物理化学练习题.doc

2003年攻读硕士学位研究生入学考试试卷科目名称：物理化学适用专业：材料物理化学、材料加工工程、环境工程、生物医学工程点评：本套题题量偏多，至少多了3题，部分题难度偏大，且其中一道题所给的条件有误，使学生根本无法计算。 1. 一绝热容器中装有10mol、80 的纯水。已知液态水的恒压摩尔热容Cp,m(H2O,l) 为 75.3Jmol-1K-1；水的摩尔气化焓和冰的摩尔焓分别为40 kJmol-1、46.004 kJmol-1。在101325Pa下，为了使容器中的水温降至50 。试问：(1) 需加入0的冰为多少？(2) 水和冰混合过程的总熵变。(10分)解：本题求解需冰的溶化焓，但题目没有给出，题目给的冰的摩尔焓没有任何意义，所以是一个无法求解的题。也许，题目给的应该是冰的摩尔升华焓，这时冰的溶化焓可近似计算如下：DfusH= DsubH DvapH= 46.004 kJmol-140kJmol-16.004 kJmol-1(1) 设加入的冰量为x mol，根据绝热条件有Qp=DH = n(H2O) Cp,m(H2O,l)(5080)K+ x DfusH +Cp,m(H2O,l)(500)K = 0于是：x n(H2O) Cp,m(H2O,l)30K/ DfusH +Cp,m(H2O,l)50K 10mol75.3Jmol-1K-130K/6004 Jmol-1+75.3Jmol-1K-150K = 2.31 mol(2) DS = n(H2O) Cp,m(H2O,l)ln(333.15K/353.15K)+ x DfusH /273.15K+Cp,m(H2O,l)ln(333.15K/273.15K) =10mol75.3Jmol-1K-1ln(333.15K/353.15K)+2.31mol6004 Jmol-1 /273.15K+75.3Jmol-1K-1ln(333.15K/273.15K) = 41.42 JK-1 2. ZnCO3(s) 的分解反应为: ZnCO3(s)ZnO(s) + CO2(g) ZnCO3(s)ZnO(s)CO2(g)mq(298K)/kJmol-1-731.52318.3394.36Sq(298K)/(Jmol-1K-1)82.443.64213.7cp,m/(Jmol-1K-1)79.7140.337.1试求：(1)在298K时，ZnCO3(s)分解反应的标准平衡常数Kq和DUmq；(2)在500K时，ZnCO3(s)的分解压力；(3)在298K，p(CO2)=1000Pa下，ZnCO3(s)能否分解。(14分)解：(1) DGmq=SvBmBq = (-318.3-394.36+731.52) kJmol-1= 18.86 kJmol-1 DSmq=SvBSBq = (43.64+213.782.4) Jmol-1K-1= 174.94 Jmol-1K-1DHmq= DGmq+T DSmq=(18.86+2980.17494) kJmol-1= 70.99 kJmol-1DUmq= DHmqSvBRT= (70.9918.315298103) kJmol-1 68.51 kJmol-1 Kqexp(-DGmq/RT) =exp-18860/(8.315298)4.948104(2) DvBcp,m,B=(40.3+37.1-79.71) Jmol-1K-1 = -2.31 Jmol-1K-1计算500K时DHmq(500K)= DHmq(298K)+ DvBcp,m,B(500-298)K=(70.99-2.310.202) kJmol-1 =70.52 kJmol-1DSmq(500K)= DSmq(298K)+ DvBcp,m,Bln(500K/298K)= 174.942.31ln(500/298) Jmol-1K-1= 173.74 Jmol-1K-1 DGmq(500K)= DHmq(500K)500KDSmq(500K)=(70.520.5173.74) kJmol-1 = 16.35 kJmol-1Kqexp(-DGmq/RT)=exp(-16350/8.315500)=0.01959ZnCO3(s)的分解压p=Kqpq=0.01959pq(3) 在298K，ZnCO3(s)的分解压p=Kqpq=4.948104pq49.48Pac(O3)所以dc(O3)/dt = 2 k1k2c(O3)2 /k-1c(O2) kc(O3)2c(O2)-1 式中k=2k2K(2) k=2k2K=2k2k1/ k-1 所以 E=RT2dlnk/d