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1、1 北京化工大学 2002考研物理化学试题 (填空 18 分，选择题 6 分，计算 4 题 70 分，证明题 1 题 6 分，共 100 分；选做英文计算题 10 分) 注意事项：答案写在答题纸上，101.325kPa100kPa=p，作图用铅笔答在指定页码的答题纸上。 一、填空题(18 分) 1.20时水的饱和蒸汽压为 2338Pa，现有 20、2338Pa 的 H2O(l)，分别经两种途径变成 20、2338Pa 的 H2O(g)，(1)在恒温恒压下进行，则G_零；(2)在恒温 20、反 抗 p外=0 条件下进行，则G_零。(填：、纯水乙醇水溶液； C. 纯水乙醇水溶液 NaOH 水溶液；
2、D.乙醇水溶液纯水NaOH 水溶液。 三、 (20 分)(请答在指定题号的答题纸上) 1mol 单原子理想气体从始态 298K，200kPa 分别经下列两种途径使其体积加倍。 (1) 等温可逆变化； (2) 沿着 p=AVm+B 的途径可逆变化，其中 A、B 是常数，且已知 A=104Pa.dm3.mol-1(注：此 处单位印错了，应为 Pa.dm-3.mol) 1. 请在指定题号的答题纸的图中画出两条可逆途径的 p-V 图；(示意图) 2. 试计算经等温可逆途径后该系统达到的终态压力及过程的 Q、W、U 和S； 3. 试计算沿着 p=A Vm+B 的途径可逆变化后该系统达到的终态压力及过程的
3、 Q、W、U 和S 四、(18 分) 298K 在恒容密闭容器中有起始压力为 p的 A(g)。在该温度下按下式分解： (1) 继后，生成物之一 B(g)发生下列反应，生成 D(g)并与之建立平衡： B(g)D(g)(2) 已知：分解反应为一级反应，k1=0.1min-1，反应(2)的平衡常数 K=10。 计算：后在该容器中 A、B、C、D 各物质的分压。 3 五、(18 分) 己知反应 H2(p)+Ag2O(s)2Ag(s)+H2O(l) 在 298K 时的恒容反应器中进行，放热 252.79kJ.mol-1，若将该反应设计成可逆电池，测得其电动势的温度系数 p dT dE =5.04410-
4、4V.K-1 1.写出所设计电池的表示式及该电池的电极反应； 2.计算 298K 时该反应的反应热(注：应为焓) rHm及电池电动势 E； 3.己知 298K 时 Kw=110 -14，计算标准还原电势 E OH |Ag2O(s)，Ag。 六、(6 分) 某气体遵从状态方程 p(VmT2)=RT。式中是与温度 T、压力 p 无关的常数。试证 明该气体的 JouleThomson 系数： H TJ p T = mp C T , 2 七、(14 分) (请答在指定题号的答题纸上) 有 A 和 B 两组分组成的固相完全不互溶的凝聚系统，已知纯 A 的熔点为 90，纯 B 的 熔点为 110，且 A、
5、B 两组分在题给温度范围内可形成化合物 C(组成为 xB=0.7)。在温度 为 40时，化合物 C 存在转熔反应：C(s)B(s)+溶液(xB=0.55)。表一给出了不同组成的 系统的热分析数据， 列出了步冷曲线中出现的转折和平台的温度数据。 根据题给实验数据在 指定题号答题纸的坐标纸上绘出相图，同时完成表二内容。(表二见指定题号的答题纸。注： 缺) 系统组成(xB) t/ 0.150.200.450.650.700.80 90转折点 70转折点 60转折点转折点 40平台平台平台 30转折点 0平台平台平台平台 4 北京化工大学 2002参考答案 一、填空题(18 分) 1.= 2.p=96
6、.474kPa (p苯= p苯*x苯=10.010(10.0835)=9.165kPa y苯=p苯/ pp =p苯/ y苯=9.165/0.095) 3.K3 0=2.1547 (= 2 1 () 2 1 1 2 3 K K K 4.A=12.76m2，GA=0.929J。 (A=n4r2 24r 1 2= 2 1 2 2 3 2 3 1 3 4 3 4 4rr r r ,GA=A) 5.Ag |Ag+| SO42-| Ag2SO4(s) | Ag不是(E 0纯水乙醇水溶液； 大的滴大滴数小) 三、(20 分) 1. 1mol 单原子理想气体，初态 200kPa,298K,V12V1 2. 等
7、温可逆U=0 Wr=-nRTln 1 2 V V =18.314298ln2=1717J Q=Wr=1717JS=Q/T=5.76J.K-1 3. p=AVm+B 的途径可逆变化，Vm=V ，A=104Pa.dm-3.mol1=107Pa. m-3.mol1 B=p1AV1=2105A 1 1 p RT =2105107 5 102 298314. 8 =(21.239) 105=0.761105Pa V1= 1 1 p RT =0.01239m3V2=2V1 P2=AV2+B=10720.012390.761105=3.238105Pa T2= R Vp 22 = 314. 8 01239.
8、 0210238. 3 5 =965.1 K U=nCv,mT=11.58.314(965.1-298)=8319 J W= 2 1 V V pdV= 2 1 V V dVBAV= 1 2 1 5 . 1BVAV =(1.51070.012392+0.7611050.01239)=3244 J Q=UW=83193244=11563 J S= 1 2 , ln T T nC mV + 1 2 ln V V nR= 298 1 .965 ln314. 8 2 3 1+ 1 1 2 ln314. 91 V V =14.66+5.76=20.43 J.K-1 四、(18 分)298K 始压 pA(g
9、)分解： (1)k1=0.1min-1 B(g)D(g)(2)K=10 可理解为 B 与 D 之间反应快，可随时平衡(因为无其它数据)。 6 A A p p tk 0, 1 ln tk AA epp 1 0, =100e 0.110=36.8kPa pC=pA,0pA=10036.8=63.2kPa pB+pD=0.5pC=31.6kPa B D p p =10解得：pB=2.87kPapD=28.7kPa 五、(18 分) 1. 所设计电池的表示式：Pt，H2(g,p) | OH ) | Ag2O(s) | Ag 阴极反应：H2+2 OH 2 H2O +2e 阳极反应：Ag2O + H2O
10、+2e 2Ag +2 OH 2. rHm=rUm+ngRT=252.79+(1)8.31429810-3=-255.27kJ.mol-1 rSm=ZF p dT dE =296485(5.04410-4)=97.334J.K-1.mol-1 rGm=rHmTrSm=226264J.mol-1 E= ZF Gm r =1.1725V 3. E= E= EOH |Ag2O(s)，AgE OH |H2=1.1725V 求出 EOH |H2即可知 E OH |Ag2O(s)，Ag 设计电池Pt，H2|H | | OH | H2，Pt其反应为 H2OH+OH 其电动势 E2=EOH |H2E H+|H2
11、= = EOH |H2= W K ZF RT ln= 14 10ln 964852 298314.8 =0.8278V EOH |Ag2O(s)，Ag=1.1725E OH |H2=1.17250.8278=0.3447V 六、(6 分)状态方程 p(VmT2)=RT。是常数。证明 H TJ p T = mp C T , 2 证明：因H=f(T,p) pT H T H H p p T = 1 H TJ p T = p m T m T H p H p m T H =Cp,m 又dH=TdSVdp T m p H =T T m p S +Vm=VmT p m T V 7 对状态方程 p(VmT2)=RT， p m T V =T p R 2 将式代入中得： T m p H =VmT(T p R 2)= 2 T 将式、代入中得： H p T = mp C T , 2 得证。 七、(14 分)
