《华南理工大学2004-2010年物理化学考研真题及参考答案 2007-物化二》由会员分享，可在线阅读，更多相关《华南理工大学2004-2010年物理化学考研真题及参考答案 2007-物化二（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、葛华才等编.物理化学(多媒体版).北京：高等教育出版社，208年8月 1452 华南理工大学207年攻读硕士学位研究生入学考试试卷(试卷 上做 答无 效， 请在 答题 纸上 做答 ，试 后本 卷必 须与 答题 纸一 同交 回 )科目 名称 ： 物理 化学 (二 )适 用 专 业 ： 材料 物理 与化 学 材料 学 材料 加工 工程 化学 工程 化学 工艺 应用 化学 工业催 化 能源 环境 材料 及技 术 制药 工程 生物 医学 工程 应用 化学说 明 ：本套试题难度合适，适用于工科各专业。考试内容比较全面，分布基本合理，但有个别错漏。题目已作规范化处理。本答案由本人完成，仅供参考，可能有错漏
2、，若发现，希望在网上留言或用电子邮箱告知。谢谢！更多内容参考网站:。葛华才老师，邮箱：2009年 12月 26日 修改1 1m ol， -5 的过冷水，在绝热容器中部分凝结，形成 0 的冰，水两相共存的平衡混合 物。 (已知 冰在 0 时的 摩尔 熔化 焓是 H 6009J.m ol-1， 水 与 冰的 定压 热容 分别为 4.184，2.092J.K-1.g-1)。(1)写出 体系 物态 的变 化。(2)析出 多少 摩尔 冰？(3)计算 此过 程的 U， H和 S。(4)该过 程是 可逆 的吗 ？ (15分 )解 ： (1)状态 变化 ：1molH2O(l,-5 ) 1molH2O(l,0
3、) xm olH2O(s,0 )+(1-x)m olH2O(l,0 )1 2(2)过程 恒压 绝热 ， Q=H= 1+ 2=18.02 4.184 5J6009xJ/m ol=0x=0.06274mol(3)H= Qp=0， U= HpV H=0S= S1+ S2=ncp,m (l) ln(T2/1)+x凝固 Hm /T2=(18.02 4.184 ln(273.15/268.15)0.06274 6009/273.15)J.K-1=0.01269J.K-1(4)过程 绝热 且 S0，为 自发 ，不 是可 逆。2.1mol的理 想 气 体 从 同 一 始 态 (298.2K， 506.5kPa
4、)分别 经 过 下 列 过 程 到 达 相 同 的 终 态(298.2K， 101.3kPa)，求 U， H， S， G， Q， W，已 知气 体的 Cp,m =2.5R。(1)等压 加热 ，然 后经 过等 容降 温达 到终 态。207年攻读硕士学位研究生入学考试试卷2(2)绝热 可逆 膨胀 后， 等压 加热 到终 态。 (15分 )解 ： (1)状态 变化 ： (T1=298.2K， p1=506.5kPa,V1) (T2=?， p2=p1,V2)恒 压 (T3=298.2K， p3=101.3kPa,V3=2)恒 容其中 ： V3=2nRT3/p3=(1 8.315 298.2/10130
5、0)m 3=0.02448m3理想 气体 始终 态温 度相 同， U=H=0S=nR ln(p1/3)=1 8.315 ln(506.5/101.3)J.K-1=13.38J.K-1G=H-TS=(0-298.2 13.38)J=-3990JW=p+WV=-p(V2-1)+0=-506500 (0.02448-1 8.315 298.2/506500)J=-9920JQ=U-=0-(-9920J)=9920J(2)因始 终态 与 (1)相同 ， 所 以 状态 函数 变 U， H， S， G的值 与 (1)相同 ， 不 用 计算 。状态 变化 ： (T1=298.2K， p1=506.5kPa,
6、V1) (T2=?， p2=p3,V2)绝 热 可 逆(T3=298.2K， p3=101.3kPa,V3=0.02448m3)恒 压其中 ： V1=nRT1/p1=( 8.315 298.2/506500)m 3=0.004895m3比热 容 =Cp,m /CV,m =2.5R/1.5R=5/3利用 绝热 可逆 方程 ： p11=p2V2得 V2=V1(p1/2)1/ =0.004895 (506500/101300)3/5m 3=0.01286m 3T2=p2V2/nR=101300 0.01286/(1 8.315)K=156.7KQ=1+Q2=0+nCp,m (T3-2)=1 2.5
7、8.315 (298.2-156.7)J=2941JW=U-=0-2941J=-2941J注意 ：本 题先算 Q比算 W要方 便。3在 100120K的温 度范 围内 ，甲 烷的 蒸气 压与 绝对 温度 T如下 式所 示：lg(p/Pa)=8.974-445/(T/K)甲烷 的正 常沸 点为 112K。在 105Pa下， 下列 状态 变化 是等 温可 逆地 进行 的。CH4(l) CH4(g)(p， 112K)试计 算： (1)1mol甲烷 的 vapH， vapG， vapS及该 过程的 Q， W；m m m (2)环境 的 S环 和总 熵变 S。 (10分 )解 ： (1)利用 克 -克方
8、 程vapH=RT2dlnp/dT=2.303RT2dlgp/dT=2.303RT2 (445/T2)Km =2.303 8.315 445J.m ol-1=8522J.m ol-1过程 恒温 可逆 ： vapG=0m Q=nvapH=1mol 8522J.m ol-1=8522Jm 葛华才等编.物理化学(多媒体版).北京：高等教育出版社，208年8月 3W=-p(Vg-l)-pVg=-nRT=-1 8.315 112J=-931.3JvapS=vapH/T=8522J.m ol-1/12K=76.09J.K-1.m ol-1m m 注意：注意：注意：注意：不能 使 用 关 系 式 lg(p/
