华南理工大学物理化学考研真题Word版

华南理工大学

2001年攻读硕士学位研究生入学考试试卷

(请在答题纸上做答,试后本卷与答题纸一同交回)

科目名称:物理化学(含物理化学实验)

适用专业:化学工程、化学工艺、工业催化、环境工程

1. C6H6在100kPa时的熔点为5℃,摩尔熔化焓为9916J?mol-1,Cp,m(l)=126.8J?K-1?

mol-1,Cp,m(s)=122.6J?K-1?mol-1。求100kPa、–5℃下1 mol过冷C6H6凝固成固态C6H6

的Q、△U、△H、△S、△A、△G,假设凝固过程的体积功可以忽略不计。(12分)解:涉及过程如下:

H2+Cp,m(s)(T-T’)H3= Cp,m(l)(T’-T) + H2+ H1+ H=

=9916 J?mol-1+(122.6-126.8)×(268-278) J?mol-1

= 9958 J?mol-1

H=恒压Q= 9958 J?mol-1

H=9958 J?mol-1pV ≈H-U=

S3=S2+ S1+ S= H2/T’+Cp,m(s)ln(T/T’)Cp,m(l)ln(T’/T) +

= H2/T’+[Cp,m(s)-Cp,m(s)]ln(T/T’)

=9916 J?mol-1/278K+(122.6-126.8)ln(268/278) J?K-1?mol-1

= 35.8 J?K-1?mol-1

S = 9958 J?mol-1-268K×35.8 J?K-1?mol-1 = 363.6H-A=G≈J?mol-1

2. 卫生部规定汞蒸气在1m3空气中的最高允许含量为0.01mg。已知汞在20℃的饱和蒸气压

为0.160Pa,摩尔蒸气发焓为60.7kJ?mol-1(设为常数)。若在30℃时汞蒸气在空气中达到饱

和,问此时空气中汞的含量是最高允许含量的多少倍?汞蒸气看作理想气体,汞的摩尔质量为

200.6g?mol-1。(10分)

解:本题主要利用克-克方程进行计算。30℃时汞蒸气压为

vapH (T ’-T )/RTT ’]p’= p exp[

= 0.160Pa×exp[60700×(303.15-293.15)/(8.315×293.15×303.15)]

=0.3638Pa

此时空气中汞含量是最高允许含量的倍数为

(pV/RT)M/0.01×10-3g =[0.3638×1/(8.315×303.15)]×200.6/10-5=2895

3.钙和镁能形成一种稳定化合物。该系统的热分析数据如下

质量百分数wCa/% 0 10 19 46 55 65 79 90 100

冷却曲线出现折点时T/K - 883 - 973 - 923 - 998 -

冷却曲线的水平线T/K 924 787 787 787 994 739 739 739 1116

(1) 画出相图(草图)并分析各相区的相态和自由度。

(2) 写出化合物的分子式,已知相对原子量:Ca,40;Mg,24。

(3) 将含钙35%的混合物1kg熔化后,放置冷却到787K前最多能获稳定化合物多少?

(12分)

解1) 相图如下。单相区 F=2,两相区 F=1,三相线 F=0。

(2) 化合物C含Ca 55%,可知其分子式为

Ca:Mg= (55/40):(45/24) = 11/15

即为 Ca11Mg15。

(3) 根据杠杠规则,设能得到化合物为W,则

(1kg-W)×(35-19)= W×(55-35)

得

W= 0.444kg

4. 在25℃时,下列电池

Zn(s) | ZnCl2(b=0.005mol?kg-1) | Hg2Cl2(s) | Hg(1)

的电动势E=1.227V。

(1) 写出电极反应和电池反应。

±和活度a 。已知德(2) 求25%时该ZnCl2水溶液的离子强度I,离子平均活度系数拜-许克尔极限公式中常数A=0.509kg1/2?mol-1/2。

。(3) 计算电池的标准电动势E

(4) 。(13分)rG求电池反应的

解:此题与霍瑞贞主编的《物理化学学习与解题指导》258页15题基本相同,但书上计算活度部分是错误的!

(1) 正极反应:Hg2Cl2(s)+2e- = 2Hg(1)+2Cl-

负极反应:Zn(s) = Zn2++2e-

电池反应:Hg2Cl2(s)+Zn(s) = 2Hg(1)+ZnCl2

(2) b+=b,b-=2b,

bBzB2=0.5×[b×4+2b×1]=3b I=(1/2) =3×0.005mol?kg-1=0.015mol?kg-1

±=-Az+|z-|I1/2 = -0.509×2×0.0151/2= lg -0.1247

±=0.750

3 = (0.005) (2×0.005)±3/b 3 =b+b-2±3 /b a=a±3=b±3 2×0.7503

=2.11×10-7

(3) 根据Nernst方程

=E+(0.05916V/2) E lga(ZnCl2)=1.227V+0.02958V×lg(2.11×10-7)=1.030V

==-zFE rG(4) -2×96500×1.021J= -197.1kJ

5. v=3200K,转动特征温度HI的摩尔质量M=127.9×10-3kg?mol-1,振动特征温度 r=9.0K:已知k=1.381×10-23J?K-1,h=

6.626×10-34J?s,L=6.022×1023mol-1。

(1) 计算温度298.15K,100kPa时HI的平动、转动、振动配分函数qt、qr、qv0。

(2) 根据转动各能级的分布数,解释能级越高粒子分布数越小不一定正确。(10分)

解:(1) V=nRT/p=(1×8.315×298.15/100000)m3 =0.02479m3

=3.471×1031

= 298.15K/(9.0K×1)=33.13r qr=T/

=1.000

(2) 根据玻尔玆曼分布,转动能级分布

r /T)/qr = (2J+1) nJ/N =gJexp(-J(J+1) r /T)/qr =gJ fJ exp(-J(J+1)

由gJ= (2J+1)和fJ决定,随着J增大,gJ增大,fJ减少,因此有可能出现一个极大值,即能级越高粒子分布数越小不一定正确。

6. 在273K时用钨粉末吸附正丁烷分子,压力为11kPa和23kPa时,对应的吸附体积(标准体积)分别为1.12dm3?kg-1和1.46dm3?kg-1,假设吸附服从Langmuir等温方程。

(1) 计算吸附系数b和饱和吸附体积V∞。

(2) 若知钨粉末的比表面积为 1.55×104m2?kg-1,计算在分子层覆盖下吸附的正丁烷分子的截面积。已知L=6.022×1023mol-1。(10分)

解:(1) Langmuir等温方程 V/ V∞= bp /(1+bp),两种不同压力下的数据相比数得

V/ V’ = (1+1/bp’)/(1+1/bp)

1.46/1.12=(1+1/11kPa/b)/ (1+1/23kPa/b)

可得 b=0.156 kPa-1

所以

V∞= V(1+bp) / bp=1.12dm3?kg-1×(1+0.156×11)/(0.156×11)

=1.77 dm3?kg-1

(2) 比表面 A0= V∞LA/(0.0224m3?mol-1) ,可得截面积为

A=(0.0224m3?mol-1)A0/ V∞L

= (0.0224m3?mol-1)×1.55×104 m2?kg-1/(1.77×10-3m3?kg-1×6.022×1023mol-1)

