2008研究生材料物理与化学面试标准答案.doc

2008 年招收硕士研究生入学考试试题考试科目：材料科学技术适用专业：材料物理与化学温馨提示：请考生将答案写到答题纸上，并请写清楚题号，不必抄写题目。一、选择题 (单项选择，每题10分)1. 在常温常压下，下面几种说法中正确的是A. 水的化学势大于冰的化学势；B. 水的化学势小于冰的化学势；C. 水的化学势等于冰的化学势。答：B正确。2. 有两个可逆卡偌热机a和b, 两热机的高温热源温度皆为520K，热机a和热机b的低温热源分别为290K和260K, 若两者分别经一个卡偌循环对环境所做的功相等。下面几种说法中正确的是A. 热机a的效率高于热机b的效率；B. 在一个卡偌循环中，热机a需要比热机b自高温热源吸收更多的热量；C. 在一个卡偌循环中，热机a需要比热机b向低温热源放出更多的热量。答: B、C均正确。3已知樟脑（C10H16O）的凝固点降低常数为40Kmol-1kg, 某一溶质相对摩尔质量为210，溶于樟脑中形成质量百分数为5%的溶液，与樟脑相比较，该溶液的凝固点将A. 升高10K； B. 不变； C. 降低10K。 答: C正确4一定量的液态氨在绝热管道中通过节流阀时，由于系统的压力突然下降，液氨将迅速蒸发，温度急剧降低。下面几种说法中正确的是A. 液态氨的节流膨胀过程是等焓过程；B. 液态氨的节流膨胀过程是等熵过程；C. 液态氨的节流膨胀过程为可逆相变过程。答: A正确5 液体S比液体T容易挥发, 在一定温度下向纯T液体中加入少量纯S液体形成稀溶液。下面几种说法正确的是A. 该溶液的饱和蒸气压必高于同温度下纯液体T的饱和蒸气压；B. 该溶液的沸点必低于同样压力下纯液体T的沸点；C. 该溶液的凝固点必低于同样压力下纯液体T的凝固点（溶液凝固时析出纯固态T）。答: C正确二、填空题 (每题10分)1已知25时，纯水的电导率k = 5.5010-6Sm-1, 无限稀释时H+及OH-的摩尔电导率分别为349.8210-4及198.010-4Sm2mol-1,纯水的密度 = 997.07kgm-3。则纯水的离子积为（1.00810-14 ）。2在20时，将一支半径r为410-4m的毛细管插入盛有汞的容器中，在毛细管内汞面下降高度为0.136m, 已知汞与毛细管的接触角=140，汞的密度为13.55103 kgm-3，则此实验条件下汞的表面张力为（0.481Nm-1）。3在20下将68.4g蔗糖（C12H22O11）溶于1kg水中，已知20下此溶液的密度为1.024gcm-3, 纯水的饱和蒸气压p（H2O）=2.3306Pa。则此溶液的蒸气压为（2.3222 kPa），渗透压为（467Pa）。4用铂电极电解CuCl2溶液，通过的电流为20A，经过15min后，在阴极上能析出（5.92710-3）kg的Cu，在阳极上能析出(2.32710-3)m3的27、100kPa下的Cl2。三、计算题(在下列6题中任意选择4题，每题15分) 1一密封刚性容器中充满了空气，并有少量的水。当容器于300K条件下达平衡时，器内压力为101.325kPa, 若把该容器移至373.15K的沸水中，试求容器中到达新的平衡时应有的压力。（设容器中始终有水存在，且可忽略水的任何体积变化。300K时水的饱和蒸气压力为3.567kPa。）解：体积V恒定 T1=300K时，P1（H2O）=3.567kPa P1= P1（空气）+ P1（H2O）=101.325 kPa P1（空气）= P1P1（H2O）=（101.3253.567）kPa =97.758 kPa T2=373.15K P2（H2O）=101.325kPaT2= =121.595kPa在新的平衡条件下，刚性容器内的总压力 P2=P2（空气）+ P2（H2O） =121.595 kPa +101.325kPa=222.92 kPa2101.325kPa、80 时，有一苯与甲苯组成的溶液达到沸腾，该溶液可视为理想溶液混合物，试计算该混合物的液相组成和气相组成。