華南理工大學2010年852物理化學2（含答案）考研真題

852

華南理工大學

2010年攻讀碩士學位研究生入學考試試卷

(請在答題紙上做答，試卷上做答無效，試后本卷必須與答題紙一同交回)

科目名稱：物理化學(二)

適用專業(yè)：材料物理與化學，化學工程，化學工藝，應用化學，工業(yè)催化，能源環(huán)境材料

及技術，制藥工程，生物醫(yī)學工程，化學工程(專業(yè)學位)

1．1mol單原子理想氣體，由298K、506.5kPa的始態(tài)膨脹到壓力為101.3kPa的終態(tài)，

?-1-1

計算下列各途經的Q、W、?U、?H、?S、?A與ΔG。巳知其Sm(298K)＝126J·K·mol。

(1)等溫可逆膨脹；

(2)外壓恒為101.3kPa的等溫膨脹；

(3)絕熱可逆膨脹。

-1

答:(1)恒溫,?U=?H=0,?S=13.38J·K，Q=3987J，W=-3978J，?A=-3978J

(2)狀態(tài)函數(shù)與(1)同,W==-1982J，Q=1982J

(3)Q=0,?S=0，T2=156.6K，W=-1764J，?H=-2939J，?A=21174J，?G=23412J

2．0.1mol的乙醚裝在安培瓶中，把它放在一個大瓶中，其中充以0.4mol的35℃、

101.3kPa下的N2，然后將安培瓶敲破，乙醚全部揮發(fā)成氣體。其過程為35℃下0.1mol乙醚(l)

33

＋0.4molN2(10dm)＝混合氣體0.5mol(10dm)。已知乙醚正常沸點35℃，蒸發(fā)焓

.-1

?vapHm=25.1kJmol,計算:

(1)終態(tài)乙醚壓力；

(2)N2的?H、?S、?G；

(3)乙醚的?H、?S、?G；

(4)整個體系的?S；

1

(5)環(huán)境的熵和總熵。

.-1

答:(1)p乙醚25622Pa；(2)?H=0,?S=0,?G=0；(3)乙醚的狀態(tài):?H=2.51kJ，?S=9.288JK，

.-1.-1.-1

?G=-352.1J；(4)?S9.288JK；(5)?S環(huán)-7.315JK；?S總=1.973JK

3.試估算被空氣飽和的水引起的凝固點的降低值。設空氣壓力為1.013×105Pa，空氣

中N2和O2的比例分別為79%和21%，兩種氣體0℃時在水中的亨利常數(shù)分別為kx(O2)=2.80

99..-1

×10Pa和kx(N2)=5.06×10Pa，水的凝固點降低常數(shù)Kf=1.86Kkgmol。

答:?Tf=0.00242K

4.碳酸鈉和水可以形成Na2CO3·H2O(s)、Na2CO3·7H2O(s)、Na2CO3·10H2O(s)三種

水合物。請回答下列問題：

(1)在常壓下，該系統(tǒng)共存的相數(shù)最多為多少？

(2)在常壓下，將Na2CO3(s)投入到水溶液中，達到三相平衡時，若其中兩相分別為

Na2CO3水溶液和Na2CO3(s)，則另一相應是何物相？

(3)在298K和常壓下，與水蒸氣平衡共存的含水鹽最多有幾種？

答：(1)P=3。(2)Na2CO3·H2O(s)。(3)1種。

5.某同學畫的鐵和碳的不完整相1600

圖(形成穩(wěn)定化合物B)如下圖所示，相圖1400

中缺失了部分線。試解決下列問題：1200

1000

(1)補充相圖中缺失的線。

℃800

/

(2)計算B的組成，其中鐵和碳的t

600

相對原子質量分別為55.845和12.01。

400

(3)在圖中指出各區(qū)域的相態(tài)和三200

相線。(固溶體從低溫到高溫依次標為α,01234566.69

B

FewC/%

γ,δ,…)

(4)鐵加入少量碳冶煉后在常溫下以固溶體還是混合物形式存在？冶煉鐵的最低溫度

應為多少？

注意：不要在試題上做答案。(15分)

