本方程为： ( ) （A）克拉贝龙方程 （B）克拉贝龙克劳修斯方程 （C）爱伦菲斯方程 （D）以上三个方程均可用2. 不饱和溶液中溶质的化学势与纯溶质的化学势的关系式为： ( ) （A） （B） （C） （D）不能确定3. 将固体 NH4HCO3(s) 放入真空容器中，恒温到 400 K，NH4HCO3 按下式分解并达到平衡: NH4HCO3(s) = NH3(g) + H2O(g) + CO2(g) 体系的组分数 C 和自由度数 f 为： ( ) (A) C= 2， f= 1 (B) C= 2， f= 2 (C) C= 1， f= 0 (D) C= 3， f= 2 4. 在 298 K 时,气相反应H2I22HI的rG -16 778 Jmol-1，则反应的平衡常数K 为： ( ) (A) 2.01012 (B) 5.91106 (C) 873 (D) 18.9 5. N2的临界温度是124 K,如果想要液化N2就必须： ( ) (A) 在恒温下增加压力 (B) 在恒温下降低压力 (C) 在恒压下升高温度 (D) 在恒压下降低温度 7. 相律在下列体系中何者不适用？ ( ) (A)NaCl水溶液 (B)NaCl饱和水溶液 (C)NaCl过饱和水溶液 (D)NaCl水溶液与纯水达渗透平衡8. 对恒沸混合物的描述，下列各种叙述中哪一种是不正确的？ ( ) (A) 与化合物一样，具有确定的组成 (B) 不具有确定的组成 (C) 平衡时，气相和液相的组成相同 (D) 其沸点随外压的改变而改变 9. 在相图上,当体系处于下列哪一点时只存在一个相? ( ) (A) 恒沸点 (B) 熔点 (C) 临界点 (D) 低共熔点 10. 化学反应等温式 rGm=rG + RTlnQa，当选取不同标准态时，反应的rG 将改变，该反应的 rGm和 Qa将： ( ) (A) 都随之改变 (B) 都不改变 (C) Qa变，rGm不变 (D) Qa不变，rGm 改变 二、填空题 ( 共 9题 17分 )11. 当用三角形坐标（三个顶点为A，B，C）来表示三组分体系时，若物系点在通过A点的一条直线上变动时，则此物系的特点是 。12. 对于非理想气体反应，其平衡常数可用 K = KrK 表示，式中 K 决定于_ ；K 决定于 _ ；Kr决定于 _ 。 13. NaCl(s)和含有稀HCl的NaCl饱和水溶液的平衡体系,其独立组分数是 。 14. 答：不变；减少；减少 （2分）15. 下图是根据实验结果而绘制的白磷的相图。试讨论相图中各面、线、点的含义。16. 低压气相反应的平衡常数与温度，压力的关系分别是：Kp只是温度的函数, Kc是 _的函数，Kx是 _ 的函数。 17. NiO(s)与Ni(s)，H2O(g),H2(g),CO2(g)及CO(g)呈平衡,则该体系的独立组分数为 ,自由度数为 。 18. 25C时，水蒸气与液态水的标准生成吉布斯自由能分别为-228.60 及 -237.19 ，则该温度下水的饱和蒸气压为 kPa。19. 在H2和石墨的体系中,加一催化剂,H2和石墨反应生成n种碳氢化合物,此体系的独立组分数为 。 三、计算题 ( 共 5题 50分 )20. CO2在高温时按下式分解 2CO2 2CO + O2,在 p$，1000 K时解离度为 2.010-7，1400 K 时为 1.2710-4，设在该温度范围内反应热效应不随温度而改变，则在 1000 K 时反应的rG 和rS 各为多少？ 21. （1）利用下面数据绘制Mg-Cu体系的相图。Mg（熔点为648 C）和Cu（熔点为1085 C）形成两种化合物：MgCu2（熔点为800 C），Mg2Cu（熔点为580 C）；形成三个低共熔混合物，其组成分别为w，w，w，它们的熔点分别为690 C，560 C和380 C。 （2）画出组成为w的900 C的熔体降温到100 C时的步冷曲线。 （3）当（2）中的熔体1kg降温至无限接近560 C时，可得到何种化合物？其质量为若干？22. 将固体 NaHCO3放入真空容器中会发生分解反应： 2NaHCO3(s) Na2CO3(s) + H2O(g) + CO2(g) 求 : (1) 25分解达到平衡时，体系的组分数及自由度各为多少？ (2) 25，该平衡体系的总压为多少？ (3) 若平衡总压力为 101.325 kPa，该体系的温度为多少？ 已知下列数据（DfH,S 均为 298 K 时的数据）： NaHCO3(s) Na2CO3(s) CO2(g) H2O(g) fH/kJmol-1 -947.7 -1130.9 -393.5 -241.8 S /JK-1mol-1 102.1 136.6 213.6 188.7 Cp,m /JK-1mol-1 87.6 109.6 37.1 33.6 23. UCl4的蒸气压如下: lg(p/p$)=A+B/T 对于固体: A=10.430.10 B=(-10 41282)K 对于液体: A=7.240.13 B=(-7649121)K 试求：(1) UCl4(s)的熔点； (2) UCl4(s)在熔点时的DfusHm ； (3) 试估计(1)和(2)的误差。 24. 在 630 K 时，反应：2HgO(s) 2Hg(g) + O2(g)的rG = 44.3 kJmol-1。 (1) 求上述反应的标准平衡常数K ； (2) 求 630 K 时 HgO(s) 的分解压力； (3) 若将 HgO(s)投入到 630 K，1.013105Pa 的纯O2气的定体积容器中，在 630 K 时使其达平衡，求与 HgO(s) 呈平衡的气相中 Hg(g) 的分压力。 四、问答题 ( 共 3题 15分 )25. 何谓水的冰点与三相点? 二者有何区别? 物系点与相点有什么区别? 27. 试用相律分析，用C还原ZnO的反应体系能否通过控制温度来控制Zn蒸气的压力。 一、选择题 ( 共10题 18分 )1. C 2.C3. 答 (C) S = 4 C= S - R - R = 4 - 1 - 2 = 1 f*= C+ 1 -= 1 + 1 - 2 = 0 4.C 5. 答 (D) (1分) 无论压力如何,温度在124 K以上不能液化N2。 7. C 8. 答 (A) 恒沸混合物与化合物不同，没有确定的组成。只在压力恒定时， 其组成才一定，即恒沸混合物的沸点随外压而改变。 9. C 10.C二、填空题 ( 共 9题 17分 )11. 答：B和C的质量分数之比不变 （2分）12. 答 温度；温度和压力；温度和压力 13. 答 2 (2分) 14. 答：不变；减少；减少 （2分）15. 答：（1）面： 相区AOC为气相区，COB为液相区，BOA为固相区。即。 （2）线： I. 三条实线（分别是两个相区的交界线），在线上，是两相平 衡，温度和压力只有一个是独立变量。 OC线是气液平衡线，又称为蒸发曲线； OB线是液固平衡线，又称为熔化曲线； OA线是气固平衡线，又称为升华曲线。 II. 两条虚线EF和GH表示定压下升温时白磷的相变化情况。 在恒定情况下升温，白磷将由固态变成气态，即白磷升华； 在恒定情况下升温，白磷将由固态熔化为液态，然后再蒸发为气态。 由此可见，若要实现升华操作，必须将体系的压力控制在低于三相点的 压力。 （3）点： O点是三相点，在该点三相平衡共存，即， p=21.20 Pa。 C点是临界点，高于此温度时，无论加多大压力，白磷的气体均不能被液化。 （10分）16. 答 T; T, p 17. 答 C=4 f=3 18. 2 分 (2905) Kx=Kpp-Dn=0.2905 (1分) (2) Kp=Kp1/2 =171.6(Pa)1/2 (1分) Kx=Kx1/2 =0.539 (1分) Kc=Kc1/2 =1.88 mol1/2m-3/2 (1分) 19. 答 2 (1分) 三、计算题 ( 共 5题 50分 )20. 答 2CO2(g) 2CO(g) + O2(g) 1 mol(1-) mol (1/2) mol = ( 1 +/2 ) mol (1分) 所以p(CO) = x(CO)p$ = 2.010-7 p$ (1分) p(O2) = 1.010-7 p$ p(CO2) p$ (1分) K (1000 K) = 4.010-21 (1分) K (1400 K) = 1.010-12 (1分) 根据等压方程求得：rH = 563 kJmol-1 (1分) rG (1000 K) = -RT lnK (1000 K) = 390 kJmol-1 (2分) rS (1000 K) = rH (1000 K)- rG (1000 K)/1000 K = 173 JK-1mol-1 (2分) 21. 