华南理工大学2000年攻读硕士学位研究生入学考试物理化学试题

1、 华南理工大学2000年攻读硕士学位研究生入学考试物理化 学试题 华南理工大学 2000年攻读硕士学位研究生入学考试物理化学试题化学工程、（适用专业：应化类材料物理与化学、生物医学工程、化学工艺、生物化工、工业催化、 应用化学、环境工程，未注明的为两类共用题） ，摩尔汽化焓为苯的正常沸点为353K 1-1摩1，标准压力下的30.77kJ?mol，现将353K尔液态苯向真空等温蒸发为同温同压的苯蒸汽 。（设为理想气体） 计算该过程苯吸收的热量和做的功；ASG 和；?B求过程的 ? C求环境的熵变；12D可以使用何中判据判断过程的性质。（ 分） 苯 ( g ) (l) 苯真空等1 mol 1 mo

2、l 温蒸发 (1) H? S、?33 (2) ( l ) 苯(g ) 苯 1 mol 1 mol 解：设计如下途径计算： =0 因真空蒸发，A p环 ?W?pdV?0?环) H-? (pV?Q=U=?压力变化不大时，压力对凝聚系统的焓、熵SH ?。=0影响不大，所以?、=011 H ?，所以=0 又理想气体恒温 3HHHnHHH =?= +? ?=?+?m21 vap32 pHQnHpVV nV ? ( - 则 )=- ? - gvapgvaplmmnRTHn ? - mvap-1-1 - 30770 J 1mol8.3145JKmol = 1 353K = 27835J TSSHSSSS)+

3、 ?= B. ?(=?+?+?=?/+213222ppnR) /ln(-1K8.3145J = (30770J/353K)+1ln(101.325kPa/100kPa) -1 K= 87.28J S HTG-1K= 30770J - 353K - ?87.28J=?= -39.84J C. 环境熵变= ：设TT环系S-1TQ? KJ= -/= -27835J/353K =-78.85 环环系 可用熵判据判断过程的性质，此过程D . SSS= ?=? +环隔系-1-1-1 0 )= 8.43JKK+(-78.85J87.28JK 故为不可逆过程。 时纯水的饱和蒸汽压为已知 2288.15K水中，

4、4.559mol溶解在NaOHmol 现将，1705Pa ，求：测得该溶液的饱和蒸汽压596.5Pa 溶液中水的活度； A.A. 在纯水中和在溶液中，水的化学势的 B.B. 分）差值。 （应化类做, p 解： A. ?HO)=(HO)/22*O)=596.5Pa/1705Pa=0.3499 (Hp2) HO(溶液纯水HO() B22? =? RT?+?为因?O) Hln?2O)= ln?H 所以? = -RT2-11288.15K-8.3145JKmol-1 molln0.3499=2516J 时的热力学数3有关金刚石和石墨在298K 据如下表所示：金刚石 石墨 ?-393.4 -H395.3

5、 mc-1)mol/(kJ 5.69 S2.43 m-11)/(JKmol -32.260 密度/kgdm3.513 求：A. 298K时，由石墨转化为金刚石的?G； mrB. 298时，由石墨转化为金刚石的最小压 （分）力。 = 金刚石 解： 石墨HHH) = =? (?(石墨) - A. ?金刚石mmmcrc-1-1) - (-395.3 kJmol-393.4 kJmol-1?mol = 1.9 kJ SSS?金刚 =) - (石墨mmmr-1-1-1-1 Kmol石) = 2.43 JKmol - 5.69 J-1-1 = -3.26 molK J STGH? = 1900 - ? =

6、?mmmrrr-1-1-1) molJmol - 298K(-3.26 JK-1 mol = 2871 J=0 G?金刚石墨 p p?pdpVVd G?G=?石金 pp31 =2871J?G金刚 石墨2 B设计如下路径?GGGG?=0 +?321 pp?0dp?pd?G?VV2石金 pp p?G?dp?V(V?) 2石金ppVV 与无关，得：假设(-) 石金GVVp p ) = -)( - ? (2石金MM G）（?(p?p?)? 2?石金 MM p?）?G(?p?2?石金?1?mol?2871J3?100?10Pa1?3?3?112?10kg?mol12?10kg?mol?(?)? 333?

