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：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.
(玻兹曼常数k B =1.3806×10-23 J.K -1; 普朗克常数h = 6.6262×10-34 J.s;
N A =6.023×1023; F=96500; 摩尔质量: O 16.00; Kr 83.80; He 4.0026)
一、计算题 ( 共10题 100分 )
(1). 10 分 (1636)
已知 N 2分子的转动惯量 I = 13.9×10-47kg ⋅m 2，求1mol N 2分子在 25℃时各转动热力学
函数G m (r ),F m (r ),H m (r ),U m (r ),S m (r )。
(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 r (Kr) = 83.8, M r (He) = 4.0026）
(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)
碳的放射性同位素14C ，在自然界树木中的分布基本保持为总碳量的1.10×10-13％。 某
考古队在一山洞中，发现一些古代木头燃烧的灰烬, 经分析14C 的含量为总碳量的9.57×
10-14％, 已知14C 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 2+ 2B ＝ 2C + 2D 有下列实验事实：
[1] 当按化学计量比进料时，测得下列数据
t / s 0 90 217
[B] /mol ·dm -3 0.02 0.010 0.0050
[2] 当二次实验中 [B]0相同，[A]0增加一倍时，反应速率增大至 1.4 倍，假设反应速
率方程为 r = k [A 2]x [B]y ，请求 x ，y ，并求算反应速率常数。
(6). 10 分 (6127)
由实验得知下述单分子气相重排反应 A ＝ B ,
在393.2 K 时，k 1= 1.806×10-4 s -1；在413.2 K 时，k 2= 9.14×10-4 s -1。请计算该反应的活化
能E a ，393.2 K 时的活化焓∆≠H m 和活化熵∆≠S m ，该反应是几级反应？ 已知：玻耳兹曼
常数 k B = 1.3806×10-23 J ·K -1 ,普朗克常数 h = 6.6262×10-34 J ·s 。
(7). 10 分 (3854)
291K 时，已知 KCl 和 NaCl 的无限稀释摩尔电导率分别为
Λm ∞(KCl) = 129.65×10-4 S ·m 2·mol -1, Λm ∞(NaCl) = 108.60×10-4 S ·m 2·mol -1， 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AlCl3- NaCl 混合物作电解质形成，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4.06×10-5 V，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∆r H m和∆r G m。
(10). 10 分(4942)
298 K ，压力为p 时，用电解沉积法分离Cd2+，Zn2+混合溶液，已知Cd2+和Zn2+的
浓度均为0.10 mol·kg-1（设活度系数均为1），H2(g) 在Cd(s) 和Zn(s) 上的超电势分别为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？
已知：φ (Cd2+/Cd)= -0.403 V, φ (Zn2+/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)
[答] S t,m=R{(5/2)+ln[(2πmkT/h2)3/2(V/L)]}
= R{(5/2)+ln[(2πmkT/h2)3/2(nRT/Lp)]}
= 151.2 J·K-1·mol-1(2分)
S r,m=R[ln(T/σΘr)]=48.3 J·K-1·mol-1(2分)
S V,m=R[(8ν/T)/{exp(8ν/T)-1}-ln{1-exp(8ν/T)}]
=0.0101 J·K-1·mol-1(2分)
S e,m=R ln[g0+g1exp(-Δε /kT)]
=9.398 J·K-1·mol-1(2分)
S m(N O,298.15 K)=S t,m+S r,m+S V,m+S e,m
=208.9 J·K-1·mol-1(2分)
2. 10 分(1638)
[答] G m= G m(t)+ G m(r)+ G m(V) (2分)
G m(t)= -RT ln{[(2πmkT)3/2/h3]V}+RT
