吉林大学物理化学题及答案(二)

吉林大学物理化学题及答案(二) 吉林大学化学学院2002,2003学年第2学期期末考试 物理化学 试题 2003年7月3日 说明 关于失联党员情况说明岗位说明总经理岗位说明书会计岗位说明书行政主管岗位说明书 :1、全部答案写在答题纸上，标明题号，不抄题。 2、考试时间为2.5小时。 3、考试结束时，请将试题、答题纸、草纸上交。 注意: 答题时要列出详细运算步骤并计算出中间运算数值和最终计算结果. -23-1-34(玻兹曼常数k=1.3806×10 J.K; 普朗克常数h = 6.6262×10 J.s; B23N=6.023×10; F=96500; 摩尔质量: O 16.00; Kr 83.80; He 4.0026) A 一、计算题 ( 共10题 100分 ) (1). 10 分 (1636) -472 已知 N分子的转动惯量 I= 13.9×10kg,m，求1mol N分子在 25?时各转动热力学22 函数G(r),F(r),H(r),U(r),S(r)。 mmmmm (2). 10 分 (1570) 有1 mol Kr，温度为300 K、体积为V，有1 mol He具有同样的体积V，如要使这两种 气体具有相同的熵值(忽略电子运动的贡献)，则He的温度应多高,并用熵的统计意义解 释此结果。 (M(Kr) = 83.8, M(He) = 4.0026) rr (3). 10 分 (5447) 含有相同物质量的A, B溶液，等体积相混合，发生反应 A+B=C, 在反应 1 h后, A的 75%已反应掉, 当反应时间为2 h时, 在下列情况下, A有多少未反应? [1] 当该反应对A为一级, 对B为零级 [2] 当对A, B均为一级 [3] 当A, B均为零级 (4). 10 分 (5416) 14-13 碳的放射性同位素C，在自然界树木中的分布基本保持为总碳量的1.10×10,。 某 14考古队在一山洞中，发现一些古代木头燃烧的灰烬, 经 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 C的含量为总碳量的9.57× -141410,, 已知C的半衰期为 5700 a (年), 试计算这灰距今约有多少年? (5). 10 分 (5371) 300 K 时，研究反应 A+ 2B , 2C + 2D 有下列实验事实: 2 [1] 当按化学计量比进料时，测得下列数据 t / s 0 90 217 -3 [B] /mol?dm 0.02 0.010 0.0050 [2] 当二次实验中 [B]相同，[A]增加一倍时，反应速率增大至 1.4 倍，假设反应速00xy率方程为 r = k[A][B]，请求 x ，y，并求算反应速率常数。 2 (6). 10 分 (6127) 由实验得知下述单分子气相重排反应 A , B , -4-1-4-1在393.2 K时，k= 1.806×10 s;在413.2 K时，k= 9.14×10 s。请计算该反应的活化12 $$??mm能E，393.2 K 时的活化焓,H和活化熵,S，该反应是几级反应, 已知:玻耳兹曼a -23-1-34常数 k= 1.3806×10 J?K ,普朗克常数 h = 6.6262×10 J?s 。 B (7). 10 分 (3854) 291K 时，已知 KCl 和 NaCl 的无限稀释摩尔电导率分别为 ,,-4 2-1-4 2-1++mm ,(KCl) = 129.65×10S?m?mol, ,(NaCl) = 108.60×10S?m?mol， K和 Na 的迁移数分别为 0.496 和 0.397，精确求出在 291K 和无限稀释时 : +- (甲) KCl 溶液中 K和 Cl的离子摩尔电导率 +- (乙) NaCl 溶液中 Na和 Cl的离子摩尔电导率 (8). 10 分 (4662) 一个原电池是由固态铝电极和固态的 Al- Zn 合金电极以及熔融的 AlCl- NaCl 混合3 物作电解质形成，当铝在合金电极中的物质的量分数是 0.38，电池电动势在653 K 时为 7.43 mV 试计算 Al(s) 在 Al - Zn(s) 合金中的活度。 (9). 10 分 (4268) 标准惠斯登镉电池在 293 K 时的电动势为 1.0186 V，温度每升高一度，电动势降低 -5 4.06×10V，试列出惠斯登电池电动势的数学表达式，并计算 298 K 时，该电池每消耗 1 mol镉时的 ,H和,G。 rmrm (10). 10 分 (4942) ，2+2+2+2+ 298 K ，压力为p时，用电解沉积法分离 Cd，Zn混合溶液，已知 Cd和 Zn的浓-1度均为 0.10 mol?kg(设活度系数均为1)，H(g) 在 Cd(s) 和 Zn(s) 上的超电势分别为 2 0.48 V 和 0.7 V，设电解液的 pH保持为 7.0，试问: (甲)阴极上首先析出何种金属, (乙)第二种金属析出时第一种析出的离子的残留浓度为多少, (丙)氢气是否有可能析出而影响分离效果, ，，2+2+ 已知: , (Cd/Cd)= -0.403 V, , (Zn/Zn)= -0.763 V . 20040622物理化学试卷 答案 一、计算题 ( 共10题 100分 ) 1. 