山东大学物理化学

物理化学

一、 选择题

1. α、β两相中均含有A 和B 两种物质，达到相平衡时下列各式正确的是（ B ）

(A)μα

A =βαβααβ (B)μB (C)μαμB =μB A =μB (D)μB =μA

2. 电化学实验装臵中，对构成盐桥的溶液的要求是（ B ）

(A) 盐桥溶液浓度尽量低 (B) 构成该盐的正、负离子的迁移数相差越小越好

(C) 构成该盐的正、负离子的迁移数相差越大越好 (D) 构成的盐桥可以增大液体接界电势

3. 关于水的相图，下列描述哪个是正确的？( C )

（A ）有三个单相面，两个两相平衡线，一个三相点；（B ）有两个单相面，四个两相平衡线，两个三相点；

（C ）有三个单相面，三个两相平衡线，一个三相点；（D ）有两个单相面，三个两相平衡线，两个三相点。

4．若 298 K时，反应2NO 2(g ) =N 2O 4(g ) 的K θ=8.834，则当p (NO2)=1 kPa, p (N2O 4)=10 kPa时，反应将 （ B ）

(A) 向生成N 2O 4方向进行 (B) 向生成NO 2方向进行 (C) 反应恰好达到平衡 (D) 不能判断其进行的方向

5. 298K 时，KNO 3水溶液的浓度由1mol 〃dm -3增大到2mol 〃dm -3，其摩尔电导Λm 将 ( A )

(A) 增大；(B) 减小；(C) 不变；(D) 不确

6. 公式dG=-SdT+VdP可适用于下列哪一过程 （ B ）

(A) 298K，1P θ的水蒸发过程 (B) 理想气体向真空膨胀 (C) 电解水制取氢 (D) N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)未达平衡

7．温度一定的条件下，将固体CaCO 3放入抽空的密闭容器中分解达到平衡，系统的组分数和自由度数分别为：( B )

(A) 2、0 (B) 2、1 (C) 1、0 (D) 3、1

8．石墨(C)和金刚石(C)在 25℃, 101325 Pa下的标准燃烧焓分别为 -393.4 kJ〃mol-1和 -395.3 kJ〃mol-1，则金刚石的标

准生成焓Δf H m θ(金刚石, 298 K)为 ( D )

(A) -393.4 kJ〃mol-1 (B) -395.3 kJ〃mol-1 (C) -1.9 kJ〃mol-1 (D) 1.9 kJ〃mol-1

9. 在完全互溶的二组分溶液的蒸气压–组成图中，在极大点或极小点上平衡蒸气相的组成和溶液相的组成是否相同？（ B ）

(A) 相同 (B)不相同 (C) 不确定 (D)平衡蒸气相的浓度比溶液相的浓度高

10. 在基元反应中（ A ）

(A) 反应级数与反应分子数一定一致 (B) 反应级数一定大于反应分子数

(C) 反应级数一定小于反应分子数 (D) 反应级数与反应分子数不一定总是一致

11. 完全互溶的双液系统的蒸气压-组成图中的最高点与对应的沸点-组成图中的最低点，其溶液相的组成是否相同？

( C )(A) 相同 （B ）不相同 （C ）不一定相同 （D ）平衡蒸气相的浓度比溶液相的浓度高

12. 多组分系统多相平衡的条件为：除系统中各相的T 和P 必须相同外，各物质在各相中的 也必须相等。

( B )(A) 浓度 (B) 化学势 (C) 物质的量分数 (D) 蒸气压

13. 比表面能产生的根本原因是：( B )

(A) 表面上的分子比内部的分子具有更低的能量 (B) 表面上的分子比内部的分子具有更高的能量

(C) 表面上的分子比内部的分子具有相同的能量 (D) 表面上的分子受力可以相互抵消

14. 简单反应 是简单级数反应，简单级数反应 是简单( B )

(A) 一定；一定 (B) 不一定；一定 (C) 一定；不一定 (D) 不一定；不一定

15. 对于催化剂特征的描述，哪一点是不正确的：( B )

(A) 催化剂不能实现热力学上不可能实现的反应 。 (B) 催化剂有“中毒”现象。

(C) 催化剂有选择性，不同类型的反应需用不同的催化剂，相同类型的反应需用相同的催化剂。

(D) 催化剂能改变反应达到平衡的时间。

16. 电化学实验装臵中盐桥的作用是：( B )

