华南理工大学2010 硕士学位研究生物理化学考试试卷

PAGEPAGE1PAGEPAGE2华南理工大学2010年硕士学位研究生考试《物理化学》试题(适用专业：应用化学、制糖工程)353K30.77kJ•mol-1353K1。G和S；1mol苯(g)35K，p1mol苯(g)35K，p(3)1mol苯(g)353K，p=101.325kPa1mol苯(l)向真空膨胀35K，pH、S(1)H1、S11mol苯(l)353K，1mol苯(l)353K，p=101.325kPaH2、S2pe=0W=0可忽略压力对凝聚系统的焓的影响，H1=0；理想气体恒温时H3=0，故H=H1+H2+H3=0＋vapH+0=(1×30.77)kJ=30.77kJQ=U=H(pV)＝vapHp(VgVl)=nvapHmpVg=nvapHmnRT=(307701×8.315×353)J=27835J(2) (H2/T)+nRln(p/p)={(30770/353)+1×8.315×ln(101.325kPa/100kPa)}J·K-1=87.28J·K-1G=HTS=(30770353×87.28)J=(3)Se=Q/Te=27835J/353K=78.85(4)可用熵判据判断过程的性质，此过程Siso=Ssys+Se=87.28J·K-1+(78.85J·K-1)=8.43J·K-1>0故为不可逆过程。298K金刚石石墨cHm/(kJ·mol-1)-395.3-393.4Sm/(J·K-1·mol-1)2.435.69密度/(kg·dm-3)3.5132.260求：(1)298K时，由石墨转化为金刚石的rGm；(2)298Ｋ时，由石墨转化为金刚石的最小压力。(本题１０分)解：石墨→金刚石(1)rHm=cHmcHm-393.4kJ·mol-1-(-395.3kJ·mol-1)=1.9kJ·mol-1rSm=Sm(石墨)-Sm=2.43J·K-1·mol-1-5.69J·K-1·mol-1=-3.26J·K-1·mol-1rGm=rHm–TrSm=1900J·mol-1-298K×(-3.26J·K-1·mol-1)=2871J·mol-1石墨p石墨p、298K

金刚石p，298K金刚石p，298Kp ΔG

pVdp石墨p、29K金刚石，29石墨p、29K金刚石，29K

V石dp2=871Jol-1

3 p金G=G1+G2+G3=0pppp石dp2ppp

V金dp0p假设(V金-V石)与p无关，得：p

(V金V石)dpΔG2(V金-V石)(p-p)=-G22(MM）（pp)G210金 10p

(M

]p

121033.513103

12103

)100 3 =1.516×109Pa金 石 288.15K1705PaNaOH4.559mol596.5Pa，求：在纯中和在溶中，水的学势的差。 (本题10分解：() H2O=p(2O/p*(2O=96.5a705a0.349(2) H2O(溶液)→H2O()因为+RTn2O)所以=-RTnH2O-8.15·-1ol-128.15K×0.34992516Jol-1MnO-Fe2O3二组分系统，已知MnO和Fe2O3178513701430℃时，含有4070％Fe2O3(质量％)85％Fe2O3120036％Fe2O374％Fe2O3。当一含74％2３160℃缓慢冷至0化。74％Fe2O316501kg。12分)解：(1)系统相图如下aIVaIVb c DIAB dIIe IIIft/abcdabcdef160015001400130012000.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0MnO