=3.257×10-19m2

7. 有下列反应

式中k1和k2分别是正向和逆向基元反应的速率常数,它们在不同温度时的数值如下:

温度/K 300 310

k1/s-1 3.50×10-3 7.00×10-3

)-1 7.00×10-7 k2/(s?p 1.40×10-6

(1) 计算上述可逆反。应在300K时的平衡常数Kp和K

(2) 分别计算正向反应与逆向反应的活化能E1和E2。

H。(3) 计算可逆反应的反应焓

(4) ,问系统总压p’,在300K时,若反应容器中开始时只有A,其初始压力p0为p

时所需时间为多少?(可适当近似)(13分)。达到1.5p

解:(1) )-1=2000 p Kp=k1/k2=3.50×10-3s-1/7.00×10-7(s?p

=2000=Kp /p K

(2) E1=RTT’ln(k1’/k1)/( T’-T’)= [8.315×300×310×ln(7.00/3.50)/(310-300)]J?mol-1

=53.6k J?mol-1

E2=RTT’ln(k2’/k2)/( T’-T’)

= [8.315×300×310×ln(1.40×10-6/7.00×10-7)/(310-300)]J?mol-1

=53.6k J?m ol-1

H= E1-E2= 0(3)

(4) A(g) = B(g) + C(g)

t=0 p p= p

-pA -pA p= 2p p -pA p t=t’ pA -p即pA=2p 速率方程

-pA)2 ≈k1 pA ( ∵-dpA /dt = k1 pA-k2 (p k2p<

积分得

/(2p-p)]/t =ln[p/(2p

t=l n(pA0/pA)/k1=ln[p )]/3.50×10-3s-1=198s-1.5p

8.在浓度为10 mol?m-3的20cm3 AgNO3溶液中,缓慢滴加浓度为15 mol?m-3的KBr溶液10cm3 ,以制备AgBr溶胶。

(1) 写出AgBr溶胶的胶团结构表达式,指出电泳方向。

(2) 在三个分别盛10cm3 AgBr溶胶的烧杯中,各加入KNO3、K2SO4、K3PO4 溶液使其聚沉,最少需加电解质的数量为:1.0 mol?m-3的KNO3 5.8 cm3 ;0.01 mol?m-3的K2SO4 ;8.8 cm3 ;1.5×10-3 mol?m-3的K3PO4 8.0 cm3 ;计算各电解质的聚沉值以及它们的聚沉能力之比。

(3) 293K时,在两极距离为35cm的电泳池中施加的电压为188V,通电40min =1.03×10-3 Pa?s r=80,粘度电势为多大?已知293K时分散介质的相对介电常数15s,测得AgBr溶胶粒子移动了3.8cm。问该溶胶的0=8.854×10-12F?m-1。(10分),真空介电常数

解:(1) AgNO3过量,为稳定剂,胶团结构为

[(AgBr)m nAg+?(n-x)NO3- ]x+ ?xNO3-

胶粒带正电,电泳时向负极移动。

(2) KNO3 的聚沉值: 1.0mol?dm-3×5.8cm3 / (10+5.8) cm3 = 0.367 mol?dm-3

K2SO4的聚沉值: 0.01 mol?dm-3×8.8cm3 / (10+8.8) cm3 = 4.68×10-3 mol?dm-3 K3PO4 的聚沉值;0.0015 mol?dm-3×8.0cm3 / (10+8.0) cm3 = 6.67×10-4 mol?dm-3 聚沉能力之比 KNO3:K2SO4:K3PO4

= (1/0.357):(1/4.48×10-3):(1/6.67×10-4) =1:79.7:535

(3) / h得(V/l) /h =E由公式u=

0 V r V = ul h / = ulh /

= (0.038m/2415s) ×0.35m ×1.03×10-3Pa?s/ (80×8.854×10-12F?m-1×188V)

= 0.0426V

9. 在室温下氨基甲酸铵很不稳定,易分解,且分解平衡压力小于大气压。请你设计反应装置,测量这个反应的平衡常数,粗略画出实验装置草图,说明部件要求什么条件,如何测量压力,并推导平衡常数表达式。

NH2COONH4(s) = 2NH3(g) + CO2?(g) (10分)

解:参考物理化学实验教材。

华南理工大学

2002年攻读硕士学位研究生入学考试试卷

(请在答题纸上做答,试后本卷与答题纸一同交回)

科目名称:物理化学(含物理化学实验)

适用专业:化学工程、化学工艺、工业催化、环境工程

1. 在绝热的条件下,将0.4mol某理想气体从200kPa压缩到1000kPa时,温度从300K上升到900K,求该过程的W、△H、△S、△U、△G,判断过程的性质并指出判据,已知:该理想气体在300K和200kPa时的摩尔熵为Sm=205J?K-1?mol-1,定压摩尔热容为Cp,m=3.5R (12分)解:分析过程:(p1=200kPa,V1,T1=300K) → (p2=1000kPa,, V2, T2=900K)

绝热 Q=0

理想气体△U = nCV,m△T = n(Cp,m-R)△T

△H = nCp,m△T

故 W =△U -Q

过程熵

△S = nCp,mln(T2/ T1)+nRln(p1/ p2)

△G =△(H-TS) =△H-(T2S2-T1S1) =△H-(T2△S-S1△T)

过程绝热,所以只能用△S判断过程的方向。

注意:本题非恒外压,功一般由热力学第一定律式计算W =△U -Q。

2. 298K时,反应N2O4(g)=2NO2(g) =0.155,标准摩尔焓为57.24kJ?mol-1(假定温度对反应焓的影响可以忽略不计

)。(共10分)的平衡常数K

求 (1) 。373K时反应的平衡常数K

时N2O4的离解度。(2) 298K,总压为p

(3) ,离解前N2O4和N2(惰性气体)物质的量为1:1时N2O4的离解度。298K,总压为p

解:本题主要利用等压方程求不同温度下的平衡常数,以及与组成关系。

(1) /R(T2T1)rHm)= (T2-T1) / K1等压方程:ln(K2

(2) N2O4(g) = 2NO2(g)

t=0 1mol 0 mol

t=∞时n 1-x 2x n总=1+x

/( 1+x)/( 1+x) 2x p分压 (1-x) p

=[2x/( 1+x)]2/[(1-x)/(K1 1+x)] =4x2/(1-x2)

可求出x=

(3) N2O4(g) = 2NO2(g) N2

t=0 1mol 1mol

t=∞时n 1-x 2x 1mol n总=2+x

/(/( 2+x) 2x p分压 (1-x) p 2+x)

=[2x/( 2+x)]2/[(1-x)/( 2+x)] =4x2/(2-x-x2)K1

可求出x=

3. 水的蒸气压与温度之间可用如下关系式表示:

lg (p/Pa) =-A/T+B

若已知水在77℃时的饱和蒸气压为41.847kPa,求:

(1) 常数A,B的值以及水的摩尔蒸发焓;

(2) 在多大外压下水的沸点可以改变为101℃;(共8分)

解:(1) vapHm给出的关系式实际上为克-克方程的不定积分式。题目只给出一个温度下的

蒸气压,代入方程无法求解。所以必须考虑其他条件或常识,即水在100℃时的饱和蒸气压为

101.325kPa,代入自然就可得到A,B。至于可用与A的关系计算:

vapHm = -2.303×AR

亦可用克-克方程的定积分式计算。

(2) 外压压力即为101℃时的水的饱和蒸气压。

4.(NH4)2SO4-H2O所组成的二组分系统,在-19.1℃时有一个低共熔点,此时冰、(NH4)2SO4(s)

和浓度为38.4%(质量分数,下同)的(NH4)2SO4水溶液平衡共存。在108.9℃时(NH4)2SO4饱

和溶液(浓度为51.8%)沸腾。

(1) 试绘出相图示意图。

(2) 分析各组分存在的相平衡。

(3) 含30%的(NH4)2SO4水溶液冷却能否得到纯固体(NH4)2SO4?若不能,如何得

到纯固体(NH4)2SO4?