(A) 增加电解质溶液浓度 (B) 消除液体接界电位 (C) 降低电解质溶液电阻 (D) 提高电解质溶液电导

17. 金属和电解质溶液分别通过什么导电？（ A ）

(A) 离子、电子 (B) 电子、电子 (C) 电子、离子 (D) 离子、离子

18. 将12ml 0.02 mol〃dm-3的KCl 溶液和12ml 0.05 mol〃dm-3的AgNO 3溶液混合，所生成的溶胶在外加直流电场中

的移动方向为 （ ） (A) 向正电极移动 (B) 向负电极移动 (C) 不移动 （D ） 不定

19. 丁达尔现象是光射到粒子上发生下列哪种现象的结果? ( A )(A) 散射 (B) 反射 (C) 透射 (D) 折射

20. 温度T 时电池反应A+B=C+D 所对应的电池的标准电动势为E 1 ，则反应2C+2D=2A+2B所对应的电池的标准电动势为E 2 是（B ） （A ）E 2 = E1 （B ）E 2 =－E 1 （C ）E 2 = 2E1 （D ）E 2 = －2E 1

21. 对封闭体系而言，当过程的始态和终态确定后，下列哪项的值不能确定：A

(A) Q (B) Q - W (C) W （Q =0时） (D) Q（W =0时）

22. 体系的始态与终态之间有两条途径，A 为可逆途径，B 为不可逆途径（Q A 和Q B 分别为两条途径的热效应），以下关系中不正确的是：（ B ）

(A) ∆S A =∆S B (B) ∑δQ A /T =∑δQ B /T

(C) ∆S A =δQ A /T (D) ∆S B =δQ A /T ⎰⎰

23. 物理化学的两大分支学科中，化学热力学研究反应的 ，而化学动力学研究反应的 。C

(A) 方向和速度；限度和机理 (B) 方向和机理；速度和限度

(C) 方向和限度；速度和机理 (D) 速度和机理；方向和限度

24. 溶胶与大分子溶液在下列哪方面性质相近？（ D ）

(A) 粘度 (B) 分散相（或溶质）粒径大小 (C) 热力学稳定性 (D)丁达尔效应强弱

二、填空题

1．下列电解质对某溶胶的聚沉值c （单位为m mol〃dm-3）分别为: c (NaCl)=420；c (Na3PO 4)=4.5；c (Na2SO 4)=230；此溶胶带正电还是负电？ 正电 。

2. 可逆电池必须具备的两个条件是 电池反应可逆，电池的工作条件是可逆 。

3．18℃ 时，用同一电导池测出 0.01 mol〃dm-3 KCl（κ = 0.1220 S⋅m -1）和 0.001 mol〃dm-3 K2SO 4 的电阻分别为 145.00 Ω 和712.2 Ω 。则电导池常数为 1769m -3 ；0.001 mol〃dm-3 K 2SO 4溶液的摩尔电导率为 2.48S 〃m 2〃mol -3 。

4. 理想气体的内能只是__温度 的函数，与 状态 或 途径 无关。

5. 溶胶的电动现象主要有 电泳 和 电渗 两种。

6. 在简单级数反应的速率公式中，速率常数k 的单位分别为 浓度〃时间-1 和浓度-1〃时间-1，则该简单反应的级数分别为 0 级和 2 级。

7. 热力学平衡态应当同时包括哪几个平衡？ 1. 热平衡 2. 力学平衡 3. 相平衡 4. 化学平衡

8. 朗格缪尔单分子层气固吸附理论的基本假设是 1、单分子吸附 2、已经吸附的分子无相互作用力 3、动态吸附 4、固体表面均匀

9. 温度升高能加快反应速率, 是因为随着升温， 活化分子 数目增多的缘故。

10. 在表示溶液表面张力随浓度变化率（d σ/dc ）与表面吸附量Г之间关系的吉布斯公式中，如果d σ/dc >0，说明溶质在表面层发生 负 吸附。（填正、或负）

11. 根据质量作用定律，简单反应的反应 级 数与其相应的基元反应的反应 分子数 是相同的。

12. 从可逆与否来判断, 自发过程的共同特征为 可逆 过程。

13. 理想气体的内能和焓只是 温度 的函数，与 压力 或 体积 无关。

14. 表面活性剂最基本的结构特征为 由亲水的极性基和憎水的非极性基两部分组成。

三、简答题

两瓶液体完全透明，肉眼不能区分。其中一瓶是胶体溶液，另一瓶是真溶液。试问可通过什么方法对它们进行

区分？简述该方法的原理。

采用丁达尔效应来区分胶体溶液和真溶液。即在暗室中，让一束光线照射溶液的方法，从垂直于光束的

方向观察，可以看到一浑浊发亮的光柱的就是溶胶溶液。

该方法的原理是：根据光学原理可知，当光线照射到不均匀的介质时，如果分散相粒子直径比光的波长

长很多倍，则粒子表面对入射光产生反射作用。由于溶胶和真溶液的分散相粒子直径都比可见光的波长小，所以都可以对可见光产生散射作用。但是，对真溶液来说，一则由于溶质粒子体积太小，二则由于溶质有较厚的溶剂化层，使分散相和分散介质的折射率差别不大，所以散射光相当弱，一般很难观察到。对于溶胶，分散相和分散介质的折

