大连理工2012年物理化学期末试题

一、选择题(每小题2分，共16分)将答案的编号填在题前括号内1.（）反应CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)在一定温度下达到平衡，若不改变温度和CO2的分压力，也不改变CaO(s)的颗粒大小，只降低CaCO3(s)颗粒直径，判断平衡变化(A)向右进行；(B)向左进行；(C)不移动；2.（）垂直插入水槽中一支干净的玻璃毛细管，当在管中上升平衡液面处加热时，水柱会(A)上升；(B)下降；(C)不移动；3.（）用半透膜分离胶体粒子与无机盐溶液的方法称为(A)电泳；(B)过滤；(C)渗析；(D)胶溶。4.（）下列电解质溶液中离子平均活度因子最大者为(A)0.005mol·kg-1MgCl2；(B)0.005mol·kg-1Na2C2O4；(C)0.005mol·kg-1CuSO4；(D)0.005mol·kg-1LiCl。5.（）在相同温度和催化剂条件下，下面描述一级反应的特征，哪一点是不正确的？(A)ln{c}对时间t作图为一条直线；(B)半衰期与反应物起始浓度成反比；(C)同一反应，当反应物消耗的百分数相同时所需时间一样；(D)速率系数的单位是(时间)-1。6.（）某反应进行完全的时间是有限的，且t=c0/k，则反应级数为(A)一级；(B)二级；(C)三级；(D)零级。7.（）实际发生的光化学反应与暗反应的相同之处在于(A)反应都需要活化能；(B)反应一定遵守ΔrGm(T,p)0；(C)温度系数都不大；(D)化学平衡常数均与光强无关。8.（）过渡态理论对活化络合物的假设中，以下说法不正确的是(A)是处在鞍点时的分子构型；(B)正逆反应的过渡态不一定相同；(C)存在着与反应物间的化学平衡。二、填空题(每空2分，共22分)，在各题的“”处填上答案1.溶胶系统的主要特征是多相的、热力学__不稳定________的系统。2.若AgI溶胶的稳定剂是AgNO3,则该胶团的结构式是{[(AgI)mnAg+](n-x)NO3-}x+xNO3-。3.25℃、p下，H+在Fe电极上放电的超电势η(H2)＝0.350V，Fe2+在Fe电极上放电的超电势可忽略不计。当电解液中Fe2+活度a(Fe2+)=0.900时，2(Fe/Fe)E=。若电解时不希望H2在电极上析出，则溶液的pH值最低为。已知25℃时，E(Fe2+/Fe)＝－0.440V。4.计算Na2SO4(0.200mol·dm-3，0.641)电解质溶液的a=0.0204。5．有一平行反应，(1)AB，(2)AD。设两个反应的指前因子相等，但活化能不等，Ea,1Ea,2，则升高温度后B与D的产率之比将下降。（选填“增加”或“下降”）6.石化工业中的反应几乎都要使用催化剂，催化剂能改变下列各量中的哪些量？①速率系数，②平衡常数，③平衡转化率，④活化能，⑤ΔrGm。①速率系数,④活化能。7.实践表明,水磨米粉比干磨米粉细得多或省劲得多,这是因为湿磨产生的新表面是粉|水界面,干磨形成的是粉|空气界面,前者的界面Gibbs函数比后者小很多,故在外界做等量功的情况下,湿磨能获得更多的粉|水界面,即得到的米粉细得多;而要获得相同粒度的米粉,湿磨需要的功小得多,即省劲得多。8.铺展系数s与(气/液），(气/固），(液/固）的关系是s＝(气-固)－[(气-液)+(液-固)]；若液体在固体表面上发生铺展，则s0。（选填“”,“＝”,“”）k1,Ea,1k2,Ea,2三、计算题(7分)1mol某单原子理想气体A，在温度T下体积为V。其分子内部运动形式的两个可及能级（忽略其它高能级）和简并度如下表所示，其中k为玻尔兹曼常量：能级ε1=0（基态）ε2=5kT（第一激发态）简并度g1=1g2=3回答下列问题（除第1小题外，用表示式即可，但必须注明所给出表示式中所用函数符号的名称或大小）：1.()该系统在统计热力学上应为（选择答案代号填入题前括号中）：（A）定域的独立子系统；（B）离域的独立子系统；（C）定域的相依子系统；（D）离域的相依子系统。2.给出该系统的转动配分函数大小。3.给出该系统的振动配分函数大小。4.给出该系统的平动配分函数大小。5.给出该系统的总配分函数（原子核的配分函数不考虑）。