(完整版)物理化学期末考试试题库2017(附答案与解析)汇总

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文章无明显格式错误和需要删除的段落。以下是对每段话的小幅度改写：第一章热力学第一定律选择题1.关于焓的性质，正确的说法是焓是能量，它遵守热力学第一定律，因此常称它为热焓。答案为D，因为焓是状态函数，其增量只与系统的始末态有关。2.涉及焓的正确说法是化学反应中系统的焓变不一定大于内能变化。答案为D，因为焓变ΔH=ΔU+Δ(pV)，若Δ(pV)＜则ΔH＜ΔU。3.与物质的生成热有关的不正确的表述是标准状态下单质的生成热都规定为零。答案为A，按规定，标准态下最稳定单质的生成热为零，但其他单质的生成热不一定为零。4.符合热力学第一定律的说法是封闭系统在指定的两个平衡态之间经历绝热变化时，系统所做的功与途径无关。答案为C，因为绝热时ΔU＝Q＋W＝W。5.关于节流膨胀的正确说法是系统的内能会发生变化。答案为B。6.在实际气体的节流膨胀过程中，正确的描述是Q＝0，H＝0，p＜0。答案为C，因为节流膨胀过程恒焓绝热且压力降低。7.系统经一个循环后，ΔH、ΔU、Q、W不一定皆等于零。在一个温度和容积都恒定的容器中，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nA，pA，VA和nB，pB，VB，总压为p。根据Dalton分压定律，正确的公式是pA=nART/VA。真实气体液化的必要条件是温度低于Tc，Tc是能使气体液化的最高温度，温度再高无论加多大压力都无法使气体液化。节流膨胀过程又称为恒焓过程，多数气体经此过程后会引起温度下降。对任一过程，与反应途径无关的是体系的内能变化。在绝热条件下，迅速推动活塞压缩气筒内空气，此过程的熵变大于零，因为绝热不可逆过程熵要增加。一卡诺热机在两个不同温度之间的热源之间运转，当工作物质为气体时，热机效率为42%，若改用液体工作物质，则其效率不变。在标准压力下，100℃的液态水气化为100℃的水蒸汽，体系的熵变为ΔS体＞0，因为液态变为气态时，混乱度增加，熵增加。263K的过冷水凝结成263K的冰，体系的熵变为ΔS<0，因为恒温下液体变固体熵减少。15.答案：C。由于理想气体自由膨胀不做功，也不换热，因此为隔离系统。可以用热力学第二定律中的熵变原理来判断该过程的自发性，即ΔS隔离>0。16.答案：B。当达到平衡时，两相中A和B的化学势相等，因此μA=μB，根据化学势的定义，μA=μ°A+RTlnaA，其中aA为A的活度，当达到平衡时，aA=1，所以μA=μ°A，同理μB=μ°B，因此μA=μ°A=μB=μ°B，即化学势相等。17.答案：B。热力学第三定律指出，在绝对零度时，任何完整晶体的熵等于零。因此选项B正确。18.答案：△S。一个过程系统的熵变为△S，而另一个过程的始终态与前过程相同，但路径不同，因为状态函数与过程无关，所以此过程系统的熵变仍为△S。19.(1)对于保持压力不变的过程：W=-p△V=-101.3×103×(3.02×10－2-18.8×10-6)=-3.06kJQ=△H=40.71kJ△U=Q+W=40.71-3.06=37.65kJ△S=Q/T=40.71×10－3/373=109.1J/K△A=△U-T△S=37.65-40.71=-3.06kJ△G=0由于在沸点下蒸发，因此为可逆过程。同时，由△G=0也可判断该过程为可逆过程。(2)对于向真空膨胀的过程：W=0Q=△U=37.65kJ△S(环)=-Q/T=-(△U-W)/T=-37.65×10－3/373=-100.9J/K△A=△U-T△S=37.65-37.65×10－3×373=22.29kJ△G=0由于向真空膨胀的过程不可逆，因此该过程不是可逆过程。S(总)=ΔS+ΔS(环)=109.1-100.9=8.2J/K>0，说明过程(2)为不可逆过程。题目描述一个恒温密闭容器内的混合气体，其中装有0.2mol乙醚的微小玻璃泡，容器内充满100kPa、xmol氮气。乙醚完全汽化并与氮气混合后，需要求解混合气体中乙醚的分压，以及氮气和乙醚的ΔH、ΔS、ΔG。首先，根据理想气体状态方程可以计算出乙醚的分压为25.62kPa。