华南理工大学《物理化学》考研试题及参考答案(理工)

1、华南理工大学2003攻读硕士学位研究生入学考试试卷物理化学部分(与化工原理合一门课程)(试题已由葛华才老师整理求解，有错请告知!)1. Imol水在100C、10L325kPa下正常气化,已知水的正常蒸发熔为40.64 kJ moL, 求此过程的。、卬、A从AS、AGo (15分)解：0=M=Avapm= Imolx40.64 kJ moL=40.64kJ (注：若题目未给出蒸发结，可以不 算出数值)AS= A/T= 40.64kJ/373.15K= 108.9J K-1 (可逆相变过程)AG=0VV=-pV(g)-V(l) _pV(g) = fRT= -lmolX8.3145J K1 mol

2、-1 X373.15K=-3103JAU=Q+W= 40.64kJ-3103J = 37.54kJ2.已知反应 2NaHCO3(s) = Na2CO3(s) + H2O(g) + CO2(g) 温度为50、100C时系统的平衡总压分别为3950Pa、96300Pa.设反应的与温度无关, 试求：(1)计算50c时该反应的K、ArGm o(2)计算该反应的火m。(3)计算NaHC03(s)的分解温度。(15分)解：(1)设平衡总压为p,则2NaHCO3(s)= Na2co3(s) + H2O(g) + CO2(g)平衡p/2p/2K =pH2O(g) p CO2(g)/ p 2 = (p/p )2

3、/4 =(3950Pa/100000Pa)2/4=0.0003901ArGm = -/?71n K = -8.3145J K mo尸x32315KX ln(0.0003901)= 21089 J moH(2)r=373.15K时，K =(/ )2/4 =(96300Pa/100000Pa)2/4=0.2318ArHm = RVT/aT) In (K 7 K )483145J K-1 mol-Ix373J5KX323J5K/(373.15K-323.15K)xln(0.2318/0.0003901)=128075J mor,=128.1 kJ mol-1(3)若分解温度即为平衡总压p=10132

4、5Pa时对应的温度T”,此时K =7 )2/4 =(101325Pa/100000Pa)2/4=0.2567利用等压方程 ln(K /K ) = (/ /?)(l/T-l/rz)即 ln(0.2567/0.0003901 )=(1281 OOkJ mol-78.3145J K-1 moL)(l/323,15K-l/r)T= 374.06K3.硫酸在常压下与水可形成3种水合物，其相图如右。(1)指出三个水合物的组成。己知硫酸和 水分子的相对质量分别为98、18。(2)指出各区和三相线的相态和自由度。(3)生产过程中用管道输送液态硫酸，若 是98%的浓硫酸，会不会出现问题？若是93% 的浓硫酸，又

5、会如何？ (15分)答：(1)组成分别为H2so4 4H20(C)、H2so4 2H20(D)、H2so4 H9(E) 0(2)在常压下，硫酸与水的相图看起来似 乎复杂，实际上很简单，是H2OH2so4 4H20、 H2SO4 4H2OH2SO4 2Hq、H2SO4 - 2H2OH2SO4 - H20.HzO-H2sO4系统的相图因此各区和三相线H2s04 H2OH2SO4固相完全不互溶的相图的组合,的相态很容易确定，自由度为6。一尸+1=3 P,具体相态(L为液体，S为固体)和自由度数 值见下表：相区IIIIIIIVVVIVII相态L冰+LL+C(s)冰+ C(5)C(s)+LL+ D(s)

6、C(s)+ O(s)自由度2111111相区VIIIIXXXIXIIXIII相态O(sj + E(s)E(s)+LD(s)+LE(s)+LL+ B(s)E(s)+ B(s)自由度111111三相线的相态(F=0)三相线FGHJKLMNOPQR相态冰+L+ C(5) L+ C(5)+ D(s) L+ D(s)+ E(s) L+ E(s)+ B(s) 从相图上可知道，98%的浓硫酸在温度降至0C左右时会产生固体硫酸，影响管道输送， 所以冬天时将无法输送。对于93%的浓硫酸，其凝固点约一35C, 一般的室温都高于此温度, 故用管道输送时将不会因产生固体而堵塞管道的问题。298K 时，已知反应 2Hg

