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1、化学竞赛习题集第六季物理化学一 化学热力学(A)1.有两个体积相同的球形容器，内充 N2气，中间有连通管，其体积可忽略不计。当把两球同时浸于沸水中，球内压力为 101 kPa。若将其中一个球仍浸在沸水中，另一球浸入冰水中，此时球内压力应是多少？2.10.0 dm3干燥空气 (20，101 kPa)缓慢地通过溴苯(C6 H5 Br)，当溴苯质量减少0.475 g时，干燥空气即为溴苯饱和。求 20溴苯(分子量157)的蒸气压。3.已知水在77度的饱和蒸汽压为41.847KPa,试求(1)表示蒸汽压P与温度T关系的方程中的A和BlnP=-A/T+B(2)在多大压力下水的沸点是101度4.某温、某压下
2、取三份等体积无色气体A，于25、80及90测得其摩尔质量分别为58.0、20.6、20.0克/摩尔。于25、80、90下各取l1dm3（气体压力相同）上述无色气体分别溶于10dm3水中，形成的溶液均显酸性。(1)无色气体为( )(2)各温度下摩尔质量不同的可能原因是(3)若三份溶液的体积相同（设：溶解后溶液温度也相同），其摩尔浓度的比值是多少5.(1)我国青海湖地区素有“夏天晒盐，冬天捞碱”之说。请用科学原理进行解释(2)中秋佳节，雪月饼倍受青睐，为防止冰激凌融化，在携带的过程用干冰作制冷剂，某市民回家后将干冰放在密封的塑料瓶中，并保存在冰箱里。请评价该市民的做法6.为了使溶液的凝固点为 -2
3、.00 ( 水的Kf = 1.86 Kkgmol1，Kb=0.52Kkgmol1),必须向1.00 kg水中加入几克尿素CO(NH2)2 ?这溶液在标准压力下的沸点将是多少? (尿素的摩尔质量为 60.0 gmol1) 7.乙二醇的沸点是 197.9 ，乙醇的沸点是 78.3，用作汽车散热器水箱中的防冻剂，哪一种物质较好? 请简述理由。8.CH4( 分子量 16) 和 CD4( 分子量 20) 两种气体的等摩尔混合物，在一定的温度和压力下放在一容器中，并允许气体扩散，问起始扩散出来的气体中 CH4的摩尔分数是(A) 0.40 (B) 0.45 (C) 0.50 (D) 0.539.一定量的气体
4、在气缸内， (1) 经绝热不可逆压缩，温度升高，S 0 (2) 经绝热不可逆膨胀，温度降低，S 0 10.是否一切吉布斯自由能 (G) 减少的过程都是自发的，为什么？ 11.反应C(s)2H2(g) CH4(g)的 (1000 K)19 .290k Jmol-1，若参加反应的气体是由 10%(体积分数)CH4、80% H2及10% N2所组成的，试问反应在T=1000 K 及p=101.325 kPa 时能否有甲烷生成。 12.在一个密闭钟罩内有两杯水溶液，甲杯中含 0.213 g 尿素 CO(NH2)2 和20.00 g 水，乙杯中含 1.68 g 某非电解质和 20.00 g 水 ，在恒温
5、下放置足够长的时间达到动态平衡，甲杯水溶液总质量变为 16.99 g，求该非电解质的分子量。 13.苯乙烯工业化生产是从石油裂解得到的乙烯与苯作用生成乙苯，再由乙苯脱氢生成苯乙烯。已知298 K的热力学数据为 乙苯(g) 苯乙烯(g) H2O(g)kJ.mol-1 130574 213802 228597计算乙苯脱氢和乙苯氧化脱氢反应在298 K时的标准平衡常数，设为理想气体。 乙苯直接脱氢的工艺条件一般为7001000 K，压力为常压，原料为过热水蒸气与乙苯蒸气分子比91的混合气，已知7001000K之间反应热效应平均值为=124.4 kJ.mol-1， (700 K)=33.26kJ.mo
6、l-1，计算1000K时乙苯的理论转化率。 如采用沸石银催化剂进行乙苯催化脱氢，由于催化剂在973K以上烧结现象严重，故反应温度一般控制在920K，其它条件及数据与(2)中相同，请求理论转化率。在乙苯脱氢制苯乙烯的工艺过程中采用高温、常压及充入惰性气体等，请根据热力学原理进行分析。乙苯氧化脱氢的工艺比直接脱氢在理论上具有什么优点?14.乳状液有O/W型和W/O型, 牛奶是一种乳状液, 它能被水稀释, 所以它属于_型15.苯不溶于水而能较好地溶于肥皂水是由于肥皂的 _ 作用。 16.(1)超显微镜在胶体研究中起过重要作用，它的研制是利用的原理是： (A) 光的反射 (B) 光的折射 (C) 光的
