精選華南理工大學(xué)2023年攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試《物理化學(xué)》試題

1、華南理工大學(xué)2001年攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試?物理化學(xué)?試題2001年攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試卷(請(qǐng)?jiān)诖痤}紙上做答，試后本卷與答題紙一同交回)科目名稱：物理化學(xué)(含物理化學(xué)實(shí)驗(yàn))適用專業(yè)：化學(xué)工程、化學(xué)工藝、工業(yè)催化、環(huán)境工程、材料物理與化學(xué)1. C6H6在100kPa時(shí)的熔點(diǎn)為5，摩爾熔化焓為9916Jmol-1，Cp,m(l)=126.8JK-1mol-1，Cp,m(s)=122.6JK-1mol-1。求100kPa、5下1 mol過(guò)冷C6H6凝固成固態(tài)C6H6的Q、U、H、S、A、G，假設(shè)凝固過(guò)程的體積功可以忽略不計(jì)。(12 解：涉及過(guò)程如下：HH，SC6H6 (1mol，s，T

2、=268K，100kPa)C6H6 (1mol，s，T=278K，100kPa)C6H6 (1mol，l，T=278K，100kPa)C6H6 (1mol，l，T= 268K，100kPa)H2 ，S2H3S3H1S1 H= H1+ H2+ H3= Cp,m(l)(TT) + H2Cp,m(s)(TT) 9916 Jmol-1+(122.6126.8)(268278) Jmol-1 = 9958 Jmol-1 恒壓 Q=H= 9958 Jmol-1U=HpV H=9958 Jmol-1S= S1+ S2+ S3= Cp,m(l)ln(T/T) + H2/T+Cp,m(s)ln(T/T)= H2

3、/T+Cp,m(s)Cp,m(s)ln(T/T) 9916 Jmol-1/278K+(122.6126.8)ln(268/278) JK-1mol-1 = 35.8 JK-1mol-1 GA=HS = 9958 Jmol-1268K35.8 JK-1mol-1 = 363.6 Jmol-12. 衛(wèi)生部規(guī)定汞蒸氣在1m3空氣中的最高允許含量為0.01mg。汞在20的飽和蒸氣壓為0.160Pa，摩爾蒸氣發(fā)焓為60.7kJmol-1(設(shè)為常數(shù))。假設(shè)在30時(shí)汞蒸氣在空氣中到達(dá)飽和，問(wèn)此時(shí)空氣中汞的含量是最高允許含量的多少倍？汞蒸氣看作理想氣體，汞的摩爾質(zhì)量為200.6gmol-1。解：此題主要利用克

4、克方程進(jìn)行計(jì)算。30 p= p expvapH (T -T )/RTT = 0.160Paexp60700(303.15293.15)/(8.315293.15303.15) =0.3638Pa此時(shí)空氣中汞含量是最高允許含量的倍數(shù)為(pV/RT)M/0.01103g =0.36381/(8.315303.15)200.6/1053.鈣和鎂能形成一種穩(wěn)定化合物。該系統(tǒng)的熱分析數(shù)據(jù)如下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)wCa/%010194655657990100冷卻曲線出現(xiàn)折點(diǎn)時(shí)T/K883-973-923-998-冷卻曲線的水平線T/K9247877877879947397397391116(1) 畫出相圖(草圖)并

5、分析各相區(qū)的相態(tài)和自由度。(2) 寫出化合物的分子式，相對(duì)原子量：Ca，40；Mg，24。(3) 將含鈣35的混合物1kg熔化后，放置冷卻到787K前最多能獲穩(wěn)定化合物多少？ (12分)解：(1) 相圖如下。單相區(qū) F=2，兩相區(qū) F=1，三相線 F=0。(2) 化合物C含Ca 55%，可知其分子式為 Ca：Mg= (55/40):(45/24) = 11/15 即為 Ca11Mg15。(3) 根據(jù)杠杠規(guī)那么，設(shè)能得到化合物為W，那么(1kgW)(3519)= W(5535)得W= 0.444kg4. 在25Zn(s) | ZnCl2(b=0.005molkg-1) | Hg2Cl2(s) |

