华南理工大学2006年物理化学考研试卷.docVIP

一．计算题 1． 如图所示：一个缸壁和活塞均为绝热的气缸被一固定的导热隔板分为两部份，靠近活塞的部分里有1mol氢气，另一部分里有0.005mol氧气和0.01mol一氧化碳，反应开始前两部分的温度均为25℃，反应过程中活塞所受的压力恒定，假定导热隔板热容为零，活塞运动无摩擦，一氧化碳的氧化反应可以进行到底，所有气体均为理想气体。求从反应开始到结束并达到热平衡时整个气缸系统的Q、W、?U、?H。已知二氧化碳和氢气的Cp,m均为3.5R，一氧化碳和二氧化碳在25℃下的标准摩尔生成焓分别为：?110.525 kJ·mol?1、?393.609 kJ·mol?1。 （16分） 2． 10mol氧气、1mol氢气和1mol过热冰在一温度为25℃，压力为100kPa的反应器中进行恒温恒压反应，假定平衡时化学反应已进行到底，求从反应开始到系统处于平衡态时系统的Q、W、?U、?H、?S、?F、?G。已知氢气、氧气、和液态水在25℃时的标准熵分别为：130.684J·mol?1·K?1、205.138J·mol?1·K?1、69.91J·mol?1·K?1，液态水在25℃时的标准摩尔生成焓为 ?285.830kJ·mol?1，饱和蒸气压为3.167kPa，冰在0℃时的可逆熔化焓为5.999 kJ·mol-1，水在100℃时的可逆蒸发焓为40.668 kJ·mol-1，水蒸气、水和过热冰的Cp,m分别为33.577J·mol?1·K?1、75.291J·mol?1·K?1、36.000 J·mol?1·K?1，忽略热容随温度的变化、凝聚态受压力的影响及凝聚态的体积，所有气体可近似看成理想气体。 （16分） 3． 20℃时，苯的饱和蒸气压是13.332kPa，辛烷的饱和蒸气压是2.6664kPa，如果将1mol辛烷溶于4mol苯中，形成的溶液是理想溶液，计算： （1）该溶液的总蒸气压； （2）气相组成（用物质的量分数表示）； （3）将气相完全冷凝后,并让其达到气液平衡，问此时的气相组成有多少？(15分) 4． 反应 C（石墨）= C（金刚石） 25℃时，=1880J·mol-1，= ?3.31J·K?1，金刚石和石墨的密度分别为3.51g·cm?3和2.22g·cm?3。 （1）导出= f (T)的关系式，并用此式计算500K的值，计算的时候假定，是常数。 （2）计算 500K反应处于平衡时的压力。问在25℃, 标准压力100kPa时哪一种形式的碳在热力学上更为稳定，这种形式的碳在所有的T和100kPa时都稳定吗？ （3）你用哪两个反应的（容易测定）来确定上述反应的。 （4）根据上述计算你认为采用什么实际条件可以从石墨制造金刚石？ （15分） 5． 在298 K时，电池 Pt│H2│H+ (( OH?│O2│Pt的标准电动势= 0.40 V，水的= ?237.2 kJ·mol?1 。求解离过程 H2O(l) → H+(aq) + OH-(aq) 的(解离) 和水的离子积Kw 。 （15分） 6． 计算下述电池于298 K时的电动势并判断电池的反应方向： Cu│Cu(OH)2(s)│OH?(0.1 mol·kg?1) (( Cu2+(0.1 mol·kg?1)│Cu 已知标准电极电势(Cu2+/Cu) = 0.337 V，[Cu(OH)2(s)/Cu] = ?0.224 V。 （15分） 7． NaCl-H2O所组成的二组分体系。在-21℃时有一个低共熔点。此时，冰、NaCl·2H2O(s) 和浓度为22.3%(质量分数)的NaCl水溶液平衡共存。在-9℃时不稳定化合物(NaCl·2H2O)分解，生成无水NaCl和27%的NaCl水溶液。已知不稳定化合物NaCl·2H2O中NaCl的质量分数为0.619；无水NaCl在水中的溶解度受温度的影响不大(当温度升高时，溶解度略有增加)。 （1）试绘出相图，并指出各部分存在的相态和自由度； （2）若有1000g 28%的NaCl溶液，由160℃冷到-10℃，问此过程中最多能析出多少纯NaCl？ （3）以海水(含2.5% NaCl)制取淡水，问冷到何温度时析出淡水最多? (15分) 8． 在一密闭容器中，反应物A、B以等物质的量进行某气相反应 ，已知298K时，k1=2.1(10?5 Pa?1·s?1，k?1=5(10?12 s?1，当温度升高到310K时，测得k1和k?1的值均增加1倍，设气体均为理想气体，计算： （1）298K时反应的平衡常数Kp和； （2）正逆反应的实验活化能； （3）298K时反应的和； （4）298K时，若反应物起始总压为100kPa，要使总压到60kPa，需要多长时间？ （15分） 二．简答题 9．试用热力学第一和第二定律