華南理工大學(xué)2012年852物理化學(xué)2（含答案）考研真題

華南理工大學(xué)

2012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，試卷上做答無(wú)效，試后本卷必須與答題紙一同交回）

科目名稱：物理化學(xué)(二)適用專業(yè)：材料物理與化學(xué)；化學(xué)工程；化學(xué)工藝；應(yīng)用化學(xué)；

工業(yè)催化；能源環(huán)境材料及技術(shù)；制藥工程；生物醫(yī)學(xué)工程；化學(xué)工程(專碩)；生物醫(yī)學(xué)

工程(專碩)

本卷滿分：150分

1.在573.15K時(shí)，將1molNe(可視為理想氣體)從1000kPa經(jīng)絕熱可逆膨脹到100kPa。

求該過(guò)程的Q，W，U，H，S，S隔離，A，G。已知在573.15K,1000kPa下Ne的摩

-1-1

爾熵Sm=144.2J·K·mol。(15分)

解：Q=0，ΔS=0，W=4.302kJ,U=-4.302kJ,H=-7.171kJ

S隔離=0;A=45.45kJ;G=H-nSm(T2-T1)=42.58

2.在一杜瓦瓶(絕熱恒壓容器)中，將5mol40℃的水與5mol0℃的冰混合，求平衡

后的溫度，以及此過(guò)程的ΔH和ΔS。已知冰的摩爾熔化熱為6024kJ·mol-1，水的摩爾定壓

熱容為75.3J·K-1·mol-1。(15分)

-1

解：ΔH=0；S=S1+S2=3.68J·K

3.373K,2p的水蒸氣可以維持一段時(shí)間，但這是一種亞穩(wěn)平衡態(tài)，稱作過(guò)飽和態(tài)，它

可自發(fā)地凝聚，過(guò)程是：

H2O(g,100℃,202650kPa)H2O(l,100℃,202650kPa)

-1

試求上述過(guò)程的Hm，Sm，Gm。已知水的摩爾汽化焓vapHm為40.60kJ·mol，假

設(shè)水蒸氣為理想氣體，液態(tài)水是不可壓縮的。(15分)

-1-1-1-1

解：Hm=-40.6kJ·mol；Sm=-103J·K·mol；Gm=-2.15kJ·mol

4、在101.3kPa的常壓下，空氣中O2含量為21%,25℃時(shí)O2在水中的亨利常數(shù)

k=2.165×109Pa。試解決下列問(wèn)題：

(1)水中O2的含量。

1

(2)為什么魚在高溫天氣時(shí)喜歡浮在水面上。

(3)養(yǎng)魚業(yè)常用增氧機(jī)，通過(guò)攪動(dòng)水面增氧，你認(rèn)為其原理是什么？(10分)

-6

解：(1)x(O2)=9.83×10

(2)高溫時(shí)k變大，水中溶解氧減少，需向空氣中吸氧。

(3)增加氧氣分壓，增大氣液接觸面積，產(chǎn)生氣泡形成負(fù)壓，使氧氣在水中溶解度增大。

...

5.H2SO4和H2O在低溫下可形成幾種水合物：H2SO44H2O，H2SO42H2O，H2SO4H2O。

(1)在標(biāo)準(zhǔn)壓力下，與H2SO4水溶液和H2SO4(s)平衡共存的水合物，最多可有幾種？

(2)這幾種水合物最可能是哪些？為什么？(10分)

解：(1)C=2，F(xiàn)=3-P，最大P=3-F=3，即三相，H2SO4水溶液和H2SO4(s)已有2相，所

以最多另有一固相，即1種水合物。

.

