物理化学 (上册 )试卷 4
班级 姓名 分数
一、选择题 ( 共 1题 5分 )
1,5 分 (9025)
9025
1 mol范德华气体从 T
1
,V
1
绝热自由膨胀至 T
2
,V
2
,设定容热容 C
V
为常数,则过程的熵变应为,
( )
(A) Δ S=C
V
ln(T
2
/T
1
)
(B) Δ S=nRln[(V
2
-b)/(V
1
-b)]
(C) Δ S=C
V
ln(T
2
/T
1
)+nRln[(V
2
-b)/(V
1
-b)]
(D) Δ S=0
二、填空题 ( 共 10 题 40分 )
2,5 分 (1524)
1524
14
N
2
和
14
N
16
N分子的核间平均距离都为 1.0976× 10
-10
m，则
14
N
2
的转动配分函数
q
r
(
14
N
2
)=, q
r
(
14
N
16
N)= 。 （在 300 K,k=1.38,
h=6.626 )
123
KJ10
×
sJ10
34
×
3,5 分 (2929)
2910
Ag
2
O分解可用下面两个计量方程之一表示，其相应的平衡常数也一并列出,
Ag O s Ag s O g
22
2
1
2
() () ( )→+ K
P
()1
24Ag O s Ag s O g() () ( )→ + K
p
()2
设气相为理想气体,且已知反应是吸热的,试判断下列结论哪个是正确的,（ ）
（ A） KK
PP
() ()2
1
2
= （ B） KK
pp
() ()21=
（ C） 随温度的升高而增大 （ D） OK
p
()2
2
气的平衡压力与计量方程的写法无关
4,5 分 (1703)
1703
1 mol 水－乙醇 溶 液中，水 的 物质的量 为 0.4 mol，乙 醇的偏摩 尔 体积为 57.5× 10
-6
m
3
mol
-1
，溶液的密度为 849.4 kg?m
-3
，则溶液中水的偏摩尔体积 V水,
m
= _________ m
3
mol
-1
。
已知 M水 = 18× 10
-3
kg?mol
-1
,M乙醇 = 46× 10
-3
kg?mol
-1
。
5,5 分 (2658)
2658
A,B 两个组分在定压下形成的二元相图如下图所示。
在三相平衡时，体系的自由度 f = 。 但是，此时物系点都可以变化，而不至于导致新相产生和旧相消失，这与自由度数目并不矛盾，因为,
。
6,5 分 (1857)
1857
一非理 想气体 B,压 缩因子为 Z,对比压力为 π,压力在 0～ 1000 kPa范围 内,[(Z-1)]/π～ π 图上的面积为 0.021,则在 0～ 1000 kPa 范 围内该气体的逸度系数为 _____,在 1000 kPa 时该 气体的逸度为 ___________。
7,5 分 (1860)
1860
A为非理想气体,α=(RT/p)-V
m
(re)。 现用图解积分法在 (α/RT)～ p图上获得 温度 380 K时压力从 0～ 10 132.5 kPa范围 内的面积为 0.211,则 该 气 体的逸度系数 γ
A
=____,在 10 132.5 kPa压力时的逸度 f
A
=_____________ 。
8,5 分 (2340)
2340
298 K时,A,B 和 C 彼此不 发生化学反应。 三者所成的溶液与固相 A 和由 B 和 C 组成的气相同时平衡，则该体系的自由度 f 为,平衡 共存的最大相数 Φ为,在恒温条件下如果向溶液中加组分 A,则体系的压力将 。 若向溶液中加入 B,则体系的压力将 。
9,2 分 (2736)
2736
在二级相变过程中,?μ 0,?S 0。
*,2 分 (2561)
2561
下图为 A和 B的双 液 系相图,将 s 点所代表 的物系分馏,并将馏液 和残液分别 冷却到温度 T
1
，残液的相数为 __________，相点是 ___________ 。
11,1 分 (2730)
