《华南理工大学物理化学2007年考研试题及参考答案(工科).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《华南理工大学物理化学2007年考研试题及参考答案(工科).doc（8页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、葛华才等编 物理化学(9媒体版)北京：离等教育出版社，200S年S月452华南理工大学2007年攻读硕士学位研究生入学考试试卷(试卷上做答无效，请在答题纸上做答，试后木卷必须与答题纸一同交回)科目名称：物理化学(一)适用专业：材料物理与化学 材料学 材料加工工程 化学工程 化学工艺 应用化学 工 业催化能源环境材料及技术制药工程生物医学工程应用化学说明：本套试題难度合适，适用于工科各专业。考试内容比较全而，分布基本合理， 但有个别错漏。題目已作规范化处理。本答案由本人完成，仅供参考，可能有错漏，若 发现，希望在网上留言或用电子邮箱告知.谢谢！哥华才老师，邮箱：gcl9632008年8月18 口
2、星期一1. lmol, -5*C的过冷水，在绝热容器中部分凝结，形成0C的冰，水两相共存的平衡 混介物。(己知冰在0C时的摩尔熔化焙是ZW=6009 JmoN,水与冰的定压热容分别为4 184. 2.092 JK-igJ)。(1) 写出体系物态的变化。(2) 析出多少摩尔冰？(3) 计算此过程的ZW和(4) 该过程是可逆的吗？(15分)解：Q)状态变化：lmol H20a,lmol H/OQ, 0C)xmol H3O(s, O*C)+(l-x) mol H3OQ, 0C)(2) 过程恒压绝热，AZ6+ AZA =18 02 X 4.184 X 5 J-6009x J /mol=006274mo
3、l(3) 40=0,LS= 3+ g =枕茲(1) lnCTVTI比血同禺/力=(18 02 X 4 1 84Xln(273 15/268 15)-0 06274X6009/273 15) JK1=0 01269 JK(4) 过程绝热J130,为口发，不是町逆。2. lmol的理想气体从同一始态(298二K, 506 5kPa)分别经过卜列过程到达相同的终态 (298 2K. lOl.SkPa),求&Z LH、 & , Q. W.已知气体的 口沪2 5凡(1) 等压加热，然后经过等容降温达到终态。(2) 绝热町逆膨胀后，等斥加热到终态。(15分)解：(1)状态变化：(71=298 2K,刃=5
4、O6 5kPa, %)何(互=?，%) (7=298.2K,匕=101 3kPa,站=冬) 其中：05=05=加73=(1 X8.315 X298.2/101300) mM 02448m3理想气体始终态温度相同，曲尿0M=nRln0伽)=1X8 315Xln(5O6 5/101 3) JK13 38 JK4A6Z7ZM：0-298 2 X 13.38)J 二3990J豹形 + Wy=两丁$)+0= -5O65OOX(0 02448- 1X8 315X298 2/506500)J = -9920J 0-(-9920J) = 9920J(2)因始终态与(1)相同，所以状态函数变； , $ &的值与
5、(1)相同，不用计算, 状态变化：(齐=298 2K, q=506 5kPa,X)绝恥 (3=人匕=乃，勺卜“(石=298 2K,乃=101.3kPa,冬=0 02448m3) Jt 中：=加可01=(1 X 8 315 X 298 2/506500) mM 004895m3比热容7= Qm=15R/l 5R=5/3利用绝热町逆方程：亦=祸得“ =X 0/内=0 004895 X (506500/101300)375 m3 = 0.01286 m372冬滋=101300X0 01286/(1 X 8 315) K = 156 7 KQ=QQnCpTz- 7i)= 1 X25X8315X (29
6、8 2-156 7) J= 2941JUQ= 0-2941J=-2941J注恿：本题先算0比算砂耍方便。3. 在103120K的温度范用内，甲烷的蒸气床与绝対温度rftll F式所示：lg0Pa) = 8 974 - 445/(77K)甲烷的正常沸点为112Ko在105Pa卜一，卜列状态变化是等温町逆地进行的。CH4Q) = CH4(g) 学，H2K)试计算：(1)甲烷的詁W， 磴及该过程的0,必(2)环境的2”和总爛变心(10分)解：(1)利用克克方程亠应=7?7聊(172 303RTdl胡d72.3O3R72 X (445/=2.303X8315 X445Jmol-i =8522 J mo