(4) 1kg含51.8%的(NH4)2SO4水溶液在何温度下能得到最多的纯固体(NH4)2SO4, 计算出最多能得到的(NH4)2SO4的量。(共12分)

解:(1) 相图和各相组成如下

(3) 不能。可通过加热蒸发使硫酸铵的浓度增大至超过38.4%(或51.8%)即可.

(4) 冷却到接近-19.1℃时能得到最多的纯固体。设固体量为Ws,利用杠杆规则则有,

(51.8-38.4)(1kg-Ws)= (100-51.8)Ws

Ws=0.218kg

5.25℃时,电池Zn(s) | ZnCl2 (b=0.555mol?kg-1) | AgCl(s) | Ag(s) 的电动势E=1.015V,(?

E/?T)p = -4.02×10-4 (AgCl/Ag,Cl-)=0.2220V

。(Zn2+/Zn)=-0.7630V, E V?K-1。已知E

(1) 写出电池反应。

(2) 。求上述反应的平衡常数K

(3) 求电解质溶液ZnCl2的平均活度系数。

(4) 求上述反应在定浓条件下,在恒压无其他功的反应器中进行或在电池中可逆地进行时吸放的热量各为多少?(共12分)

解:(1) 电极反应:

Zn(s) → Zn2+ + 2e—

AgCl(s) + e—→ Ag(s) + Cl—

电池反应: Zn(s) + 2AgCl(s) →2 Ag(s) + ZnCl2(l)

/RT) == exp(zFE(2) K exp[2×96500×(0.2220+0.7630)/8.315/298.2]= 1.983×1033

-(0.05916/2)lg[4(3) =E )3] 3(b/b

,而 ,

代入 1.015=(0.2220+0.7630)-(0.05916/2)lg(4× 3×0.5553)

±=0.521

(4) 可逆电池 Qr= zFT(? E/?T)p= 2×96500×298.2×(-4.02×10-4) J?mol-1

= -23136J?mol-1

非电池反应:

rG+Qr = -zFE+ Qr=rS = rG+T rH = Qp= [-2×96500×1.015+(-23136)] J?mol-1 = -219031J?mol-1

6. 25℃时乙醇水溶液的表面张力与溶液中乙醇的浓度c(单位mol?dm-3)的关系为

/(N?m-1)=[72-0.5(c/mol?dm-3)+0.2 (c/ mol?dm-3) 2]×10-3

计算c=0.6mol?dm-3时,(1)乙醇在液面的表面过剩;(2)将半径为10-3m的玻璃毛细管垂直插入该溶液中(设乙醇水溶液完全润湿毛细管),溶液在毛细管中上升高度是多少?已知该溶液的密度为986kg?m-3,重力加速度为9.8N?kg-1。(共8分)

/dc = -(c/RT)d解:(1)

= -(c/RT)[0.4(c/ mol?dm-3)-0.5]×10-3 N?m-1/ (mol?dm-3)

=-[0.6/(8.315×298.2)](0.4×0.6-0.5) ×10-3 mol?m-2

= 6.29×10-8mol?m-2

注意单位的处理!

gr = 2×(72-0.5×0.6+0.2×0.62)/(2) h=2 ×10-3/(986×9.8×10-3m)

=0.0149m

7. 乙醛热分解CH3CHO → CH4+CO是不可逆反应,在518℃及恒容条件下,有数据:

初始压力(纯乙醛) 0.400kPa 0.200kPa

100秒后系统总压 0.500kPa 0.229kPa

求(1)乙醛分解的反应级数;(2)计算518℃时的速率常数;(3)实验测得在538℃时的速率常数是518℃时的两倍,计算该反应的活化能。(共12分)

解:本题与天津大学《物理化学》第四版教材11.33题基本相同。

设甲醛为A,因为是恒温恒容反应,可用压力代替浓度进行有关计算。

A → CH4 + CO

t=0 pA0 0 0 总压p=pA0

t=t pA pA0-pA pA0-pA 总压p=2pA0-pA

所以 pA=2pA0-p

(1) 可用多种方法求解。比较简单的是积分法。假设为级数n=1,

则 k=ln(pA0/pA)/t =ln[pA0/(2pA0-p)]/t

代入数据:

k1=ln[0.400/(2×0.400-0.500)]/100s=0.00288s-1

k2=ln[0.200/(2×0.200-0.229)]/100s=0.00157s-1

速率常数相差太多,可否定为一级反应。

假设为二级反应,则 k=(pA-1-pA0-1) t

代入数据得:

k1=[(2×0.400-0.500)-1-0.400-1] kPa-1/100s=0.00833 kPa-1?s-1

k2=[(2×0.200-0.229)-1-0.200-1] kPa-1/100s=0.00848 kPa-1?s-1

速率常数非常接近,所以可认为是二级反应。

用n级反应的压力与时间式代入建立一个方程,用尝试法求n亦可。

(2) 速率常熟 k=(k1+k2)/2 =0.00841 kPa-1?s-1。

(3) Ea=RT1T2ln(k’/k)/( T2-T1)

=(8.315×793.15×813.15×ln2/20)J?mol-1

=186 kJ?mol-1

8.有一平行反应

在500K时,k1、k2分别为4.65s-1和3.74s-1。求(1) A转化90%所需要的时间;(2)求总反应的表观活化能。已知两平行反应的活化能E1、E2分别为20kJ?mol-1和26 kJ?mol-1。(共10分)

解:本题需掌握一级平行反应的规律才容易做。若没掌握,需自己推导。

(1) A的转化率x与时间的关系如下:

t = -ln(1-x)/(k1+k2) =-ln(1-0.90)/(4.65s-1+3.74s-1)= 0.2744s

(2) E=(k1 E1+k2 E2)/ (k1+k2)=(4.65×20+3.74×26) kJ?mol-1/(4.65+3.74)

=22.67 kJ?mol-1

双电层示意图

9.将稀KI和AgNO3(过量)溶液混合制成溶胶。(1)写出胶团结构示意图;(2)画出此胶团相对的双电层电势差示意图;(3)如何确定胶粒是带正电还是带负电?(共8分)