2730
二级相变符合爱伦菲斯方程,dp/dT = 。
三、计算题 ( 共 4题 40分 )
12,15 分 (0550)
0550
用接触法制 H
2
SO
4
的过程 中,由沸腾焙 烧炉出来的 气体经净化 后,其组成为 (体积分数 )SO
2
7%,
O
2
11%,N
2
82%。进入第 一段触媒层时,进口温度 45℃,出口气 体有 70% SO
2
变为 SO
3
,且触媒层绝热良好,试估算出口气体的温度。已知,
SO
2
(g)+(1/2)O
2
(g)=SO
3
(g) Δ
r
H
m
$
(298 K)=-98.31 kJ·mol
-1
各气体的 C
p,m
为,O
2
31.3； N
2
29.9； SO
2
46.49； SO
3
64.49 J·K
-1
·mol
-1
13,10 分 (3325)
3325
在工业上,将空气和甲醇的混合气在 550℃,101 315 Pa 通过 Ag 催化剂聚合成甲醛，
发现 Ag 逐渐失去其金属光泽并有部分粉碎。 试应用下列数据考查是否有 Ag
2
O 生成。 已知,
Δ
r
G
m
$
(Ag
2
O,298 K) = -10.84 kJ?mol
-1
Δ
r
H
m
$
(Ag
2
O,298 K) = -30.59 kJ?mol
-1
C
p
$
,
m
(Ag) = 26.78 J?K
-1
mol
-1
,C,
p
$
m
(Ag
2
O) = 65.69 J?K
-1
mol
-1
C,
p
$
m
(CO
2
) = 31.38 J?K
-1
mol
-1
14,10 分 (2877)
2877
已知反应 C(石墨 )+2H
2
(g) CH
4
(g)的
Δ
r
G
m
$
/J?mol
-1
= -75 600+52.25(T/K)lg(T/K) -63.35(T/K)。
(1)求 1000℃时反应的标准平衡常数 K；
(2)在 1000℃,p
下 CH
4
(g)-H
2
(g)混合气体 (其中 CH
4
体积分数为 0.5%)与合 金达平衡,求合金中 C的百分含量；
(3)在 1000℃,p
下,若要合金为石墨饱和,试问混合气中 CH
4
最低压力为多少。 1000℃,p
下,Fe-C合金中 C的百分含量与活度 (以石墨为标准态 )的关系如上。
15,5 分 (3194)
3194
根据分子的对称数 (σ) 值来估算下列气相反应的平衡常数是多少？
(a) C
18
O
2
+ 2H
2
16
O ＝ C
16
O
2
+ 2H
2
18
O
(b) PH
2
D + H
2
O ＝ PH
3
+ HDO
(c) 2NH
3
+ ND
3
＝ 3NH
2
D
四、问答题 ( 共 2题 15分 )
16,10 分 (2543)
2543
假定纯 物质 A 的液 相在一定温度下处于平衡。在相同温度下在气相中通入与物质 A 完全无关的气体 B,物质 A 的蒸气压怎样变化?假设气体 B 在物质 A 的液相中不溶解。
17,5 分 (1503)
1503
我们能 否断言,粒子 按能级分布时,能级愈高 则能级分布的有效状态数愈小。 试计 算 HF
分子转动能级分布时各能级的有效状态数。已知 HF 的转动特征温度为 30.3 K,T = 300 K，
试验证上述结论的正误。
物理化学 (上册 )试卷 4 答案
一、选择题 ( 共 1题 5分 )
1,5 分 (9025)
9025
[答 ] (C) (2分 )
二、填空题 ( 共 10 题 40分 )
2,5 分 (1524)
1524
[答 ] 2.52
π8
)N(
2
2
2
14
r
==
σh
IkT
q (3分 )
2
21
21
r
mm
mm
I
+
=,σ = 2
108
π8
)NN(
2
2
1614
r
==
h
IkT
q (2分 )
3,5 分 (2929)
2929
答,（ 1 分）
1
rm
6.752 kJ molG
=?