7、(l) + 2AgCl(s) - Hg202(s)+2Ag的 AGn = -2O1.88kJ - mol-1, E (AgVAg)=0.799V, /Csp(AgCl)= 1.76x1 O-10o将反应设计成电池并计算出该电池的标准电动势。计算 E AgCl(s)/Ag,Cro若该电池电动势的温度系数(dEB)=lX10TV Kf 计算该电池反应的、&Hm、Qe (15 分)解：(1)正极：2AgCl(s) +2e- - 2Ag(s)+2CI-负极：2Hg +2C Hg2Cl2(s) +2e-电池: Hg(l) I Hg2Cl2(s) I Cl-(d) I AgCl(s) I Ag电动势 E

8、= 一 &Gm F=r-2O188OJ mol)/(2x96500C mol)=L046V 将反应AgCl(s) -Ag+Cl-设计成电池：正极：AgCl(s) +e- - Ag(s)+Cr负极： Ag(s) -Ag+ e-电池：Ag(s) I Ag+1 Cl-1 AgCl(s) I Ag(s)E = RTlnK /zF= RTnKzF = E AgCl(s)/Ag,Cl- E AgVAgE AgCl(s)/Ag,Cl-= E Ag+/Ag+/?71nA：sp/zF=0.799+0.05916xln( 1.75x 1(T,0) V = 0.222VASm =zF(dE/dT)p =2x9650

9、0C moHxlxlOV=19.3 J i moLQ=7，Sm =298.15Kx 19.3 J K-1 moL=5754J mol-1ArHm =ArGm +TArSm =ArGm +。= 一201 .88kJ mo尸+5754J n】o尸=-196.1 kJ mol_15.某溶液含有NaOH和CH3co2c2H5,浓度均为O.OlOOmol dnr3o 298.2K时，反应经 600s有39.0%的CH3co2c2Hs分解；而在308.2K时，反应经600s有55.0%的分解，已知 该皂化反应为二级反应。(1)求反应在两种温度下的速率常数。(2)求反应的活化能。(3)计算288.2K时的速

10、率常数(4)计算288.2K时600s能分解多少？(15分)解：(1)反应为 NaOH +CH3CO2C2H5 CH3cOzNa + GH50H该反应为二级且初浓度相同，故有一 deA/d/=A2,CA=CA0(lT),积分后得氏二(1 )( 1 /cA-1 /Cao) = x/tcA)( 1 -x)298.2K 时，=0.390/600s X O.OlOOmol dnr3 X (l-0.390)=0.107 mol-* dm3 s-1308.2K 时，F=0.550/600sX 0.01 OOmol dm-3 X (1 -0.550)=0.204 moH dm3 1Ea=RTT Tn(k /

11、k)/(T -7)=8.3145J K-1 moh1 X 298.2K X 308.2K X ln(0.204/0.107)/(308.2K-298.2K)=49.3 kJ mol-1288.2K时的速率常数A” ：In也” /女)=瓦(7” -T)/ RTTln(2” /0. 107 mol-* dm3 s-,)=49300J moHX (288.2K-298.2K)/(8.3145J K-i mol-X298.2KX288.2K)k” = 0.0537 moi dm3 . s-1X = l/(1 + 1/Jtk-A()= i/l+l/( 0.0537 mol-1 - dm3- s-1 X6

12、00sXO.OlOOmol dnr3) =0.244 =24.4%6.某液体的表而张力与温度的关系如下：/(10-3N nr1) = 21.50 - 0.086(/)今将该液体在80C及101325Pa下等温可逆分散成球形小液滴，计算：(1)小液滴半径为1.00X10-7m时的附加压力。(2)该小液滴的饱和蒸气压。(3)若将半径为1.00X10-7m的毛细管插入该液体中，已知润湿角。为20 ,则管中 液面将上升多少？己知80及101325Pa时该液体的密度为882kg m-,摩尔质量为74X 10-3 kg nioL, 不考虑分散度对表而张力的影响。(15分)解：(1)80时的表面张力 /(1

13、0-3N nr1) = 21.50 - 0.086X80=14.62A/? = 2/r = 2Xl4.62X 1 (WN nr1/ 1.00X1 (Pm = 2.924X 1 )Pa 由开尔文公式RTlmpJp) = 2处8.3145J K-lmop X353.15KXln(pr/101325Pa)=2X 14.62X1 LN nr1 X74X10 3kg mol-!/(882kg nr3X 1.00X1 (Hm)pr= 102175Pa= 2/r =2/cos/r, = /?/?-=2ycos6/网=2X 14.62X 10-3N rnXO0 /(882kg nr3X9.80m s-2X 1