解:(1) AgNO3为稳定剂,胶团结果如下

[(AgI)m nAg+?(n-x)NO3- ]x+ ?xNO3-

(2) 双电层电势差示意图见右。

(3) 胶粒带正电。主要由胶核吸附的离子决定。

10.在物理化学实验中为了测定反应:I-+ I2 = I3- 的平衡常数,一种方法是在水溶液系统中加入CCl4溶剂。请试述在两系统中如何确定上述反应中各物质的平衡浓度,从而计算反应的平衡常数?(共8分)

解:见实验教材。

华南理工大学

2003年攻读硕士学位研究生入学考试试卷

(请在答题纸上做答,试后本卷与答题纸一同交回)

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75.3J?mol-1?K-1;水的摩尔气化焓和冰的摩尔焓分别为40 kJ?mol-1、46.004 kJ?mol-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: vapH=subH-fusH=46.004 kJ?mol-1-40kJ?mol-1=6.004 kJ?mol-1

(1) 设加入的冰量为x mol,根据绝热条件有

fusH +Cp,m(H2O,l)(50-0)K]H = n(H2O) Cp,m(H2O,l)(50-80)K+ x [Qp= = 0

于是:

fusH +Cp,m(H2O,l)×50K]x = n(H2O) Cp,m(H2O,l)×30K/ [

= 10mol×75.3J?mol-1?K-1×30K/[6004 J?mol-1+75.3J?mol-1?K-1×50K]

= 2.31 mol

S = n(H2O) Cp,m(H2O,l)×ln(333.15K/353.15K)+(2)

fusH x [ /273.15K+Cp,m(H2O,l)×ln(333.15K/273.15K)]

=10mol×75.3J?mol-1?K-1×ln(333.15K/353.15K)+

2.31mol×[6004 J?mol-1 /27

3.15K+75.3J?mol-1?K-1×ln(333.15K/273.15K)]

= 41.42 J?K-1

2. 2mol 理想气体在101325Pa下由300K加热到500K,该过程的热为18kJ。已知系统终态的摩尔熵Sm=25 G。(12分)A,S,H,U,J?mol-1?K-1,在300K~500K温度范围内热容视为常数,试求该过程的W,

解:W= -p(V2-V1) = - p2V2+p1V1 = nR(-T1+T2) = 2×8.315×(500-300) J =3326J

cp=Q/n(T2-T1)=18000J/[2mol×(500-300)K]=45 J?mol-1?K-1

U=ncV(T2-T1)= 2×(45-8.315)×200 J = 14674J

H=ncp(T2-T1)=2×45×200 J = 18000J

S=ncpln(T2/T1)= 2×45×ln(500/300) J?K-1 =45.97J?K-1

S2=2Sm=50 J?K-1

S= (50-45.97) J?K-1 = 4.03S1= S2- J?K-1

TS= T2S2- T1S1 = (500×50-300×4.03)J = 23791J

TS=U- A = 14674J-23791J = -9117J

TS= 18000J-23791J = -5791J H-G =

3. 0.5mol 甲醇和0.5mol 乙醇组成液态混合物可视为理想液态混合物。已知甲醇、乙醇的正常沸点分别为65℃、78.5℃ ,乙醇的摩尔气化焓为39.47 kJ?mol-1,假设甲醇、乙醇的摩尔气化焓不随温度而变。

(1) 该混合物在101325Pa 下,温度达到多高才开始沸腾?(设刚沸腾时气相组成为y乙醇=0.45)

(2) 甲醇饱和蒸气压ln(p/Pa)与T的函数关系式。

(3) mixGm。(14分)mixUm和混合摩尔吉布斯函数变在298K下混合,计算混合摩尔内能变

解:(1) 设乙醇记为B,沸腾时pB=p总yB=101325Pa×0.45=45596Pa,根据拉乌尔定律,

p’=pB*=pB/xB=45596Pa/0.5=91192Pa

vapH=39.47对于温度为T’,已知乙醇的T=78.5℃,p=101325Pa且kJ?mol-1,利用克-克方程得

vapH /R)(1/T-1/T’)ln(p/p’) = -(

ln(101325Pa/91192Pa)= -( 39470/8.315)(1/351.65-K/T’)

T’=348.93K=75.78℃

(2) 设甲醇为A,混合物刚沸腾时pA=101325Pa-45596Pa=55729Pa,纯A饱和蒸气压

p’=pA*=pA/xA=55729Pa/0.5=111458Pa

利用其正常沸点的数据和克-克方程可算其气化焓

vapH/R=TT’1n(p/p’)/(T-T’)

=338.15K×348.93K×ln(101325Pa/111458Pa)/(338.15K-348.93K)

= 1043K

将正常沸点下的数据代入克-克方程得

ln(p/101325Pa) = -1043K×(1/T-1/338.15K)= -1043K/T +3.085

mixHm=0, (3) 混合焓变

mix mixHm-mixUm= pV=0-0=0

=(8.315×298)mixGm=RT(xAlnxA+ xAlnxA J?mol-1×(0.5ln0.5+0.5ln0.5)

=-1718 J?mol-1

4. 在25 ℃时,反应

=2.2×10-5 (a)CuSO4?H2O(s) = CuSO4(s) + H2O(g) K

CuSO4?H2O(s) = =6.948×10-4 (b)CuSO4(s) + H2O(l) K

水的标准摩尔生成吉布斯函数为 -237.13 kJ?mol-1 ,设水蒸气为理想气体,且V(g)>>V(l)。试求:

。fGm(1) 25℃水蒸气的标准摩尔生成吉布斯函数

(2) 25℃水的饱和蒸气压。(10分)

解:(1) 反应(a)-(b) 为

H2O(l) = H2O(g)

=+RTlnKb(b) = -RTlnKa Gm(a)-Gm=Gm (H2O,l)fGm(H2O,g)-fGm

整理得:

) /Ka(H2O,g)+RTln(Kb fGm(H2O,g)=fGm

= -237.13 kJ?mol-1+8.315×0.29815kJ?mol-1×ln[6.948×10-4/(2.2×10-5)]

= -228.57 kJ?mol-1

(2) 把水的蒸发过程当作一个反应即

H2O(l) = H2O(g)

p/p

/RT)Gm= exp(-= p/p平衡(饱和)时K =exp[(228570-237130)/(8.315×298.15)]=0.03166

所以饱和蒸气压 p=0.03166 =3.166kPa p

本题亦可用其他方法求解。

5. ZnCO3(s) 的分解反应为: ZnCO3(s)=ZnO(s) + CO2(g)

ZnCO3(s) ZnO(s) CO2(g)

(298K)/kJ?mol-1 -731.52 –318.3 –394.36

(298K)/(J?mol-1?K-1) 82.4 S 43.64 213.7

cp,m/(J?mol-1?K-1) 79.71 40.3 37.1

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

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 （适用专业：应化类材料物理与化学、化学工程、化学工艺、生物化工、工业催化、生物医学工程、应用化学、环境工程，未注明的为两类共用题） 1．苯的正常沸点为353K ，摩尔汽化焓为 30.77kJ ?mol -1 ，现将353K ，标准压力下的1摩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）。 A ．计算该过程苯吸收的热量和做的功； B ．求过程的 G 和 S ； C ．求环境的熵变； D ．可以使用何中判据判断过程的性质。（12分） 解：设计如下途径计算： A ．因真空蒸发， p 环=0 真空等温蒸发 H 3、 S 3 (1) 苯 (l) 1 mol 苯 ( l ) 1 mol 苯 ( g ) 1 mol 苯 (g ) 1 mol (2)