$
1
rm
17.119 kJ molH
=?
$
（ 2 分）
（ 2 分）
1
rm
34.78 J K molS
=
$ 1?
4,5 分 (1703)
1703
[答 ] V = n水 V水,
m
+ n乙 V乙,
m
------------ (1)
V = m/p = ( m水 + m乙 )/ρ
= ( M水 n水 + M乙 n乙 )/ρ ------------ (2) (3 分 )
(1) 式 = (2) 式得
V水,
m
= 1.618× 10
-5
m
3
·mol
-1
(2分 )
5,5 分 (2658)
2658
答,0 在 CD 线上（不包括两个端点）各种组成的体系都存在三相平衡，改变体系的总组成,只是改变三相的相对数量,而三相的组成恒定不变,总组成不是自由度,故 自由度为零。 （第一空 1 分，第二空 4 分）
6,5 分 (1857)
1857
[答 ] 1.0212 ； 10212 kPa
α=(RT/p)-V =(RT/p)[1-p V /(RT)]
re
m
re
m
=(RT/p)(1-Z)
RT lnγ=RTln(f/p)
= - α
∫
dp
(积分区间,0 到 p,下同 )
= (
∫
RT/p)(1-Z)dp
令 lnγ=
∫
π
ππ
0
d]/)1Z[(
=
∫
= 0.021?
2
1
d]/)1[(
p
p
Z ππ
γ=1.0212
f= pγ
=(1000 kPa)× 1.0212=10 212 kPa (在 p中
p
p
1
2
∫
1
=0； p
2
=1000 kPa)
7,5 分 (1860)
1860
[答 ] 0.8098； 8.205× 10
6
Pa
8,5 分 (2340)
2340
答,2； 5；不变；升高 （ 5 分）
9,2 分 (2736)
2736
答,=,= （ 2 分）
*,2 分 (2561)
2561
[答 ] 2； a 和 b
11,1 分 (2730)
2730
[答 ]?C
p
/(TV?α) [α=(1/V)(? V/? T),x=-(1/V)(? V/? p)
T
] (1 分 )
三、计算题 ( 共 4题 40分 )
12,15 分 (0550)
0550
[答 ] 设反 应前气体总量为 100 mol，其中 SO
2
7 mol,O
2
11 mol,N
2
82 mol；则出口气 组成,SO
3
,7×70%= 4.9 mol,SO
2
,7-4.9=2.1 mol,
N
2
,82 mol,O
2
,11-1/2×4.9=8.55 mol (3分 )
图中 =Δ H
rm
H?
1
+ +Δ H
rm,2
H?
3
=0,
rm,2
H? = 4.9×(-98.31)= -481.7 kJ·mol
-1
(2分 )
Δ H
1
= 7C
298K
723K
[
∫
p
,
m
(SO
2
)+11C
p
,
m
(O
2
)+82C
p
,
m
(N
2
)]dT
=-1327 kJ·mol
-1
(3分 )
Δ H
3
= 2.1C
T
298K
[
∫
p
,
m
(SO
2
)+8.55C
p
,
m
(O
2
)+82C
p
,
m
(N
2
)+4.9C
p
,
m
(SO
3
)]dT
=3.133(T-298 K) kJ·mol
-1
(3 分 )
-1327-481.7+3.133(T-298 K)=0
得 T=876 K (603℃ ) (2分 )
13,10 分 (3325)
3325
[答 ] 2Ag(s) + (1/2) O
2
(g) = Ag
2
O(s)
Δ
