精選華南理工大學2023年攻讀碩士學位研究生入學考試《物理化學》試題2

1、華南理工大學2023年攻讀碩士學位研究生入學考試?物理化學?試題華南理工大學2023年攻讀碩士學位研究生入學考試試卷(請在答題紙上做答，試后本卷與答題紙一同交回)科目名稱：物理化學(含物理化學實驗)適用專業(yè)：材料物理與化學，化學工程、化學工藝、工業(yè)催化、環(huán)境工程1. 在絕熱的條件下，將0.4mol某理想氣體從200kPa壓縮到1000kPa時，溫度從300K上升到900K，求該過程的W、H、S、U、G，判斷過程的性質(zhì)并指出判據(jù)，：該理想氣體在300K和200kPa時的摩爾熵為Sm205JK-1mol-1，定壓摩爾熱容為Cp，m3.5R (12分)解：分析過程：(p1=200kPa,V1,T1=

2、300K) (p2=1000kPa, V2, T2=900K)絕熱 Q=0理想氣體 U = nCV,mT = n(Cp,mR)TH = nCp,mT 故 W =U Q 過程熵S = nCp,mln(T2/ T1)+nRln(p1/ p2) G =(HTS) H(T2S2T1S1) =H(T2SS1T) 過程絕熱，所以只能用S判斷過程的方向。 注意：此題非恒外壓，功一般由熱力學第一定律式計算W =U Q。2. 298K時，反響N2O4(g)2NO2(g) 的平衡常數(shù)K0.155，標準摩爾焓為57.24kJmol-1(假定溫度對反響焓的影響可以忽略不計)。(共10分)求 (1) 373K時反響的平

3、衡常數(shù)K 。(2) 298K，總壓為p時N2O4的離解度。(3) 298K，總壓為p，離解前N2O4和N2(惰性氣體)物質(zhì)的量為1：1時N2O4的離解度。解：此題主要利用等壓方程求不同溫度下的平衡常數(shù)，以及與組成關系。(1) 等壓方程：ln(K2 / K1)= (T2T1)rHm/R(T2T1)(2) N2O4(g) 2NO2(g) t=0 1mol 0 mol t=時n 1x 2x n總=1x分壓 (1x) p/( 1x) 2x p/( 1x)K12x/( 1x)2/(1x)/( 1x) =4x2/(1x2)可求出x=(3) N2O4(g) 2NO2(g) N2t=0 1mol 1mol t

4、=時n 1x 2x 1mol n總=2x分壓 (1x) p/( 2x) 2x p/( 2x)K12x/( 2x)2/(1x)/( 2x) =4x2/(2xx2)可求出x=3. 水的蒸氣壓與溫度之間可用如下關系式表示： lg (p/Pa) A/TB假設水在77時的飽和蒸氣壓為41.847kPa，求：(1) 常數(shù)A，B的值以及水的摩爾蒸發(fā)焓；(2) 在多大外壓下水的沸點可以改變?yōu)?01；(共8分解：(1) 給出的關系式實際上為克克方程的不定積分式。題目只給出一個溫度下的蒸氣壓，代入方程無法求解。所以必須考慮其他條件或常識，即水在100時的飽和蒸氣壓為101.325kPa，代入自然就可得到A，B。至

5、于vapHm 可用與A的關系計算：vapHm 2.303AR亦可用克克方程的定積分式計算。(2) 外壓壓力即為1014(NH4)2SO4H2O所組成的二組分系統(tǒng)，在19.1時有一個低共熔點，此時冰、(NH4)2SO4(s)和濃度為38.4(質(zhì)量分數(shù)，下同)的(NH4)2SO4水溶液平衡共存。在108.9時(NH4)2SO4飽和溶液(濃度為51.8(1) 試繪出相圖示意圖。(2) 分析各組分存在的相平衡。(3) 含30的(NH4)2SO4水溶液冷卻能否得到純固體(NH4)2SO4？假設不能，如何得 到純固體(NH4)2SO4？(4) 1kg含51.8的(NH4)2SO4水溶液在何溫度下能得到最多

6、的純固體(NH4)2SO4， 計算出最多能得到的(NH4)2SO4的量。(共12分)解：(1) 相圖和各相組成如下(3) 不能?？赏ㄟ^加熱蒸發(fā)使硫酸銨的濃度增大至超過38.4%(或51.8%)即可.(4) 冷卻到接近19.1時能得到最多的純固體。設固體量為Ws (51.838.4)(1kgWs)= (10051.8)Ws Ws=0.218kg525時，電池Zn(s) | ZnCl2 (b0.555molkg-1) | AgCl(s) | Ag(s) 的電動勢E1.015V，( E/T)p = 4.0210-4 VK1。E(Zn2+/Zn)-0.7630V, E(AgCl/Ag,Cl-)=0.2