?=-=∴0 dV p W 环 Q = U = H - (pV ) 压力变化不大时，压力对凝聚系统的焓、熵影响不大，所以 H 1=0、 S 1=0。 又理想气体恒温 H 3=0 ，所以 H = H 1+ H 2+ H 3= H 2= n ? vap H m 则 Q =n vap H m - p (V g -V l )= n vap H m - p V g ≈ n vap H m - nRT = 1×30770 J - 1mol ×8.3145 J ·K -1·mol -1 ×353K = 27835J B. S = S 1+ S 2+ S 3= S 2+ S 2= ( H 2/T )+ nR ln(p /p ) = (30770J/353K)+1×8.3145J ·K -1×ln(101.325kPa/100kPa) = 87.28J ·K -1 G = H - T S = 30770J - 353K ×87.28J ·K -1= -39.84J C. 环境熵变 ：设系 T =环 T S 环= -Q 系/T 环= -27835J/353K =-78.85 J ·K -1 D . 可用熵判据判断过程的性质，此过程 S 隔= S 系+ S 环 = 87.28J ·K -1+(-78.85J ·K -1)= 8.43J ·K -1 > 0 故为不可逆过程。 2．已知288.15K 时纯水的饱和蒸汽压为1705Pa ，现将１mol NaOH 溶解在4.559mol 水中，

物化下学期试题及答案华南理工考研真题

物化下学期 一、选择题（共20题，每题1分。需简要说明选择的理由，否则不给分）： 1．下列各系统中属于独立粒子系统的是： A. 绝对零度的晶体 B. 理想液体混合物 C. 纯气体 D. 理想气体的混合物 答案：（）原因： 2. 双原子分子振动的零点能等于： A. kT B. (1/2)kT C. hv D. (1/2)hv 答案：（）原因： 3. 一个体积为V，粒子质量为m 的离域子系统，其最低平动能级和其相邻 能级的间隔是: A. h2/ 8mV2/3 B. 3h2/ 8mV2/3 C. 5h2/ 8mV2/3 D. 8h2/ 8mV2/3 答案：（）原因： 4. CO2分子的转动运动对内能的贡献是 A. U r=RT/2 B. U r=RT C. U r=3RT/2 D. U r=5RT /2 答案：（）原因： 5. 独立子系统的分子全配分函数,可分解为彼此独立的各种运动形式的配分函数的乘积,各配分函数中与压力有关的是 A. 平动配分函数 B. 转动配分函数 C. 振动配分函数 D. 电子配分函数 答案：（）原因： 6. 已知CO和N2的质量,转动特征温度皆基本相同,若电子均处于非简并的最低能级且振动对熵的贡献可忽略,则 A. S(CO)=S(N2) B. S(CO)S(N2) 答案：（）原因： 7. 有两根半径相同的玻璃毛细管插入水中，水面上升高度为h，其中一根在 1/3 h 处使其弯曲向下，试问水在此毛细管端的行为是 A 水从毛细管端滴下； B 毛细管端水面呈凸形弯月面； C 毛细管端水面呈凹形弯月面； D 毛细管端水面呈水平面。 答案：（）原因： 8. 讨论固体对气体的等温吸附的兰格缪尔(Langmuir)理论其最重要的基本假设为 A. 气体是处在低压下 B. 固体表面的不均匀性 C. 吸附是单分子层的 D. 吸附是多分子层的 答案：（）原因：

华南理工大学《物理化学》考研试题及参考答案

华南理工大学 2002年攻读硕士学位研究生入学考试试卷 (请在答题纸上做答，试后本卷与答题纸一同交回) 科目名称：物理化学(含物理化学实验) 适用专业：化学工程、化学工艺、工业催化、环境工程 1. 在绝热的条件下，将0.4mol某理想气体从200kPa压缩到1000kPa时，温度从300K 上升到900K，求该过程的W、△H、△S、△U、△G，判断过程的性质并指出判据，已知：该理想气体在300K和200kPa时的摩尔熵为S m＝205J·K-1·mol-1，定压摩尔热容为C p，m ＝3.5R(12分) 解：分析过程：(p1=200kPa,V1,T1=300K) →(p2=1000kPa,, V2, T2=900K) 绝热Q=0 理想气体△U = nC V,m△T = n(C p,m－R)△T △H = nC p,m△T 故W =△U －Q 过程熵 △S = nC p,m ln(T2/ T1)+nR ln(p1/ p2) △G =△(H－TS) ＝△H－(T2S2－T1S1) =△H－(T2△S－S1△T) 过程绝热，所以只能用△S判断过程的方向。 注意：本题非恒外压，功一般由热力学第一定律式计算W =△U －Q。 2. 298K时，反应N2O4(g)＝2NO2(g) 的平衡常数Kθ＝0.155，标准摩尔焓为57.24kJ·mol-1(假定温度对反应焓的影响可以忽略不计)。(共10分) 求(1) 373K时反应的平衡常数Kθ。 (2) 298K，总压为pθ时N2O4的离解度。 (3) 298K，总压为pθ，离解前N2O4和N2(惰性气体)物质的量为1：1时N2O4的离解度。 解：本题主要利用等压方程求不同温度下的平衡常数，以及与组成关系。 (1) 等压方程：ln(K2θ/ K1θ)= (T2－T1)?r H mθ/R(T2T1) (2)N2O4(g) ＝2NO2(g) t=0 1mol 0 mol t=∞时n 1－x2x n总=1＋x 分压(1－x) pθ/( 1＋x) 2x pθ/( 1＋x) K1θ＝[2x/( 1＋x)]2/[(1－x)/( 1＋x)] =4x2/(1－x2) 可求出x= (3)N2O4(g) ＝2NO2(g) N2 t=0 1mol 1mol t=∞时n1－x2x1mol n总=2＋x 分压(1－x) pθ/( 2＋x) 2x pθ/( 2＋x) K1θ＝[2x/( 2＋x)]2/[(1－x)/( 2＋x)] =4x2/(2－x－x2) 可求出x=

2003年华南理工大学 《物理化学》考研试题及参考答案(理工)

