武汉理工大学2013-2014(2)物理化学C(A)卷

武汉理工大学考试试卷（A卷） 2013 ~2014 学年2 学期 物理化学C 课程 闭卷 时间120分钟，学时，4学分，总分100分，占总评成绩70%，2014年6月14日 题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 合计 满分 20 20 12 14 12 12 10 100 得分 得分 一、选择题（每题2分，共20分） 1. 关于热力学可逆过程,下面的说法中不正确的是 (A) 可逆过程不一定是循环过程 (B) 在等温可逆过程中,系统做功时,系统损失的能量最小 (C) 在等温可逆过程中,环境做功时,系统得到的功最小 (D) 可逆过程中的任何一个中间态都可从正逆两个方向到达 2. 苯在一个刚性的绝热容器中燃烧，C6H6 (l) + (15/2) O2 (g) = 6 CO2 (g) + 3 H2O (g)，则 (A) U＝0，H＜0，Q＝0 (B) Q＝0，U＝0，H＝0 (C) U＝0，H＞0，W＝0 (D) Q＝0，U≠0，H≠0 3. 1mol，373.15K、p下的水经下列二个不同过程达到373.15K，p下的水蒸气， (1)等温等压可逆蒸发；(2)真空蒸发，这二个过程中功和热的关系为 (A) W1＞W2，Q1＞Q2 (B) W1＜W2，Q1＞Q2 (C) W1＝W2，Q1＝Q2 (D) W1＞W2，Q1＜Q2 4. 实际气体的节流膨胀过程中，正确的是 (A) Q＝0，H＝0，p＞0 (B) Q＝0，H＜0，p＜0 (C) Q＞0，H＝0，p＜0 (D) Q＝0，H＝0，p＜0 5. 298K时，A、B两种气体在水中的亨利常数分别为k1和k2，且k1＞k2，则当p1＝p2时，A、B在水中的溶解量 c1 和 c2 的关系为 (A) c1＞c2 (B) c1＜c2 (C) c1＝c2 (D) 不能确定 6. 用相律和克拉佩龙方程分析常压下水的相图所得出的下述结论中不正确的是 (A) 在每条曲线上,自由度F＝1 (B) 在每个单相区,自由度F＝2 (C) 在水的凝固点曲线上, Hm (相变)和 Vm 的正负号相反 (D) 在水的沸点曲线上任一点,压力随温度的变化率都小于零 1

7. 为求AgCl的活度积，应设计电池为： (A) Ag , AgCl | HCl (aq) | Cl2 (p) | Pt (B) Pt | Cl2 (p) | HCl (aq) ¦¦ AgNO3 (aq) | Ag (D) Ag , AgCl | HCl (aq) | AgCl , Ag (C) Ag | AgNO3 (aq) ¦¦ HCl (aq) | AgCl , Ag 液面的高度为： (A) 等于h (A) 零级 (B) 大于h (B) 一级 (C) 小于h (C) 二级 (D) 无法确定 (D) 三级 9. 某反应的反应物消耗掉3/4的时间是其半衰期的2倍，则该反应的级数为 10. 对ζ 电势的阐述，正确的是： (A) ζ 电势与溶剂化层中离子浓度有关 (B) ζ 电势在无外电场作用下也可表示出来 (C) | ζ |电势越大，溶胶越不稳定 答案： 题号 答案 8. 一根毛细管插入水中，液面上升的高度为 h，当在水中加入少量的 NaCl ，这时毛细管中 4 (D) | ζ |电势越大，扩散层中反号离子越少 5 6 7 8 9 10 1 2 3 得分 二、填空题（每空2分，共20分） 1. 已知H2 (g)在298K时的标准摩尔燃烧焓 cHm ＝-285.8 kJ/mol , 则反应 2 H2 (g) + O2 (g) → 2 H2O (l) 在298K时恒容反应热 QV ＝（ ）kJ/mol。 2. 理想气体经一不可逆循环过程有 Samb（ 凝固点为（ ）0（选填  ，＝，  ）。 3. 一葡萄糖（C6H12O6）的水溶液在25℃时的渗透压为157.054kPa。此溶液在101.325kPa下的）℃。已知水的凝固点降低常数为1.86K·kg/mol。 ）。若测得4. 将半水石膏CaSO4·1/2H2O（s）置于真空密闭容器中，在327℃发生部分分解：CaSO412H2OsCaSO4s12H2Og。达平衡时，该系统的自由度为（ 平衡时该系统的总压为225kPa，则此温度下该反应标准平衡常数为（ 5. 气体被固体吸附的过程其焓变H0（选填  ，＝，  ）。 ）。 6. 在水平放置的玻璃毛细管中注入少许水银，在毛细管中水平水银柱的两端呈凸液面，当在右端水银凸面处加热，毛细管中的水银柱向（ ）移动。 ）。若）；若用7. 写出以AlCl3为稳定剂的Al（OH）3溶胶的胶团结构式为（ 用NaCl、MgSO4、Al（NO3）3三种电解质使其聚沉，则聚沉能力最大的是（ 1mol/dm3的KCl溶液20ml，刚好使20ml该溶胶聚沉，则KCl的聚沉值为（ ）mol/dm3。 2

