2001年广东华南理工大学物理化学考研真题.doc-资料库

第1页 / 共7页

第2页 / 共7页

第3页 / 共7页

第4页 / 共7页

第5页 / 共7页

第6页 / 共7页

第7页 / 共7页

2001 年广东华南理工大学物理化学考研真题 1.C6H6 在 100kPa 时的熔点为 5 ℃ ，摩尔熔化焓为 9916J · mol-1 ， Cp,m(l)=126.8J·K-1·mol-1，Cp,m(s)=122.6J·K-1·mol-1。求 100kPa、–5℃下 1mol 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) 解：涉及过程如下： DH=DH1+DH2+DH3=Cp,m(l)(T'－T)+DH2＋Cp,m(s)(T－T') ＝9916J·mol-1+(122.6－126.8)×(268－278)J·mol-1 =9958J·mol-1 恒压 Q=DH=9958J·mol-1 DU=DH－DpV≈DH=9958J·mol-1 DS=DS1+DS2+DS3=Cp,m(l)ln(T'/T)+DH2/T'+Cp,m(s)ln(T/T') =DH2/T'+[Cp,m(s)－Cp,m(s)]ln(T/T') ＝9916J·mol-1/278K+(122.6－126.8)ln(268/278)J·K-1·mol-1 =35.8J·K-1·mol-1 DG≈DA=DH－TDS=9958J·mol-1－268K×35.8J·K-1·mol-1=363.6J·mol-1 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 60.7kJ·mol-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 200.6g·mol-1。(10 分) 解：本题主要利用克－克方程进行计算。30℃时汞蒸气压为

p'=pexp[DvapH(T'-T)/RTT'] =0.160Pa×exp[60700×(303.15－293.15)/(8.315×293.15×303.15)] =0.3638Pa 此时空气中汞含量是最高允许含量的倍数为 (pV/RT)M/0.01×10－3g=[0.3638×1/(8.315×303.15)]×200.6/10－5=2895 3.钙和镁能形成一种稳定化合物。 (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) 解：(1)相图如下。单相区 F=2，两相区 F=1，三相线 F=0。 (2)化合物 C 含 Ca55%，可知其分子式为 Ca：Mg=(55/40):(45/24)=11/15 即为 Ca11Mg15。 (3)根据杠杠规则，设能得到化合物为 W，则(1kg－W)×(35－19)=W×(55－35)得 W=0.444kg 4.在 25℃时，下列电池 Zn(s)|ZnCl2(b=0.005mol·kg-1)|Hg2Cl2(s)|Hg(1)的电动势 E＝1.227V。

(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 g±和活度 a。已知德拜－许克尔极限公式中常数 A＝0.509kg1/2·mol-1/2。 (3)计算电池的标准电动势 Eq。 (4)求电池反应的 DrGq。(13 分) 解：此题与霍瑞贞主编的《物理化学学习与解题指导》258 页 15 题基本相同，但书上计算活度部分是错误的！ (1)正极反应：Hg2Cl2(s)＋2e－＝2Hg(1)＋2Cl－负极反应：Zn(s)＝Zn2＋＋2e－电池反应：Hg2Cl2(s)＋Zn(s)＝2Hg(1)＋ZnCl2 (2)b+=b，b－=2b， I=(1/2)SbBzB2=0.5×[b×4＋2b×1]=3b=3×0.005mol·kg－1＝0.015mol·kg－1 lgg±=－Az+|z-|I1/2=－0.509×2×0.0151/2=－0.1247 g±=0.750 a=a±3=b±3g±3/bq3=b+b-2g±3/bq3=(0.005)(2×0.005)2×0.7503 ＝2.11×10－7 (3)根据 Nernst 方程 Eq=E+(0.05916V/2)lga(ZnCl2)=1.227V+0.02958V×lg(2.11×10－7)=1.030V (4)DrGq=－zFEq=－2×96500×1.021J=-197.1kJ 5.HI 的摩尔质量 M＝127.9×10-3kg·mol-1，振动特征温度 Qv＝3200K，转动特征温度 Qr＝9.0K：已知 k＝1.381×10－23J·K-1，h＝6.626×10-34J·s，L＝6.022×1023mol-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)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) 解：(1)V=nRT/p=(1×8.315×298.15/100000)m3=0.02479m3