华南理工大学 2003攻读硕士学位研究生入学考试试卷 物理化学部分(与化工原理合一门课程) (试题已由葛华才老师整理求解，有错请告知！) 1. 1mol 水在100℃、101.325kPa下正常气化, 已知水的正常蒸发焓为40.64 kJ . mol-1，求此过程的Q、W、?U、?H、?S、?G。(15分) 解：Q=?H=n?Vap H m= 1mol×40.64 kJ . mol-1= 40.64kJ (注：若题目未给出蒸发焓，可以不算出数值) ?S= ?H/T= 40.64kJ/373.15K= 108.9J . K-1（可逆相变过程） ?G=0 W= -p[V(g)-V(l)]≈-pV(g) = -nRT= -1mol×8.3145J . K-1 . mol-1×373.15K=-3103J ?U=Q+W= 40.64kJ-3103J = 37.54kJ 2. 已知反应2NaHCO3(s) = Na2CO3(s) + H2O(g) + CO2(g) 温度为50℃、100℃时系统的平衡总压分别为3950Pa、96300Pa。设反应的?r H m与温度无关，试求： (1) 计算50℃时该反应的K、?r G m。 (2) 计算该反应的?r H m。 (3) 计算NaHCO3(s)的分解温度。(15分) 解：(1) 设平衡总压为p，则 2NaHCO3(s)= Na2CO3(s) + H2O(g) + CO2(g) 平衡p/2 p/2 K=p[H2O(g)] p [CO2(g)]/ p2 = (p / p)2/4 =(3950Pa/100000Pa)2/4=0.0003901 ?r G m= -RT ln K= -8.3145J . K-1 . mol-1×323.15K×ln(0.0003901)= 21089 J . mol-1 (2) T’=373.15K时，K= (p’ / p)2/4 =(96300Pa/100000Pa)2/4=0.2318 ?r H m= [RT’T/(T’-T)]ln(K’/ K) =[8.3145J . K-1 . mol-1×373.15K×323.15K/(373.15K-323.15K)]×ln(0.2318/0.0003901) =128075J . mol-1=128.1 kJ . mol-1 (3) 若分解温度即为平衡总压p=101325Pa时对应的温度T”，此时 K= (p”/ p)2/4 =(101325Pa/100000Pa)2/4=0.2567

华南理工大学物理化学考研真题Word版

华南理工大学 2001年攻读硕士学位研究生入学考试试卷 (请在答题纸上做答,试后本卷与答题纸一同交回) 科目名称:物理化学(含物理化学实验) 适用专业:化学工程、化学工艺、工业催化、环境工程 1. C6H6在100kPa时的熔点为5℃,摩尔熔化焓为9916J?mol-1,Cp,m(l)=126.8J?K-1? mol-1,Cp,m(s)=122.6J?K-1?mol-1。求100kPa、–5℃下1 mol过冷C6H6凝固成固态C6H6 的Q、△U、△H、△S、△A、△G,假设凝固过程的体积功可以忽略不计。(12分)解:涉及过程如下: H2+Cp,m(s)(T-T’)H3= Cp,m(l)(T’-T) + H2+ H1+ H= =9916 J?mol-1+(122.6-126.8)×(268-278) J?mol-1 = 9958 J?mol-1 H=恒压Q= 9958 J?mol-1 H=9958 J?mol-1pV ≈H-U= S3=S2+ S1+ S= H2/T’+Cp,m(s)ln(T/T’)Cp,m(l)ln(T’/T) + = H2/T’+[Cp,m(s)-Cp,m(s)]ln(T/T’) =9916 J?mol-1/278K+(122.6-126.8)ln(268/278) J?K-1?mol-1 = 35.8 J?K-1?mol-1 S = 9958 J?mol-1-268K×35.8 J?K-1?mol-1 = 363.6H-A=G≈J?mol-1 2. 卫生部规定汞蒸气在1m3空气中的最高允许含量为0.01mg。已知汞在20℃的饱和蒸气压 为0.160Pa,摩尔蒸气发焓为60.7kJ?mol-1(设为常数)。若在30℃时汞蒸气在空气中达到饱 和,问此时空气中汞的含量是最高允许含量的多少倍?汞蒸气看作理想气体,汞的摩尔质量为 200.6g?mol-1。(10分) 解:本题主要利用克-克方程进行计算。30℃时汞蒸气压为 vapH (T ’-T )/RTT ’]p’= p exp[ = 0.160Pa×exp[60700×(303.15-293.15)/(8.315×293.15×303.15)] =0.3638Pa 此时空气中汞含量是最高允许含量的倍数为 (pV/RT)M/0.01×10-3g =[0.3638×1/(8.315×303.15)]×200.6/10-5=2895 3.钙和镁能形成一种稳定化合物。该系统的热分析数据如下 质量百分数wCa/% 0 10 19 46 55 65 79 90 100 冷却曲线出现折点时T/K - 883 - 973 - 923 - 998 - 冷却曲线的水平线T/K 924 787 787 787 994 739 739 739 1116 (1) 画出相图(草图)并分析各相区的相态和自由度。 (2) 写出化合物的分子式,已知相对原子量:Ca,40;Mg,24。 (3) 将含钙35%的混合物1kg熔化后,放置冷却到787K前最多能获稳定化合物多少? (12分) 解1) 相图如下。单相区 F=2,两相区 F=1,三相线 F=0。 (2) 化合物C含Ca 55%,可知其分子式为 Ca:Mg= (55/40):(45/24) = 11/15 即为 Ca11Mg15。

华南理工大学《物理化学》考研试题及参考答案

若字符显示不正常，请装化学字库！ 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 (适用专业：应用化学、制糖工程) 1．苯的正常沸点为353K，摩尔蒸发焓为30.77kJ?mol-1，现将353K，标准压力下的1摩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)。 (1) 计算该过程苯吸收的热量和做的功； (2) 求过程的?G和?S； (3) 求环境的熵变； (4) 可以使用何种判据判断过程的性质。(本题12分) 解：设计如下途径计算 (1) 因真空蒸发可理解为p amb=0或恒容过程，W=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＋?vap H+0= (1×30.77)kJ=30.77kJ Q=?U=?H-? (pV)＝?vap H-p (V g-V l)= n?vap H m-p V g=n?vap H m-nRT = (30770-1×8.315×353)J = 27835J (2) ?S=?S1+?S2+?S3=0+?S2+?S3= (?H2/T)+ nR ln(p/p ) ={(30770/353)+1×8.315×ln(101.325kPa/100kPa)}J·K-1

= 87.28J ·K -1 ?G =?H -T ?S = (30770-353×87.28)J= -39.84J (3) ?S amb = -Q /T amb = -27835J/353K = -78.85 J ·K -1 (4) 可用熵判据判断过程的性质，此过程 ?S iso =?S sys +?S amb = 87.28J ·K -1+(-78.85J ·K -1)= 8.43J ·K -1 > 0 故为不可逆过程。 2．有关金刚石和石墨在298K 时的热力学数据如下表所示： ?c H m /(kJ ·mol - 1) -395.3 -393.4 S m /(J ·K -1·mol -1) 2.43 5.69 密度/(kg ·dm -3) 3.513 2.260 求：A. 298K 时，由石墨转化为金刚石的?r G m ； B. 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 A. ?r H m =?c H m (石墨) - ?c H m (金刚石) = -393.4 kJ ·mol -1 - (-395.3 kJ ·mol -1) = 1.9 kJ ·mol -1 ?r S m =S m (石墨) - S m (金刚石) = 2.43 J ·K -1·mol -1 - 5.69 J ·K -1·mol -1 = -3.26 J ·K -1 ·mol -1 ?r G m =?r H m –T ?r S m = 1900 J ·mol -1 - 298K ×(-3.26 J ·K -1·mol -1) = 2871 J ·mol -1 B ．设计如下路径 ? G =0 石 墨 p 、298K 金刚石 p ，298K ?=p p p V G θd Δ3金 ?G 2=2871J ·mol -1 石 墨 p 、298K 金刚石 p ，298K ?=p p dp V G θ1Δ石

