华南理工大学2006年452物理化学2（含答案）考研真题

452

华南理工大学

2006年攻读硕士学位研究生入学考试试卷

（试卷上做答无效，请在答题纸上做答，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：材料物理与化学材料学材料加工工程化学工程化学工艺生

物化工应用化学工业催化能源环境材料及技术生物医学工程

应用化学

共3页

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：

110.525kJ·mol1、393.609kJ·mol1。（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·mol1·K1、205.138J·mol1·K1、69.91J·mol1·K1，

液态水在25℃时的标准摩尔生成焓为285.830kJ·mol1，饱和蒸气压为3.167kPa，

冰在0℃时的可逆熔化焓为5.999kJ·mol-1，水在100℃时的可逆蒸发焓为40.668

-11111

kJ·mol，水蒸气、水和过热冰的Cp,m分别为33.577J·mol·K、75.291J·mol·K、

36.000J·mol1·K1，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)

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$-1$1

4．反应C（石墨）=C（金刚石）25℃时，rmH=1880J·mol，rmS=3.31J·K，

金刚石和石墨的密度分别为3.51g·cm3和2.22g·cm3。

$

（1）导出rmG=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298K时，电池Pt│H2│HOH│O2│Pt的标准电动势E=0.40V，

$1+-

水的fmG=237.2kJ·mol。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298K时的电动势并判断电池的反应方向：

12+1

Cu│Cu(OH)2(s)│OH(0.1mol·kg)Cu(0.1mol·kg)│Cu

$2+

已知标准电极电势E(Cu/Cu)=0.337V，[Cu(OH)2(s)/Cu]=0.224V。（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1000g28%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

k1511121

A(g)B(g)噲垐垐垎C(g)，已知298K时，k1=2.110Pa·s，k1=510s，当温

k1

度升高到310K时，测得k1和k1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K；

（2）正逆反应的实验活化能；

$$

（3）298K时反应的rmH和rmG；

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（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证明任何封闭系统从一个相同始态到一个相同末态

的所有过程中，以可逆过程对外做功最大，接受环境的功最小。（7分）

10．何为化学势？化学势的物理意义是什么？化学势适用于什么体系？（7分）

-3-1-3

11．试判断苯在清洁的水面上能否铺展？已知：苯-水=3510N·m；苯=28.910

-1-3-1-3-1

N·m；水=72.710N·m；温度为293K苯与水互溶达饱和后，水=62.410N·m；

-3-1

苯=28.810N·m。（7分）

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