精選華南理工大學(xué)2000年攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試《物理化學(xué)》試題

1、華南理工大學(xué)2000年攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試?物理化學(xué)?試題華南理工大學(xué)2000年攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試?物理化學(xué)?試題適用專業(yè)：應(yīng)化類材料物理與化學(xué)、化學(xué)工程、化學(xué)工藝、生物化工、工業(yè)催化、生物醫(yī)學(xué)工程、應(yīng)用化學(xué)、環(huán)境工程，未注明的為兩類共用題 1苯的正常沸點(diǎn)為353K，摩爾汽化焓為30.77kJmol-1，現(xiàn)將353K，標(biāo)準(zhǔn)壓力下的1摩爾液態(tài)苯向真空等溫蒸發(fā)為同溫同壓的苯蒸汽設(shè)為理想氣體。A計(jì)算該過(guò)程苯吸收的熱量和做的功；B求過(guò)程的 G和S；C求環(huán)境的熵變；D可以使用何中判據(jù)判斷過(guò)程的性質(zhì)。12分 解：設(shè)計(jì)如下途徑計(jì)算：真空等溫蒸發(fā) 真空等溫蒸發(fā) H、SH3、S3 (3)(1) H

2、1、S1苯 (l)1 mol353K，p苯 ( l )1 mol353 Kp = 101.325 k Pa苯 ( g )1 mol353 K，p苯 (g )1 mol353 Kp = 101.325 kPa(2) H2、S2A因真空蒸發(fā)， p環(huán)=0Q=U=H- (pV)壓力變化不大時(shí)，壓力對(duì)凝聚系統(tǒng)的焓、熵影響不大，所以H1=0、S1=0。又理想氣體恒溫 H3=0 ，所以 H=H1+H2+H3=H2= n vapHm那么 Q=n vapHm - p (Vg-Vl)= n vapHm - p Vg n vapHm - nRT = 130770 J - 1mol8.3145 JK-1mol-1 3

3、53K = 27835JB. S=S1+S2+S3=S2+S2= (H2/T)+ nRln(p/p) = (30770J/353K)+18.3145JK-1ln(101.325kPa/100kPa) = 87.28JK-1G=H - T S = 30770J - 353K87.28JK-1= -39.84JC. 環(huán)境熵變 ：設(shè)=S環(huán)= -Q系/T環(huán)= -27835J/353K =-78.85 JK-1 D . 可用熵判據(jù)判斷過(guò)程的性質(zhì)，此過(guò)程 S隔=S系+S環(huán)= 87.28JK-1+(-78.85JK-1)= 8.43JK-1 0故為不可逆過(guò)程。 2288.15K時(shí)純水的飽和蒸汽壓為1705P

4、a，現(xiàn)將mol NaOH溶解在4.559mol水中，測(cè)得該溶液的飽和蒸汽壓596.5Pa，求：A. 溶液中水的活度；B. 在純水中和在溶液中，水的化學(xué)勢(shì)的差值。 應(yīng)化類做, 分 解： A. H2O)=p(H2O)/ p*(H2O)=596.5Pa/1705Pa=0.3499B H2O(溶液) H2O(純水) =因?yàn)?RT lnH2O)所以 = -RT lnH2O)= -8.3145JK-1mol-1288.15Kln0.3499=2516Jmol-13有關(guān)金剛石和石墨在298K時(shí)的熱力學(xué)數(shù)據(jù)如下表所示：金剛石石墨cHm/(kJmol-1)-395.3-393.4Sm/(JK-1mol-1)2.

5、435.69密度/kgdm-33.5132.260求：A. 298K時(shí)，由石墨轉(zhuǎn)化為金剛石的rGm；B. 298時(shí)，由石墨轉(zhuǎn)化為金剛石的最小壓力。分 解： 石墨 = 金剛石A. rHm =cHm(石墨) - cHm (金剛石) = -393.4 kJmol-1 - (-395.3 kJmol-1) = 1.9 kJmol-1 rSm =Sm(石墨) - Sm (金剛石) = 2.43 JK-1mol-1 - 5.69 JK-1mol-1 = -3.26 JK-1mol-1 rGm =rHm - TrSm = 1900 Jmol-1 - 298K(-3.26 JK-1mol-1) = 2871