答：（1）依题给数据绘制相图如下：（4分）（2）步冷曲线画在图的右侧。（2分） Cu w Mg 在绘制相图之前，首先分别计算化合物MgCu2和Mg2Cu中Mg的质量分数： MgCu2中：w Mg2Cu中：w （2分） （3）由图可见，可得到化合物MgCu2。 设降温在无限接近时，析出MgCu2的质量为m(s)，则液相质量为 1kg-m(s)，根据杠杆规则，有 m(s)(0.25-0.161)=1kg-m(s)(0.33-0.25) 解得： m(s)=0.47 kg （2分）22. 答 (1) S=4, R=1, R=1, K=4-1-1=2 f*=K-F+1 =2-3+1 =0 (2分) (2) rH =129.2 kJmol-1 rS =334.1 JK-1mol-1 rG =rH -TrS =29.64 kJmol-1 K =exp(-rG /RT) =6.37410-6 (2分) K =p(H2O)/p $p(CO2)/p $ =(1/4)(p/p $)2=6.37410-6 求得 p =511.6 Pa (2分) (3) rG =-RTlnK =11.53 T (1分) rH =rH (298 K) + =(127 680+5.1 T/K) Jmol-1 (1分) rS =rS (298 K)+Cp,m/T)dT =305+5.1ln(T/K) JK-1mol-1 (1分) 代入rG =rH -TrS 得 311.4(T/K)+5.1(T/K)ln(T/K) -127680=0 求得 T=375 K (1分) 23. 答 (1) UCl4的三相点为 10.43-10 412 K/T=7.24-7649 K/T T=866 K；p=0.2p$ 由 dp/dT=fusH/（TV）, 因为 V很小 , 所以 dp/dT 很大 因此熔点可视为正866 K附近；即 Tf866 K (4分) (2) 由固气的压力公式：subHm=10 4128.314 kJmol-1=86.6 kJmol-1 由液气的压力公式：vapHm=76498.314 kJmol-1=63.6 kJmol-1 fusHm=subHm-vapHm=(86.6-63.6) kJmol-1=23 kJmol-1 (3分) (3) 误差：对于 (1) T=(10412-7649)/(10.43-7.24)=(2763203)/(3.190.23) =(866136) K 对于 (2) fusHm=(10 41282)8.314-(7649121)8.314 =(230.5) kJmol-1 (3分) 24. 答 (1) K = exp(-rG /RT) = 2.1210-4 (3分) (2) 2HgO(s) 2Hg(g) + O2(g) 设平衡分压为： 2p p K = 4p3(p$)-3 (1分) p = 3800 Pa (1分) 故p总= 3p = 1.1 kPa (1分) (3) K = 2.1210-4 = (2p)2(p + 101 325 Pa) (2分) p = 739.7 Pa (1分) 故 p(Hg) = 2p = 1.5 kPa (1分) 四、问答题 ( 共 3题 15分 )25. 答 水的三相点是纯水、水蒸气和冰三相平衡共存的状态点，温度为 273.16 K、压力为 610.6 Pa，f = 0。而水的冰点则是指被空气饱和的 (2分) 水在 101 325 Pa 下与冰共存的温度，即 273.15 K，由于空气和水组成 二元体系，所以 f = 2 - 3 + 2 = 1，即体系仍有一个自由度，若压 力改变时，冰点也随之改变。 (2分) 物系点是指描述体系总组成的点，相点是描述某相组成的点。 (1分) 26. 答：在结晶进行过程中，一定是自发的，所以。又因为结晶过程是一个混乱度减小的过程，所