射率有较大的差别，分散粒子的体积也有一定的大小，因此有较强的光散射作用。

● 将12mL 0.02 mol L -1的KCl 溶液和100mL 0.005mol L -1的AgNO 3溶液混合制备AgCl 溶胶，写出该溶胶的胶团

结构式，并比较MgSO 4、K 3[Fe（CN ）6] 两种电解质中哪一种对此溶胶具有较大的聚沉能力。

根据KCl 和AgNO3的浓度判断，AgNO3过量，

所以制备的AgCl 溶胶的胶团结构式为：[(AgCl)m 〃 nAg+ 〃 (n-x)NO3-]x+ 〃 xNO3-

K3[Fe(CN)6]有较大的聚沉能力

● 表面活性剂分子最主要的结构特征是什么？表面活性剂有哪些主要的作用？

表面活性剂分子最主要的结构特征是具有双亲性，即均由亲水的极性基和憎水的非极性基两部分组成。 表面活性剂的作用：（1）润湿性（2）增溶性（3）乳化作用

● 物理化学包括哪两个分支学科？它们分别解决反应的什么问题？

包括化学热力学与化学动力学两个分支学科。

化学热力学：解决化学反应的方向和限度问题

化学动力学：解决化学反应的速率和机理问题

● 电化学装臵可分为哪两大类？ 分别写出它们的电极（正极、负极、阴极、阳极）命名的对应关系。

电化学装臵可分为原电池和电解池两大类。

原电池：正极是阴极（还原极）；负极是阳极（氧化极）

电解池：正极是阳极（氧化极）；负极是阴极（还原极）

● 无限稀释时电解质溶液的浓度趋近于零，此时溶液的摩尔电导率为零。判断此说法是否正确，并简要说明理由。

这种说法是错误的。 根据摩尔电导率的定义，溶液在稀释过程中两电极之间的电解质数量并没有减少，仍为1摩尔，只不过是溶液体积增大了而已。

强电解质在稀释过程中，摩尔电导率变化不大，因为参加导电的离子数目并没有变化，仅仅是随着浓度的下降，离子间引力变小，离子迁移速率略有增加，导致摩尔电导率略有增加而已。而弱电解质溶液在稀释过程中，虽然电极之间的电解质数量未变，但电离度却大为增加，致使参加导电的离子数目大为增加，因此摩尔电导率随浓度的降低而显著增大。

四、计算题

1．2.5 mol 氦气（视为理想气体）在400K 时压力为5×105 Pa ，今在恒温下恒定某一外压进行压缩，已知此过程的W = 8.31×103J 。试计算此过程的Q 、ΔU 、ΔH、ΔS、ΔG、ΔA。

解：理想气体恒温过程中：

ΔU=0 ΔH=0

Q =-W =-8. 31⨯103J

W =-p 外(V 2-V 1) =nRT (1-p 2/p 1)

得：p 外=p 2=1⨯10Pa

∆S =nR ln 6 p 1=-14. 4J ⋅K -1 p 2

∆A =∆U -T ∆S =-T ∆S =5. 76⨯103J

∆G =∆A =5. 76⨯103J

2．有理想气体反应 2H 2(g)+O2(g) = 2H2O(g)，在 2000 K时，已知反应的标准平衡常数 K Ө＝1.55×107 。计算 H 2 和 O 2 分压各为 1.00×104 Pa ，水蒸气分压为1.00×105 Pa 的混合气中，进行上述反应的∆r G m ，并判断反应能够进行的方向。

解：Q p =(p H 2O /p θ) 2

(p H 2/p ) (p O 2/p ) θ2θ=1⨯103

由等温方程得：

∆rG m =RT ln(Q p /K Θ) =-1. 06⨯105

由∆rG m

3．今有一银电极浸入1m o l〃dm-3的AgNO 3溶液中与标准氢电极组成化学电池。当电池工作时，写出各电极反应及总的电池反应，并求出该反应的平衡常数

K Ө（已知ϕθAg +Ag 。 =0. 799V ）

1解：正极：A g ++e -→Ag H 2+e -→H + 2

电池反应：Ag ++e -→H ++Ag

由于a （Ag+）=1

E =E θ=ϕθ(Ag +/Ag ) -ϕθ(H +/H 2)

=0. 799V

E θ= RT ln K θ

nF

得：K θ=3. 277⨯1013

四、计算题

1. 298 K时，2 mol氦气（视为理想气体）体积为15dm 3，此气体（1）在恒温条件下反抗外压为1×105 Pa，膨胀到体积为50dm 3；（2）在恒温下，可逆膨胀到体积为50dm 3。试计算此两种过程的功W 。