6、 Hg(1) 的電動(dòng)勢(shì)E1.227V。(1) 寫出電極反響和電池反響。(2) 求25時(shí)該ZnCl2水溶液的離子強(qiáng)度I，離子平均活度系數(shù) 和活度a 。德 拜許克爾極限公式中常數(shù)A0.509kg1/2mol-1/2。(3) 計(jì)算電池的標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)E。(4) 求電池反響的rG。(13分)解：此題與霍瑞貞主編的?物理化學(xué)學(xué)習(xí)與解題指導(dǎo)?258頁(yè)15題根本相同，但書上計(jì)算活度局部是錯(cuò)誤的！(1) 正極反響：Hg2Cl2(s)2e 2Hg(1)2Cl 負(fù)極反響：Zn(s) Zn22e 電池反響：Hg2Cl2(s)Zn(s) 2Hg(1)ZnCl2 (2) b+=b，b=2b， I=(1/2)bBzB2=0.

7、5b42b1=3b =30.005molkg10.015molkg1 lg=Az+|z-|I1/2 = 0.50920.0151/2= 0.1247 =0.750a=a3=b33 /b3 =b+b-23/b3 = (0.005) (20.005) 20.7503 2.11107 (3) 根據(jù)Nernst方程E=E+(0.05916V/2) lga(ZnCl2)=1.227V+0.02958Vlg(2.11107)=1.030V(4) rG=zFE= 2965001.021J= -197.1kJ5. HI的摩爾質(zhì)量M127.910-3kgmol-1，振動(dòng)特征溫度v3200K，轉(zhuǎn)動(dòng)特征溫度 r9.

8、0K：k1.3811023JK-1，h6.62610-34Js，L6.0221023mol-1(1) 計(jì)算溫度298.15K，100kPa時(shí)HI的平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、振動(dòng)配分函數(shù)qt、qr、qv0。(2) 根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)各能級(jí)的分布數(shù)，解釋能級(jí)越高粒子分布數(shù)越小不一定正確。(10分)解：(1) V=nRT/p=(18.315298.15/100000)m3 =0.02479m =3.4711031 qr=T/r= 298.15K/(9.0K1)=33.13=1.000 (2) 根據(jù)玻爾玆曼分布，轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)分布 nJ/N =gJexp(-J(J+1)r /T)/qr = (2J+1) exp(-J(J+1)r

9、/T)/qr gJ fJ由gJ= (2J+1)和fJ決定，隨著J增大，gJ增大，fJ減少，因此有可能出現(xiàn)一個(gè)極大值，即能級(jí)越高粒子分布數(shù)越小不一定正確。6. 在273K時(shí)用鎢粉末吸附正丁烷分子，壓力為11kPa和23kPa時(shí)，對(duì)應(yīng)的吸附體積(標(biāo)準(zhǔn)體積)分別為1.12dm3kg-1和1.46dm3kg-1，假設(shè)吸附服從Langmuir等溫方程。(1) 計(jì)算吸附系數(shù)b和飽和吸附體積V。(2) 假設(shè)知鎢粉末的比外表積為1.55104m2kg-1，計(jì)算在分子層覆蓋下吸附的正丁烷 分子的截面積。L6.0221023mol-1。解：(1) Langmuir等溫方程 V/ V= bp /(1+bp)，兩種不

10、同壓力下的數(shù)據(jù)相比數(shù)得V/ V = (1+1/bp)/(1+1/bp) 1.46/1.12=(1+1/11kPa/b)/ (1+1/23kPa/b)可得 b=0.156 kPa-1所以V= V(1+bp) / bp1.12dm3kg-1(1+0.15611)/(0.15611) =1.77 dm3kg-1(2) 比外表 A0= VLA/(0.0224m3mol1) A(0.0224m3mol1)A0/ V (0.0224m3mol1)1.55104 m2kg-1/(1.77103m3kg-16.022 3.2571019m7. 有以下反響式中k1和k2分別是正向和逆向基元反響的速率常數(shù)，它們?cè)?/p>