%

FeO时间MnO-Fe2O系统的液-固恒压相图和a点的步冷曲线I：固体 II：固体+固溶 III：固体IV：溶+固溶体 V：溶+固溶 VI：溶液三相线ABD：固体 +固溶体+溶自由度F=C+1-P=3-P：单相区P=1，F=2；两相区P=2，F=1；三相线P=3，F=0a()却b(+)(l)(++)β(+)却d(+)却e)却()74%FeO16501430℃,存在固溶体40%85%FeOMs，MlMs×AC=Ml×CD即 Ms×(0.74-0.40)=Ml×(0.85-0.74)可得 Ms=1kg×0.11/0.45=0.244kgMl=1kg-Ms=1kg-0.244kg=0.756kg其中溶体含FeO：Ms×0.40=0.244kg×0.40=0.098kgMnO: 0.244kg-0.098kg=0.146kg其中液含 FeO：Ml×0.85=0.756kg×0.85=0.643kgMnO: 0.756kg-0.643kg=0.113kg5．298KHg(1)∣HgCl2s)|HCl(a)||Pt1.092V和9.427X10-4V•K-1。rGmSm、Hm及Q，m。比较反应在可电池中及通常反应件(298K，p下热应)下进时的热效。(本题14分解：(1) 电极应：阳极： 2Hg(l)+2Cl-(a) →Hg2Cl2(s)+2e-阴极： Cl2(g，p)+2e-→ 2Cl-(a)电池反应：2Hg(l)+Cl2(g，p)→Hg2Cl2(s)(2) rGm=-zFE=-2×96500C•mol-1×1.082V=-210.756kJ•mol-1Sm=F(E/T)p=2×9600Col1×9.47X14•-1=18.94·-1ol1rHm=rGm+TrSm=(-210756+298×181.94)J·K-1•mol-1=-156538J•mol-1Qr,m=TrSm=298K×181.94J·K-1•mol-1=54.218kJ·mol-1若电池反应为：Hg(l)+(1/2)Cl2(g，p)→(1/2)Hg2Cl2(s)则z=1， rSm=90.97J·K-1•mol-1，rGm=-105.38kJ•mol-1rHm=-78269J•mol-1，Qr,m=27.109kJ·mol-1•mol-1(3)因恒压不做非体积功时rHm=Qp，即通常条件下反应时放热156.538kJ·mol-1；但在电池中反应时，则从环境吸热54.206kJ·mol-1，并将其转化为电功。H2Mrv2.0×10-3kg·mol-185.4K6100K。在温度298.15K时，试分别计算：立方体盒子了的H2H2H2已知k=1.381×10-23J•K-1，h=6.626×10-34J•s，L=6.022×1023mol-1。(本题10分)(2mkT)3/2解. (1)(H2) h3 V [23.142(2103/6.0221023)1.3811023JK1298.15K]3/2 (6.6261034Js)3 2.7381030

qr(H2)

Tr

1.746vv

q0(H2)

11

/T

11exp(6110K/

1.0000(4) n(=1)/n(=0)=g1exp(1/kT)/g0exp(0/kT)==exp(hv/kT)=exp(v/T)=exp(-6100K/298.15K) =1.3×10-9≈07．293K28.9×10-3N·m-1，密度为879kg·m-3354.5K33.9kJ·mol-1(293K10-6m()10)解: 第一: 求293K时，的饱和蒸压lnp2p

ΔH1 11 R1p2 33900Jol1 1 1 n10132a8.31JK1ol129K35.5K p2=9065Pa第二步:求293K时，半径为10-6m的苯雾滴的饱和蒸汽压pr用开尔文公式ln pr p平面

MRrpr 228.9103Nm178103gol1n9065a8.31JKol129K879gm3106m得 pr=9084Pak1

B的速率常数和平衡常数K(无量纲)与温度的关系如下：lg(k-1/s-1)=-4000/(T/K)+8.0lgK=2000/(T/K)-4.0计算：

rUcA0=0.5mol•dm-3，cB0=0400K10s(12分)解：(1)由k-1的量纲为s-1可知逆反应为1级，由平衡常数K=k1/k-1无量纲可知正反应亦为1级。(2)根据已知平衡常数与温度关系式与化学反应的恒容方程积分式相比得

lgK=2000/(T/K)-4.0lnK=rU/RT+CrU=2000K×2.303R=－(2000×2.303×8.315)J.mol-1=-38.30kJ.mol-1根据逆反应速率常数与温度关系式lg(k-1/s-1)=-4000/(T/K)+8.0与阿累尼乌斯关系的对数式为得

ln(k-1/s-1)=-Ea,-/(RT)+ln(k-1,0/s-1)亦可用

Ea,-＝2.303R×4000K=(2.303×8.315×4000)J.mol-1=76.60kJ.mol-1Ea,-＝RT2dln(k-1/s-1)/dT＝2.303R×4000K=76.60kJ.mol-1U=Ea,＋－Ea,-得Ea,＋U＋Ea,-=38.0＋76.0)J.ol1=38.0J.ol1(3)T=400K时，lg(k-1/s-1)=-4000/(400K/K)+8.0=-1，k1=0.1s-1;lgK=2000/(400K/K)-4.0=1，K=10k-1=k1/K=0.1s-1/10=0.01s-1A ==== B=0 A，0 0=t =A，0(-A) B=A，0A-dcA/dt=k1cA-k-1cB分离变量后积分得t=10s时，xA=0.606

t 1 k1k1

k1k1(k1k1所以 c=，0(-x)=0.5ol•d3×(-0.66)=0.17ol•d3c=A，0A=0.5old3×0.66=.303ol•d30.010dm3，0.02mol·dm-3AgNO30.01dm3，0.005mol·dm-3KCl溶液AgCl溶胶。NaNO3、Ca(NO3)2、Fe(NO3)3(本题10分)解: (1) A