6、Jmol-1 B設(shè)計(jì)如下路徑石墨p石墨p, 298K金剛石p, 298KG=0石墨p, 298K金剛石p, 298KG2=2871Jmol-1G1=G3=G=G1+G2+G3=0 假設(shè)(V金-V石)與p無(wú)關(guān)，得： (V金-V石)( p - p) = -G2=1.516109 Pa = 1.516106 kPa 4對(duì)MnO-FeO二組分系統(tǒng)，MnO和FeO的熔點(diǎn)分別為1785和1370；在1430A. 試?yán)L制出該系統(tǒng)的相圖；B. 指出個(gè)區(qū)域和三相線對(duì)應(yīng)的相態(tài)和自由度；C. 當(dāng)一含74FeO的二相組分系統(tǒng)，由1650緩慢冷至1100D. 當(dāng)一含74FeO的二相組分系統(tǒng)，由1650緩慢冷至無(wú)限接近1

7、430，試分析此時(shí)各相的組成和質(zhì)量。假設(shè)系統(tǒng)的總質(zhì)量為 解：A. 系統(tǒng)相圖如下圖 MnO-FeO系統(tǒng)的液-固恒壓相圖和a點(diǎn)的步冷曲線B. 各區(qū)相態(tài)：I：固溶體a II：固溶體a +固溶體 III：固溶體 IV：溶液+ 固溶體a V：溶液+固溶體 VI：溶液 三相線ABD：固溶體a + 固溶體 + 溶液 自由度F=C+1-P=3-P： 單相區(qū)P=1，F(xiàn)=2；兩相區(qū)P=2，F(xiàn)=1；三相線P=3，F(xiàn)=0C. 由相圖可看出相態(tài)變化如下： 16501508溶液+ 固溶體a1430固溶體a + 溶液 + 固溶體1410溶液+固溶體12901100固溶體a +固溶體D. 當(dāng)一含74% FeO的二組分系統(tǒng)，由

8、1650緩慢冷至無(wú)限接近1430,存在固溶體a 和溶液兩相，其組成分別接近40%和85% FeO，設(shè)其質(zhì)量分別為Ms, MsAC=MlCD即 Ms(0.74-0.40)=Ml(0.85-0.74)可得 Ms=1kg0.11 / 0.45 =0.244kg Ml=1kg- Ms =1kg- 0.244kg = 0.756kg 其中固溶體含F(xiàn)eO ：M s0.40=0.244kg0.40=0.098kg MnO: 0.244kg-0.098kg=其中溶液含 FeO ：Ml0.85=0.756kg0.85=0.643kg MnO: 0.756kg-0.643kg= 5298K時(shí)，電池 Hg(1)Hg

9、Cl2(s) | HCl(a) | Cl2(g，p ) | Pt 的電動(dòng)勢(shì)及它的溫度系數(shù)分別為1.092V和9.427X10-4VK-1。A. 寫出電極反響及電池反響。B. 求電池反響的rGm、rSm、rHm及Qr，m 。C. 比擬該反響在可逆電池中及在通常反響條件298K，p下熱反響下進(jìn)行時(shí)的熱效應(yīng)。 14分 解： A. 電極反響： 陽(yáng)極： 2Hg(l) + 2Cl-(a) Hg 2Cl2 (s)+2e- 陰極： Cl2 (g， p)+2e- 2Cl-(a) 電池反響：2Hg(l) + Cl2 (g， p) Hg2Cl2(s)B. rGm = -zFE= -296500Cmol-11.092

10、V=-210.756kJmol-1 (假設(shè)z=1，rGm =-105.38kJ mol-1)rSm =zF(E/T)p = 296500Cmol-19.427X10-4VK-1 = 181.94JK-1mol-1 假設(shè)z=1，rSm = 90.97JK-1mol-1 rHm =rGm +TrSm = -210756Jmol-1+298K181.94 JK-1mol-1 = -156538Jmol-1 假設(shè)z=1，rHm =-78269Jmol-1 Qr,m= T rSm= 298K181.94JK-1mol-1= 54.218kJmol-1 假設(shè)z=1，Qr， m= 27.109kJmol-1

