华南理工大学2001-05年物理化学二真题与解答

华南理工大学

2000年攻读硕士学位研究生入学考试《物理化学》试题

（适用专业：应化类含制糖工程，化工类，未注明的为两类共用题）

1．苯的正常沸点为353K，摩尔汽化焓为30.77kJ?mol-1，现将353K，标准压力下的1摩尔液态苯向真空等温蒸发为同温同压的苯蒸汽（设为理想气体）。

A．计算该过程苯吸收的热量和做的功； B．求过程的 ?G和?S； C．求环境的熵变；

D．可以使用何中判据判断过程的性质。（12分）

2．已知288.15K时纯水的饱和蒸汽压为1705Pa，现将１mol NaOH溶解在4.559mol水中，测得该溶液的饱和蒸汽压596.5Pa，求：

A. 溶液中水的活度； B. 在纯水中和在溶液中，水的化学势的差值。 （应化类做, １０分）

3．有关金刚石和石墨在298K时的热力学数据如下表所示：

?cHm?/(kJ2mol-1) Sm?/(J2K-12mol-1) 密度/kg2dm-3

金刚石 -395.3 2.43 3.513

石墨 -393.4 5.69 2.260

求：A. 298K时，由石墨转化为金刚石的?rGm?； B. 298Ｋ时，由石墨转化为金刚石的最小压力。（１０分） ??

??????????G=?G1+?G2+?G3=0

?Vpp?石dp??G2??V金dp?0p?p ?p金 假设(V金-V石)与p无关，得： (V金-V石)( p - p?) = -?G2 4．对MnO-FeO二组分系统，已知MnO和FeO的熔点分别为1785℃

(V?V石)dp???G2p?和1370℃；在1430℃时，含有40％和70％FeO（质量％）两固溶体间发生转熔变化，与其平衡的液相组成为85％FeO；在1200℃，两个固溶体的组成为36％FeO和74％FeO。 A. A. 试绘制出该系统的相图；

B. B. 指出个区域和三相线对应的相态和自由度；

C. C. 当一含74％FeO的二相组分系统，由1650℃缓慢冷至1100℃时，作出冷却曲线，简述其相态的变化。

D. D. 当一含74％FeO的二相组分系统，由1650℃缓慢冷至无限接近1430℃，试分析此时各相的组成和质量。假设系统的总质量为1kg。 （12分）

5．298K时，电池 Hg(1)∣HgCl2(s) | HCl(a) | Cl2(g，p? ) | Pt 的电动势及它的温度系数分别为1.092V和9.427X10-4V?K-1。

A. 写出电极反应及电池反应。

B. 求电池反应的?rGm、?rSm、?rHm及Qr，m 。

C. 比较该反应在可逆电池中及在通常反应条件（298K，p?下热反应）下进行时的热效应。 （14分） 6．293K时，苯的表面张力为28.9X10-3N2m-1，密度为 879kg2m-3，苯的正常沸点为354.5K，汽化热为33.9kJ2mol-1(可视为常数)。求293K时半径为10-6m的苯的雾滴（球形）的饱和蒸汽压。（10分）

7．已知H2分子的摩尔质量M、转动特征温度

、振动特征温度

分别为2.0310-3 kg2mol-1、85.4K、6100K。在温度298.15K时，试分别计算：

A．运动在１m3立方体盒子的Ｈ２分子平动配分函数。 B．Ｈ２分子的转动配分函数。 C．Ｈ２分子的振动配分函数qv0。 D．处于第一振动激发态与振动基态的粒子数之比(化工类不做此小题)。

已知k=1.381X10-23J?K-1， h=6.626310-34J?s， L=6.022X1023mol-1。(10分)

8．反应A == B的速率常数和平衡常数K(无量纲)与温度的关系如下：

k-1

lg(k-1/s-1)= -4000/(T/K)+8.0 lg K =2000/(T/K) -4.0 计算：

A．正、逆反应的级数；

B．反应的内能变?rU及正、逆反应的活化能；

C．若cA，0=0.5mol?dm-3， cB，0=0，计算400K时反应10s后各组分的浓度。（12分）

9．将0.010dm3， 0.02mol2dm-3的AgNO3溶液，缓慢地加入到0.1dm3，0.005 mol2dm-3的KCl溶液中，可得到AgCl溶胶。 A．写出胶团结构的表示式； B．指出胶体粒子电泳的方向；