答：(1)補充的三條線見相圖。(2)Fe3C。(3)見圖。

(4)若加入極小量(wc<0.0008)時以固溶體存在，否則以混合物形成存在。最低溫度為

2

1

1150℃以上。

1600

δ+L

δδ+γ

1400L

δ+γ+Lγ+L

1200L+B(s)

γ

1000γ+L+B(s)

γ+B(s)

℃800

α+γ

/

tα

600α+γ+B(s)

400

α+B(s)

200

01234566.69

B

FewC/%

6.根據(jù)電導的測定得出25℃時氯化銀飽和水溶液的電導率為3.41×10-4S·m-1。已知同溫

度下配制此溶液所用的水的電導率為1.60×10-4S·m-1。試計算25℃時氯化銀的溶解度。已知

∞+-42-1∞--42-1

25℃時Λm(Ag)=61.92×10S·m·mol,Λm(Cl)=76.34×10S·m·mol。(15分)

答:c(AgCl)=13.09mol.dm-3

7．將氨基甲酸銨放在一抽空的容器中，并按下式分答：

NH2COONH4(s)=2NH3(g)+CO2(g)

在20.8℃達到平衡時，容器內壓力為8.825kPa。在另一次實驗中，溫度不變，先通入氨氣，

使氨的起始壓力為12.443kPa，再加入氨基甲酸銨使之分解。若平衡時尚有過量固體氨基甲

酸銨存在，求平衡時各氣體的分壓及總壓。(15分)

答:CO2分壓p=0.5985kPa,NH3分壓=13.640kPa，總壓=14.239kPa

注意:對高次方程的求解,迭代式的寫法很重要.若待求量<1,一般把高次項放至右邊

作已知量處理(初值近似為0);若待求量>1,則把低次項放置右邊作已知量處理,初值取1.

?-1

8.1000K時，反應C(s)+2H2(g)=CH4(g)的?rGm=19.379kJ·mol?，F(xiàn)有與碳反應的氣體混

合物，其組成為體積分數(shù)?(CH4)=0.1,?(H2)=0.8,?(N2)=0.1。試問：

(1)T=1000K，p=100kPa時，?rGm等于多少，甲烷能否形成？

(2)在T=1000K下，壓力需增加到若干，上述合成甲烷的反應才可能進行？(10分)

3

-1

答:(1)?rGm=3944J·mol>0,反應不能進行,即甲烷不能形成.

(2)p>160.7kPa時才可進行.

9.正常沸點時，如果水中僅含有半徑為2.5×10-6m的空氣泡，試計算：

(1)此時空氣泡附加壓力是多少？

(2)使這樣的水沸騰需過熱多少度？

-3-1-1

已知水在100℃時的表面張力γ=58.9×10N·m，摩爾氣化熱ΔvapHm=40.66kJ·mol。

(忽略靜壓的影響)(15分)

答:(1)?p=47120Pa；(2)過熱384.35K-373.15K=11.20K

10.400℃時反應NO2(g)→NO(g)+(1/2)O2(g)可以進行完全(產物對反應速率沒有影響)，

以NO2(g)的消耗速率表示的反應速率常數(shù)k與溫度T的關系為

lg(k/dm3.mol-1.s-1)=-5594.4K/T+8.8

(1)求此反應的表觀活化能Ea和指前因子A。

(2)若在400℃時將壓力為26664Pa的NO2(g)通入反應器中，使之發(fā)生上述反應，試計算

反應器的壓力達到31997Pa時所需時間？

-3

(3)若開始只有NO2(g)，濃度為3.0mol·dm，要使反應在30s時反應物反應掉50%，問反

應溫度應控制多少度？(15分)

.-183-1-1

答:(1)Ea=107.1kJmol；A=6.333×10dm.mol.s

(2)t=45.37s；(3)k=0.01111dm3.mol-1.s-1，T=520.0K

11.為發(fā)射火箭，現(xiàn)有兩種燃料可選：CH4(g)+2O2(g)，H2(g)+1/2O2(g)，燃燒反應為

CH4(g)+2O2(g)→CO2(g