第一页物化B卷答案

1、郑 州 大 学2010年攻读硕士学位研究生入学试题B卷答案 学科、专业：化学研究方向：工业催化，应用化学考试科目：物理化学（五），科目代码925 （共 8 页）答案一律写在考点统一发的答题纸上，否则无效。1. 1molO2由298.15K，100 kPa的压力下经等温可逆压缩增至600 kPa的终态。试求Q，W，以及？（20分） 解： 是理想气体的等温可逆过程 2分 2分 4分 2分 2分 2分 2分 2分 2分2. 在5时，过冷液体苯的蒸气压为2632Pa，而固体苯的蒸气压为2280Pa。已知1mol过冷液体苯在5凝固时的，气体为理想气体，求该凝固过程的及。（20分）解：在相同的始终态间可设

2、计可逆过程如下： 根据状态函数法： 8分因为过程(1)和(5)为凝聚相的等温变压过程，所以，过程(2)和(4)为可逆相变过程，所以。 6分 6分3. 某一级反应测得其半衰期在65时为2.50 min ，在80 时为0.50 min。(1)求反应在65、80时的速率常数k1、k2 (2) 求反应的活化能。(3)在什么温度下方使该一级反应1 min 完成90% ？ （20分）解：该反应是一级反应（1）t1/2=ln2/k k1= ln2/ t1/2 =0.277min-1 4分 k2= ln2/ t1/2 =1.386min-1 4分(2) 由公式ln (k2/ k1)=Ea/R (1/T1-1/

3、T2) 代入数据，得：Ea=106.58KJ/mol 4分(3) -ln(1-x)=kt代入数据，得k3=2.303min-1 由ln (k3/ k1)=Ea/R (1/T1-1/T3) 代入数据，得T3=356.8K 8分4. 气相反应H2(g)+Br2(g)=2HBr(g)的历程为:(1) Br2 2Br (k1)(2) Br + H2 HBr + H (k2)(3) H + Br2 HBr + Br (k3)(4) H + HBr H2 + Br (k4)(5) 2Br Br2 (k5) 试证明反应的动力学方程式为: （10分）证：=+- (1) =-+-=0 (2) =-=0 (3)

4、2分(1)-(3)得: =2 (4)(2)+(3) -=0 (5) 2分以(5)代入(2)式移项得： （6） 2分以（6）代入（4）式得： （7）（7）式分子、分母各除以，并令， 4分5. 有二元凝聚系统相图如图所示。已知A、B可生成化合物。解答下列问题：（18分）(1) 写出A与B生成稳定化合物和不稳定化合物的组成；(2) 指出相图上条件自由度为0的线 ；(3) 根据此二元凝聚系统相图列表分析所标区域的相数、相态及自由度数；(4) 画出从系统点OO的步冷曲线，并说明冷却过程的相变化。图 二元凝聚系统相图解：(1) 稳定化合物AB；不稳定化合物A2B； 2分(2) 自由度为0的线：HEI、LM

5、N、DJK； 2分(3) 相图分析列表如下 6分区域相数相态自由度1a22aA2B(s)12la12lA2B(s)12A2B(s)AB(s)12lAB(s)1(4) 冷却过程相态经历如下变化 8分步冷曲线a. 由一相液相析出固相化合物AB，进入两相区；b. 由液相和化合物AB生成不稳定化合物A2B，达到三相平衡；c. 三相平衡中AB消失，进入液相和不稳定化合物A2B两相平衡区；d. 由液相和不稳定化合物A2B生成固溶体a，达到三相平衡；e. 三相平衡中液相消失，进入两相区，即不稳定化合物和固溶体a。6. 盐AB(s)与H2O可以形成以下几种稳定水合物：AB H2O(s)，2AB 5H2O(s)

6、，2AB 7H2O(s)和AB6H2O(s)，这个盐水体系的组分数为 2 ，有 5 个低共熔点，最多可有 3 相同时共存。（6分）7. 液态X2在331.4K时沸腾，X2(l)在282.5K时的蒸气压为13.33kPa，计算298.2K时X2(g)的标准生成吉布斯自由能。（20分）解：当T = -331.4K时， 当T = -282.5时，设和同温度无关，上两式即为解得 6分 6分 8分8 电池Zn(s) | ZnCl2(0.05 molkg1 ) | AgCl(s) | Ag(s)的电动势与温度的关系为：E/V1.0154.9210-4 (T/K-298)试计算在298K时，当电池有2mol

7、电子的电荷量输出时电池反应的rGm 、rSm 、rHm 以及此过程的可逆热效应Qr。（10分）解：根据电动势与温度的关系E/V1.0154.9210-4(T/K-298) T=298K时，E 1.015 V 2分rGmzFE =296485(1.015)Jmol-1= -195.90 kJmol-1; 2分 2分 2分 QrTrSm = 298（-94.94）J = -28.29 kJmol-1 2分9. 用Pt作电极电解SnCl2水溶液，在阴极上因为H2有超电势，故先析出Sn(s)。在阳极上析出O2。已知0.10 ，0.01，O2在阳极上析出的超电势为0.5V。(1) 写出电极反应，计算实际

8、分解电压。若H2在阴极上析出时的超电势为0.5V，问刚开始析出氢气时（Sn2+）？ 10分解：（1）阴极：Sn2+ + 2e Sn ； 2分阳极： H2OO2(g) +2H+ () + 2e 2分 2分（2）由于阳极上有O2析出，溶液中H+浓度会增加。当Sn2+基本析出时，溶液中H+的活度为为。当H2开始析出时，其电极电势与Sn2+的析出电势相等。即即 代入数据 解得：说明当H2开始析出时，Sn2+已基本析出完毕了。 4分10. 常压下，水的比表面自由能与温度的关系表示为 = (7.65410-2 1.4010-4 t/)Jm-2若在10时，保持水的总体积不变而改变其表面积，试求：使水的表面积可逆地增加1.00cm2，必须做多少功？上述过程中的U、H、F、G以及所吸收的热各为若干？上述过程后，除去外力，水将自动收缩到原来的表面积，此过程对外不做功，试计算此过程中的Q、U、H、F及G值。1