7、l4过程恒温可逆：G：=0Q=叫恵=lmol X 8522 J mol*1 = 8522JW=护/卩D -护= -nRT= -1X8.315X112J = -931.3J盗/企8522JmoP/l 12K= 76 09JK1 mol(2) ，S=Q “T=g 划7 -8522J/112K = -76 09 JK1wsyo4. 25C时某物质B溶J；水溶液，摩尔分数为0.02和0.4时B的蒸汽分压分别为143kPa 和15 55Pao已知纯水在25*C时的蒸汽压为3169Pa,含B摩尔分数较小的水溶液可近似为 理想稀溶液，试求：(1) 含B摩尔分数为0 02的水溶液屮水的蒸汽分压。(2) 溶质B
8、的亨利常数。(3) 含B摩尔分数为0 4的水溶液中B的活度及活度系数。(15分)解：(1)7a=7a* 以(1 丹)=3169PaX (1-0.02) = 3106Pa(2) B为溶质，服从亨利定律，丹=如=右血勺对F稀溶液：帀=002,沟=1,仃攵=必/冷=143kPa/0 02=71 5kPa(3) Ab =0 4,饰=/=15.55kPa门 1 5kPa=0 217沟=Oq/xb =0 217/0 4=0 5435. 某稀水溶液含有非挥发性溶质，在-14-C卜凝固。假设该水溶液为理想稀溶液，试 求：(1)该溶液的正常沸点。(2) 25C时该溶液的蒸汽斥。(3) 25C时该溶液的渗透乐。C
9、知水的心=0 52Kkgmo，&=1 86KkgmoL,纯水在251时的蒸他压为3169Pa, (15 分)解：(1) ZB=A7f/ 2r= (1 4/1 86)mol kg-1 =0 753 mol kg-1&= &馆=(0 52X0 753) *C=0 39C71= 7i+7i= 100C+0 39C = 100 39C(2) AB=0 753mol/(0 75 3mol+1 OOOmol/18 02)=0 0134PLpf xk =(1-Ab) =3169Pa X (1-0 0134) = 3127Pa(3) d a 0.75 3inol dm-3n=cB(0298 15) Pa=l.
10、 867MPa6 H/O-CaCH 系统存在三个含水盐 CaCb VH/O、CaCl2 4H2O. CaCl2 6H2O, Jt相图如 卜解决下列问题：(1)标出各和区和三相线対应的相态。(2)画出图中a、b、c三点的冷却曲线。(3)对CaCb水溶液,如何控制得到纯的CaCl2 4H2O同体盐？常温卜能得到的是何种纯固体盐？(4) 已知 CaCl2 2H.0的分解温度为 82C,分解得到含 CaCl2质灵分数为 0 46的水溶液和纯 CaCl2固体。当含 CaCl2质量分数为 0 485的1kg水溶液冷 却时，如何能得到最 多的纯CaCb固体1?具 体数量多少? (15分)答：(1) *相区和
11、 三相线的相态列入FC)表(C=CaCl2 6H2O ,D=CaCl2 4H2O, E=CaCl2-2H2O):IninIVVVIvnvm1A(sl1+C(s)A(s)+C(s)1+DCs)C(s4-D(s)1+E(s)D(s)+E(s)IXXXIHIJLMNKOPRSTZWYE(s)+B(s)1+B(s)g+B(s)A(s)+1+C(s)1+C(s)+ D(s)1+D(s)+ E(s)1+E(s)+ B(s)l+g+ B(s) 将CaCb水溶液加热浓缩到组成在町间且降温到加皿乙间结晶时可得到 四水盐。常温卜结晶得到的是六水盐。当溶液温度控制在接近8TC时结晶，町得到最多的纯CaCh固体，设为
12、加 根据杠 杠规则有m X (1-0 485)=(1 0kg-加)X (0 485-0 46)即加=0 0463kg7 刈反应 C2H4(gH2(g=C2H6(g) U.知 298K 时水的标准生成焙 4(H3Ot 1) = -286kJ-iwl-1和各物质的标准靡尔燃烧焙及标准摩尔爛值如卜展C3H4(g)CHH2(g)/ (kJ-mor1)-1411-1560瞪/ (JKTmolT)2195229.5130 6在2981000K范悴I内，反臧的平均热容差q,nx=10.34kJK7molT。解决卜列问题:(1) 计算反应在1000K时的标准平衡常数。(2) 升高温度对生成厲氐是否仃利？(15
13、分)解：(1)?98K 时： 屮詁Zb4(B)= -(-1560-1411+286)kJ-mol-137 kJ-mor1易巾瞪(B)= (229 5-219 5-130 6) J-K-Lmorl= -120 6 J-K-mor1其中水的标准生成焙即为比)的摩尔燃烧焙。厶弓“为常数，1000K时，(298KH4,m= -137+10.84 X (1000-298) kJ-mol1 =7473 kJ-mol-14=V(298KHq, Jn(矽石)=-0 1206+10 84X ln(1000/298)kJKTmol-i= 13.00 kJ-K_1-mol_1= (7473-1000X 13.00)