r
G
m
$
(298 K) = -10.84 kJ·mol
-1
Δ
r
H (298 K) = -30.59 kJ·mol
m
$ -1
Δ C
p
,
m
= -3.56 J·K
-1
·mol
-1
Δ
r
H (T) =Δ
m
$
r
H (298 K) + C
m
$
∫
2
1
T
T
p,m
dT
= -7057 J·mol
-1
- 0.85T J·K
-1
·mol
-1
(4分 )
(Δ G
2
/T
2
) - (Δ G
1
/T
1
) = - Δ H/T
∫
2
1
(
T
T
2
)dT
得 Δ G
2
=Δ
r
G
m
$
(823 K) = 25.066 kJ·mol
-1
(3分 )
Δ
r
G
m
$
(823 K) = -RT lnK = -RT ln[1/(p /p
p
$
2
O
)
1/2
]
p = 1.537× 10
2
O
8
Pa (3分 )
现体系压力为 101315 Pa，反应中不能生成 Ag
2
O。
14,10 分 (2877)
2877
[答 ] (1) Δ
r
G
m
$
=(-75 600+52.25× 1273lg1273-63.35× 1273) J·mol
-1
=50.270 J·mol
-1
K = exp{-Δ
p
$
r
G
m
$
/(RT)} = 8.654× 10
-3
(2分 )
(2) p(CH
4
)=0.005p
p(H
2
)=0.995p
K
a
=[p(CH
4
)/p
]/{[p(H
2
)/p
]
2
a
C
}=0.005/(0.995
2
a
C
) = 8.654× 10
-3
a
C
=0.584,由图查得合金中 C的百分含量为 1.0% (3分 )
(3) 当石墨饱和时合金中的活度 a
C
=1
p(CH
4
)=K
a
p
2
(H
2
)/p
=(K
a
/p
)[p
-p(CH
4
)]
2
(2分 )
代入数据后
8.54× 10
-5
p
2
(CH
4
)- 1.0173p(CH
4
) + 0.8768 = 0
解方程得 p(CH
4
)=0.878 kPa (3 分 )
15,5 分 (3194)
3194
[答 ] (1) 四种分子的 σ = 2
K
1
=[f
2
(H
2
18
O)f(C
16
O
2
) /f
2
(H
2
16
O)f(C
18
O
2
)]exp(-Δ U
0,m
$
/RT)
=σ
2
(H
2
16
O) σ(C
18
O
2
)/[ σ
2
(H
2
18
O)σ(C
16
O
2
)]≈ 1 (2分 )
(2) 因为 σ(HDO) = 1 σ(PH
2
D) =σ(H
2
O) = 2 σ(PH
3
) = 3
所以 K
2
≈ 4/3 (2分 )
(3) 因为 σ(NH
2
D) = 2 σ(NH
3
) =σ(ND
3
) = 3
所以 K
3
≈ 27/8 (1分 )
四、问答题 ( 共 2题 15分 )
16,10 分 (2543)
2543
[答 ] 在起初状态建立平衡时,必有 μ (l)= μ(g)
加入 B 气体后仍然建立平衡,必须 μ(l)+dμ(l)= μ(g)+dμ(g)
所以,dμ(l)=dμ(g) (4分 )
以 p表示气相的总压,以 p
A
表示物质 A的蒸气压,(即气相中 A组分分压 )
气相施于液相总压若变化 dp,则 A 物质的蒸气压也相应变化 dp。
在定温下,dμ(l)=V
m
(l)dp； dμ(g)=V
m
(g)dp
所以 V
m
(l)dp=V
m
(g)dp
即 ( p?
A
/ p)?
