第一页A卷答案

1、郑 州 大 学2010年攻读硕士学位研究生入学试题A卷答案 学科、专业：化学研究方向：工业催化，应用化学考试科目：物理化学（五），科目代码925 （共 8 页）答案一律写在考点统一发的答题纸上，否则无效。1. 将1mol从298K，100 kPa的始态绝热可逆压缩到600 kPa的终态。试求该过程的Q，W，以及。设为理想气体，已知的, 。（20分）解： 2分 2分因为是理想气体的绝热可逆过程，所以 2分 2分 2分 2分 2分 2分 或 2分 2分2. 已知水在100及标准压力下蒸发焓为2259，求1mol 100及标准压力下的水变为100、的水蒸气的，和。（20分）解：在相同的始终态间可设计

2、可逆过程如下： 设水蒸气为理想气体，过程(2)为理想气体的恒温可逆过程，则 4分 4分 4分因为过程(1)为可逆相变过程，所以 4分 4分3. N2O(g)的热分解反应为2N2O(g)2N2(g)+O2(g)，在一定温度下，反应的半衰期与初始压力成正比。在970K时，N2O(g)的初始压力为39.2kPa，测得半衰期为1529s，1030K时，N2O(g)的初始压力为48.0kPa，测得半衰期为212s。(1) 判断该反应的级数。(2) 计算两个温度下的速率常数。(3) 求反应的实验活化能。（20分）解：(1) 因为反应的半衰期与初始压力成反比，这是二级反应的特征，即该反应为二级反应。2分 (

3、2) 8分(3) 解得 Ea=242.5kJmol-1 10分4. 气相反应H2(g)+Br2(g)=2HBr(g)的历程为:(1) Br2 2Br (k1)(2) Br + H2 HBr + H (k2)(3) H + Br2 HBr + Br (k3)(4) H + HBr H2 + Br (k4)(5) 2Br Br2 (k5) 试证明反应的动力学方程式为: （10分）证：=+- (1)1分=-+-=0 (2) 1分=-=0 (3) 2分(1)-(3)得: =2 (4)(2)+(3) -=0 (5) 2分以(5)代入(2)式移项得： （6） 2分以（6）代入（4）式得： （7）（7）式分

4、子、分母各除以，并令， 2分5. A-B二组分凝聚系统相图如图。指出各相区的稳定相，三相线上的相平衡关系。（18分）解：图 A-B二组分凝聚系统相图各相区相态如表所示。 (12分，每项2分)相区相态相区相态1溶液5溶液B(s)2溶液A(s)6A(s) 不稳定化合物C1(s)3溶液不稳定化合物C1(s)7不稳定化合物C1(s) 不稳定化合物C2(s)4溶液不稳定化合物C2(s)8不稳定化合物C2(s) B(s)三相线abc上的三相平衡：溶液(组成为wb)A(s) 不稳定化合物C1(s) 2分三相线def 上的三相平衡：溶液(组成为wd) 不稳定化合物C2(s)不稳定化合物C1(s) 2分三相线g

5、hk 上的三相平衡：溶液(组成为wg) B(s)不稳定化合物C2(s) 2分6. 将固体NH4C1(s)放入真空容器中，在某一定温度下达到分解平衡时有如下反应 （6分）NH4C1(s)NH3(g)HCl(g) 系统的组分数为 1 ，相数为 2 ，自由度数为 0 。7. 已知A2 (g)的标准生成焓和标准生成自由能分别为30.71和3.14kJmol-1。（1）计算液态A2在298K时的蒸气压。（2）近似计算A2在323K时的蒸气压。（3）近似计算标准压力下液态A2的沸点。（20分）解： （1） 6分（2） 7分（3）沸腾时 即 7分 8 电池 Pb (s) | Na2SO410H2O 饱和溶液

6、| Hg2SO4(s) | Hg（l） 在25时电动势为0.9647V，电动势的温度系数为1.7410-4VK-1。（1）写出电池反应；（2）计算25时该反应的rGm ，rSm 和rHm以及电池恒温可逆放电时的可逆热效应Qr,m。 （10分）解：（1）电极反应和电池反应：负极： Pb(s) + SO42（饱和） PbSO4 (s) + e 正极： Hg2SO4(s) + e Hg（l）+ SO42 （饱和） 电池反应： Pb(s) + Hg2SO4(s) PbSO4 (s) + Hg（l） 2分电子转移数 z = 1, rGmzFE =196485(0.9647) Jmol-1 = -93.0

7、8kJmol-1 2分 2分Qr,mTrSm = 298.1516.79 J=5.006 kJ 4分9. 在298K时，有一含Zn2+和Cd2+的质量摩尔浓度均为0.1 mol kg-1的溶液，用电解沉积的方法把它们分离。试问：(1)哪种金属首先在阴极上析出？用未镀铂黑的铂作阴极，H2在铂上的超电势为0.6V，在Cd上的超电势为0.8V。(2)第二种金属开始析出时，前一种金属剩下的浓度为多少？设活度因子均为1。（10分）解：（1）系统中可能在阴极上放电的正离子有Zn2+、Cd2+和H+，它们的析出电势分别为：根据电极的Nernst方程 2分 2分 2分在阴极上，析出电势最大的首先还原析出，所以

8、金属Cd先析出，然后是金属锌析出。H2因在Pt和Cd上都有超电势，因而无法析出。（2）当金属Zn开始析出时，金属Cd和金属Zn的析出电势相等，有计算得到 ，所以有即当Zn（s）开始析出时， 4分10. 求在283K时，可逆的使纯水表面增加1.0m2的面积，吸热0.04J。求该过程的G,W, U, H, S和F各为多少？已知该温度下纯水的表面吉布斯自由能为0.074Jm-2。（10分）解： G=A=0.0741=0.074J FG=0.074J 2分 JK-1 2分 J 2分 J 2分 W= U-Q=0.114-0.04=0.074J 2分11. 19时，丁酸水溶液的表面张力与浓度的关系可以准确地用下式表示：其中是纯水的