第一页物化B卷答案

1、Q = -W = nRT ln 件=P2W =4441JAS （体）=2-4441J - K-1 = -14.90J - K-1 T 298.151 x 8.314 x 298.15ln600I100 丿AA = AG = nRT ln 厶=P_ 1AS（隔）=AS（体）+ AS（环）Q 4441乂 =J - K-1 = 14.90J - K-1T 298.15S（环）=J=4441J郑州大学2010年攻读硕士学位研究生入学试题B卷答案学科、专业：化学研究方向：工业催化，应用化学共 8 页）考试科目：物理化学（五），科目代码925 答案一律写在考点统一发的答题纸上，否则无效1. 1molO2由298.15K, 100 kPa的压力下经等温可逆压缩增至600 kPa的终态。试求Q, W, AU , AH , AG , AA , AS（体）以及 AS（隔）?（20分）解：J是理想气体的等温可逆过程AU = 0AH 二 0J = -4441J1 x 8.314 x 298.151n 型（ 600 丿_环AS（隔）=02分2.在一5C时，过冷液体苯的蒸气压为2632Pa,而固体苯的蒸气压为22

2、80Pa。已知1 mol过冷液体苯在一5C凝固时的AS=-35.65J - K-1 - mol-1，气体为理想气体，求该凝固过程的AG及AH。m（20 分）解：在相同的始终态间可设计可逆过程如下:(1日 lcc IL5二GAs e .A;:, Hh c c d 5 m - -恒温 可逆- -J-温逆 恒可rl- AGn51 -嚴ALlol0 tl5二3 1-a gJp J.Ls1 H22 ch- mo- - -根据状态函数法：AG = AG +AG +AG +AG +AG12345AG = 0，过程和为可5因为过程和(5)为凝聚相的等温变压过程，所以AG = 0 ,1逆相变过程，所以AG AG = 0。24AG = AG3 = nRT 燈=J = 319.9J(2280)1x 8.314 x 268 x ln(2632丿AH AG + T AS 319.9 + 268 x 1x (35.65) J 9874Jmin。(1)求反应在65 C、3.某一级反应测得其半衰期在65C时为2.50 min，在80C时为0.50 mi80C时的速率常数匕、k2 (2)求反应的活化能。(3)在什么温度

3、下方使该一级反应1 min完成 90% ?(20分)解：该反应是一级反应=皿k = ln2/ t =0.277min-111/2k = ln2/ t =1.386min-121/2(2) 由公式In (k2/ k1)=Ea/R (1/T1-1/T2)代入数据，得：Ea=106.58KJ/mol(3) -ln(1-x)=kt代入数据，得k3=2.303min-1由 ln (k3/ k1)=Ea/R (1/人-1任3)代入数据，得 T3=356.8K 4.气相反应H2(g)+Br 2(g)=2HB r(g)的历程为：(1) BJ 一 2Br(kJ Br + H 2 -HBr + H（k 2）(3) H + Br 2 一HBr + Br(k 3)(4) H + HBr - H + Br2（k 4）(5) 2Br Br2(k 5)试证明反应的动力学方程式为：dHBr kH Br i/2 cc厶Zdt1+k艷Br 2（10 分）dHBr k证：二kdt= 2k Br -k BrH + k HBr + k HHBr -2k Br2 =01222324BrH + k HBr - k HHBr324(

4、1)dt= k BrH - k HBr - k HHBr =0dt22324(1)-得：=2k HBr dt 32(2) + (3) 2k Br -2k Br2 =01 2 -Br二(kAk Br 2丿1/2以（5）代入（2）式移项得:以（6）代入（4）式得:(k )1.k丿H二丿k Br + k HBr324(k)Jk Br + k HBr324(k )k5丿k H221/2Br 1/22(6)2k k H dHBr _ _3 22dt式分子、分母各除以k3Br2，并令k = 2k21/2Br 3/22(7)1/2dHBr kH Br 1/2 cc2 21+k艷 Br dt5.有二元凝聚系统相图如图所示。已知A、B可生成化合物。解答下列问题：(18分)(1) 写出A与B生成稳定化合物和不稳定化合物的组成；(2) 指出相图上条件自由度为0的线；(3) 根据此二元凝聚系统相图列表分析所标区域的相数、相态及自由度数；(4) 画出从系统点O-O,的步冷曲线，并说明冷却过程的相变化。图二元凝聚系统相图解：(1)稳定化合物AB；不稳定化合物A2B；2分(2) 自由度为0的线：HEI、LMN、DJ

