华南理工大学2010物理化学二(852)考研真题答案

852

华南理工大学

2010年攻读硕士学位研究生入学考试试卷

(请在答题纸上做答，试卷上做答无效，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，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，化学工程(专业学位)

说明：试题第1题求解问题重复太多，第7题和11题稍难，相图题有一定综合。葛老师已对试题作了少量规范化处理并完成解答，未参考标准答案。因此可能有不妥之处，欢迎用电子邮件告知，谢谢！

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1．1mol单原子理想气体，由298K、506.5kPa的始态膨胀到压力为101.3kPa的终态，计算下列各途经的Q、W、∆U、∆H、∆S、∆A与ΔG。巳知其(298K)＝126J·K-1·mol-1。

(1)等温可逆膨胀；

(2)外压恒为101.3kPa的等温膨胀；

(3)绝热可逆膨胀。

答:(1)恒温,∆U=∆H=0,∆S=13.38J·K-1，Q=3987J，W=-3978J，∆A=-3978J

(2)状态函数与(1)同,W==-1982J，Q=1982J

(3)Q=0,∆S=0，T2=567.2K，W=3358J，∆H=5596J，∆A=-30561J，∆G=-28323J

2．0.1mol的乙醚装在安培瓶中，把它放在一个大瓶中，其中充以0.4mol的35℃、101.3kPa下的N2，然后将安培瓶敲破，乙醚全部挥发成气体。其过程为35℃下0.1mol乙醚(l)＋0.4mol N2(10dm3)＝混合气体0.5mol(10dm3)。已知乙醚正常沸点35℃，蒸发焓∆vap H m=25.1kJ.mol-1,计算:

(1)终态乙醚压力；

(2)N2的∆H、∆S、∆G；

(3)乙醚的∆H、∆S、∆G；

(4)整个体系的∆S；

(5)环境的熵和总熵。

答:(1)p 乙醚25622Pa ；(2)∆H =0,∆S =0,∆G =0；(3)乙醚的状态:∆H =2.51kJ ，∆S =9.288J .K -1，∆G =-352.1J ；(4)∆S 9.288J .K -1；(5)∆S 环-7.315J .K -1；∆S 总= 1.973J .K -1

3.试估算被空气饱和的水引起的凝固点的降低值。设空气压力为1.013×105Pa ，空气中N 2和O 2的比例分别为79%和21%，两种气体0℃时在水中的亨利常数分别为k x (O 2)=2.80×109Pa 和k x (N 2)=5.06×109Pa ，水的凝固点降低常数K f =1.86K .kg .mol -1。

答:∆T f =0.00242K

4.碳酸钠和水可以形成Na 2CO 3·H 2O(s)、Na 2CO 3·7H 2O(s)、Na 2CO 3·10H 2O(s)三种水合物。请回答下列问题：

(1)在常压下，该系统共存的相数最多为多少？

(2)在常压下，将Na 2CO 3(s)投入到水溶液中，达到三相平衡时，若其中两相分别为Na 2CO 3水溶液和Na 2CO 3(s)，则另一相应是何物相？

(3)在298K 和常压下，与水蒸气平衡共存的含水盐最多有几种？答：(1)P =3。(2)Na 2CO 3·H 2O(s)。(3)1种。

5.某同学画的铁和碳的不完整相图(形成稳定化合物B)如下图所示，相图中缺失了部分线。试解决下列问题：

(1)补充相图中缺失的线。

(2)计算B 的组成，其中铁和碳的相对原子质量分别为55.845和12.01。

(3)在图中指出各区域的相态和三相线。(固溶体从低温到高温依次标为α,γ,δ,…)

(4)铁加入少量碳冶炼后在常温下以固溶体还是混合物形式存在？冶炼铁的最低温度应为多少？

注意：不要在试题上做答案。(15分)

答：(1)补充的三条线见相图。(2)Fe 3C 。(3)见图。

(4)若加入极小量(w c <0.0008)时以固溶体存在，否则以混合物形成存在。最低温度为

t / ℃

w C / %

Fe

B

1150℃以上。

t / ℃

w C / %

Fe

B

6.根据电导的测定得出25℃时氯化银饱和水溶液的电导率为3.41×10-4S·m -1。已知同温度下配制此溶液所用的水的电导率为1.60×10-4S·m -1。试计算25℃时氯化银的溶解度。已知

25℃时m Λ∞(Ag +)=61.92×10-4S·m 2·mol -1, m Λ∞(Cl -)=76.34×10-4S·m 2·mol -1

。(15分)

答:c (AgCl)= 13.09mol .dm -3

7．将氨基甲酸铵放在一抽空的容器中，并按下式分答：

NH 2COONH 4(s)=2NH 3(g)+CO 2(g)

在20.8℃达到平衡时，容器内压力为8.825kPa 。在另一次实验中，温度不变，先通入氨气，使氨的起始压力为12.443kPa ，再加入氨基甲酸铵使之分解。若平衡时尚有过量固体氨基甲酸铵存在，求平衡时各气体的分压及总压。(15分)

答:CO 2分压p =0.5985kPa,NH 3分压=13.640kPa ，总压=14.239kPa

注意:对高次方程的求解,迭代式的写法很重要.若待求量<1,一般把高次项放至右边作已知量处理(初值近似为0);若待求量>1,则把低次项放置右边作已知量处理,初值取1.

8.1000K 时，反应C(s)+2H 2(g)=CH 4(g)的r m G ∆⊖

=19.379kJ·mol -1。现有与碳反应的气体混

合物，其组成为体积分数ϕ(CH 4)=0.1,ϕ(H 2)=0.8,ϕ(N 2)=0.1。试问：

(1)T =1000K ，p =100kPa 时，∆r G m 等于多少，甲烷能否形成？

(2)在T =1000K 下，压力需增加到若干，上述合成甲烷的反应才可能进行？(10分)