解：1:(B)，2:1,3:1,4:VhmkTqt323)2((其中h为Planck常量)5.q=qe·qt=VhmkTe3235)2()31(四、计算题(10分)电池Pt|H2(101.325kPa)|HCl(0.1mol·kg-1)|Hg2Cl2(s)|Hg(l)，已知25℃时电动势EMF=0.3724V，电动势的温度系数为1.52×10-4V·K-1。当有1F电量通过该可逆电池时，(1)写出电池反应；(2)求该温度下电池反应的rmG、rmS、rmH、rQ。解：（1）阳极（负）：12Hg22H(0.1molkg)e阴极（正）：-122HgCls22Hgl+2Cl(0.1molkg)e总反应：1222H(g)+HgCls2Hg(l)+2HCl(0.1molkg)（2）11rm1964850.3724Jmol35931JmolMFGZFE41111rm111rmrmrm11rm1964851.5210JmolK14.67JmolK35931Jmol298.1514.67Jmol31558Jmol298.1514.67Jmol4373JmolMFprESZFTHGTSQTS五、推导题（6分）一个吸附质粒子吸附时解离成两个粒子，而且各占一个吸附中心：A2+2*2（A–*）试导出吸附定温方程（设吸附/脱附都符合兰缪尔吸附，其中*代表吸附中心）。解：υd=kdθ2adkbkka(1-θ)2p=kdθ2bp11bpbpυa=ka(1-θ)2p六、计算题(6分)气相反应3H2+N22NH3，经实验测得两种反应物的初始压力和初始反应速率如下表所示：p0(H2)/kPap0(N2)/kPar0/10-4Pa·s-113.31333.726.613314.853.36729.6若反应速率方程2N2Hpkpr，请据以上实验结果确定反应级数α、β值。解：初始速率法，t=0时，0,2N2,0H0pkpr选取前两组数据，有211336.261333.138.147.32,01,0rr，解得α=2；另取后两组数据，有221673.531336.266.298.143,02,0rr，解得β=1七、计算题(10分)在673K时，设反应(g)O2/1NO(g)(g)NO22可以进行完全，产物对反应速率无影响，经实验证明该反应是二级反应2NONO22ddkctck与温度T之间的关系为27.20/K7.12886sdm/molln131Tk(1)求此反应的实验活化能Ea和指前因子k0。(2)若在673K时，将NO2(g)通入反应器，使其压力为26.66kPa，然后发生上述反应，试计算反应器中的压力达到32.0kPa时所需的时间。解：(1)对照阿仑尼乌斯公式：0lnlnkRTaEk27.20ln0k则k0＝6.36×108(mol·dm-3)-1·s-1又Ea/R=12886.7K，得Ea=107.14kJ·mol-1(2)NO2(g)NO(g)+1/2O2t=026.66kPa00t=t26.66kPa-pp0.5pp总＝26.66kPa+0.5p＝32.0kPap＝10.68kPa122.127.206737.12886sdm/molln131kkc=3.07(mol·dm-3)-1·s-1二级反应kp=kc/RT(1)s7.45)()(10000ppppkRTppppktcp八、推导题（8分）在550~600K下，碘与乙烷按下式反应I2+C2H6==C2H5I+HI根据实验现象,有人提出如下反应机理M2IMI2C2H6＋I·2kC2H5·＋HIC2H5·＋I23kC2H5I＋I·(1)试用稳态近似法，导出以C2H6的消耗速率表示的反应总速率方程。机理中的M为惰性物质分子，自由基I·和C2H5·是活泼的中间体。(2)写出总反应的表观活化能与各元反应活化能的关系式。证：（1）按上述机理，反应的总速率方程为6H2CI2d6H2Cdccktc由稳态近似法0IHCHCIMI2MI2dId252362221-221cckcckcckccktc(a)02I5H2C36H2CI2d5H2Cdcckccktc(b)两式相加[(a)+(b)]，得M2I1-22M2I12cckcck/211-2I1Ikckc代入总速率方程，有k1k-1622/12622/12/211-1262/211-21262HCIHCIHCIdHCdckccckkkckckktc（2）上式中/211-12kkkk，则Ea=E2+1/2(E1-E-1