00-03华南理工物理化学资料全集
25页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(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30.77kJmol-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 DG和DS;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:真空等温蒸发 DH、DSDH3、DS3 (3)(1) DH1、DS1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) DH2、DS2A因真空蒸发,p环=0Q=DU=DH-D (pV)压力变化不大时,压力对凝聚系统的焓、熵影响不大,所以DH1=0、DS1=0。又理想气体恒温 DH3=0 ,所以DH=DH1+DH2+DH3=DH2= n D vapHm则 Q=n
2、DvapHm - p (Vg-Vl)= nDvapHm - pVgnDvapHm - nRT = 130770 J - 1mol8.3145JK-1mol-1353K = 27835JB. DS=DS1+DS2+DS3=DS2+DS2= (DH2/T)+ nRln(p/p) = (30770J/353K)+18.3145JK-1ln(101.325kPa/100kPa) = 87.28JK-1DG=DH - TDS = 30770J - 353K87.28JK-1= -39.84JC. 环境熵变 :设=DS环= -Q系/T环= -27835J/353K =-78.85 JK-1D . 可用熵判据判断过程的性质,此过程DS隔=DS系+DS环= 87.28JK-1+(-78.85JK-1)= 8.43JK-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mol NaOH溶解在4.559mol水中,测得该溶液的饱和蒸汽压596.5Pa,求:A. A. 溶液中水的活度;B. B. 在纯水中和在溶液中,水的化学势的差值。 (应化类做, 分)解: A. a(H2O
3、)=p(H2O)/ p*(H2O)=596.5Pa/1705Pa=0.3499B H2O(溶液) H2O(纯水) Dm =m*(H2O)-m(H2O)因为 m(H2O)=m*(H2O)+RT lna(H2O)所以 Dm = -RT lna(H2O)= -8.3145JK-1mol-1288.15Kln0.3499=2516Jmol-13有关金刚石和石墨在298K时的热力学数据如下表所示:金刚石石墨DcHm/(kJmol-1)-395.3-393.4Sm/(JK-1mol-1)2.435.69密度/kgdm-33.5132.260求:A. 298K时,由石墨转化为金刚石的DrGm;B. 298时,由石墨转化为金刚石的最小压力。(分)解: 石墨 = 金刚石A. DrHm =DcHm(石墨) - DcHm (金刚石) = -393.4 kJmol-1 - (-395.3 kJmol-1) = 1.9 kJmol-1 DrSm =Sm(石墨) - Sm (金刚石) = 2.43 JK-1mol-1 - 5.69 JK-1mol-1 = -3.26 JK-1mol-1 DrGm =DrHm -
4、T DrSm = 1900 Jmol-1 - 298K(-3.26 JK-1mol-1) = 2871 Jmol-1B设计如下路径石墨p, 298K金刚石p, 298KDG=0石墨p, 298K金刚石p, 298KDG2=2871Jmol-1DG1=DG3= DG=DG1+DG2+DG3=0 假设(V金-V石)与p无关,得: (V金-V石)( p - p) = -DG2=1.516109 Pa = 1.516106 kPa 4对MnO-FeO二组分系统,已知MnO和FeO的熔点分别为1785和1370;在1430时,含有40和70FeO(质量)两固溶体间发生转熔变化,与其平衡的液相组成为85FeO;在1200,两个固溶体的组成为36FeO和74FeO。A. A. 试绘制出该系统的相图;B. B. 指出个区域和三相线对应的相态和自由度;C. C. 当一含74FeO的二相组分系统,由1650缓慢冷至1100时,作出冷却曲线,简述其相态的变化。D. D. 当一含74FeO的二相组分系统,由1650缓慢冷至无限接近1430,试分析此时各相的组成和质量。假设系统的总质量为1kg。 (12分)解:
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