11、不同溫度時(shí)的數(shù)值如下：溫度/K300310k1/s-13.5010-37.0010-3k2/(sp)-17.0010-71.4010-6(1) 計(jì)算上述可逆反響在300K時(shí)的平衡常數(shù)Kp和K。(2) 分別計(jì)算正向反響與逆向反響的活化能E1和E2。(3) 計(jì)算可逆反響的反響焓H。(4) 在300K時(shí)，假設(shè)反響容器中開始時(shí)只有A，其初始?jí)毫0為p，問(wèn)系統(tǒng)總壓p, 到達(dá)1.5p時(shí)所需時(shí)間為多少？(可適當(dāng)近似)(13分)。解：(1) Kp=k1/k2=3.50103s1/7.00107(sp)-12000 p KKp /p =2000(2) E1=RTTln(k1/k1)/( TT)= 8.3153

12、00310ln(7.00/3.50)/(310300)Jmol1 53.6k Jmol1 E2=RTTln(k2/k2)/( TT= 8.315300310ln(1.40106/7.00107)/(310300)Jmol1 53.6k Jmol1 (3) H= E1E2 0(4) A(g) = B(g) + C(g)t=0 p p= pt=t pAp -pA p -pA p= 2p -pA 即pA2p p速率方程-dpA /dt = k1 pAk2 (p -pA)2 k1 pA ( pk2k1)積分得 t=ln(pA0/pA)/k1=lnp /(2p p)/t =lnp /(2p 1.5p)/

13、3.5010-3s-1=198s8在濃度為10 molm-3的20cm3 AgNO3溶液中，緩慢滴加濃度為15 molm-3的KBr溶液10cm3 ，以制備AgBr溶膠。(1) 寫出AgBr溶膠的膠團(tuán)結(jié)構(gòu)表達(dá)式，指出電泳方向。(2) 在三個(gè)分別盛10cm3 AgBr溶膠的燒杯中，各參加KNO3、K2SO4、K3PO4 溶液使其聚沉，最少需加電解質(zhì)的數(shù)量為：1.0 molm-3的KNO3 5.8 cm3 ；0.01 molm-3的K2SO4 ；8.8 cm3 ；1.5103 molm-3的K3PO4 8.0 cm3 ；計(jì)算各電解質(zhì)的聚沉值以及它們的聚沉能力之比。(3) 293K時(shí)，在兩極距離為3

14、5cm的電泳池中施加的電壓為188V，通電40min 15s，測(cè)得AgBr溶膠粒子移動(dòng)了3.8cm。問(wèn)該溶膠的電勢(shì)為多大？293K時(shí)分散介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)r80，粘度1.0310-3 Pas ，真空介電常數(shù)08.85410-12Fm-1。(10分解：(1) AgNO3過(guò)量，為穩(wěn)定劑，膠團(tuán)結(jié)構(gòu)為(AgBr)m nAg(nx)NO3 x+ xNO3膠粒帶正電，電泳時(shí)向負(fù)極移動(dòng)。(2) KNO3 的聚沉值： 1.0moldm-35.8cm3 / (10+5.8) cm3 = 0.367 moldm-3 K2SO4的聚沉值： 0.01 moldm-38.8cm3 / (10+8.8) cm3 = 4.6810-3 moldm-3 K3PO4 的聚沉值；0.0015 moldm-38.0cm3 / (10+8.0) cm3 = 6.6710-4 moldm-3 聚沉能力之比 KNO3：K2SO4：K3PO4= (1/0.357)：(1/4.4810-3)：(1/6.6710-4) =1：79.7：535(3) 由公式u=E=V