=3.471×1031 qr=T/Qrs=298.15K/(9.0K×1)=33.13 =1.000(2)根据玻尔玆曼分布，转动能级分布 nJ/N=gJexp(-J(J+1)Qr/T)/qr=(2J+1)exp(-J(J+1)Qr/T)/qr＝gJfJ 由 gJ=(2J+1)和 fJ 决定，随着 J 增大，gJ 增大，fJ 减少，因此有可能出现一个极大值，即能级越高粒子分布数越小不一定正确。 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 1.12dm3·kg-1 和 1.46dm3·kg-1，假设吸附服从 Langmuir 等温方程。 (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 1.55×104m2·kg-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＝6.022×1023mol-1。(10 分) 解：(1)Langmuir 等温方程 V/V∞=bp/(1+bp)，两种不同压力下的数据相比数得 V/V'=(1+1/bp')/(1+1/bp) 1.46/1.12=(1+1/11kPa/b)/(1+1/23kPa/b) 可得 b=0.156kPa-1 所以 V∞=V(1+bp)/bp＝1.12dm3·kg-1×(1+0.156×11)/(0.156×11) =1.77dm3·kg-1 (2)比表面 A0=V∞LA/(0.0224m3·mol－1)，可得截面积为 A＝(0.0224m3·mol－1)A0/V∞L ＝(0.0224m3·mol－1)×1.55×104m2·kg-1/(1.77×10－3m3·kg-1×6.022×1023mol-1) ＝3.257×10－19m2 7.有下列反应式中 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：

(1)计算上述可逆反应在 300K 时的平衡常数 Kp 和 Kq。 (2)分别计算正向反应与逆向反应的活化能 E1 和 E2。 (3)计算可逆反应的反应焓 DH。 (4)在 300K 时，若反应容器中开始时只有 A，其初始压力 p0 为 pq，问系统总压 p', 达到 1.5pq 时所需时间为多少？(可适当近似)(13 分)。解：(1)Kp=k1/k2=3.50×10－3s－1/7.00×10－7(s·pq)-1＝2000pqKq＝Kp/pq=2000 (2)E1=RTT'ln(k1'/k1)/(T'－T')=[8.315×300×310×ln(7.00/3.50)/(310－300)]J·mol－1＝ 53.6kJ·mol－1 E2=RTT'ln(k2'/k2)/(T'－T') =[8.315×300×310×ln(1.40×10－6/7.00×10－7)/(310－300)]J·mol－1 ＝53.6kJ·mol－1 (3)DH=E1－E2＝0 (4)A(g)=B(g)+C(g) t=0pqp=pq t=t'pApq-pApq-pAp=2pq-pA 即 pA＝2pq－p 速率方程 -dpA/dt=k1pA－k2(pq-pA)2≈k1pA(∵pqk2<

8．在浓度为 10mol·m-3 的 20cm3AgNO3 溶液中，缓慢滴加浓度为 15mol·m-3 的 KBr 溶液 10cm3，以制备 AgBr 溶胶。 (1)写出 AgBr 溶胶的胶团结构表达式，指出电泳方向。 (2)在三个分别盛 10cm3AgBr 溶胶的烧杯中，各加入 KNO3、K2SO4、K3PO4 溶液使其聚沉，最少需加电解质的数量为：1.0mol·m-3 的 KNO35.8cm3；0.01mol·m-3 的 K2SO4；8.8cm3； 1.5×10－3mol·m-3 的 K3PO48.0cm3；计算各电解质的聚沉值以及它们的聚沉能力之比。 (3)293K 时，在两极距离为 35cm 的电泳池中施加的电压为 188V，通电 40min15s，测得 AgBr 溶胶粒子移动了 3.8cm。问该溶胶的 x 电势为多大？已知 293K 时分散介质的相对介电常数 er＝80，粘度 h＝1.03×10-3Pa·s，真空介电常数 e0＝8.854×10-12F·m-1。(10 分) 解：(1)AgNO3 过量，为稳定剂，胶团结构为 [(AgBr)mnAg＋·(n－x)NO3－]x+·xNO3－胶粒带正电，电泳时向负极移动。 (2)KNO3 的聚沉值：1.0mol·dm-3×5.8cm3/(10+5.8)cm3=0.367mol·dm-3 K2SO4 的聚沉值：0.01mol·dm-3×8.8cm3/(10+8.8)cm3=4.68×10-3mol·dm-3 K3PO4 的聚沉值；0.0015mol·dm-3×8.0cm3/(10+8.0)cm3=6.67×10-4mol·dm-3 聚沉能力之比 KNO3：K2SO4：K3PO4 =(1/0.357)：(1/4.48×10-3)：(1/6.67×10-4)=1：79.7：535 (3)由公式 u=eEz/h=e(V/l)z/h 得 z=ulh/eV=ulh/ere0V =(0.038m/2415s)×0.35m×1.03×10-3Pa·s/(80×8.854×10-12F·m-1×188V) =0.0426V 9.在室温下氨基甲酸铵很不稳定，易分解，且分解平衡压力小于大气压。请你设计反应装置，测量这个反应的平衡常数，粗略画出实验装置草图，说明部件要求什么条件，如何测量压力，并推导平衡常数表达式。 NH2COONH4(s)=2NH3(g)+CO2(g)(10 分)

资料库

2001年广东华南理工大学物理化学考研真题.doc

相关推荐

考研

热门标签

最新资料