14、.00X 10-7m) =31.8m7(1) 10cm 0.02mol dm-3 AgNOs 溶液,缓慢地滴加到 60cm 0.003 mol dm_3 的 KBr 溶液中，可制得AgBr溶胶，写出其股团结构的表示式，并指出该溶胶的电泳方向。(2)对上溶胶,比较加入电解质CaCb、NaCk Na2sCh、Na3PO4的聚沉能力(10分)解：(1)该系统AgNCh过量，起稳定剂作用，其胶团结构如下： 胶粒带正电，电泳时往正极移动。(AgBr)m nAg (n-x)NO3 x+x NOfv7 滑动而. 胶粒 ,V胶团(2)胶粒带正电，加入电解质起聚沉作用的主要是负离子的价态，价态越高，聚沉能力越强

15、: 对相同价态的负离子，正离子起消弱聚沉作用，且价态越高，消弱作用越强，所以聚沉能力如 下：CaC12NaClNa2SO4 Na3PO4华南理工大学2003攻读硕士学位研究生入学考试试卷科目名称：化工原理适用专业：纸浆造纸工程、制糖工程、环境工程一.填空（在括号内填入适当的文字）（40分）.流量计安装时，孔板流量计可以在（）方向安装，转子流量计（）方向安装，流体流动方向应取（ ）o.图示，流体在园管中自上而下流动，通过/段的摩擦阻力损失为储ab， 压强差为ab,指示液高度为R,若流量及其他条件都不变，使流体自下而 上流动通过该,段，则改变流动方向后的阻力损失从ba与改变前儿ab的关系 为（ ）

16、，改变后的压强差/%与改变前的/油关系为（）。 TOC o 1-5 h z 改变前仆与改变后&（）o.当流体的温度升高时，离心泵的安装高度（）：流量不变，当吸入管的管径减少时，离心泵的安装高度（）.固体颗粒在一长方体的沉降室中沉降，沉降过程符合stocks定律：气 体的处理量不变，若在沉降室的1/2高度处加一与沉降面积相同的隔板，此时该沉降室能沉降最小颗粒的直径是原来的（）倍。. 一台转筒真空过滤机,其他条件不变，提高真空度，不利于提高生产能力（）;提高悬浮液的温度，有利于提高生产能力（）;增加浸没度，有利于提高生产能力（）:.为了减少保温瓶的热损失，）形式的热损失:）形式的热损失:在瓶胆的夹

17、层中抽真空是为了减少（ 在瓶胆的夹层中镀水银是为了减少（）;工业生产.在大容器内饱和液体沸腾时，影响沸腾状态的主要因素是（ 中一般总是设法液体沸腾控制在（）状态下操作。.理想物系，平衡时测得气相组成是液相组成的两倍:若将含轻组分50%的该物系进行 平衡蒸懦分离，控制液化率50%,分离后饰出物轻组分浓度是原料含轻组分浓度的（）倍。.蒸馀是利用各组分的（ ）不同特性实现分离的。精储是通过多次的（ ）和 （）的过程分离混合物。.吸收操作时，吸收塔总压增加一倍，相平衡常数m（）倍，增加压力对吸收操作 TOC o 1-5 h z （）；吸收塔温度增加，相平衡常数m（）,增加温度对吸收操作（）。.假定吸收

18、系统的相平衡常数m为零，填料高度及其他条件不变，若增加气体流量，吸 收率将变（）。.影响恒速干燥速率的主要因素是（）影响降速干燥速率的主要因素是（）.恒速干燥过程中.如果其他条件不变，空气的相对湿度增大，干燥速率将（）:空气的相对湿度达到饱和，干燥速率将为（），写出作为以上分析依据的表达式（）o二.（15分）有一输水系统如图所示，管子规格为G48X4,已知管路阻力（直管和局部阻力）损失为：2Z 7 =3.2 乙/ 2g试求：（1）该体系的流量：（2）若欲使流量增大20%,水箱的高度应增加多少米？（设摩擦阻力系数不变）体积流量，nP/min）,单泵三.（13分）已知泵特性方程为Hc=20-2V2（m）,其中V的流量为Inf/min,两敞口容器的液面高差为10m,试问当流量为1.5m%nin时，采用两泵串 联还是并联操作，才能满足输送要求？设阻力系数为常数。（12分）有一转筒过波机，转速为2分钟转一周，生产能力为4m-Th,现将生产能力增 大到5m3小，试问转速应增加到多少？滤饼厚度为原来的多少倍？（15分）一列管式换