7、透射 (D) 光的散射 (2)超显微镜观察到的是： (E) 粒子的实像 (F) 粒子的虚像 (G) 乳光 (H) 透过光 17.混合等体积的 0.08 moldm-3 KI 和 0.1 moldm-3 AgNO3溶液所得的溶胶。 (1) 试写出胶团结构式 (2) 指明电泳方向 (3) 比较 MgSO4，Na2SO4，CaCl2电解质对溶胶聚沉能力的大小。18.墨汁是一种胶体分散体系，在制作时，往往要加入一定量的阿拉伯胶（一种大分 子物）作稳定剂，这主要是因为19.(1) 在晴朗的白昼, 天空呈蔚蓝色的原因是： (2) 日出和日落时, 太阳呈鲜红色的原因是： (A) 蓝光波长短, 透射作用显著
8、(B) 蓝光波长短, 散射作用显著 (C) 红光波长长, 透射作用显著 (D) 红光波长长, 散射作用显著 20.离子型表面活性剂可分为哪三类? 请各举一例。21.AOT是表面活性剂，其学名是丁二酸二（-2-乙基）已酯磺酸钠。（1）将50mmoldm3的AOT水溶液与异辛烷以12的体积比混合后，AOT在异辛烷（有机相）中形成胶团萃取系统（微乳），请画出在有机相里形成的微乳模型。（2）利用上述AOT反胶团（微乳）系统，可通过萃取法分离蛋白质。现有一水溶液含有下列蛋白质：序号蛋白质分子量等电点PIA溶菌酶1450011.1B核糖核酸酶137007.8C血红蛋白645006.7D半血清蛋白68000
9、4.9E-淀粉酶240004.7F胰蛋白酶238000.5调节溶液0.5pH4.7，研究结果发现只有三种蛋白质被萃取到胶团中去，请写出它们的序号。（3）设计一最少步骤的分离框图，最终三种被分离的蛋白质均在水相中，或者将蛋白质序号逐步填入下述方框，带箭头的横线填写分离条件，如pH值范围，O代表微乳，W代表水相。22.人工制造纳米材料的历史至少可以追溯到一千多年前。中国古代铜镜表面的防锈层，经实验证实为氧化锡纳米粒子构成的薄膜。胶体化学法是制备纳米粒子的重要方法之一，其关键是“促进成核、控制生长”。用该法制备纳米Cr2O3的过程如下：*DBS十二烷基苯磺酸钠回答下列问题：1.加稀盐酸起什么作用？盐
10、酸加多了或加少了将会怎样影响Cr2O3的产率？2.为什么形成Cr2O3水溶胶可以阻止粒子长大？3.用示意图描绘Cr2O3胶粒加DBS所得产物的结构特征。4.为什么有机溶剂可以把“氧化铬”萃取出来？萃取的目的是什么？23.解决能源危机是社会发展的当务之急，节约使用是一个方面，“开源”更应引起关注。(1)二次采油及三次采油是将残存于地下的石油采集上来， 向油田注水二次采油（加压）及三次采油（添加表面活性剂）是增产原油的重要举措。 1-试解释二次采油及三次采油的可行性, 水中加入表面活性剂的作用是什么？。 1-某油田向油井注水，对水质要求之一是含氧量不超过110-3 kgm-3，若河水温度为，空气中
11、含氧21，时氧气在水中溶解的亨利常数为。问时用这种河水作为油井用水，水质是否合格？(2)甲烷水合物是深埋于海底的新发现的能源，其储量为地球上煤和石油的100倍，是未来可开发的清洁能源。 2-甲烷水合物的甲烷来源于大气及海底细菌活动产生。由于（在常温常压下）甲烷在水中溶解度极低，请解释甲烷为什么能稳定存在于海底？ 2-气体水合物是通过OHO氢键将H2O分子结合成三维骨架，可燃冰的实际组成介于6CH446H2O和8CH446H2O之间，平均可以7CH446H2O计。可燃冰的晶体结构可看作由五角十二面体512和十四面体51262，每一个顶点上有一个氧原子（实际代表一个水分子），晶体内腔为甲烷。请计算
12、五角十二面体和十四面体中平均各有几个甲烷分子？ 2-可燃冰的开采仍是一个未解决的问题,有人提出可燃冰一旦脱离海底,造成大量释放,必然引起海底崩塌,是很危险的.为此,有人在实验室进行摸拟研究.发现CO2在五角十二面体内比CH4更稳定。请根据这一事实提出一个开发可燃冰的方案。24.常用下图来显示磷脂的特性：把上图画在答卷上并指出疏水和亲水基团。采用如上简图画出六个相同的磷脂分子在水里组合在一起的两种可能方式。生物膜是双层磷脂构成的。试用上述简图画出这种膜的模型图。这种模型是不完全的。有哪些其他生物大分子是膜的组分？25.已知298K时:(1) 甲烷的燃烧热 D CHmf = -890 kJmol1 (2) CO2 (g)的生成焓 D f Hmf = -393 kJmol1 (3) H2 O(l)的生成焓 D f Hmf = -285 kJmol1 (4) H2 (g)的键焓 HH