答案： 1 6 2 3 7 4 5 得分 三、计算题（12分） 始态300K，1MPa的单原子理想气体2mol，反抗0.2MPa的恒定外压绝热不可逆膨胀至平衡态。求末态的温度及过程的Q，W，U，H及S。 3

得分 四、计算题（14分） 已知冰在101325 Pa及0℃时的质量熔化焓为334.7 J·g-1，水和冰的质量热容分别为cp(H2O,1) = 4.184J·g-1·K-1，cp(H2O,s) = 2.092J·g-1·K-1。 求在101325 Pa及 -10℃下1.00 mol 过冷水凝固成冰时的： （1）系统的S； （2）环境的S； （3）用熵增原理判断该过程是否自发； …………试卷装订线………………装订线内不要答题，不要填写考生信息………………试卷装订线………… 4

…… ……试卷 装名 订 线姓 ……………… 装订线内 不号要 答学题，不要填 写考生信 息级…班…业…专………试卷 装订线 … …院…学…

得分 五、计算题（12分） 某二元凝聚系统相图，如图所示，请回答： （1）填出各相区存在的稳定相； （2）用式子分别表示出QP及MN线上所进行的结晶过程； （3）作熔体X的冷却曲线。 （4）从熔体X要想得到纯固体D，必须如何控制冷却温度？ 相区 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ 稳定相 5

得分 六、计算题（12分） 已知下列电池：Pt∣H 2（g，100KPa）∣HBr（α±＝1）∣AgBr（s）∣Ag（s） 在25℃时的电动势E ＝ 0.0713V，电动势的温度系数（E/T）P ＝－5.0×10 - 4V·K-1 （1）写出电池反应。 （2）计算该电池反应在25℃时的 ΔrGm、ΔrSm、ΔrHm。 （3）若改变HBr溶液的浓度使其质量摩尔浓度b＝2.0 mol/kg，测得电池电动势E ＝0.0815V，求此时溶液中HBr的平均活度因子 ± 和活度 α 。 6

得分 七、计算题（10分） 乙醛（A）蒸气的热分解反应CH3CHO(g)CH4(g)+CO(g)的半衰期与乙醛的初始压力成反比，518℃下在一定容积中的压力变化有如下一组数据： 纯乙醛的初压pA,0/kPa 26.6 （1）求反应级数； （2）518℃的速率常数； （3）若活化能为190.4kJ.mol-1，问在什么温度下其速率常数为518℃时的2倍？ 100s后系统总压p/kPa 30.531 7