C．若加入NaNO3、Ca(NO3)2、 Fe(NO3)3使溶胶聚沉，何者的聚沉能力最强。

（10分）

10. 关于用电导率法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数的实验,请回答如下问题：

A. 说明实验原理； B. 画出实验装置草图； C. 实验中需注意那些问题。（化工类做，10分）

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2001年攻读硕士学位研究生入学考试试卷 (请在答题纸上做答，试后本卷与答题纸一同交回)

科目名称：物理化学(含物理化学实验)

适用专业：化学工程、化学工艺、工业催化、环境工程

1. C6H6在100kPa时的熔点为5℃，摩尔熔化焓为9916J2mol-1，Cp,m(l)=126.8J2K-12mol-1，Cp,m(s)=122.6J2K-12mol-1。求100kPa、–5℃下1 mol过冷C6H6凝固成固态C6H6的Q、△U、△H、△S、△A、△G，假设凝固过程的体积功可以忽略不计。(12分)

2. 卫生部规定汞蒸气在1m3空气中的最高允许含量为0.01mg。已知汞在20℃的饱和蒸气压为0.160Pa，摩尔蒸气发焓为60.7kJ2mol-1(设为常数)。若在30℃时汞蒸气在空气中达到饱和，问此时空气中汞的含量是最高允许含量的多少倍？汞蒸气看作理想气体，汞的摩尔质量为200.6g2mol-1。(10分)

3.钙和镁能形成一种稳定化合物。该系统的热分析数据如下

质量百分数wCa/%

冷却曲线出现折点时T/K

冷却曲线的水平924 787 787 787 994 739 739 739 1116 线T/K

(1) 画出相图(草图)并分析各相区的相态和自由度。

(2) 写出化合物的分子式，已知相对原子量：Ca，40；Mg，24。 (3) 将含钙35％的混合物1kg熔化后，放置冷却到787K前最多能获稳定化合物多少？ (12分)

4. 在25℃时，下列电池

Zn(s) | ZnCl2(b=0.005mol2kg-1) | Hg2Cl2(s) | Hg(1) 的电动势E＝1.227V。

－ 883

-

973

-

923

-

998

-

0

10

19

46

55

65

79

90 100

(1) 写出电极反应和电池反应。

(2) 求25％时该ZnCl2水溶液的离子强度I，离子平均活度系数?± 和活度a 。已知德 拜－许克尔极限公式中常数A＝0.509kg1/22mol-1/2。

(3) 计算电池的标准电动势E?。 (4) 求电池反应的?rG?。(13分)

5. HI的摩尔质量M＝127.9310-3kg2mol-1，振动特征温度?v＝3200K，转动特征温度 ?r＝9.0K：已知k＝1.381310－23J2K-1，h＝6.626310-34J2s，L＝6.02231023mol-1。

(1) (1) 计算温度298.15K，100kPa时HI的平动、转动、振动配分函数qt、qr、qv0。

(2) (2) 根据转动各能级的分布数，解释能级越高粒子分布数越小不一定正确。(10分)

6. 在273K时用钨粉末吸附正丁烷分子，压力为11kPa和23kPa时，对应的吸附体积(标准体积)分别为1.12dm32kg-1和1.46dm32kg-1，假设吸附服从Langmuir等温方程。

(1) (1) 计算吸附系数b和饱和吸附体积V∞。

(2) 若知钨粉末的比表面积为1.553104m22kg-1，计算在分子层覆盖下吸附的正丁烷 分子的截面积。已知L＝6.02231023mol-1。(10分)

7. 有下列反应

A(g)k1k2B(g) + C(g)

式中k1和k2分别是正向和逆向基元反应的速率常数，它们在不同温度时的数值如下：

温度/K k1/s-1

300 3.50310-3

k2/(s2p?)-1

7.00310-7

310 7.00310-3 1.40310-6

(1) (1) 计算上述可逆反应在300K时的平衡常数Kp和K?。

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