5、K；2分(3) 相图分析列表如下6分区域相数相态自由度I1a2II2a+A2B(s)1m21+a1W21+A2B(s)1V2A2B(s)+AB(s)1w2l+AB(s)1(4)冷却过程相态经历如下变化8分时间步冷曲线a. 由一相液相析出固相化合物AB,进入两相区；b. 由液相和化合物AB生成不稳定化合物A2B，达到三相平衡；c. 三相平衡中AB消失，进入液相和不稳定化合物A2B两相平衡区；d. 由液相和不稳定化合物A2B生成固溶体a，达到三相平衡；e. 三相平衡中液相消失，进入两相区，即不稳定化合物和固溶体a。6. 盐AB(s)与H2O可以形成以下几种稳定水合物:AB H2O(s),2AB 5H2O(s),2AB 7H2O(s)和AB - 6H2O(s),这个盐水体系的组分数为 ,有 个低共熔点，最多可有3相同时共存。(6分)7. 液态X2在331.4K时沸腾，X2(l)在282.5K时的蒸气压为13.33kPa,计算298.2K时X2(g) 的标准生成吉布斯自由能。(20分)解：X (l) T X (g)2 2当 T = -331.4K 时，p = p,K(331.4K) = 1Br

6、2P当 T = -282.5 时，p = 0.1316 p,K(282.5K) = 0.1316Br2PAG(331.4K) =-RT ln K(331.4K)二 AH(331.4K) - (331.4K) AS(331.4K) mpmmAG(282.5K) =-RTlnK(282.5K)二AH(282.5K) -(282.5K)AS(282.5K)mpmm设AH和AS同温度无关，上两式即为mmAH-(331.4K) AS=0smmAH-(282.5K) AS=-(8.314J - mol-i - K-1) x (282.5K)ln 0.1316mm解得AH=32.28kJ mol-i6 分mAS=97.40J - mol-1 - K-16 分mAG(298.2K)二 AH-(298.2K) AS=3.23kJ - mol-18 分mmmA G(Br ,g,298.2K)二 AG(298.2) = 3.23kJ mol-irm 2m8电池Zn(s) I ZnCl2(0.05 molkg t ) I AgCl(s) I Ag(s)的电动势与温度的关系为：E/V= 1.015 - 4.92

7、x10-4 (T/K-298)试计算在298K时，当电池有2mol电子的电荷量输出时电池反应的A G 、&S 、&H 以及此 r mr mr m过程的可逆热效应Qr。(10分)解：根据电动势与温度的关系E/V= 1.015 - 4.92x10-4(T/K-298)T=298K时，E = 1.015 V2分ArGm=-zFE = 2x96485x(1.015)Jmo卜1= -195.90 kJmo卜1;2 分(6E A S = zF 一 = 2x 96485 x (4.92x 10-4)J mol-1 - K-1 = -94.94J -mol-1 - K-1 2分 r m dT丿A H =A G +TA S = -195.90 x 1000 + 298 x (-94.94)J mol-1 = -224.19J - mol-1 2分 r m r mr mQ =TA S = 298x (-94.94) J = -28.29 kJmo卜12分rr m9.用Pt作电极电解SnCl2水溶液，在阴极上因为H2有超电势，故先析出Sn(s)。在阳极上析 出O2。已知a=0.10 , a =0.01, O

8、2在阳极上析出的超电势为0.5V。2Sn2+H+2(1)写出电极反应，计算实际分解电压。 若H2在阴极上析出时的超电势为0.5V，问刚开始析出氢气时a(Sn2+)=? 10分解：(1)阴极：Sn2+ + 2e- f Sn ；申W -空1Q阴，析出Sn2+ /SnSn2+/Sn2 FaSn2+8.3145 x 291、“=(-0.140 -ln )V2 x 964850.1=0.170V阳极： 比0-于 O2(g) +2H+ (a ) + 2e-22 2H+ 0申訴-型1阳，析出o2/h+,h2oo2/h+,h2o2 Fa 2(1238.3145 x 2981 丄 05)V=(1.23 -ln + 0.5)V2 x 964850.012=1.612VE =申 一申 =申分解 阳，析出 阴，析出Sn2+/Sno2/h+,h2o:=(1.612 + 0.170)V = 1.782V 2 分Sn2+/Sn(2)由于阳极上有O2析出，溶液中H+浓度会增加。当Sn2+基本析出时，溶液中H +的活度为为a H+ = 0-10 X 2 +21。当H2开始析出时其电极电势与S盼的析出电势相等。即V一耳Sn2+/SnH+/H2h2RT、1RT 1 门=即 一0.140 ln = - ln 一 0.52 Fa2 Fa 2代

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