华南理工大学考研物理化学试题

一．计算题 1． 如图所示：一个缸壁和活塞均为绝热的气 缸被一固定的导热隔板分为两部份，靠近活塞的部分里有1mol 氢气，另一部分里有0.005mol 氧气和0.01mol 一氧化碳，反应开始前两部分的温度均为25℃，反应过程中活塞所受的压力恒定，假定导热隔板热容为零，活塞运动无摩擦，一氧化碳的氧化反应可以进行到底，所有气体均为理想气体。求从反应开始到结束并达到热平衡时整个气缸系统的Q 、W 、?U 、?H 。已知二氧化碳和氢气的C p,m 均为3.5R ，一氧化碳 和二氧化碳在25℃下的标准摩尔生成焓分别为：-110.525 kJ·mol -1、-393.609 kJ·mol -1。 （16分） 2． 10mol 氧气、1mol 氢气和1mol 过热冰在一温度为25℃，压力为100kPa 的反应器中进行恒温恒压反应，假定平衡时化学反应已进行到底，求从反应开始到系统处于平衡态时系统的Q 、W 、?U 、?H 、?S 、?F 、?G 。已知氢气、氧气、和液态水在25℃时的标准熵分别为：130.684J·mol -1·K -1、205.138J·mol -1·K -1、69.91J·mol -1·K -1，液态水在25℃时的标准摩尔生成焓为 -285.830kJ·mol -1，饱和蒸气压为3.167kPa ，冰在0℃时的可逆熔化焓为5.999 kJ·mol -1，水在100℃时的可逆蒸发焓为40.668 kJ·mol -1，水蒸气、水和过热冰的C p,m 分别为33.577J·mol -1·K -1、75.291J·mol -1·K -1、36.000 J·mol -1·K -1，忽略热容随温度的变化、凝聚态受压力的影响及凝聚态的体积，所有气体可近似看成理想气体。 （16分） 3． 20℃时，苯的饱和蒸气压是13.332kPa ，辛烷的饱和蒸气压是2.6664kPa ，如果将1mol 辛烷溶于4mol 苯中，形成的溶液是理想溶液，计算： （1）该溶液的总蒸气压； （2）气相组成（用物质的量分数表示）； （3）将气相完全冷凝后,并让其达到气液平衡，问此时的气相组成有多少？(15分) 4． 反应 C （石墨）= C （金刚石） 25℃时，r m H ?$=1880J·mol -1，r m S ?$= -3.31J·K -1， 金刚石和石墨的密度分别为3.51g·cm -3和2.22g·cm -3。 （1）导出r m G ?$= f (T )的关系式，并用此式计算500K 的r m G ?$值，计算的时候假定r m H ?$， r m S ?$是常数。 （2）计算 500K 反应处于平衡时的压力。问在25℃, 标准压力100kPa 时哪一种形式的碳在热力学上更为稳定，这种形式的碳在所有的T 和100kPa 时都稳定吗？ （3）你用哪两个反应的r m H ?$（容易测定）来确定上述反应的r m H ?$。 （4）根据上述计算你认为采用什么实际条件可以从石墨制造金刚石？ （15分） 5． 在298 K 时，电池 Pt │H 2│H + .. OH -│O 2│Pt 的标准电动势E $= 0.40 V ，水的f m G ?$= -237.2 kJ·mol -1 。求解离过程 H 2O(l) → H +(aq) + OH -(aq) 的f m G ?$(解离) 和水的离 子积K w 。 （15分） 6． 计算下述电池于298 K 时的电动势并判断电池的反应方向：

物化上学期试题及答案华南理工考研真题1

年《物理化学》上学期试题 1999年《物理化学》上学期试题 1999 一、选择题.（每题2分，共10题） 1·在298K和100kPa下，反应3C(s)+O2(g)+3H2(g)→CH3COOCH3(l)的等压热效应Q p与等容热效应Q v之差为 A.9911J·mol-1 B.-9911J·mol-1 C.14866J·mol-1 D.7433J·mol-1 1·.A Q p-Q v=△vRT=(0-4)×8.3145J/(mol·K)×298K=-9911J·mol-1 2·在一个绝热的刚壁容器中，发生一个化学反应，使系统的温度从T1升高到T2.压力从p1升高到p2，则 A.Q>O，W<0，△U0，W=0，△U>0 2.B 3·满足△S=0的过程是 A.可逆绝热过程 B.节流膨胀过程 C.绝热过程 D.等压绝热过程 3.A 4·比较如下两筒氧气（理想气体）化学势的大小 A.μA>μB B.μA<μB C.μA=μB D.不能比较其相对大小 B.μ=μθ+RT ln(p/pθ) 4·已知373K时液体A的饱和蒸气压为66.7kPa，液体B的饱和蒸气压为101kPa，设A和B构成理想液体混合物，则当A在溶液中的物质的量分数为0.5时，气相中A的物质的量分数应为： A.0.199 B.0.301 C.0.398 D.0.602 4.C y A=p A*x A /(p A*x A+p B*x B)=66.7*0.5/(66.7*0.5+101*0.5)=0.398 5若298K时反应N2O4(g)＝2NO2(g)的Kθ=0.1132，则当p(N2O4)=p(NO2)=1kPa 时，反应将 A.向生成NO2的方向进行； B.向生成N2O4的方向进行； C.正好达化学平衡状态； D.难于判断其进行方向。 6·将固体NH4HCO3(s)放入真空容器中，恒温到400K，NH4HCO3按下式分解并达到平衡: NH4HCO3(s)=NH3(g)+H2O(g)+CO2(g) 系统的组分数C和自由度数F为 A.C=2，F=1 B.C=2，F=2 C.C=1，F=0 D.C=1，F=1 6.C S=4 C=S-R-R'=4-1-2=1

华南理工大学_845材料物理化学2015--2017年_考研真题

845 华南理工大学 2015年攻读硕士学位研究生入学考试试卷（试卷上做答无效，请在答题纸上做答，试后本卷必须与答题纸一同交回） 科目名称：材料物理化学 适用专业：材料学；材料工程(专业学位)；生物医学工程；生物医学工程(专业学位) 共6页一、选择题（40分，每小题2分） （1）在面心立方晶体中，密排面是（） (A){001}面（B）{011}面（c）{111}面(D){110}面 （2）MgO、CaO和SrO均为NaCl型结构，其晶格能分别为936 KCal/mol、830KCal/mol和784KCal/mol，则其熔点存在以下关 系（） (A)MgO>CaO>SrO（B）SrO>CaO>MgO (C)CaO>MgO>SrO(D)MgO=CaO=SrO (3)离子晶体AB中，A和B的离子半径分别为0.078和0.132nm, 则正离子配位数为（） （A）3（B）4(C)6(D)8 (4)在尖晶石型结构中，二价阳离子占据（） （A）四面体空隙（B）八面体空隙 （C）立方体空隙（D）三方柱空隙 (5)下列硅酸盐矿物，属于链状结构的是（） （A）镁橄榄石Mg2[SiO4](B)顽火辉石Mg2[Si2O6] （C）绿柱石Be3Al2[Si6O18](D)叶腊石Al2[Si4O10](OH)2 (6)在下列几类晶体中，形成间隙型固溶体的次序是（） (A)沸石>CaF2>TiO2>MgO(B)MgO>TiO2>CaF2>沸石 (C)CaF2>TiO2>MgO>沸石(D)TiO2>MgO>CaF2>沸石 (7)在非化学计量化合物UO2+x中存在的非化学计量结构缺陷类型 是（） （A）阴离子空位（B）阳离子空位 第1页