(2)與H2SO4(s)平衡共存的水合物應(yīng)該是含水最少的，即H2SO4H2O(s)。

6.由Sn-Mg系統(tǒng)的熱分析實(shí)驗(yàn)得到以下數(shù)據(jù)

熔化物x(Mg)00.100.400.670.800.901.00

折點(diǎn)溫度/℃600610610

平臺(tái)溫度/℃250200200800580580650

試求：(1)形成的化合物的分子式。

(2)繪制系統(tǒng)的熔點(diǎn)-組成圖。

(3)在圖中標(biāo)明各區(qū)域的相態(tài)和三相線。

(4)如何制備含Mg的Sn合金和含Sn的Mg合金？(15分)

解：(1)組成x(Mg)=0.67時(shí)存在一個(gè)同組分熔化物，即為化合物，分子式為Mg2Sn。

(2)和(3)見(jiàn)圖。

1000

900

800

LL+Mg(s)

700L+

600

Mg2Sn(s)

C

o500

/

tL+MgSn(s)

400Sn(s)+L2Mg2Sn(s)+L+Mg(s)

300

200

100

Sn(s)+Mg2Sn(s)Mg2Sn(s)+Mg(s)

Sn(s)+L+Mg2Sn(s)

0

0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0

Snx(Mg)MgSnMg

2

2

(4)將x(Mg)<0.1的Mg-Sn金屬混合物熔化，緩慢冷卻到接近200℃時(shí)迅速固液分離(移

除熔液)，固體即為含Mg的Sn合金。類似地，將x(Mg)>0.85的Mg-Sn金屬混合物熔化，

緩慢冷卻到接近580℃時(shí)迅速固液分離(移除熔液)，固體即為含Sn的Mg合金。

7.甲烷轉(zhuǎn)化反應(yīng)：

CH4gH2OgCOg3H2g

在900K下的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K=1.280，若取等物質(zhì)的量的甲烷與水蒸氣反應(yīng)，求900K,

100kPa下達(dá)到平衡時(shí)系統(tǒng)的組成。(15分)

解：設(shè)平衡轉(zhuǎn)化率為，從而可得55.08%(取正值)，則

y(CH4)=0.1448；y(H2O)=0.1448；y(CO)=0.1776；y(H2)=0.5328

8．在433K時(shí)氣相反應(yīng)N2O5→2NO2+(1/2)O2是一級(jí)反應(yīng)。

(1)在恒容容器中最初引入純的N2O5，3秒鐘后容器壓力增大一倍，求此時(shí)N2O5的分

解分?jǐn)?shù)和速率常數(shù)。

(2)若在同樣容器中改變溫度在T2下進(jìn)行，3秒鐘后容器的壓力增大到最初的1.5倍，已

1

知活化能是103kJmol。試求溫度T2及反應(yīng)的半衰期。(15分)

-1

解：(1)xA=66.7%；k1=0.366s

(2)t1/2=5.13s;T2=418.4K.

9.已知25℃時(shí)用純水配制的AgBr飽和水溶液的電導(dǎo)率為1.664×105S·m1，此時(shí)純

水的電導(dǎo)率為5.5×106S·m1，Ag+和Cl的無(wú)限稀釋摩爾電導(dǎo)率61.92×10-4和78.4×104

S·m2·mol1，計(jì)算AgBr(s)的溶度積。(10分)

221

解：m(AgBr)=1.403×10S·m·mol(3分)

73213

c=7.940×10mol·dm(3分);Ksp=(c/c)=6.305×10

10．測(cè)定HCl溶液的離子平均活度因子，可以設(shè)計(jì)如下電池：

Pt|H2100kPa|HClb|AgCls|Ag

若298K，b=0.1mol.kg-1時(shí)，實(shí)驗(yàn)測(cè)定該電池的電動(dòng)勢(shì)為0.351V，已知E[Cl-|AgCl(s)|Ag)]=

0.2221V。(1)寫出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)。(2)求離子平均活度因子和離子平均活度a。(15

分)

+-

解：(1)電池反應(yīng)為：(1/2)H2(100kPa)+AgCl(s)→Ag(s)+H(b)+Cl(b)

正極反應(yīng)：AgCl(s)+e-→Ag(s)+Cl-(b)

+-

負(fù)極反應(yīng)：(1/2)H2(100kPa)→H(b)+e

3

(2)0.795，a0.0795