华南理工大学2004年考研物化试题及答案(工科)

1、2004年攻读硕士学位研究生入学考试试卷（452）姿考答案华南理工大学2004年攻读硕士学位研究生入学考试试卷(452)考签案科目名称：物理化学适用专业：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 境工程说明：本答案由葛华才老师完成，试题做了规范化和少量处理，若有不恰当之处特别是错误之处，欢迎用 电子邮件方式告知葛老师本人(邮箱：gel963126 com)。1.始态为259常压下的10克固体置于含足够氧的弹式量热计中燃烧，最终产物为2S9的CO2及液体水，过程放热400.911kJo试求此过程的焙变.(10分)解：弹式最热计燃烧过程C10H8(s)+ 12O2(g) = 10CO2(g) + 4H2O0)是恒容过程，故S0=-4OO 911kJ=-400.91 lkJ+(-2) X (1 Og/128g) X 8.315 X 298.15 X10 3kJ= -401.298 kJ2. 在绝热系统中将273K、lmol的水和373K、lmol的水混合，试计算此过程的爛变心设在此温度范 围水的等压摩尔热容量为75JKTmoL(10分)解：整个系统过

2、程为恒压绝热过程，设终态温度为刀则Q=AAMmol X q(G-273K)+ linol X373K)=0解得T=323K过程埼变2=g冷水热水)=lmolx75J- K1 - mot1 xln(3 23/273)+ lmolx*75JKTmol-1xln(323/373)=1 819J-K-13. 已知反应A(g) = 2B(g)在298K时4瓷=4.7乩试求：(1) 反应开始只有A,在298K . lOOkPa下A廻的离解度？(2) 当温度不变，总压增至lOOOkPa, A的离解度？(3) 反应开始时原料气中A 与惰性气体的摩尔比为1： 2,在298K、lOOkPa下A锄的离解度？(4) 解释、(3)的计算结果.(15分)解:(1) n=exp(- 瓷/?7)=exp-4 75x1000/(8 315x298)=0 1471A(g) = 2B(g)M) lmol Omol平衡 (l-mol 2z7mol n u=(l+molpH涉 IQS, 叶S芮 Q+d)=【伽)护 Pa) =3(1+创(1-劲/(1+创=4/(l - 0 1471eO 1883(2)凤=(1-勿1 护/(1+Q

3、,A=SX1 护/(1+G走=(伽)2/(期0】=10/(!-)=0 14717=0 06053A(g)=2B(g)惰性气体2=0lmolOmol2mol平衡（1-）molZzzmol2moln &=(3+&)molFa=G -劲护/（3+勿，丹=%护/（3+a）=伽 H（护 Pa） =3（3+创2/（1-劲（3+勿=4刃（37亠）=0 14714=（3-2t2-O 1471eO.3636 反应是气相分子数增加的反应,从C）计算可知，恒温时，增加总压不利亍反应；而加入惰性气体相当 J：降低总斥，故（3）情况白利J：反应。4. 对于汞一铉二组分系统，已知汞和轮的熔点分别为399和3039,它们可形成化合物T12H&i 熔点为15-C；形成的低共熔点的组成分别为8%、41%T1（质量分数），相对应的温度分别为609、0-C；汞和铠的摩尔质量分别为200.5g- mor、2O4.3gmor】。（1）画出汞一轮二组分系统 的相图（示意图）.（2）分析各区域和三相线对 应的相态和自由度。（M分）解：（1）示意图见右。C）各区相态如卜：I Hg(sXTl2Hg5(s) 口 TLHg5(sTl(s)

4、 HI Hg(s)+LIV,V. L4-Tl2Hg5(s)VI L+Tl(s)VH L2004年攻读硕士学位研究生入学考试试卷(452)蓼考答案三相线 ABC Hg(s)+L+Tl3Hg5(s)DEF Tl(s)+L+T12Hg5(s)口由度夕=OH-卢=3-尸：单相区，用=2；两相区，/M：三相线,用=0。5. 已知 259 时，反应：Zn+Hg2C12(s)-ZnCl2()+Hg(I)的d电“lgSkJ-moF1。将该反应设计为电池.(1) 写出电池图式和电极反应。(2) 求电池的标准电动势灰。(?)若ZnCl2溶液的质童摩尔浓度0.005molkgT求该电池的电动势皿 已知德拜-休克尔极限 公式中常数-4=0.509kgw morw,法拉第常数民5OOCmor (IS分)解：(1)电极反应：Zn(s) -Zn2* + 2eHg2Cl2(s) + 2e一-2 Hg(l) + 2C1-电池图示：Zn(s)|ZnCl2()| Hg2Cl2(s)| Hg(l)(2) 费=一198800J mol-MCZ X 96500C mol_1)=l 030VRTRTh =-lna21C1： =-l

5、n4：/3()3殂s赵二(養|，而2二0哮)1/r = S (旳严=4力，离子强度 7=1(0.005x4 + 2x0.005xl)mol kg-1 = 0 015mol kg-1i所以 lg/ = AZ.Z_P = 0.509x|2xl|x0.015 =0 125得 / =O75O贞-竽ln4：/J(备亢=1.030V- 516Vlg4x 0.75(/ x (0 005)1 =1 227V=0+4 +=-42.905-37 78J=-80 68J注意:通常算的是1摩尔反应过程的有关量变化,但本题并不是1摩尔反应。7. 273K时，用木炭吸附CO气体，当CO平衡分压分别为24.0kPa. 41.2kPa时，对应的平衡吸附 量为5.567Xl(T3dinkg-、8.668XKT3 dm 3-kg 设该吸附服从兰格缪尔吸附等温式，计算当固体表面 覆盖率达0.9时,CO的平衡分压是多少？ (10分)解：兰格缪尔吸附等温式Hr期(1+勿)取倒数/770：=1 + 1/(羽代入数据 Zr/5.567 X l(r3dm 3 1=1 +1/(力 x 24.0kPa)/：78.668 X l(F3di