接下来，根据乙醚的变化过程，可以计算出ΔH=5.02kJ，ΔS=18.56J/K，ΔG=-697.8J。选择题中的第21题答案为A，第22题答案为C。在20℃和标准压力下，水和乙醇混合物的体积可以通过以下公式计算：(0.8×17.0+0.8×57.4)cm3·mol－1=59.52cm3·mol－1。以下哪个叙述违背了平衡移动原理？(A)升高温度平衡向吸热方向移动(B)增加压力平衡向体积缩小的方向移动(C)加入惰性气体平衡向总压力减少的方向移动(D)降低压力平衡向增加分子数的方向移动答案：C。加入惰性气体会使平衡向总压力增大的方向移动。已知反应2NH3=N2+3H2，在等温条件下，标准平衡常数为0.25。因此，在此条件下，氨的合成反应1/2N2+3/2H2=NH3的标准平衡常数为2/0.25=8。因此，答案为A。在某一温度下，NH4Cl(s)的分解压力为p。分解反应的平衡常数Kp为：(A)1(B)1/2(C)1/4(D)1/8答案：C。根据平衡常数的定义，分解产物NH3和HCl的分压均为(1/2)p。在1100℃时，发生以下反应：(1)C(s)+2S(s)=CS2(g)K1=0.258(2)Cu2S(s)+H2(g)=2Cu(s)+H2S(g)K2=3.910-3(3)2H2S(g)=2H2(g)+2S(s)K3=2.2910－2因此，在1100℃时，反应C(s)+2Cu2S(s)=4Cu(s)+CS2(g)的K为：(A)8.9910－8(B)8.9910－5(C)3.69×10－5(D)3.6910－8答案：A。根据反应热力学的基本原理，可以得到K=K1(K2)2/K3。在298K时，气相反应H2+I2=2HI的rGm为－16778J·mol-1，则反应的平衡常数Kp为：(A)2.01012(B)5.91106(C)873(D)18.9答案：C。根据反应热力学的基本原理，可以得到rGm=－RTlnKp。加入惰性气体对哪一个反应能增大其平衡转化率？(A)C6H5Cl(g)↔C6H5(aq)+Cl-(aq)(B)2SO2(g)+O2(g)↔2SO3(g)(C)N2(g)+3H2(g)↔2NH3(g)(D)2H2(g)+O2(g)↔2H2O(g)答案：B。加入惰性气体可以增加总压力，从而促进反应向高压方向移动，因此加入惰性气体可以增大2SO2(g)+O2(g)↔2SO3(g)反应的平衡转化率。2.化学反应方程式和平衡常数2.1化学反应方程式化学反应方程式描述了反应物转化为产物的过程。例如，对于乙烯和氢气反应生成乙烷的反应，化学反应方程式可以表示为：C2H4(g)+H2(g)→C2H6(g)其中，反应物和产物的化学式分别写在箭头的左侧和右侧，箭头表示反应的方向。2.2平衡常数化学反应通常是可逆的，也就是说，反应物可以转化为产物，同时产物也可以转化为反应物。当反应物和产物之间的速率相等时，反应达到了平衡状态。此时，反应物和产物的浓度不再发生变化，称为平衡浓度。平衡常数（Kc）是描述平衡状态下反应物和产物浓度的比例关系的数值。对于一般的反应：aA+bB⇄cC+dD平衡常数可以表示为：Kc=[C]^c[D]^d/[A]^a[B]^b其中，方括号表示物质的浓度，a、b、c、d分别为反应物和产物的化学计量数。2.3影响平衡常数的因素平衡常数受到温度、压力和浓度等因素的影响。温度：温度升高会使平衡常数增大，反之亦然。压力：对于气相反应，压力升高会使平衡常数增大，反之亦然。对于液相反应，压力的改变对平衡常数没有影响。浓度：浓度的改变会使平衡常数发生变化，但具体的变化方式与反应的类型有关。3.相平衡3.1自由度自由度是描述一个系统状态的独立变量数。对于一个单相系统，自由度为2，因为可以通过改变温度和压力来改变系统状态。对于多相系统，自由度的计算需要考虑相平衡的影响。3.2相律相律是描述多相系统的平衡状态的定律。相律的基本假设是，平衡状态下各相的化学势相等。化学势是描述物质在一定条件下参与化学反应的能力的物理量，因此相律的表述可以转化为各相的化学势相等。3.3三相点三相点是多相系统中的一个特殊点，它是三个相平衡共存的状态。对于纯物质，三相点的温度和压力是确定的，对于多组分系统，三相点的存在条件需要通过相图来确定。4.填空题30.