華南理工物理化學(xué)考研真題參考答案2008工科

1、.(多版).9 月.852華南理工大學(xué)學(xué)位攻讀入學(xué)試卷(試卷上做答無(wú)效，請(qǐng)?jiān)诖痤}紙上做答，試后本卷必須與答題紙一同交回)科目名稱(chēng)：物理化學(xué)(二)適用專(zhuān)業(yè)：材料物理與化學(xué) 材料學(xué) 材料加工工程 化學(xué)工程 化學(xué)工藝 應(yīng)用化學(xué) 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(xué)工程說(shuō)明：本套試題難度合適，適用于工科各專(zhuān)業(yè)。根據(jù)結(jié)果，364 位參考同學(xué)的總平均成績(jī)超過(guò) 110 分，最高分超過(guò) 140 分?？偟膩?lái)說(shuō)，面，分布基本合理，但個(gè)別知識(shí)點(diǎn)有重復(fù)。內(nèi)容比較全特別提醒：時(shí)個(gè)別同學(xué)把做在試卷上，因改卷時(shí)只有答題部分，無(wú)試卷，所以做在試卷上的是無(wú)效的！下面的題目做了少量的修改，以更加符合物理化學(xué)原理。若有

2、錯(cuò)誤，歡迎告知！信息請(qǐng)看主頁(yè)：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(guò)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(shuō)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(jì)算結(jié)果可知，可逆過(guò)程對(duì)環(huán)境做功(絕對(duì)值)較大。2，兩只 5 dm3 充滿 N2(g，可視為理想氣體)的燒瓶浸沒(méi)在沸水里，瓶?jī)?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(guò)程的熱(Q)和系統(tǒng)熱力學(xué)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(diǎn)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(wú)關(guān)。計(jì)算上述過(guò)程的 W，Q， U， H，S， A和G。答：正常沸點(diǎn) 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(yíng)養(yǎng)液的濃度為 0.1mol dm-3。(1) 求此溶液在 25時(shí)的滲透壓。若把植物細(xì)胞近似看成半透膜，試計(jì)算該營(yíng)養(yǎng)液能被植物的高度。(2) 假設(shè)植物毛細(xì)管半徑為0.1m，該營(yíng)養(yǎng)液能夠完全潤(rùn)濕毛細(xì)管，試計(jì)算該營(yíng)養(yǎng)液在毛細(xì)管中的高度。(3

5、) 根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，判斷植物主要依賴何種方式獲取養(yǎng)分？(4) 你認(rèn)為植物能夠長(zhǎng)的高度極限應(yīng)該多少？原因？已知該營(yíng)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(xì)管；(4) 100m 左右。s-2。5. 已知溫度為 T時(shí)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(huà)出 A-B 組分在該溫度時(shí)的相圖即 p-x(y)草圖，同時(shí)標(biāo)明圖中特殊p點(diǎn)、線和面的意義，各相區(qū)

6、的度數(shù)。(2) 若實(shí)際液態(tài)混合物含B 為 xB 時(shí)，測(cè)得B 的氣相分壓為pB，試寫(xiě)出液相組分 B 的活度和活度系數(shù)的計(jì)算公式。(15 分)p *BAxB (yB)B答：(1) 見(jiàn)。(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(jiàn)右。已知baSiO2 較低溫度時(shí)以鱗石英存在，稍高溫時(shí)會(huì)轉(zhuǎn)化為白TK硅石。 SiO 和 Al O 會(huì)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(duì)應(yīng)的相平衡。畫(huà)出點(diǎn) 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(diǎn) a和 b的冷卻曲線見(jiàn)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(dòng)勢(shì)的測(cè)量，在物理化學(xué)研究工作中具有重要的實(shí)際意義。通過(guò)電池電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量 ，可以獲得氧化還原體系的許多熱力學(xué)

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(xué)函數(shù)改變量等。試問(wèn)：(1) 對(duì)消法(補(bǔ)償法)經(jīng)常用來(lái)測(cè)量原電池的電動(dòng)勢(shì)。請(qǐng)描述對(duì)消法測(cè)量原電池電動(dòng)勢(shì)的原理。測(cè)量原電池的電動(dòng)勢(shì)時(shí)，鹽橋的主要作CCBAEx檢流計(jì)EN用是什么？(2) 原電池的電動(dòng)勢(shì)測(cè)量時(shí)，已知原電池 Pt| H2(g，100 kPa)|HCl (b=0.1 molkg-1) | Cl2(g，100對(duì)消法測(cè)電動(dòng)勢(shì)原理圖kPa) | Pt 在 25時(shí)電動(dòng)勢(shì) E1.488 V，試計(jì)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(shì)。 (2) 0.7968答：(1) 見(jiàn)8T1000 K 時(shí)，反應(yīng) C(s) + 2H2(g)= CH4(g) 的 G =19.397 kJmol-1。現(xiàn)有與碳反應(yīng)r m的氣體混合物，其組成為體積分?jǐn)?shù)(CH4)0.1，(H2)0.8，(N2)0.1，試問(wèn)：(1) T1000 K，p= 100 kPa 時(shí)， rGm 等于多少？甲烷能否生成？(2) T1000 K 時(shí)，壓力須增加到若干，上述甲烷的反應(yīng)才能進(jìn)行？(15 分)答：(1) G =3.965 kJmol-1 0，無(wú)法生成。(2) p1.611 p 。r mk1 B(

10、g) + C(g) 在 25時(shí) k =0.21s-1， k = 5.310-3 MPa-1 s-1，37時(shí) k =9 反應(yīng) A(g)1-11k10.84s-1。(1) 求 298K 時(shí)的平衡常數(shù) Kp和標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù) K。(2) 求 298K 時(shí)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(shí)以 105Pa 的 A(g)開(kāi)始進(jìn)行反應(yīng)，若使總壓達(dá)到 1.5105Pa，問(wèn)需時(shí)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(guò)量(以A 表示醋酸)時(shí)，其動(dòng)力學(xué)方程為： A= kAcA2實(shí)驗(yàn)測(cè)得 100時(shí)，催化劑 H2SO4 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.03%時(shí)，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(jìn)行兩次實(shí)驗(yàn)，問(wèn)：(1) 醋酸初始濃度增加一倍，初速率增到原來(lái)幾倍？(2) 醋酸初始濃度增加一倍，若轉(zhuǎn)化率均為 60%所需時(shí)間減少多少？(3)當(dāng) 100醋酸初始濃度為 1.80mol dm-3 時(shí)反應(yīng)的半衰期為多少，再反應(yīng)一半所需時(shí)間為多少？ (15 分)說(shuō)明：間歇反應(yīng)器即為非示醋酸丁酯是錯(cuò)誤的！的反應(yīng)器，相當(dāng)于一個(gè)大燒瓶中進(jìn)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(shí)將 10g 水分散成表面積為 105 m2 的系統(tǒng)，計(jì)算該過(guò)程的表面已知 298K 時(shí)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(dāng)溶液的表面吸附達(dá)平衡后