6、n 3*kg1= + 1/(ZX41 2kPa)解得：民0006956kPaT, =38.91 Xl(T3dmkg-1当巧：8=0 9时，尸l/久/77q：-ia/o oo6956kPa】X(l/O 9-l=1294kPa8.在101325Pa外压，W0*C的某液体产生一个半径为lXKThn的小气泡.(1) 计算小气泡所承受的压力.(2) 判断该气泡能否逸出液面？说明理由.己知此温度下该液体的表面张力为58.5X1(T3N mT,密度为WOO kg mT,饱和蒸气压为102000Pa, 该液体的摩尔质量为3OXl(T5kg moF1。忽略液体静压的作用。(10分)解：Q)4=2%c2X58 5X 10-3n mT/1 X 10-知=11700Pa承受斥力=外床 + 每=1 13 25Pa +11700Pa=l 13O25Pa(2)计算气泡上的饱和蒸气压必，开尔文公式：pJpy=ffMlRTpr即 /?r?exp (LyMlRTpf)=102000PaXexp2X58 5X10-3X30X10-3/8 315X373 15X1000X(-10-5)=101989Pa V承受压力=1130

7、25Pa故气泡无法逸出液面。9.已知反应A(g)+B(g)dm3 mol-1 s-1., 20*C时 =0.3 dm3mor】$T, A_j=4.0xl(r3 s_1, 30*C时，居=0.6(1) 求20c时反应的4笛.(2) 求正向反应活化能。若忽略逆反应，设30C时反应物A和B起始浓度均为O.lmol-dm-3,求反应级数、半衰期及2 分钟后反应物A的转化率。Q5分)解：(1)心以/化1=0.3 dm%mol-10x10-3 s- 75X10 W-mol-1亡=瓦宙眄 b =75X10 3x105/(8315X293.15)1=3 077葛华才等编.物理化学(多媒体版).北京：高等教育出版社.2008年8月Z6g = 一亡 =一8 315 X293 15 Xln(3.077)JmolT=-2740JmolT(2) =7?7i%ln(雇/何)/(互一巧)=8 315x293 15x303 151n(O 6/0 3)/(30-20) Jmol-1=51219 JTnor1(3) 忽略逆反应时，反应级数为2,两种反应物的初浓度相同时，半衰期 4/2=1/右Go =1/(0.6 dm3m

8、ol-1 s-1 X 0. lmol dm_3)=l6 67s当 Q2min=120s 时，6 dm3emorles1X 120s+1/0 1 mol dm)= 0.0122moledm3转化率 耳=(%- a)/ao=(O 1-0 0122)/0 1=0 87810. 一氧化氮气相氧化反应2NO + O22NO2反应机理为：2NO,： 凡0?N2O2+O2-2NO20)设MO?是活泼不稳定物质，导出用生成物NO：表示的反应速率方程。(2)设式正逆反应活化能均很小，式活化能大，导出用NO?表示的反应速率方程。(1S分)解：(1)用稳态法求中间物浓度d4N2O2/d=4NOp-MN2O2 -MN2O24O2=0得4n2o2=右 4noF/(雇+角 jo?)d4NO2/d#=24N2O34O2= / 再 JNOpdOJK 6+眉 40：)(2)式易达平衡，用平衡近似法4n2o2/4no2=血 /届即 4用02=岛/雇4“02d4NOJ/d24N2O24O2K/M94NO24O2注恿：用分压代替浓度亦町。11. 在三氧化二碎的饱和水溶液中，缓慢通入可制备A却Sj溶胶，为稳定剂.(1) 写出胶团结构式，说明胶粒电泳方向.(2) 说明电势与表面电势的主要区别及。电势的物理意义.NaCl, MgSO4, MgCb何者聚沉能力最弱？电解质引起聚沉是影响斯特恩双电层模型的哪个电势？ g分)解：(1)心站,”於42(斤0用3，胶粒帯负电，电泳朝止极移动。(2)根据Stern双电层模型，$电势是滑动面与溶液本体间的电势差；而表面电势是固体表面与溶液本题的 电势差，人于pll势。主要差别：只冇固液两相发生相对移动时，才呈现$电势，并且电势与胶粒带电程 度冇关：而表而电势始终存在，与胶粒无关。本题最好画出双电层模型.(3) 反离子价数越小，聚沉能力越小，故NaCl聚沉能力最弱。电解质引起聚沉是影响斯特恩双电层模型$ 电势或Stem电势。12. 根据能量零点的选择不同，给出粒子的两种不同形式的配分函数：严和b/i(1) 在彳和中，分别规定粒子基态能级的能量为何值？(2) 写出彳和旷的定量关系。(5分)解：(1)勺和0。C)丹暂(一矽佗)#葛华才等编.物理化学(多媒体版).北京：高等教育出版社.2

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