已知80 时纯苯和甲苯的饱和蒸气压分别为p（苯）= 116.922kPa，p（甲苯）= 45.995kPa。解：因苯与甲苯组成的溶液可视为理想溶液混合物，两组分均服从拉乌尔定律，沸腾时溶液的蒸气总压等于环境的压力，故p= p（苯）x（苯）+ p（甲苯）x（甲苯）由上式可得液相组成：x（苯）= pp（甲苯）/ p（苯）p（甲苯） =（101.32545.995）/（116.92245.995）=0.780（甲苯）=1.00.78=0.22气相组成由拉乌尔定律与分压定律相结合求得：y（苯）= p（苯）x（苯）/ p=116.9920.78/101.325=0.90y（甲苯）=1y（苯）=10.90=0.103始态为300K、常压的2mol某理想气体，依次经过下列过程：（1）恒容加热到700K；（2）再恒压冷却到600K ；（3）最后可逆绝热膨胀至500K。 已知该气体的绝热指数, 试求整个过程的热Q、功W、系统内能增量U及焓变H。解：为了便于计算，应首先根据题意，简要写明系统状态变化的途径和特征。n=2mol 已知该理想气体的绝热指数：，此二式结合可得： ； 一定量理想气体的U及H只是温度T的函数，它们的增量只取决于系统始、末状态的温度，所以 功或热是过程的变量，与状态的具体途径有关，应分步计算而后求和。整个过程的功为 整个过程的热为： 4用两个银电极电解质量百分数为0.7422%的KCl水溶液。 阳极反应：Ag (s) + Cl- AgCl (s)+e-所产生的AgCl沉积于电极上，当有548.93C（库仑）的电量通过上述电解池时，实验测出阳极区溶液的质量为117.51g，其中含KCl 0.6659g。试求KCl溶液中正、负离子的迁移数。解：迁移数的计算本质上是电量衡算的问题。电流通过电解池时，伴随着电量的传导，必然发生相应的物质量的变化，故可通过物料衡算来实现电量的衡算。物料衡算的基准是假定电解池各区域中的含水量不变。 先计算K+的迁移数：阳极区含水的质量m(H2O)=(117.51-0.6659)10-3kg电解前阳极区含KCl的质量 =0.873710-3kg电解后阳极区含KCl的质量 =0.665910-3kg M(KCl)=74.55110-3kgmol-1K+迁出阳极区的物质的量 n(K+)= =2.787310-3mol K+传导的电量 Q+=n(k+)F=(2.787310-396500)C 总电量 Q（总）=548.93C K+的迁移数 Cl+的迁移数 t-=1-t+=0.51005物质的量为1mol、温度为600K的高温铁块，通过热机把热量传给物质的量为1mol、温度为300K的低温铁块，并可做功。已知铁的定压摩尔热容Cp、m=25.23/（Kmol）求两铁块的最终温度及此过程的最大功。解：在两个不同温度的有限热源之间，只有通过热机进行可逆循环，系统才能做最大功。理论功即最大功W（可）。在题给两个热源之间当有热量传递时，两个热源的温度都发生变化，达到平衡时两热源的温度相等，对于可逆循环。两个热源熵变的代数和必然为零，即S=S1+S2=n1Cp、mln+n2Cp、mln=0由上式可得两铁块的平衡温度 U=（300K600K）1/2=424.26K对于循环过程，系统所有状态函数的增量皆为零，所以 U=Q+W（可）=0 W（可）=Q=（Q1+Q2） =n1Cp、m（T600K）n2Cp、m（T600K） =10325.232424.26（300+600）J =1299kJ6已知25时AgBr (s)的溶度积Ksp = 6.310-13，绝对纯水的电导率（H2O）=5.49710-6 Sm-1，在无限稀释条件下，Ag离子的摩尔电导率=61.9210-4Sm2mol-1，Br离子的摩尔电导率=78.410-4Sm2mol-1, 试计算25时用绝对纯的水配制的AgBr饱和水溶液的电导率。解：