2003及答案浙江大学试题(乙)及答案

浙江大学

二00三年攻读硕士学们研究生入学考试试题考试科目 物理化学(乙) 编号 注意：答案必须写在答题纸上，写在试卷或草稿纸上均无效一、填空(60分)(有单位的应写出)TOC\o"1-5"\h\z1．绘制双参数普遍化压缩因子图的基本依据是( )。焦耳实验(A)、焦耳一汤姆生实验(B)分别得出了什么结论：A( )，B( )lmol理想气体于恒压下降温1°C,气体与环境交换的功W为( )4.1kg空气由20C绝热膨胀降温至一20C，该过程的Q=( ),W=( ),AU=( ),AH=( )设空气为理想气体，C =20.92J-mol-1-K-1。V,m在常温常压下，lkg水中加入NaBr，水溶液的体积(cm-3)与溶液的质量摩尔浓度b的关系为：V=1002.93+23.189b+2.197b3/2—0.178b2，当b=0.50mol-kg-1时，在溶液中TOC\o"1-5"\h\zH2O(A)的偏摩尔体积VA=( )在某一温度下将碘溶解于CCl4中，当碘的摩尔分数x(I2)在0.01-0.04范围内时，此溶液符合稀溶液规律。今测得平衡时气相中碘的蒸气压与液相中碘的摩尔分数之间的两组数据如下：p(I)/kPa 1.638 16.722x(I2) 0.03 0.5则x(I2)=0.5时，溶液中碘的活度a(I2)=( )，活度系数Y(I2)=( )。已知1000K时生成水煤气的反应C(s)+HO(g)=CO(g)+H(g)，在101.325kPa时，22平衡转化率a=0.844,则111.458kPa时的平衡转化率为( )已知20C时，水-空气的界面张力为72.75x10-3N-m-1,当20C，101.325kPa下，可逆地增加水的表面积4cm-2时，体系的AG为( )一定温度下，Al(SO)溶液的质量摩尔浓度为b,其平均活度系数为丫，则其平均活2 43 土度a可表示为( )。+20C时，丁酸水溶液的表面张力可以表示为：◎=◎—aln(l+be),式中Q为纯水的表00面张力，a和b均为常数，若a=13.X1-0-N-mb= 19.62dm-妙浓l度

c=0.200mol-dm-3时的吸附量为（）。11．一均相复合反应的机理设为：⑴叫輛B（快）(2)c=0.200mol-dm-3时的吸附量为（）。11．一均相复合反应的机理设为：⑴叫輛B（快）(2)+A甘砲4则该反应总速率常数用k2,k3,k4,k5来表示时的表达式为（慢）+G（）。12.气体B在固体M上吸附，其规律服从Langmuir吸附等温式，已知解吸速率常数为吸附速率常数的104倍，当B的分压为2kPa时，且B在M上是弱吸附，此时的覆盖率。约为（）。13.玻尔兹曼分布的数学表达式为（）。）；粒子的配分函数q表达式为（14.写出电池：PbIPbSO（s）ICdSO（b）IICdSO（b）IPbSO（s）IPb的电池反应 （4 4 1 4 2 4）。二、（10分）物理化学中有一组常用方程：、dinpAH㊀克劳修斯一克拉佩龙（Clausis-Clapeyron）方程： =「VPm；dT RT2范物霍夫（van'tHOf方程：刃：：㊀=~RT^~dTRT2阿累尼乌斯（Arrhenius）方程:dink=EdT~~RT2试问：（1）它们分别用在什么地方？（2）解释说明为什么它们在形式上极为相似。三、（10分）当用化学气相沉积（CVD）法在电机的转轴上渡上一层TiN涂层后，可大大提高转轴的耐磨性能，延长其使用寿命。试用化学热力学知识分析利用下列反应制备TiN时，在100kPa和298.15K下，反应能否自发进行？如果不能，试估算此反应自发进行所需的温度条件。TiCl4(g)+1/2N2(g)+2H2(g)=TiN(s)+4HCl(g)参考数据（298.15K）：TiCl4(g)N2(g)H2(g)TiN(s)HCl(g)AH㊀/kJ-mol-1fm-763.200-338.1-92.3AS㊀/J•mol-1•K-1fm354.8191.5130.630.3186.7四、（10分）氢－氧燃料电池的电池反应为：H2（g）+1/2O2（g）=H2O（l）,AG㊀(298.15K)=-237.19kJ・mol-i。298.15K时，试计算：(1)标准电池电动势E㊀；rm(2)若燃料电池的转化率为85%，燃烧1mol氢可获得电功多少？五、 (15分)已知一5°C固态苯的饱和蒸气压为2.28kPa,1mol、-5°C过冷液体苯在101.325kPa下凝固时，AS=-35.46J・mol-1-K-1,放热9680J-mol-1。求一5°C时液体苯m的饱和蒸气压。设苯蒸气为理想气体。六、 (15分)20C下HCl溶于苯中达平衡，气相中HCl的分压为101.325kPa时，溶液中HCl的摩尔分数为0.0425。已知20C时苯的饱和蒸气压为1O.OkPa。若20C时HCl和苯蒸气总压为101.325kPa,求100g苯中溶解多少克HCl。七、 (15分)水-异丁醇系统液相部分互溶。在101.325kPa下，系统的共沸点为89.7C。气(G)、液(L］)、液(L2)三相平衡时，异丁醇的质量分数分别为0.700，0.087，0.850。示意该二组分相图(标出必要的数据或符号)。若由350g水和150g异丁醇形成的系统在101.325kPa下加热，当温度刚要达到共沸点时，系统处于相平衡时存在哪些相？其质量各为多少？八、 (15分)反应：CHNNCH(g)TCH(g)+N(g)为一级反应。287C时，一密3 3 26 2闭容器中CHNNCH(g)原来的压力为21332Pa°1000s后总压力为22732Pa，求速率常数和33半衰期。［部分试卷参考答案］浙江大学2003年攻读硕士研究生入学考试物理化学(乙)参考答案一、填空对应状态原理Z=f(T，p)。rzr理想气体热力学能只是温度的函数；实际气体热力学能不仅是温度的函数，还与压力或体积有关。W=-Jp环dV=-pAV=-nRAT。Q=0，W=-28.86kJ,AH=-40.32kJ，绝热：Q=0，AU=W。理想气体；T1000AU=JT2nCdT=nCAT= x20.92x(-40)=-28.86(kJ)v，mv，m29T2T 1000AH= nCP,mdT=n(Cvm+R)AT=——x(20.92+8.314)x(-40)=-40.32(kJ)T2 29V=18.07cm3・mol-1。A1kg水中，b=0.5molekg-1时，n=0.5moloBB1kg水中，NaBr偏摩尔体积：3=23.189+2.197x；yb1/2-0.178x2b=25.314(cm3・mol^kg)av、ab =25.314(cm3・mol-1)BT,p,nA