T
=V
m
(l)/V
m
(g)>0 (4分 )
提高气相的总压,液体的蒸气压也提高,但由于 V
m
(g)>>V
m
(l),这种效应很小。 (2 分 )
17,5 分 (1503)
1503
[答 ] 分子按转动能级分布的有效状态数为
g
i
× exp(-ε
i
/kT)=(2J+1)exp[-J(J+1)8r/T]
=(2J+1)exp[-0.101J(J+1)] (2分 )
转动量子数 J 为不同数值时计算结果如下,
可见,J=2 时,能级分 布数 出现极 值 (2.7276),所以不 能断言 粒子 按能级 分布 时,能级 愈高能级分
布数愈小。 (1分 )
班级 姓名 分数
一、选择题 ( 共 1题 5分 )
1,5 分 (9025)
9025
1 mol范德华气体从 T
1
,V
1
绝热自由膨胀至 T
2
,V
2
,设定容热容 C
V
为常数,则过程的熵变应为,
( )
(A) Δ S=C
V
ln(T
2
/T
1
)
(B) Δ S=nRln[(V
2
-b)/(V
1
-b)]
(C) Δ S=C
V
ln(T
2
/T
1
)+nRln[(V
2
-b)/(V
1
-b)]
(D) Δ S=0
二、填空题 ( 共 10 题 40分 )
2,5 分 (1524)
1524
14
N
2
和
14
N
16
N分子的核间平均距离都为 1.0976× 10
-10
m，则
14
N
2
的转动配分函数
q
r
(
14
N
2
)=, q
r
(
14
N
16
N)= 。 （在 300 K,k=1.38,
h=6.626 )
123
KJ10
×
sJ10
34
×
3,5 分 (2929)
2910
Ag
2
O分解可用下面两个计量方程之一表示，其相应的平衡常数也一并列出,
Ag O s Ag s O g
22
2
1
2
() () ( )→+ K
P
()1
24Ag O s Ag s O g() () ( )→ + K
p
()2
设气相为理想气体,且已知反应是吸热的,试判断下列结论哪个是正确的,（ ）
（ A） KK
PP
() ()2
1
2
= （ B） KK
pp
() ()21=
（ C） 随温度的升高而增大 （ D） OK
p
()2
2
气的平衡压力与计量方程的写法无关
4,5 分 (1703)
1703
1 mol 水－乙醇 溶 液中，水 的 物质的量 为 0.4 mol，乙 醇的偏摩 尔 体积为 57.5× 10
-6
m
3
mol
-1
，溶液的密度为 849.4 kg?m
-3
，则溶液中水的偏摩尔体积 V水,
m
= _________ m
3
mol
-1
。
已知 M水 = 18× 10
-3
kg?mol
-1
,M乙醇 = 46× 10
-3
kg?mol
-1
。
5,5 分 (2658)
2658
A,B 两个组分在定压下形成的二元相图如下图所示。
在三相平衡时，体系的自由度 f = 。 但是，此时物系点都可以变化，而不至于导致新相产生和旧相消失，这与自由度数目并不矛盾，因为,
。
6,5 分 (1857)
1857
一非理 想气体 B,压 缩因子为 Z,对比压力为 π,压力在 0～ 1000 kPa范围 内,[(Z-1)]/π～ π 图上的面积为 0.021,则在 0～ 1000 kPa 范 围内该气体的逸度系数为 _____,在 1000 kPa 时该 气体的逸度为 ___________。
7,5 分 (1860)
1860
A为非理想气体,α=(RT/p)-V
m
(re)。 现用图解积分法在 (α/RT)～ p图上获得 温度 380 K时压力从 0～ 10 132.5 kPa范围 内的面积为 0.211,则 该 气 体的逸度系数 γ
A
=____,在 10 132.5 kPa压力时的逸度 f
A
=_____________ 。
8,5 分 (2340)
2340
298 K时,A,B 和 C 彼此不 发生化学反应。 三者所成的溶液与固相 A 和由 B 和 C 组成的气相同时平衡，则该体系的自由度 f 为,平衡 共存的最大相数 Φ为,在恒温条件下如果向溶液中加组分 A,则体系的压力将 。 若向溶液中加入 B,则体系的压力将 。
9,2 分 (2736)
2736