7、3?m?2.260?10kg3.513?10kg?m? 6 9=1.51610 Pa = 1.51610kPa 4对MnO-FeO二组分系统，已知MnO和FeO的熔点分别为1785和1370；在1430时，含有40和70FeO（质量）两固溶体间发生转熔变化，与其平衡的液相组成为85FeO；在1200，两个固溶体的组成为36FeO和74FeO。 A. A.试绘制出该系统的相图； 指出个区域和三相线对应的相态和自 B.B. 由度；的二相组分系统，由74FeOC. C.当一含 时，作出冷却曲线，11001650缓慢冷至 简述其相态的变化。的二相组分系统，由74FeO当一含D. D. 试分析此，165

8、0缓慢冷至无限接近1430时各相的组成和质量。假设系统的总质量为 12分）（。1kg 系统相图如下A. 解： 1800/t1700aVII1600IVb1500cDBV IA1400dII1300IIIe1200f0.20.40.60.00.81.0MnOFeO量质)% FeO ( 点的a MnO-FeO系统的液-固恒压相图和图 步冷曲线 B. 各区相态：固溶体II：固溶体a + I：固溶体a ：固溶体 III ：溶液+固溶体 + IV：溶液固溶体a V VI：溶液+ ：固溶体ABDa + 固溶体 三相线 溶液 C+1-P=3-P： 自由度F=；=1，FF 单相区P=1，=2；两相区P=2 =

9、0 ，F三相线P=3 由相图可看出相态变化如下：C. ）1508（溶液+ 固溶体a 1650 ）固溶体+ （固溶体1430a 溶液 + ）固溶体+溶1410（液 +11001290a（固溶体固溶体 165074% FeO的二组分系统，由D. 当一含和溶存在固溶体,a 缓慢冷至无限接近1430，设其40%和85% FeO液两相，其组成分别接近MM ,质量分别为根据杠杆规则，则有,ls MMCD AC= lsM 即 sM(0.85-0.74) (0.74-0.40)=lM0.11 / 0.45 =0.244kg =1kg可得 sM M= 0.244kg =1kg- =1kg-sl 0.756kgM

10、 含FeO ：其中固溶体s0.40=0.098kg 0.40=0.244kg MnO: 0.244kg-0.098kg=0.146kg M： 溶液含 FeO 其中l0.85=0.643kg 0.85=0.756kg MnO: 0.756kg-0.643kg=0.113kg a) HgCl(s) | HCl(时， 5298K电池 Hg(1)2p的电动势及它的温度系数(g， ) | Pt | Cl2-1-4 K。分别为1.092V和9.427X10V? 写出电极反应及电池反应。A. HGS Q。?B. 求电池反应的?、?及m rrm，rmrm比较该反应在可逆电池中及在通常反应C. p 下热反应）下

11、进行时的热效应。，298K条件（ 分）（14 电极反应：A. 解： - ) 阳极： 2Hg(l) + 2Cl(a - (s)+2eHgCl 2 2 - )+2e (g， p 阴极： Cl 2-) a2Cl(p) ， 电池反应：2Hg(l) + Cl (g 2 HgCl(s) 22-1mol96500C= -2B. ?G = -zFEmr-1 mol1.092V=-210.756kJ-1) molG =-105.38kJ (若z=1，? mr?S =zF(?E/?T)p = 2mr-4-1 -196500Cmol9.427X10V?K= -1-1 mol181.94JK-1-1 ）S = 90.