11、C 因?yàn)楹銐翰蛔龇求w積功時(shí) rHm=Qp，即通常條件下反響時(shí)放熱156.538kJmol-1 但在電池中反響時(shí)，那么從環(huán)境吸熱54.206kJmol-1，并將其轉(zhuǎn)化為電功。 6293K時(shí)，苯的外表張力為28.9X10-3Nm-1，密度為 879kgm-3，苯的正常沸點(diǎn)為354.5K，汽化熱為33.9kJmol-1(可視為常數(shù))。求293K時(shí)半徑為10-6m 解: 第一步: 求293K時(shí)，苯的飽和蒸汽壓 p蒸*(293K) = 9063Pa (即p平面)第二步: 求293K時(shí)，半徑為10-6m的苯霧滴的飽和蒸汽壓pr 得 pr = 9082Pa 7H2分子的摩爾質(zhì)量M、轉(zhuǎn)動(dòng)特征溫度、振動(dòng)特征溫度

12、分別為2.010-3 kgmol-1、85.4K、6100K。在溫度298.15K時(shí)，試分別計(jì)算：A運(yùn)動(dòng)在m3立方體盒子的 B分子的轉(zhuǎn)動(dòng)配分函數(shù)。 C分子的振動(dòng)配分函數(shù)qv0。 D處于第一振動(dòng)激發(fā)態(tài)與振動(dòng)基態(tài)的粒子數(shù)之比(化工類不做此小題)。k=1.381X10-23JK-1， h=6.62610-34Js， L=6.022X1023mol-1。(10分) 解. A. B. C. D. n(=1)/n(=0) = g1exp(-1/kT) / g0exp(-0/kT)= =exp(-hv/kT) =exp(-/T) =exp(-6100K/ 298.15K) = 1.310-9 0 k1 8反

13、響A = B的速率常數(shù)和平衡常數(shù)K(無(wú)量綱)與溫度的關(guān)系如下： k-1 lg(k-1/s-1)= -4000/(T/K)+8.0 lg K =2000/(T/K) -4.0計(jì)算：A正、逆反響的級(jí)數(shù)；B反響的內(nèi)能變r(jià)U及正、逆反響的活化能；C假設(shè)cA，0=0.5moldm-3， cB，0=0，計(jì)算400K時(shí)反響10s后各組分的濃度。12分 解：1 由k-1的量綱為s-1可知逆反響為1級(jí)，由平衡常數(shù)K=k1/k-1無(wú)量綱可知正反響亦為1級(jí)。2 lg K =2000/(T/K) -4.0而 又 lg(k-1/s-1)= -4000/(T/K)+8.0， 而 E逆=4000K2.3038.3145JK

14、-1mol-1=765835Jmol-1 rU= E正- E逆 E正=rU + E逆=-38297 Jmol-1+76593 Jmol-1 = 38297 Jmol-1或者 rU=R 求 rU。3當(dāng)T=400K時(shí)，lg(k-1/s-1) = -4000/(400K/K)+8.0= -2，k-1=0.01s-1; lg K =2000/(400K/K) -4.0=1， K=10 k1=k-1K=0.01s-110=0.1s-1 A = B t=0 cA，0 0 t=t cA=cA，01-xA) cB=cA，0 xA 即 xA=0.606 cA= cA0(1-xA)= 0.5moldm-3(1-0

15、.606) = 0.197moldm-3 cB= cA0 xA= 0.5moldm-30.606 = 0.303 moldm-3 9將0.010dm3， 0.02moldm-3的AgNO3溶液，緩慢地參加到0.1dm3，0.005 moldm-3的KCl溶液中，可得到AgCl溶膠。 A寫出膠團(tuán)結(jié)構(gòu)的表示式； B指出膠體粒子電泳的方向； C假設(shè)參加NaNO3、Ca(NO3)2、 Fe(NO3)3使溶膠聚沉，何者的聚沉能力最強(qiáng)。 10分 解: A. AgNO3 + KCl AgCl(膠體) + KNO3 n(AgNO3)=0.010dm30.02moldm-3=0.0002mol n(KCl)=0.10dm30.005moldm-3=0.0005mol n(AgNO3) n(KCl)，KCl 過(guò)量，為穩(wěn)定劑，所以膠