華南理工大學(xué)2006年452物理化學(xué)2（含答案）考研真題

452

華南理工大學(xué)

2006年攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試卷

（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)工藝生

物化工應(yīng)用化學(xué)工業(yè)催化能源環(huán)境材料及技術(shù)生物醫(yī)學(xué)工程

應(yīng)用化學(xué)

共3頁(yè)

一．計(jì)算題

1．如圖所示：一個(gè)缸壁和活塞均為絕熱

的氣缸被一固定的導(dǎo)熱隔板分為兩部份，靠近

活塞的部分里有1mol氫氣，另一部分里有

0.005mol氧氣和0.01mol一氧化碳，反應(yīng)開(kāi)始

前兩部分的溫度均為25℃，反應(yīng)過(guò)程中活塞所受的壓力恒定，假定導(dǎo)熱隔板熱容為

零，活塞運(yùn)動(dòng)無(wú)摩擦，一氧化碳的氧化反應(yīng)可以進(jìn)行到底，所有氣體均為理想氣體。

求從反應(yīng)開(kāi)始到結(jié)束并達(dá)到熱平衡時(shí)整個(gè)氣缸系統(tǒng)的Q、W、U、H。已知二氧化

碳和氫氣的Cp,m均為3.5R，一氧化碳和二氧化碳在25℃下的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓分別為：

110.525kJ·mol1、393.609kJ·mol1。（16分）

2．10mol氧氣、1mol氫氣和1mol過(guò)熱冰在一溫度為25℃，壓力為100kPa的反

應(yīng)器中進(jìn)行恒溫恒壓反應(yīng)，假定平衡時(shí)化學(xué)反應(yīng)已進(jìn)行到底，求從反應(yīng)開(kāi)始到系統(tǒng)處

于平衡態(tài)時(shí)系統(tǒng)的Q、W、U、H、S、F、G。已知?dú)錃狻⒀鯕?、和液態(tài)水在

25℃時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)熵分別為：130.684J·mol1·K1、205.138J·mol1·K1、69.91J·mol1·K1，

液態(tài)水在25℃時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓為285.830kJ·mol1，飽和蒸氣壓為3.167kPa，

冰在0℃時(shí)的可逆熔化焓為5.999kJ·mol-1，水在100℃時(shí)的可逆蒸發(fā)焓為40.668

-11111

kJ·mol，水蒸氣、水和過(guò)熱冰的Cp,m分別為33.577J·mol·K、75.291J·mol·K、

36.000J·mol1·K1，忽略熱容隨溫度的變化、凝聚態(tài)受壓力的影響及凝聚態(tài)的體積，

所有氣體可近似看成理想氣體。（16分）

3．20℃時(shí)，苯的飽和蒸氣壓是13.332kPa，辛烷的飽和蒸氣壓是2.6664kPa，如

果將1mol辛烷溶于4mol苯中，形成的溶液是理想溶液，計(jì)算：

（1）該溶液的總蒸氣壓；

（2）氣相組成（用物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)表示）；

（3）將氣相完全冷凝后,并讓其達(dá)到氣液平衡，問(wèn)此時(shí)的氣相組成有多少？(15分)

第1頁(yè)

$-1$1

4．反應(yīng)C（石墨）=C（金剛石）25℃時(shí)，rmH=1880J·mol，rmS=3.31J·K，

金剛石和石墨的密度分別為3.51g·cm3和2.22g·cm3。

$

（1）導(dǎo)出rmG=f(T)的關(guān)系式，并用此式計(jì)算500K的值，計(jì)算的時(shí)候假

定，是常數(shù)。

（2）計(jì)算500K反應(yīng)處于平衡時(shí)的壓力。問(wèn)在25℃,標(biāo)準(zhǔn)壓力100kPa時(shí)哪一種

形式的碳在熱力學(xué)上更為穩(wěn)定，這種形式的碳在所有的T和100kPa時(shí)都穩(wěn)定嗎？

（3）你用哪兩個(gè)反應(yīng)的（容易測(cè)定）來(lái)確定上述反應(yīng)的。

（4）根據(jù)上述計(jì)算你認(rèn)為采用什么實(shí)際條件可以從石墨制造金剛石？（15分）

+$

5．在298K時(shí)，電池Pt│H2│HOH│O2│Pt的標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)E=0.40V，

$1+-

水的fmG=237.2kJ·mol。求解離過(guò)程H2O(l)→H(aq)+OH(aq)的(解

離)和水的離子積Kw。（15分）

6．計(jì)算下述電池于298K時(shí)的電動(dòng)勢(shì)并判斷電池的反應(yīng)方向：

12+1

Cu│Cu(OH)2(s)│OH(0.1mol·kg)Cu(0.1mol·kg)│Cu

$2+

已知標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)E(Cu/Cu)=0.337V，[Cu(OH)2(s)/Cu]=0.224V。（15分）

7．NaCl-H2O所組成的二組分體系。在-21℃時(shí)有一個(gè)低共熔點(diǎn)。此時(shí)，冰、

NaCl·2H2O(s)和濃度為22.3%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的NaCl水溶液平衡共存。在-9℃時(shí)不穩(wěn)定

化合物(NaCl·2H2O)分解，生成無(wú)水NaCl和27%的NaCl水溶液。已知不穩(wěn)定化合物

NaCl·2H2O中NaCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.619；無(wú)水NaCl在水中的溶解度受溫度的影響不

大(當(dāng)溫度升高時(shí)，溶解度略有增加)。

（1）試?yán)L出相圖，并指出各部分存在的相態(tài)和自由度；

（2）若有1000g28%的NaCl溶液，由160℃冷到-10℃，問(wèn)此過(guò)程中最多能析出多

少純NaCl？

（3）以海水(含2.5%NaCl)制取淡水，問(wèn)冷到何溫度時(shí)析出淡水最多?(15分)

8．在一密閉容器中，反應(yīng)物A、B以等物質(zhì)的量進(jìn)行某氣相反應(yīng)

k1511121

A(g)B(g)噲垐垐垎C(g)，已知298K時(shí)，k1=2.110Pa·s，k1=510s，當(dāng)溫

k1

度升高到310K時(shí)，測(cè)得k1和k1的值均增加1倍，設(shè)氣體均為理想氣體，計(jì)算：

$

（1）298K時(shí)反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp和K；

（2）正逆反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)活化能；

$$

（3）298K時(shí)反應(yīng)的rmH和rmG；

第2頁(yè)

（4）298K時(shí)，若反應(yīng)物起始總壓為100kPa，要使總壓到60kPa，需要多長(zhǎng)時(shí)間？

（15分）

二．簡(jiǎn)答題

9．試用熱力學(xué)第一和第二定律證明任何封閉系統(tǒng)從一個(gè)相同始態(tài)到一個(gè)相同末態(tài)

的所有過(guò)程中，以可逆過(guò)程對(duì)外做功最大，接受環(huán)境的功最小。（7分）

10．何為化學(xué)勢(shì)？化學(xué)勢(shì)的物理意義是什么？化學(xué)勢(shì)適用于什么體系？（7分）

-3-1-3

11．試判斷苯在清潔的水面上能否鋪展？已知：苯-水=3510N·m；苯=28.910

-1-3-1-3-1

N·m；水=72.710N·m；溫度為293K苯與水互溶達(dá)飽和后，水=62.410N·m；

-3-1

苯=28.810N·m。（7分）

13