在二级相变过程中,?μ 0,?S 0。
*,2 分 (2561)
2561
下图为 A和 B的双 液 系相图,将 s 点所代表 的物系分馏,并将馏液 和残液分别 冷却到温度 T
1
，残液的相数为 __________，相点是 ___________ 。
11,1 分 (2730)
2730
二级相变符合爱伦菲斯方程,dp/dT = 。
三、计算题 ( 共 4题 40分 )
12,15 分 (0550)
0550
用接触法制 H
2
SO
4
的过程 中,由沸腾焙 烧炉出来的 气体经净化 后,其组成为 (体积分数 )SO
2
7%,
O
2
11%,N
2
82%。进入第 一段触媒层时,进口温度 45℃,出口气 体有 70% SO
2
变为 SO
3
,且触媒层绝热良好,试估算出口气体的温度。已知,
SO
2
(g)+(1/2)O
2
(g)=SO
3
(g) Δ
r
H
m
$
(298 K)=-98.31 kJ·mol
-1
各气体的 C
p,m
为,O
2
31.3； N
2
29.9； SO
2
46.49； SO
3
64.49 J·K
-1
·mol
-1
13,10 分 (3325)
3325
在工业上,将空气和甲醇的混合气在 550℃,101 315 Pa 通过 Ag 催化剂聚合成甲醛，
发现 Ag 逐渐失去其金属光泽并有部分粉碎。 试应用下列数据考查是否有 Ag
2
O 生成。 已知,
Δ
r
G
m
$
(Ag
2
O,298 K) = -10.84 kJ?mol
-1
Δ
r
H
m
$
(Ag
2
O,298 K) = -30.59 kJ?mol
-1
C
p
$
,
m
(Ag) = 26.78 J?K
-1
mol
-1
,C,
p
$
m
(Ag
2
O) = 65.69 J?K
-1
mol
-1
C,
p
$
m
(CO
2
) = 31.38 J?K
-1
mol
-1
14,10 分 (2877)
2877
已知反应 C(石墨 )+2H
2
(g) CH
4
(g)的
Δ
r
G
m
$
/J?mol
-1
= -75 600+52.25(T/K)lg(T/K) -63.35(T/K)。
(1)求 1000℃时反应的标准平衡常数 K；
(2)在 1000℃,p
下 CH
4
(g)-H
2
(g)混合气体 (其中 CH
4
体积分数为 0.5%)与合 金达平衡,求合金中 C的百分含量；
(3)在 1000℃,p
下,若要合金为石墨饱和,试问混合气中 CH
4
最低压力为多少。 1000℃,p
下,Fe-C合金中 C的百分含量与活度 (以石墨为标准态 )的关系如上。
15,5 分 (3194)
3194
根据分子的对称数 (σ) 值来估算下列气相反应的平衡常数是多少？
(a) C
18
O
2
+ 2H
2
16
O ＝ C
16
O
2
+ 2H
2
18
O
(b) PH
2
D + H
2
O ＝ PH
3
+ HDO
(c) 2NH
3
+ ND
3
＝ 3NH
2
D
四、问答题 ( 共 2题 15分 )
16,10 分 (2543)
2543
假定纯 物质 A 的液 相在一定温度下处于平衡。在相同温度下在气相中通入与物质 A 完全无关的气体 B,物质 A 的蒸气压怎样变化?假设气体 B 在物质 A 的液相中不溶解。
17,5 分 (1503)
1503
我们能 否断言,粒子 按能级分布时,能级愈高 则能级分布的有效状态数愈小。 试计 算 HF
分子转动能级分布时各能级的有效状态数。已知 HF 的转动特征温度为 30.3 K,T = 300 K，
试验证上述结论的正误。
物理化学 (上册 )试卷 4 答案
一、选择题 ( 共 1题 5分 )
1,5 分 (9025)
9025
[答 ] (C) (2分 )
二、填空题 ( 共 10 题 40分 )
2,5 分 (1524)
1524
[答 ] 2.52
π8
)N(
2
2
2
14
r
==
σh
IkT
q (3分 )
2
21
21
r
mm
mm
I
+
=,σ = 2
108
π8
)NN(
2
2
1614
r
==
h
IkT
q (2分 )
3,5 分 (2929)
2929
答,（ 1 分）
1
rm
6.752 kJ molG
=?