V=1002.93+23.189x0.5+2.197x0.53/2—0.178x0.52=1015.864(cm3・mol-1)H2O的偏摩尔体积：11V= (V-n.K)= (1015.864-0.5x25.34)=18.07(cm3・moH)AnBB1000/18.015A6.0.306，0.612。7.0.832。8.AG=oAA=72.75x106.0.306，0.612。7.0.832。8.AG=oAA=72.75x10-3x4x10-4=2.91x10-5kJ9.ba±=btY±b㊀丫=#(2b)2(3b)3丫±_be=辺08加土12.0.167。kkk12.0.167。10.4.283x10-6mol・m-2。 11.k=~^5。kk24N13.n=ge-勺/kT；iqi14.阳极(负极)：Pb+SO42-(b])-----PbSO4(s)+2e-阴极(正极)：PbSO4+2e Pb+SO42-(b2)电池反应：SO42-(b1) SO42-(b2)。二、答：(1)克劳修斯—克劳佩龙方程描述液(固)体物质饱和蒸气压随温度的变化关系；范特霍夫方程描述化学反应平衡常数与温度的关系；阿累尼乌斯方程描述化学反应速率常数与温度的关系。(2)它们形式极为相似，其根本原因就在于它们都与相应的“平衡关系”相联系，以范特霍夫方程为核心可容易推得其它相关公式。同学们可在自己的学习过程中进一步总结，并领会其中的道理。三、解：AH㊀(298.15K)=》VBAH㊀(298.15K)=55.9(kJ・mo卜1)rmBfm,BAS㊀(298.15K)=ZVBS (298.15K)=65.35(J・k-1・mo卜1)rmBm,BAG㊀(298.15K)=AH㊀-TAS㊀=36.4(kJ・mo卜1)>0rmrmrm・・・100kPa和298.15K下反应不能自发。转换温度为：”AH㊀(298.15K)Trm ==855(K)AS(298.15K) k丿rm该反应为吸热熵增型反应，高温有利于反应进行，故该反应若进行应当控制温度大于855K。四、解：(1)四、解：(1)AG㊀=-zFE㊀rmEe=AG㊀—237.19x103—r—= -zF —2x96500=1.229(V)(2)AG=Wrr・・.W实=弋AGGn=-1x237.19x0.85kJ=201.6kJ实rm五、 2.