8

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武汉理工大学考试试题答案（A卷）

2013 ~2014 学年 2 学期 物理化学C 课程

一、选择题（20分）

1.B 2.C 3.B 4.D 5.B 6.D 7.C 8.B 9.B 10.A 二、填空题（20分） 答案：

1 -5.2 6 右 2 3 －0.118 0 7 {[Al（OH）3]m nAl3+，3（n-x）Cl-}3x+ 3xCl-； MgSO4 0.5 4 1.5 5 …………装订线………………装订线内不要答题，不要填写信息………………装订线…………＞ ＜ 三、计算题（12分）

解：n2mol，单原子理想气体的CV,m1.5R，Cp,m2.5R

在此过程中因Q0，所以UW （2分）

9

p2(nRT2/p2nRT1/p1)nCV,m(T2T1)

所以T2(1.5T10.2T1)/(11.5)204K （2分） 即：UnCV,m(T2T1)21.58.314(204300)2.39kJ （2分） WU2.39kJ （2分） HnCp,m(T2T1)22.58.314(204300)3.99kJ （2分）

SnCp,mlnT2pnRln2T1p12040.228.314ln)JK-1 （2分） 3001(22.58.314ln10.73JK-1

四、计算题（14分）

－100Ｃ，101.325KPa ΔS ΔH 1 mol H 2O（l） －－→ 1 mol H 2O（s） ΔS1↓ΔH1 ΔS3 ↑ΔH3 0℃，101.325KPa 1 mol H 2O（l） －－→ 1 mol H 2O（s）

ΔS2 ΔH2 （1分）

SnC)lnT1T(1.0018.04.184ln273.151p,m(l)JK12.81JK1 2263.15SfusHm18.0334.7JK12T273.1522.1JK1

ST0018.02.092ln263.153nCp,m(s)ln2(1.)JK11.41JK1T

1273.15 S1sysS1S2S3 ( 2.81－ 22.1－1.41) J K1－20.7 JK

H T11 TCp(1)dT[1.0018.04.18(273263)]J753J

2H2nfusHm[1.0018.0(334.7)]J6.03103J

H T23 TCp(s)dT[1.0018.02.092(263273)]J377J

1H＝H1H2H3(7536.03103377)J5.65103J

Q3SambQpH5.6510ambT.15JK121.5JK1

ambTambTamb263S1isoSsysSamb(20.721.5)JK0.8JK1＞0

可以自发进行

10

1分）

1分） 1分） 1分） 1分） 1分） 1分） 1分） 2分）

2分） 1分）

（（（（（（（（（（（

五、计算题（12分） （1）每个相区0.5分

相区 稳定相 Ⅰ l

Ⅱ l+A（s）

Ⅲ

Ⅳ

Ⅴ （3.5分）

Ⅵ l+α Ⅶ α A（s）+ D（s） l+D（s） D（s）+α

（2）QP线上：lAsDs

MN线上：lDs （3）省略：每个转折点0.5分

（2分）

（2分） （2.5分）

（4）要想从熔体X得到纯固体D，必须控制冷却温度在两条三相线之间 （2分）

六、计算题（12分）

（1）12H2g,100KPaAgBrsAgsBr（2）rGm＝－zFE6.88KJ/mol

H＝1 （2分） ＝1HBr

（2分） （2分）

rSm＝zFETp48.24J/Kmol

rHm＝－zFEzFETp＝－21.26KJ/mol

（3）EE－RT/zFlnHBr

 （2分）

22HBr＝＝＝b/b



＝0.4099

2

（2分） （2分）

＝b/b＝0.672

11

七、计算题（10分）

（1）因半衰期与乙醛的初始压力成反比，故为二级反应 （2分） （2） CH3CHO(g)CH4(g)+CO(g)

t=0时 pA,0 0 0

t=t时 pA pA，0pA pA，0pA p总2pA,0pA

pA2pA,0p总

pA,026.6kPa,p总30.531kPa,pA22.797kPa 1pk11tApA,0k1111t(pp) AA,01100s(122.797kPa126.6kPa)6.36105kPa1s1（3）这是阿累尼乌斯公式的应用，因k2/k12，所以

11RkTln22T1Eak1 18.314Jmol1K1791.15K190400Jln2 1.237103K1T2810.6K12

（4分） （4分）