$
1
rm
17.119 kJ molH
=?
$
（ 2 分）
（ 2 分）
1
rm
34.78 J K molS
=
$ 1?
4,5 分 (1703)
1703
[答 ] V = n水 V水,
m
+ n乙 V乙,
m
------------ (1)
V = m/p = ( m水 + m乙 )/ρ
= ( M水 n水 + M乙 n乙 )/ρ ------------ (2) (3 分 )
(1) 式 = (2) 式得
V水,
m
= 1.618× 10
-5
m
3
·mol
-1
(2分 )
5,5 分 (2658)
2658
答,0 在 CD 线上（不包括两个端点）各种组成的体系都存在三相平衡，改变体系的总组成,只是改变三相的相对数量,而三相的组成恒定不变,总组成不是自由度,故 自由度为零。 （第一空 1 分，第二空 4 分）
6,5 分 (1857)
1857
[答 ] 1.0212 ； 10212 kPa
α=(RT/p)-V =(RT/p)[1-p V /(RT)]
re
m
re
m
=(RT/p)(1-Z)
RT lnγ=RTln(f/p)
= - α
∫
dp
(积分区间,0 到 p,下同 )
= (
∫
RT/p)(1-Z)dp
令 lnγ=
∫
π
ππ
0
d]/)1Z[(
=
∫
= 0.021?
2
1
d]/)1[(
p
p
Z ππ
γ=1.0212
f= pγ
=(1000 kPa)× 1.0212=10 212 kPa (在 p中
p
p
1
2
∫
1
=0； p
2
=1000 kPa)
7,5 分 (1860)
1860
[答 ] 0.8098； 8.205× 10
6
Pa
8,5 分 (2340)
2340
答,2； 5；不变；升高 （ 5 分）
9,2 分 (2736)
2736
答,=,= （ 2 分）
*,2 分 (2561)
2561
[答 ] 2； a 和 b
11,1 分 (2730)
2730
[答 ]?C
p
/(TV?α) [α=(1/V)(? V/? T),x=-(1/V)(? V/? p)
T
] (1 分 )
三、计算题 ( 共 4题 40分 )
12,15 分 (0550)
0550
[答 ] 设反 应前气体总量为 100 mol，其中 SO
2
7 mol,O
2
11 mol,N
2
82 mol；则出口气 组成,SO
3
,7×70%= 4.9 mol,SO
2
,7-4.9=2.1 mol,
N
2
,82 mol,O
2
,11-1/2×4.9=8.55 mol (3分 )
图中 =Δ H
rm
H?
1
+ +Δ H
rm,2
H?
3
=0,
rm,2
H? = 4.9×(-98.31)= -481.7 kJ·mol
-1
(2分 )
Δ H
1
= 7C
298K
723K
[
∫
p
,
m
(SO
2
)+11C
p
,
m
(O
2
)+82C
p
,
m
(N
2
)]dT
=-1327 kJ·mol
-1
(3分 )
Δ H
3
= 2.1C
T
298K
[
∫
p
,
m
(SO
2
)+8.55C
p
,
m
(O
2
)+82C
p
,
m
(N
2
)+4.9C
p
,
m
(SO
3
)]dT
=3.133(T-298 K) kJ·mol
-1
(3 分 )
-1327-481.7+3.133(T-298 K)=0
得 T=876 K (603℃ ) (2分 )
13,10 分 (3325)
3325
[答 ] 2Ag(s) + (1/2) O
2
(g) = Ag
2
O(s)
Δ
r
G
m
$
(298 K) = -10.84 kJ·mol
-1
Δ
r
H (298 K) = -30.59 kJ·mol
m
$ -1
Δ C
p
,
m
= -3.56 J·K
-1
·mol
-1
Δ
r
H (T) =Δ
m
$
r
H (298 K) + C
m
$
∫
