华南理工大学硕士研究生入学考试试卷-物理化学.doc

1．1 mol，-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＝6009 J.mol-1，水与冰的定压摩尔热容分别为4.184，2.092 J.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） 2. 1mol的理想气体从同一始态（298.2K，506.5kPa）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。 （2）绝热可逆膨胀后，等压加热到终态。（15分） 3．在 100~120K 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) = 8.96 - 445/(T/K) 甲烷的正常沸点为 112 K。在 1.01325×105 Pa 下，下列状态变化是等温可逆地进行的。 CH4(l) ＝ CH4(g) (p(,112 K) 试计算： (1) 甲烷的ΔvapH(m，ΔvapG(m，ΔvapS(m及该过程的Q，W； (2) 环境的ΔS环和总熵变ΔS。（10分） 4. 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： 含B摩尔分数为0.02的水溶液中水的蒸汽分压。 溶质B的亨利常数kx。 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） 5. 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：(1) 该溶液的正常沸点。 25℃时该溶液的蒸汽压。 25℃时该溶液的渗透压。 已知水的Kb=0.52K.kg. mol?1，Kf=1.86K.kg.mol?1，纯水在25℃时的蒸汽压为3169Pa。（15分） 6. H2O－CaCl2系统存在三个含水盐CaCl2 . 2H2O、CaCl2 . 4H2O、CaCl2 . 6H2O，其相图如下，解决下列问题： 标出各相区和三相线对应的相态。 画出图中a、b、c三点的冷却曲线。 (3) 对CaCl2水溶液，如何控制得到纯的CaCl2 . 4H2O固体盐？常温下能得到的是何种纯固体盐？ (4) 已知CaCl2 . 2H2O的分解温度为82℃，分解得到含CaCl2 质量分数为0.46的水溶液和纯CaCl2固体。当含CaCl2 质量分数为0.485的1kg水溶液冷却时，如何能得到最多的纯CaCl2固体?具体数量多少？（15分） 7. 对于反应：C2H4(g)+H2(g)=C2H6(g)，已知下列数据（298 K）， 乙烯的标准摩尔燃烧焓：(cH(m(C2H4,g)=-1411 kJ·mol?1; 乙烷的标准摩尔燃烧焓：(cH(m(C2H6,g)=-1560 kJ·mol?1; 水的标准摩尔生成焓：(fH(m(H2O,l)=-286 kJ·mol?1; 各物质的标准摩尔熵值为： C2H4(g) C2H6(g) H2(g) / ( J·mol?1·K?1) 219.5 229.5 130.6 在298～1000K范围内，反应的平均热容差 (rCp,m=10.84 kJ·mol?1。 （1）求算反应在 1000 K 时的标准平衡常数。 （2）升高温度对生成C2H6是否有利? （15分） 8. 在 298 K 时下述电池 : Pt│H2(p()│HI(a)│AuI(s)│Au(s) 当HI活度a=1×10-8时，电池电动势E=0.97V。已知电极 Au+│Au(s)的E(值为1.68 V。 (1)写出电极反应和电池反应。 (2)计算在298 K时电池反应的(rG(m。 (3)求AuI(s) 的活度积 Ka（15分） 9．25℃时，质量摩尔浓度b=0.20 mol·kg-1的K2SO4水溶液正负离子的平均活度系数r±=0.099，试问此水溶液中正负离子的平均活度a±及K2SO4的整体活度各为若干。（10分） 10．某二级反应A(g)→2B(g)在一个恒容容器中进行，反应温度为373K,测得不同时间系统的总压如下： t/min 0 10 ∞ P总/kPa 35.597 42.663 53.329 当t=∞时,A消失。 （1）导出A的分压pA系统总压p总和p∞总的关系式，并计算A的初始压力p0A。 （2）求该反应的速率常数kp(以压力表示)和kc（以浓度表示）。 （3）求该反应的半衰期t1/2。（15分） 11．25℃时乙醇水溶液的表面张力与溶