华南理工大学物理化学2006研究生入学考试试卷及答案详解

452 华南理工大学 2006年攻读硕士学位研究生入学考试试卷 (试卷上做答无效，请在答题纸上做答，试后本卷必须与答题纸一同交回) 科目名称：物理化学(二) 适用专业：材料物理与化学材料学材料加工工程化学工程化学工艺生物化工 应用化学工业催化能源环境材料及技术生物医学工程应用化学 试题点评：本套题过于综合(如计算题1，2，8)，有些知识点太多重复，而有些知 一．计算题 1．如图所示：一个缸壁和活塞均为绝热的 气缸被一固定的导热隔板分为两部份，靠近活塞的部分里有1mol 氢气，另一部分里有0.005mol 氧气和0.01mol 一氧化碳，反应开始前两部分的温度均 为25℃，反应过程中活塞所受的压力恒定，假定导热隔板热容为零，活塞运动无摩擦，一氧化碳的氧化反应可以进行到底，所有气体均为理想气体。求从反应开始到结束并达到热平衡时整个气缸系统的Q 、W 、?U 、?H 。已知二氧化碳和氢气的C p ,m 均为3.5R ，一氧化碳和二氧化碳在25℃下的标准摩尔生成焓分别为：-110.525kJ·mol -1、-393.609kJ·mol -1。(16分) 解：缸壁和活塞均为绝热，故整个气缸系统无热交换，即Q =0。对隔板固定的左边系统状态变化为恒容过程，可设想如下： 0.005mol O 2(g)+0.01mol CO(g)0.01mol CO 2(g)0.01mol CO 2(g) ????→?V ℃，恒25??→?V t ，恒过程Q 左=Q r ，V +Q t ,V = (∑B v B ?f H B - ∑B v B RT )+n (CO 2)(C p ,m -R )(T -298.15K)=0.01×[(-393609+110525-0.5×0)J －(-0.5×8.315×298.15)J]+{0.01×2.5×8.315×(T /K -298.15)}J ={-2880.4+0.2079T /K}J 对于带有活塞的右边系统，发生恒压变化，即 1mol H 2(25℃，p ,V 1)→1mol H 2(t ，p ,V 2) 过程热Q 右=n (H 2)C p ,m (T -298.15K)=[1×3.5×8.315×(T /K -298.15)]J=(29.10T /K –8676.9)J 总热效应Q =Q 左+Q 右=(-2880.4+0.2079T /K +29.10T /K –8676.9)J=0得T =394.34K W =W 左+W 右=0-p (V 2-V 1)=-n (H 2)R (T -298.15K)=-1×8.315×(394.34-298.15)J =-799.8J ?U =W +Q =W =-799.8J ?H =?U +?pV =?U +?(pV )左+?(pV )右

2018年华南理工大学研究生入学考试专业课真题852_物理化学(二)

852B 华南理工大学 2018 年攻读硕士学位研究生入学考试试卷（试卷上做答无效，请在答题纸上做答，试后本卷必须与答题纸一同交回） 科目名称：物理化学(二) 适用专业：材料科学与工程；化学工程；化学工艺；生物化工；应用化学；工业催化； 能源化学工程；绿色能源化学与技术；化学工程(专硕)

? G $ $ r m (3) 该化合物从缓冲溶液中萃取还是从正辛醇中萃取更有效？升温 对萃取是否有效？(15 分) 5. 已知反应 C 2H 4 (g) + H 2O(g)= C 2H 5OH(g) 的标准摩尔吉布斯函数 与绝对温度 T 的关系为： $ / (J .mol -1) =-3.47?104 +26.4 (T /K) ln(T /K) +45.2 (T /K) (1) 推导标准摩尔反应焓 ?r H m 与温度 T 的关系。 (2) 计算 573K 时的标准平衡常数 K ?。 (3) 计算 573K 时的标准摩尔反应熵 ?r S m 。 (15 分) 6. 对合成氨反应 N 2(g)+3 H 2(g) = 2 NH 3(g)，已知 298K 时的标准摩尔 反应焓为 -46.11 kJ .mol -1。 (1) 反应若在恒温恒容容器中进行，充入惰性气体会使反应向左移动 吗？ (2) 从热力学角度提出促进氨合成的三种操作。(７分) 7. 实验测得金属铜(Cu)和镧(La)系统的凝聚系统相图如下： (1) 计算两种金属形成的化合物的化学比例式(分子式)。

(2) 指出图中各相区的相态。 (3) 绘制含镧摩尔分数为0.2 时从1000℃降温的冷却曲线，指出折点处的相变或反应行为。 (4) 对于含镧摩尔分数为0.8 的混合物，如何得到纯镧固体? (15 分) 8. CaCO3(s)、CaO(s)和CO2(s)在温度T 下达到平衡，确定系统的独立组分数、自由度数和对应的强度变量。(７分) 9. 有一级平行反应A ?k?1 →B 和A ?k?2 →C，其中主反应生成B，副反应生成C。 (1) 若副反应可忽略，800K 时A 反应一半所需时间为138.6s，求A 反应完成99.9%所需的时间。 (2) 若副反应不可忽略(以下同此条件)，800K 时A 反应99.9%所需时间为1837s，求(k1+k2)。 (3) 若已知800K 时k1 为2.71?10-3 s-1，求k2 及产物分布c B/c C。 (4) 若800K 时两反应的指前因子相同，活化能E a1=70 kJ.mol-1，求 E a2。 (5) 欲提高主反应的产率，反应是降温还是升温好？为什么？(15 分) 10. 298K 时，电池Zn(s) | ZnCl2 (a) | Hg2Cl2(s) | Hg(l) 的电动势为1.2272 V，(?E?/T)p 为-4.52?10-4 V.K-1 。已知该温度下标准电极电势E?(Zn2+|Zn) = -0.7630V，E?(Cl-|Hg2Cl2|Hg) = 0.2676 V。 (1) 写出电极反应和电池反应。 (2) 求电解质ZnCl2 的活度a。 (3) 求该电池反应298 K 时的?r G m 、?r S m、?r H m 和可逆热Q r。(15 分) 11. 291 K 时各种脂肪酸水溶液的表面张力γ 与浓度c 的关系式为γ = γ0 –a ln(1+bc)，其中γ 0 为纯水的表面张力，a 和b 为常数。 (1) 推导脂肪酸的吸附量Γ 与浓度c 的关系。