气相反应A2(g)+2B2(g)=2AB2(g)，其△H=-200KJ·mol-1，采用降低温度和提高压力措施可使平衡最有效地向右移动。31.在温度为T时反应C(s)+O2(g)=CO2(g)、C(s)+(1/2)O2(g)=CO(g)的平衡常数分别为K1、K2，则反应CO(g)+O2(g)=CO2(g)的平衡常数为K1/K2。5.选择题32.一单相体系，如果有3种物质混合组成，它们不发生化学反应，则描述该系统状态的独立变量数应为4个。33.NaCl(s)、NaCl水溶液及水蒸汽平衡共存时，系统的自由度为1个。34.如果只考虑温度和压力的影响，纯物质最多可共存的相有3个。35.对于相律，正确的陈述是影响相平衡的只有强度因素。36.关于三相点，正确的说法是三相点是纯物质的三个相平衡共存时的温度和压力所决定的相点。]=1.298×10^-2S·m^2·mol^-1/(2×2.88×10^-2S·m^2·mol^-1+2×1.203×10^-2S·m^2·mol^-1-1.298×10^-2S·m^2·mol^-1)=0.313mol·L^-1。Θ-lnK=-298×(82.78/1000)-lnKK=e^(-235661.838/298-lnK)=1.61×10^-12（2分）46.如果ZnCl2水溶液的平均活度为a±，那么ZnCl2的活度为a=(a±)3。47.在25℃下，反应2H2O(l)=2H2(g)+O2(g)所对应电池的标准电动势E°=-1.229V。反应H2(g)+1/2O2=H2O(l)所对应的电池标准电动势应为1.229V。48.如果质量摩尔浓度为b的LaCl3水溶液的平均质量摩尔浓度为b±，那么b±=2.28b。49.双液电池中不同电解质溶液间或不同浓度的同一种电解质溶液的接界处存在液界电势，可以通过加盐桥的方法减少或消除液界电势。50.在298K下，反应Zn(s)+CuSO4(a=1)=Cu(s)+ZnSO4(a=1)在电池中进行，测得电池的电动势E=1.0934V，电动势温度系数(∂E/∂T)=-4.29×10^-4V·K^-1。(1)该电池表达式为Zn|Zn2+(a=1)||Cu2+(a=1)|Cu，正极反应为Cu2+(a=1)+2e→Cu(s)，负极反应为Zn(s)→Zn2+(a=1)+2e。(2)根据能斯特公式，可以求得△rGmΘ=-210993.398J·mol^-1，△rSmΘ=-82.78J·K^-1·mol^-1，△rHmΘ=-235661.838J·mol^-1，Qr=1.61×10^-12。在298.15K下，测得以下电池的电动势E为1.228V：Pt,H2(p｜H2SO4(0.01mol·kg-1)｜O2(p｜Pt已知ΔfHm[H2O(l)]为-285.83kJ·mol-1。⑴该电池的正、负极反应及电池反应为：负极：H2(p｜)→2H+(mH+=2×0.01mol·kg-1)+2e-正极：O2(p｜)+2H+(mH+=2×0.01mol·kg-1)+2e-→H2O(l)电池反应：H2(p｜)+O2(p｜)→H2O(l)⑵计算该电池的温度系数，ΔrGm，ΔrHm，ΔrSm和Qr：ΔrGm=-zEF=-2×1.228×96485=-236967.16J·mol-1或ΔrGm=-zEF=-2×1.228×96500=-237004J·mol-1由于该电池反应是水的生成反应，所以：ΔrHm=ΔfHm[H2O(l)]=-285.83kJ·mol-1因为ΔrHm-ΔrGm=TΔrSm，所以ΔrSm=[(−285.83)−(−236.97)]×103/298.15=−163.89J·K-1·mol-1电池的温度系数为：(∂E/∂T)p=ΔrSm/2F=-8.493×10-4V·K-1Qr=TΔrSm=298.15×(-163.89)=-48825.04J·mol-1⑶若反应热不随温度变化，则ΔrSm也不随温度变化，故：ΔE=ΔrSm/2F×ΔT=(-163.89/2×96485)×(298.15-273.15)=-2.123×10-2VE273.15=E298.15+ΔE52.对于以下电池，请写出电极和电池反应式，并计算在25℃时的电动势：（1）Zn|Zn2+(a=0.01)||Fe2+(a=0.001)，Fe3+(a=0.1)|Pt（2）Pt|H2(1.5p)|HCl(b=0.1mol·k