9、Pa)=8.974445/(T/K)=a-b/T直接 计 算 vapS=2.303Ra，m 因为 后者 使用 的条 件是 lg(K)=ab/T。(2)环 S=Q环 /T=-Q系 /T=-8522J/112K=-76.09J.K-1S=环 S+系 S=04.25 时某 物质 B溶于 水溶 液，摩 尔 分数为 0.02和 0.4时 B的蒸 汽分 压分 别为 1.43kPa和 15.55Pa。已知纯水在 25 时的蒸汽压为 3169Pa，含 B摩尔分数较小的水溶液可近似为理想 稀溶 液， 试求 ： (1)含 B摩尔 分数为 0.02的水 溶液 中水 的蒸 汽分 压。(2)溶质 的亨 利常数 kx。(
10、3)含 B摩尔 分数为 0.4的水 溶液中 B的活 度及 活度 系数 。 (15分 )解 ： (1)pA=pA*xA=pA*(1-xB)=3169Pa (1-0.02)=3106Pa(2)B为溶 质 ， 服从 亨利 定律 ， pB=kxaB=kxB对于 稀溶 液 ： xB=0.02， B=1， 有 kx=pB/xB=1.43kPa/0.02=71.5kPa(3)xB=0.4， aB=pB/kx=15.55kPa/71.5kPa=0.217B=aB/x=0.217/0.4=0.5435.某稀 水溶 液含 有非 挥发 性溶 质， 在 1.4 下凝 固。 假设 该水 溶液 为理 想稀 溶液 ，试求：
11、 (1)该溶 液的 正常 沸点 。(2)25 时该 溶液 的蒸 汽压 。(3)25 时该 溶液 的渗 透压 。已知 水的 Kb=0.52K.kg.m ol1， Kf=1.86K.kg.m ol1，纯 水在 25 时的 蒸汽 压为 3169Pa。 (15分 )解 ： (1)bB=Tf/Kf=(1.4/1.86)m ol.kg1=0.753m ol.kg1Tb=KbB=(0.52 0.753) 0.39Tb=Tb*+Tb=100 0.39 100.39(2)xB=0.753mol/(0.753mol+1000mol/18.02)=0.0134pA=pA*xA=pA*(1xB)=3169Pa (10
12、.0134)=3127Pa(3)cB 0.753mol.dm3=cBRT=(0.753 103 8.315 298.15)Pa=1.867MPa4200Km olK8.3145J)4200K(ln 1122*2 = TRTdTpdRTH Amvap207年攻读硕士学位研究生入学考试试卷46.H2O Cal2系统 存在 三个 含水盐 Cal2.2H2O、 Cal2.4H2O、 Cal2.6H2O， 其 相 图 如下， 解决 下列 问题 ： (1)标出 各相 区和 三相 线对 应的 相态 。(2)画出 图中 a、 b、 c三点 的冷 却曲 线。(3)对 Cal2水溶液 ，如 何控 制得 到纯 的
13、Cal2.4H2O固体盐 ？常 温下 能得 到的 是何种纯固 体盐 ？ (4)已 知 Cal2.2H2O的 分 解 温 度 为82 ， 分 解 得 到 含Cal2质 量 分 数 为0.46的 水 溶 液 和 纯Cal2固 体 。 当 含al2质 量 分 数 为0.485的 1kg水溶 液 冷却 时 ， 如 何 能 得 到 最多的 纯 Cal2固体 ?具体数 量多 少？ (15分 )答 ： (1)各相 区 和三 相 线 的 相 态 列 入 下表 (C=aCl2.6H2O，D=al2.4H2， E=Cal2.2H2O):(2)0. 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0-4004080120 bc
14、aZ SR YW TPOK NMLJIHXIIXXVIVIVIVIVIII Cal2H2OwBCal26H2O Cal2(B)H2O(A)abc(3)将 Cal2水溶 液加 热浓 缩到 组成在 wLwK之间 且降 温到 tLttK之间 结晶 时可 得 到四水 盐。 常温 下结 晶得 到的 是六 水盐 。 (4)当溶 液温 度控 制在 接近 82 时结 晶， 可 得 到最 多的纯 Cal2固体 ， 设为 m。 根 据 杠杠规 则有I I I IV V VI VI VIl A(s)+ll+C(s)A(s)+C(s) l+D(s) C(s)+D(s) l+E(s) D(s)+E(s)IXXXI HI
15、J LMNKOPRSTZWYE(s)+B(s)l+B(s)g+B(s)A(s)+lC(s)l+C(s)+D(s)l+D(s)+E(s)l+E(s)+B(s)l+g+B(s)0. 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0-4004080120 bca Z SR YW TPOK NMLJIHXIIXXVIVIVIVIVIII EwBDC Cal2(B)H2O(A)t /oC葛华才等编.物理化学(多媒体版).北京：高等教育出版社，208年8月 5m (10.485)=(1.0kgm) (0.4850.46)即 m=0.0463kg7.对反应 C2H H H H 4(g)+H H H H 2(g)=C2H H H H 6(g)，已 知 298K时水 的标 准生 成焓 fH(2O， l)=-286m kJm ol1和各 物质 的标 准摩 尔燃 烧焓 及 标准 摩尔 熵值 如下 表：在 298 1000K范 围内 ，反 应的 平均 热容 差 rCp,m =10.84kJK1m ol1。解 决下 列问 题：(1)计算 反应 在 1000K时的 标准 平衡 常数 。(2)升高 温度 对生成 C2H H H H 6是否 有利 ?(15分 )解 ： (1)298K时：