14、 kJ-mol1 = -5527 kJ-mol-1走QGQIRT) = exp5527000/(8 315X1000) =4 749X102SS(2)从反应焙随升温从负到正说明，高温时反臧吸热，I大I此反应升温有利。8. 在 298 K 时卜述电池：Pt | 比労)| HI I Aul(s) | Au(s)当HI活度时，电池电动势=097V。已知电极Au* | Au(s)的驴值为1 68V。(1) 写出电极反应和电池反应。(2) 计算在298 K时电池反应的(3) 求Aul(s)的活度枳 心(15分)解：(1)负极：(l/2)H；jb)- H*+e-正极：Aul(s)+ e Au(s)+r电池
15、反应：(1/2)H2(H AuT(s) - Au(s)+HT(2)驴-(刃疔ln矶久H?)/护山= Aul|Au(s) -(7?77/)ln XH2)/护山驴 AuI(s)|Au(s)= &+O 05916以切网2)/护卩匚=0 97V+0 05916Vx lg 1X1 尸伊/护山= 0 4967V= -5=-5eAuI(s)|Au(s)=(-l X96500X04967) J-mor-47.93 kJ-mol-1(3)将溶解过程AuI(s)-Au*+rtr成电池正极：Aul(s)+ e -* Au(sHI负极：Au(s) f Au4+ e有 乂二zF费=-zF驴AuI(s)|Au(s)- 2
16、5Au*|Au(s) = -R7nKa即 XexpK i5GAuI(s)|Au(s)- /AiJAuG)/?/=exp 1 X 96500 X (0 4967-1 68)/(8 315 X 298) = 969X1 (X219. 25C时，质就摩尔浓度zM) 20mol-kg-1的KSOq水溶液正负离子的平均活度系数7土 =0 099,试问此水溶液中正负离子的平均活度a及K2SO4的整体活度各为若。(10分)解:v =v+r=24-1=3b刊、bR、b=A,-1,=CW)1,3=41/3a=Yd/= 0.099 X 41/3 X 0 20 mol-kg-1/ 1 mol-kg- 0 03143
17、a = a = 0 03143社3 105 X110. 某二级反应A(g)-2B(g)在一个恒容容器中进行，反应温度为373K,测得不同时 间系统的总压如2/min01000pkPa35.59742.66353.329当=8时，A消失。解决卜列问题：(1) 导出A的分压必与系统总斥7总和P 的关系式，并计算A的初始斥力丹3(2) 求该反应的速率常数勺(以压力表示)和攵(以浓度表示)。(3) 求该反应的半衰期也。(15分)解：(1)反应恒温恒容，p=cRTc.可用压力替浓度计看A(g)-2B(g)2H)Pz炖0t=tPh丹,o+2WmfRi)P总=孕“必恢,0=80炖o+oPb 8=%0%B,0
18、可得 久尸左鸟 873=(53.32935 597) kPa= 17 732kPapn=p bp 葛华才等编 物理化学（3媒体版）北京：高等教育出版社，200S年S月(2)反应为二级，JCj= 92“= (53 32942.663)-】17.732JkPa-i/10min=3 736X lL kPa1 min4 将尸刃?T代入期dQ苗得，-d=C巳y】修Fkc =(7), =(3.315 X 373)2-1 X 3.736 X 1 (T6 m3 mol4 min1 = 11.59 dm3mol4 nun14/2=1/切a,o= 1/(3 736X 103X 17.732min-1)=15.10
19、min11. 25C时乙醇水溶液的表而张力与溶液中乙醇的浓度d单位mol-dm-3)的关系为/(mN-m4) =72-0.50 moldrr*。20 mol-dm*3)3计算 eO 6 mol-dnr3 时(1) 乙醇在溶液衣面的过剩彊。(2) 将半径为lLm的毛细管捕入溶液，求毛细管屮液面高度。假设乙醇溶液完全润湿 毛细管,p=0 986X103kg m-3 , g=9 80Nkgi。(10 分)解：(1)吉布斯等温式：厂=?Z)ddc= -0 6X1000/(8 315X298 15)X(-0.5+04X0.6)X 1(y3mol 11=6 293X 1 O5molm(2) /(rnN-m*1) =72-0 5X0 6+0.2X(0 6)2=71.77根据=2加=般力得后277=2XO 07177/(0.001 X986X9.80)m = 001485m