解：(1) W 1=-p 外∆V =p 外(V 1-V 2)

W 1=-3500J

( 2) W 2=-⎰V 2

V 1p 外dV =nRT ln V 1/V 2

W 2=-5966J

2. 在298 K的抽空容器中放入过量的CaCO 3(s)，发生下列分解反应： CaCO 3(s) = CaO(s) + CO2(g) 求298 K 下反应达到平衡时CaCO 3(s)的分解压。已知298 K 时CaCO 3(s)、CaO(s)和CO 2(g)的标准摩尔生成吉布斯函数∆f G m θ值依次为-1128.8、-604.2和-394.4 kJ·mol-1。

解：(1) ∆r G m =∆f G m (CO 2) +∆f G m (CaO ) -∆f G m (CaCO 3) θθθθ

∆r G m =130. 2KJ ⋅mol -1 θ

(2) ∆r G m =-RT ln K θ=-RT ln P (CO 2) /P θ

130. 2⨯10J ⋅mol =-8. 314J ⋅mol K ⨯298K ⨯ln P (CO 2) /P 3-1-1-1θθ

得：P (CO 2) =1. 518⨯10-18Pa

3. 已知298K 时AgCl(s)的活度积K sp =1.7×10-10，ϕθ(Ag/Ag+) = 0.799V。试将溶解反应AgCl(s)→Ag++Cl- 设计成电池，并求算298K 时的标准电极电势ϕθ(Ag-AgCl/Cl-) 。

解：(1) Ag (s ) AgNO 3(a =1) KCl (a =1) Ag -AgCl (s )

(2) E =ϕ(Ag -AgCl /Cl ) -ϕ(Ag /Ag ) =θθθ+ RT ln K sp nF

代入数据得：ϕθ(Ag -AgCl /Cl -) =0. 2215V

四、计算题

1．今有一银电极浸入1m o l〃dm -3的AgNO 3溶液中与标准氢电极组成化学电池。当电池工作时，写出各电极反应及

（已知ϕθAg +总的电池反应，并求出该反应的平衡常数K 。Ag =0. 799V ） 1θ+θ-解：负极：H 2(P ) →H (c ) +e 2

正极：Ag +(1mol /L ) +e -→Ag (s ) 1H 2→H ++Ag 2

2+总反应：Ag +θθθE θ=ϕ+-ϕ-=ϕθ=(0. 799-0) =0. 799V --ϕAg +/Ag H +/H

又E θ=RT ln K θ F

∴Kθ=3.28×1013

2．已知某药物分解30％即告失效，药物溶液初始浓度为5.0 mg〃cm-3，20个月之后浓度变为4.2 mg〃cm-3。假定此分解为一级反应，问在标签上注明使用的有效期限是多少？此药物的半衰期是多少？ 1a 解：由知条件，反应是一级反应，则，k =ln t a -x

该药物失效时的浓度是3.5mg.cm -3, 设有限期限是t 个月，可以得到如下的等式

1515ln =ln 204. 2t 3. 5

可解得t= 40.9月

所以应写的有限期限是40个月。

半衰期 t 1=

2ln 215ln =8. 71⨯10-3 k =k 204

t 1=79. 58月

2

3. 4 g Ar（可视为理想气体，其摩尔质量M (Ar)=39.95 g〃mol-1）在300 K时，压力为506.6 kPa。试分别求下列两种过程的Q 、W 、ΔU 、ΔH 、ΔS 和ΔG 。

（1）在定温下可逆膨胀至压力为202.6 kPa；

（2）在定温下反抗202.6 kPa的恒定外压进行膨胀至压力为202.6 kPa。

解：（1）理想气体定温下的可逆过程∆U , ∆H 都为0

V 2P =-nRT ln 1∆U =Q +W W =-nRT ln V 1P 2

n =m 4==0. 1mol M 39. 95

W = -227.06 kJ

Q= 227.06 kJ

Q R P W ∆S ==-=nR ln 1=762J ⋅mol -1⋅K -1 T T P 2

∆G =∆H -T ∆S =-T ∆S =-227. 06kJ

(2)等温下，△U, △H 都为0

∆U =Q +W W =-P e (V 2-V 1) =-202. 6kP a ⨯(V 2-V 1) 理想气体公式 nRT = pV

计算得到V 1 = 4.89×10-4 m 3 V 2=1.22×10-3 m 3

W = -1481 kJ Q = 1481 kJ

始终态和（1）相同，

△S = 762 J〃mol -1〃K -1

△G = -227.06 kJ〃mol -1