華南理工物理化學考研真題參考答案2008工科

1、.(多版).9 月.852華南理工大學學位攻讀入學試卷(試卷上做答無效，請在答題紙上做答，試后本卷必須與答題紙一同交回)科目名稱：物理化學(二)適用專業(yè)：材料物理與化學 材料學 材料加工工程 化學工程 化學工藝 應(yīng)用化學 工業(yè)催化 能源環(huán)境材料及技術(shù) 制藥工程 生物醫(yī)學工程說明：本套試題難度合適，適用于工科各專業(yè)。根據(jù)結(jié)果，364 位參考同學的總平均成績超過 110 分，最高分超過 140 分?？偟膩碚f，面，分布基本合理，但個別知識點有重復。內(nèi)容比較全特別提醒：時個別同學把做在試卷上，因改卷時只有答題部分，無試卷，所以做在試卷上的是無效的！下面的題目做了少量的修改，以更加符合物理化學原理。若有

2、錯誤，歡迎告知！信息請看主頁：老師，郵箱：10 月 28 日日1. 4 g Ar (可視為理想氣體，其摩爾質(zhì)量 MAr=39.95 gmol-1)始態(tài)的溫度和壓力分別為 300 K 和 506.6 kPa。試分別求下列兩種過程的 Q，W，U，H，S，A和G。在300K下可逆膨脹到壓力為202.6kPa；在 300K 下反抗 202.6 kPa 的外壓膨脹至平衡。(15 分)說明：本題原題不夠明確！答：(1) U=H=0，W= 228.8J，Q=228.8J，S=76.27 J K-1 ，A= 228.8J，G= 228.8J(2) U， H， S， A和G與(1)相同。W= 149.8 J，Q

3、= 149.8 J由計算結(jié)果可知，可逆過程對環(huán)境做功(絕對值)較大。2，兩只 5 dm3 充滿 N2(g，可視為理想氣體)的燒瓶浸沒在沸水里，瓶內(nèi)氣體壓力 60795 Pa。然后把一只瓶浸到冰水混合物中，一只仍在沸水中，試求：(1) 系統(tǒng)的壓力；(2) 過程的熱(Q)和系統(tǒng)熱力學能變化(U)；(3) 系統(tǒng)焓變。(10 分)答：(1) p2=51388Pa(2)Q=U=-235.1J 1 .(多版).9 月.注意：需知道雙原子分子的 CV,m=2.5R。(3) H= -329.1J31 mol 壓力為 p的液體A，在其正常沸點下，向真空容器中蒸發(fā)，終態(tài)變?yōu)榕c始態(tài)同溫同壓的 1mol 蒸氣A。設(shè)蒸

4、氣為理想氣體，液體體積可以忽略，并已知液體A 在 67的飽和蒸氣壓為 0.5 p，蒸發(fā)焓為 34.92kJ mol-1 且與溫度無關(guān)。計算上述過程的 W，Q， U， H，S， A和G。答：正常沸點 T2=360.38K；W=0，H=34.92kJ，U= 31.92kJ， S=96.90 J K-1，A=-3.001kJ，G=0，Q=31.92kJ4. 已知某植物營養(yǎng)液的濃度為 0.1mol dm-3。(1) 求此溶液在 25時的滲透壓。若把植物細胞近似看成半透膜，試計算該營養(yǎng)液能被植物的高度。(2) 假設(shè)植物毛細管半徑為0.1m，該營養(yǎng)液能夠完全潤濕毛細管，試計算該營養(yǎng)液在毛細管中的高度。(3

5、) 根據(jù)上述計算結(jié)果，判斷植物主要依賴何種方式獲取養(yǎng)分？(4) 你認為植物能夠長的高度極限應(yīng)該多少？原因？已知該營養(yǎng)液的密度為 1.00kg dm-3，表面張力為 0.0717N m-1，重力加速度為 9.81m (15 分)答：(1) =247.9kPa，h=25.27m；(2) h=146 m；(3) 毛細管；(4) 100m 左右。s-2。5. 已知溫度為 T時組分 A 和 B 的飽和蒸氣壓分別為 p *和 p *且 p *p *。(1)若 A 和 BABAB在該溫下能形成理想液態(tài)混合物，試畫出 A-B 組分在該溫度時的相圖即 p-x(y)草圖，同時標明圖中特殊p點、線和面的意義，各相區(qū)

6、的度數(shù)。(2) 若實際液態(tài)混合物含B 為 xB 時，測得B 的氣相分壓為pB，試寫出液相組分 B 的活度和活度系數(shù)的計算公式。(15 分)p *BAxB (yB)B答：(1) 見。(2) aBpB/ p *，BpB/ p *xBBBA-B 組分的相圖6. SiO2-Al2O3 系統(tǒng)在高溫區(qū)間的相圖見右。已知baSiO2 較低溫度時以鱗石英存在，稍高溫時會轉(zhuǎn)化為白TK硅石。 SiO 和 Al O 會形成， 其組成為22 3MM2SiO 2Al O 。GF22 3(1)(2)(3)(4)相區(qū)IVII 的相態(tài)。圖中三相線對應(yīng)的相平衡。畫出點 a和 b的冷卻曲線。二組分系統(tǒng)如何得到純的白硅石？(15