12、97JKmol （若z=1，?mr?H =?G +T?S = mmmrrr-1-1-1 molKmol+298K181.94 J-210756J -1 mol= -156538J-1）mol -78269Jz （若=1，?H = mr-1-1= molK181.94J?S= 298KT Q= mr,mr-154.218kJmol -1） = 27.109kJmolQ （若z=1， mr ，C 因为恒压不做非体积功时 ?H=Q，即通pmr-1 mol常条件下反应时放热156.538kJ 但在电池中反应时，则从环境吸热-1，并将其转化为电功。mol54.206kJ -3-1，m时，苯的表面张力为2

13、8.9X10N 6293K-3，苯的正常沸点为354.5K密度为 879kgm-1293K)。求mol(可视为常数汽化热为33.9kJ-6的苯的雾滴（球形）的饱和蒸汽10m时半径为 分）压。（10时，苯的饱和蒸汽293K第一步: 求 解: 压 *) p( p即(293K) = 9063Pa 平面蒸-6的苯雾滴时，半径为10m第二步: 求293K 用开尔文公式的饱和蒸汽压p r 得 p = 9082Pa r M、转动特征温H分子的摩尔质量 7已知2-13、 kg分别为振动特征温度2.010mol度、85.4K、6100K。在温度298.15K时，试分别计算： 3 A运动在m立方体盒子的分子平动配

14、分函数。 B分子的转动配分函数。 0q。 分子的振动配分函数 Cv处于第一振动激发态与振动基态的 D 粒子数之比(化工类不做此小题)。 -23-1-34kh=6.62610，K J 已知?=1.381X10J?23-1L=6.022X10mol。 (10分) s， 解. A. B. C. nngkT) / ?=0) = /(?=1)/exp(-( D. ?11gkTkT) /)= =exp(-hvexp(-?/00 T =exp(-6100K/ =exp(-/) -9298.15K) = 1.310 0 k 1 8反应A = B的速率常数和平衡常数K(无量纲)与温度的关系如下： k -1-1

15、lg(k/s)= 1-4000/(T/K)+8.0 lg K =2000/(T/K) -4.0 计算： A正、逆反应的级数； B反应的内能变?U及正、逆反应的活化能； r-3c=0，计算，=0.5mol?dmC若c 400K0A0，B， 分）12（后各组分的浓度。10s时反应 -1可知逆反应为1k的量纲为s（1） 由 解：-1级，由平衡常数K=k/k无量纲可知正反应亦为-111级。 （2） lg K =2000/(T/K) -4.0 而 -1又 lg(k/s)= 1-4000/(T/K)+8.0， 而 E逆-1-1=765835JmolK=4000K2.3038.3145J-1 mol ?U=

16、 E- E r逆正-1+76593 molE=-38297 JE=?U + ? r逆正-1-1 mol = 38297 JJmol或者 。 U求 ?U=R ? rr-1（3）当T=400K时，lg(k/s) = 1-1; =0.01s，k-4000/(400K/K)+8.0= -2-1 lg K =2000/(400K/K) -4.0=1， K=10 -1-1 10=0.1s k=kK=0.01s -11 A = B t=0 c 0 0A， t=t c=c（1-x) c=cx AB0AAAA0， 即 x=0.606 A-3(1-0.606) dm= c(1-x)= 0.5molc=AA0A-3

17、 0.197moldm-30.606 dm= 0.303 c= x= 0.5molcABA0-3 dm mol -33的dmAgNO0.010dm， 0.02mol 9将3-33溶液，缓慢地加入到0.1dm，0.005 moldm的KCl溶液中，可得到AgCl溶胶。 A写出胶团结构的表示式； B指出胶体粒子电泳的方向； C若加入NaNO、Ca(NO)、 Fe(NO)32333使溶胶聚沉，何者的聚沉能力最强。 （10分） 解: A. AgNO + KCl AgCl(胶体) 3+ KNO 33)=0.010dm n(AgNO 3-30.02moldm=0.0002mol 3n(KCl)=0.10dm -30.005moldm=0.0005mol n(AgNO)