2
1
T
T
p,m
dT
= -7057 J·mol
-1
- 0.85T J·K
-1
·mol
-1
(4分 )
(Δ G
2
/T
2
) - (Δ G
1
/T
1
) = - Δ H/T
∫
2
1
(
T
T
2
)dT
得 Δ G
2
=Δ
r
G
m
$
(823 K) = 25.066 kJ·mol
-1
(3分 )
Δ
r
G
m
$
(823 K) = -RT lnK = -RT ln[1/(p /p
p
$
2
O
)
1/2
]
p = 1.537× 10
2
O
8
Pa (3分 )
现体系压力为 101315 Pa，反应中不能生成 Ag
2
O。
14,10 分 (2877)
2877
[答 ] (1) Δ
r
G
m
$
=(-75 600+52.25× 1273lg1273-63.35× 1273) J·mol
-1
=50.270 J·mol
-1
K = exp{-Δ
p
$
r
G
m
$
/(RT)} = 8.654× 10
-3
(2分 )
(2) p(CH
4
)=0.005p
p(H
2
)=0.995p
K
a
=[p(CH
4
)/p
]/{[p(H
2
)/p
]
2
a
C
}=0.005/(0.995
2
a
C
) = 8.654× 10
-3
a
C
=0.584,由图查得合金中 C的百分含量为 1.0% (3分 )
(3) 当石墨饱和时合金中的活度 a
C
=1
p(CH
4
)=K
a
p
2
(H
2
)/p
=(K
a
/p
)[p
-p(CH
4
)]
2
(2分 )
代入数据后
8.54× 10
-5
p
2
(CH
4
)- 1.0173p(CH
4
) + 0.8768 = 0
解方程得 p(CH
4
)=0.878 kPa (3 分 )
15,5 分 (3194)
3194
[答 ] (1) 四种分子的 σ = 2
K
1
=[f
2
(H
2
18
O)f(C
16
O
2
) /f
2
(H
2
16
O)f(C
18
O
2
)]exp(-Δ U
0,m
$
/RT)
=σ
2
(H
2
16
O) σ(C
18
O
2
)/[ σ
2
(H
2
18
O)σ(C
16
O
2
)]≈ 1 (2分 )
(2) 因为 σ(HDO) = 1 σ(PH
2
D) =σ(H
2
O) = 2 σ(PH
3
) = 3
所以 K
2
≈ 4/3 (2分 )
(3) 因为 σ(NH
2
D) = 2 σ(NH
3
) =σ(ND
3
) = 3
所以 K
3
≈ 27/8 (1分 )
四、问答题 ( 共 2题 15分 )
16,10 分 (2543)
2543
[答 ] 在起初状态建立平衡时,必有 μ (l)= μ(g)
加入 B 气体后仍然建立平衡,必须 μ(l)+dμ(l)= μ(g)+dμ(g)
所以,dμ(l)=dμ(g) (4分 )
以 p表示气相的总压,以 p
A
表示物质 A的蒸气压,(即气相中 A组分分压 )
气相施于液相总压若变化 dp,则 A 物质的蒸气压也相应变化 dp。
在定温下,dμ(l)=V
m
(l)dp； dμ(g)=V
m
(g)dp
所以 V
m
(l)dp=V
m
(g)dp
即 ( p?
A
/ p)?
T
=V
m
(l)/V
m
(g)>0 (4分 )
提高气相的总压,液体的蒸气压也提高,但由于 V
m
(g)>>V
m
(l),这种效应很小。 (2 分 )
17,5 分 (1503)
1503
[答 ] 分子按转动能级分布的有效状态数为
g
i
× exp(-ε
i
/kT)=(2J+1)exp[-J(J+1)8r/T]
=(2J+1)exp[-0.101J(J+1)] (2分 )
转动量子数 J 为不同数值时计算结果如下,
可见,J=2 时,能级分 布数 出现极 值 (2.7276),所以不 能断言 粒子 按能级 分布 时,能级 愈高能级分
布数愈小。 (1分 )