7、分)DSiO2wBAl2O3SiO2-Al2O3 的高溫相圖答：(1) I: lII: 白硅石+lIII: l+ 2 IJVIIIIIIILHVIIEIVVp *lTA液相線g+l氣相線g.(多版).9 月.IV: 白硅石+VI:l+ Al2O3(s)V: 鱗石英+ VII:l+ Al2O3(s)ab+ Al2O3(s)(2)JLM：FIH：白硅石+DE：鱗石英+l白硅石(3)(4)點 a和 b的冷卻曲線見右。相區(qū)II 能析出純白硅石，因此將混合物液化并降溫控制在該相區(qū)，到純白硅石。7電動勢的測量，在物理化學研究工作中具有重要的實際意義。通過電池電動勢的測量 ，可以獲得氧化還原體系的許多熱力學

8、數(shù)據(jù)，如工作電池平衡常數(shù)、電解質(zhì)活度、活度系數(shù)、離解常數(shù)、溶解度、絡(luò)合常數(shù)、酸堿度以及某些熱力學函數(shù)改變量等。試問：(1) 對消法(補償法)經(jīng)常用來測量原電池的電動勢。請描述對消法測量原電池電動勢的原理。測量原電池的電動勢時，鹽橋的主要作CCBAEx檢流計EN用是什么？(2) 原電池的電動勢測量時，已知原電池 Pt| H2(g，100 kPa)|HCl (b=0.1 molkg-1) | Cl2(g，100對消法測電動勢原理圖kPa) | Pt 在 25時電動勢 E1.488 V，試計算HCl 溶液中HCl 的離子平均活度因子。已知 E(Cl-|Cl2 (g) | Pt)= 1.358 V;

9、F= 96485.31 Cmol-1。 (10分)。鹽橋的作用是消除液接電勢。 (2) 0.7968答：(1) 見8T1000 K 時，反應(yīng) C(s) + 2H2(g)= CH4(g) 的 G =19.397 kJmol-1?，F(xiàn)有與碳反應(yīng)r m的氣體混合物，其組成為體積分數(shù)(CH4)0.1，(H2)0.8，(N2)0.1，試問：(1) T1000 K，p= 100 kPa 時， rGm 等于多少？甲烷能否生成？(2) T1000 K 時，壓力須增加到若干，上述甲烷的反應(yīng)才能進行？(15 分)答：(1) G =3.965 kJmol-1 0，無法生成。(2) p1.611 p 。r mk1 B(

10、g) + C(g) 在 25時 k =0.21s-1， k = 5.310-3 MPa-1 s-1，37時 k =9 反應(yīng) A(g)1-11k10.84s-1。(1) 求 298K 時的平衡常數(shù) Kp和標準平衡常數(shù) K。(2) 求 298K 時反應(yīng)的 G 。r m 3 .(多版).9 月.求正向反應(yīng)的活化能 Ea,+。298K 時以 105Pa 的 A(g)開始進行反應(yīng)，若使總壓達到 1.5105Pa，問需時若干(設(shè)逆反應(yīng)可忽略)？ (15 分)答：(1) Kp= 39.62 MPa，K =396.2；(2) G = -14.82 kJ；r m(3) Ea,+= 88.74 kJ mol-1；

11、 (4) t= 3.3s10醋酸丁酯的反應(yīng)CH3COOH+C4H9OH H2SO4 CH3COOC4H9+H2O在丁醇過量(以A 表示醋酸)時，其動力學方程為： A= kAcA2實驗測得 100時，催化劑 H2SO4 的質(zhì)量分數(shù)為 0.03%時，反應(yīng)速率常數(shù) kA=1.741010- 2dm3 mol-1 min-1。在上述條件下，醋酸初始濃度分別為 0.90mol dm-3 和 1.80 mol dm-3，在間歇反應(yīng)器中進行兩次實驗，問：(1) 醋酸初始濃度增加一倍，初速率增到原來幾倍？(2) 醋酸初始濃度增加一倍，若轉(zhuǎn)化率均為 60%所需時間減少多少？(3)當 100醋酸初始濃度為 1.80mol dm-3 時反應(yīng)的半衰期為多少，再反應(yīng)一半所需時間為多少？ (15 分)說明：間歇反應(yīng)器即為非示醋酸丁酯是錯誤的！的反應(yīng)器，相當于一個大燒瓶中進行的反應(yīng)。原題以 A 表答：(1)/ 4；(2) t”/t= 1/2；(3) t1/2 =31.91 m3/4 = 95.73 minA,0A,011. (1) 298K 時將 10g 水分散成表面積為 105 m2 的系統(tǒng)，計算該過程的表面已知 298K 時水的表面張力為 7210-3 N m-1。函數(shù)。(2) 如果在上述系統(tǒng)中加入少量表面活性劑十二烷基硫酸鈉，當溶液的表面吸附達平衡后