10 分 (1419) 23/2 [答] S=R{(5/2)+ln[(2, mkT/h)(V/L)]} t,m23/2 = R{(5/2)+ln[(2, mkT/h)(nRT/Lp)]} -1-1 = 151.2 J?K?mol (2分) -1-1 S=R[ln(T/,,)]=48.3 J?K?mol (2分) r,mr-1 S=R[(8ν/T)/{exp(8ν/T)}-ln{1-exp(8ν/T)}] V,m-1-1 =0.0101 J?K?mol (2分) S=Rln[g+gexp(-Δ, /kT)] e,m01-1-1 =9.398 J?K?mol (2分) $m S (NO,298.15 K)=S+S+S+S t,mr,mV,me,m -1-1 =208.9 J?K?mol (2分) 2. 10 分 (1638) $$$$mmmm [答] G = G (t)+ G (r)+ G (V) (2分) $3/23m G (t)= -RTln{[(2,mkT)/h]V}+RT 3/23， = -RTln{[(2,mkT)/h](RT/p)}+RT -1 = -38 615 J?mol (2分) $m G (r)=-RTln[T/(,,)] r -1 = -8.314×298.15ln[298.15/(2×2.89)] J?mol -1 = -9774 J?mol (2分) $-1m G (V)= -RTln[1-exp(1-,/T)] V -1 = -0.0324 J?mol (2分) $-1m 故 G = -48 389 J?mol (2分) 3. 10 分 (9412) 12 [答] ? N=N{exp[-(υ+)h,/kT]/q } vV =N×(-υh,/kT)[1-exp(-h,/kT)] v N=N[1-exp(-h,/kT)] 0 N/N=exp(-υh,/kT)=exp(-υ,/T) (4分) v0v 当 υ=1时 N/N=exp(-,/T)=0.2601 v0v T=2480 K (2分) ? 当 υ=2时 N/N=exp[2×(-,/T)]=0.067 64 20v 与实验结果一致,证明分子振动服从玻耳兹曼分布。 (4分) 4. 10 分 (5365) -4 -1 [答] (1) k = 1/t×ln(c/c) = 1/t×ln(r/r) = 3.11×10s (5分) 00 132 (2) t= 0.693/k = 2.23×10 s (3分) -3 (3) c = r/k = 0.0321 mol?dm (2分) 00 5. 10 分 (6029) -10 [答] d= [ d(O)+ d(H)]/ 2 = 2.93×10 m (1分) AB22-3-1 , = [ M(O)M(H)]/[M(O) + M(H)] = 1.897×10 kg?mol (1分) 222225-3 N(O)/V = 1.881×10 m (2分) 225-3 N(H)/V = 2.986×10 m (2分) 2 235-3-18/RTp, Z= π(d)(L/V)(N/V)= 2.77×10 m?s (4分) ABABB 6. 10 分 (5383) -3-1 [答] k = 1/t×ln(c/0.1c) = 3.8×10 s (5分) 200 ln(k/k) = E/R×(1/T- 1/T) 12a21 T= 520 K (5分) 2 7. 10 分 (6159) [答] 由 T，T 和 k，k 的数据 1212 -1 得 E= 265.1 kJ?mol a63-1-1 A = 9.94×10 dm?mol?s -33-1-1 k(1500 K) = 5.82×10 dm?mol?s $?-1m 所以 DH= E - 2RT = 239.3 kJ?mol (T 取平均温度) a $?2m A = (kT/h)eexp(DS/R) B $?，-1-1-3m 得 DS= -141.3 J?K?mol (c= 1 mol?dm) (各2分) 8. 10 分 (4254) [答] 电池反应: (1/2)H + AgCl ?? Ag + HCl (1分) 2 $-1m ,G= -zEF = -19314 J?mol (3分) r -1-1 ,S= zF (,E/,T) = 8.45 J?K?mol (3分) rmp22 ,C,= (,,H/,T)= TF(,E/,T) pmrmpp-1-1 = -174.9 J?K?mol (3分) 9. 10 分 (4942) [答] 2+ (1) ,(Cd/Cd) = -0.433 V ，，2+2+ 2+ 2+ 当 Cd与 Zn浓度相同时，?, (Cd/Cd) > , (Zn/Zn) 故 Cd 先析出 (2分) 2+ (2) Zn开始还原时电势为 2+ ,(Zn/Zn) = -0.793V 2+2+ Zn析出时 Cd浓度为: 2+ -0.793 V = -0.403 V + 0.05915/2×lg a (Cd) 2+-14 a(Cd) = 6.5×10 (4分) (3) H(g) 在 Cd 上析出电势为: 2 ++ ,(H/H)(Cd上) = -RT/F ln 1/a(H) -0.48V = -0.89 V 2 + ,(H/H)(Zn上) = -1.11 V 2 + 2+ 2+ 两个 ,(H/H) 值均小于 ,(Cd/Cd) 和 ,(Zn/Zn) 2 所以 H(g) 不会析出 。 (4分) 2 10. 10 分 (3657) -4 [答]n = n,n，n = 3.409×10 mol (4分) 迁始终电 + t(Ag) = n/n = 0.471 (4分) 迁电 -+NO3 t= 1,t(Ag) = 0.529 (2分)