7、220V(1) 寫出電池反響。(2) 求上述反響的平衡常數(shù)K。(3) 求電解質(zhì)溶液ZnCl2的平均活度系數(shù)。(4) 求上述反響在定濃條件下，在恒壓無其他功的反響器中進行或在電池中可逆地進行時吸放的熱量各為多少？(共12分)解：(1) 電極反響： Zn(s) Zn2+ + 2e AgCl(s) + e Ag(s) + Cl電池反響： Zn(s) + 2AgCl(s) 2 Ag(s) + ZnCl2(l)(2) K= exp(zFE/RT) = exp296500(0.2220+0.7630)/8.315/298.2= 1.9831033(3) E(0.05916/2)lg43(b/b)3 ，而，

8、代入 1.015=(0.2220+0.7630)(0.05916/2)lg(430.5553) =0.521 (4) 可逆電池 Qr= zFT( E/T)p= 296500298.2(4.0210-4) Jmol-1= -23136Jmol-1非電池反響：Qp= rH = rGTrS = rGQr = zFE+ Qr= -2965001.015+(-23136) Jmol-1 = -219031Jmol-16. 25時乙醇水溶液的外表張力與溶液中乙醇的濃度c(單位moldm-3)/(Nm-1)720.5(c/ moldm-3)0.2 (c/ moldm-3) 210-3計算c0.6moldm-

9、3時，(1)乙醇在液面的外表過剩；(2)將半徑為10-3m的玻璃毛細管垂直插入該溶液中(設乙醇水溶液完全潤濕毛細管)，溶液在毛細管中上升高度是多少？該溶液的密度為986kgm-3，重力加速度為9.8Nkg-1。(共8分) 解：(1) = (c/RT)d/dc = (c/RT)0.4(c/ moldm-3)0.510-3 Nm-1/ (moldm-3)=0.6/(8.315298.2)(0.40.60.5) 10-3 molm2 = 6.29108molm2 注意單位的處理！ (2) h=2/gr = 2(720.50.6+0.20.62) 10-3/(9869.810-3m=0.0149m7.

10、 乙醛熱分解CH3CHO CH4CO是不可逆反響，在518初始壓力(純乙醛)0.400kPa0.200kPa100秒后系統(tǒng)總壓0.500kPa0.229kPa求(1)乙醛分解的反響級數(shù)；(2)計算518時的速率常數(shù)；(3)實驗測得在538時的速率常數(shù)是518時的兩倍，計算該反響的活化能。(共12分) 解：此題與天津大學?物理化學?第四版教材11.33題根本相同。 設甲醛為A，因為是恒溫恒容反響，可用壓力代替濃度進行有關計算。A CH4 CO t=0 pA0 0 0 總壓p=pA0 t=t pA pA0pA pA0pA 總壓p=2pA0pA所以 pA=2pA0p (1) 可用多種方法求解。比擬簡

11、單的是積分法。假設為級數(shù)n1，那么 k=ln(pA0/pA)/t =lnpA0/(2pA0p)/t代入數(shù)據(jù)： k1=ln0.400/(20.4000.500)/100s=0.00288s1 k2=ln0.200/(20.2000.229)/100s=0.00157s1速率常數(shù)相差太多，可否認為一級反響。假設為二級反響，那么 k=(pA1pA01) t代入數(shù)據(jù)得： k1=(20.400-0.500)-10.400-1 kPa-1/100s0.00833 kPa-1s1 k2=(20.200-0.229)-10.200-1 kPa-1/100s0.00848 kPa-1s1速率常數(shù)非常接近，所以可

12、認為是二級反響。用n級反響的壓力與時間式代入建立一個方程，用嘗試法求n亦可。(2) 速率常熟 k=(k1+k2)/2 =0.00841 kPa-1s1。(3) Ea=RT1T2ln(k/k)/( T2T1) (8.315793.15813.15ln2/20)Jmol1 186 kJmol18有一平行反響在500K時，k1、k2分別為4.65s-1和3.74s-1。求(1) A轉(zhuǎn)化90所需要的時間；(2)求總反響的表觀活化能。兩平行反響的活化能E1、E2分別為20kJmol-1和26 kJmol-1。(共10分) 解：此題需掌握一級平行反響的規(guī)律才容易做。假設沒掌握，需自己推導。(1) A的轉(zhuǎn)化率x與時間的關系如下：t = ln(1x)/(k1+k2) ln(10.90)/(4.65s-1+3.74s-1)= 0.2744s (2) E=(k1 E1+k2 E2)/ (k1+k2)=(4.65203.7426) kJmol-1/(4.65+3.74) =22.67 kJmol-1雙電層示意圖9將稀KI和AgNO3(過量)溶液混合制成溶膠。(1)寫出膠團結構示意圖；(2)畫出此膠團相對的雙電層電勢差示意圖；(3)如何確定膠粒是帶正電還是帶