1、629 华南理工大学2015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（一）适用专业：高分子化学与物理，无机化学，分析化学，有机化学，物理化学共 3 页第 1 页一、计算题（共8题，每题15分）1、已知298K时的数据如下：f mH /kJmol1 mS/JK-1mol1 Cp,m/JK1mol-1CH3OH(l) 238.66 126.8H2(g) 130.68 28.82CO(g) 110.53 197.67 29.14假设热容与温度无关，H2(g)和CO2(g)为理想气体，计算下述反应的Hm、Sm、Gm。CH3OH
2、(l,298K,105 Pa)2H2(g,700K,105Pa)+CO(g,700K,105Pa)2、在锅炉中连续不断地注入20的水，将其加热并蒸发为180、饱和蒸气压为1003kPa的水蒸气。求：(1) 每生产1000kg水蒸气所需要的热量；(2) 蒸发过程的W和U。已知：100、101.325kPa时水的摩尔蒸发焓vapHm=40.668kJmol1，水的平均摩尔定压热容Cp,m(l)=75.32Jmol1K1，水蒸气的平均摩尔定压热容Cp,m(g)=34.80Jmol1K1，水的摩尔质量M =18.015103kgmol1。3、25时，NH3在水和三氯甲烷中的分配系数K = c(NH3,
3、水相)/c(NH3,CHCl3相)=4.998。25时，0.1molNH3溶于1升水中，此溶液NH3的蒸气分压为0.887kPa。CHCl3的熔点为63.5，熔化焓 *fus mH 为9.55kJmol1。(1)0.05molNH3溶于1升三氯甲烷中，该溶液NH3的蒸气分压为多少？(2) 当NH3在三氯甲烷中的摩尔分数为0.05时，该溶液的凝固点为多少？4、甲苯加氢可以获得苯：C6H5CH3(g)+H2(g)=C6H6(g)+CH4(g)在500K时，若开始仅将甲烷和苯混合，两者分压均为50kPa，达到平衡后，测得氢气的分压为0.265kPa。(1) 计算反应的 r mG ；(2) 若以等物质
4、的量C6H5CH3(g)和H2(g)混合，起始总压为100kPa，达到平衡时，计算苯的摩尔分数。5、水-异丁醇二组分系统液相部分互溶。在101325Pa下，系统的共沸点为89.7，第 2 页气(g)，液(l1)，液(l2)三相平衡时的组成(含异丁醇%质量)依次为70.0%，8.7%，85.0%。已知异丁醇的正常沸点为108。(1) 试画出水-异丁醇二组分系统平衡的相图(t-w%图)(草图)，标出各相区相态以及各条线代表的意义；(2) 共沸点处系统的自由度数f为多少？简述系统在共沸点处由室温升温至120时相态变化。6、铅酸蓄电池可表示为：Pb(s)|PbSO4(s)|H2SO4(aq)|PbSO
5、4(s)|PbO2(s)(1) 请写出该电池的电极反应和电池反应；(2) 当H2SO4(aq)质量摩尔浓度为1molkg1时, 在060范围内,电池的电动势E与温度的关系如下：E/V=1.9174+56.2106(t/)+1.08106(t/)2请计算25时,电池反应的rGm、rHm、rSm和Qr。7、Li等(Int.J.Chem.Kinet.,45,47-51,2013)研究了在硝酸介质中Ag2+离子和醋酸的反应。在先后加入醋酸、硝酸和Ag2+离子后，开始利用Ag2+离子在379nm处的光谱吸收来监测Ag2+浓度随时间的变化。典型的初始反应物浓度为c0(H+)=2molL1，c0(HAc)=
6、0.010.1molL1和c0(Ag2+)=5104 molL1。实验发现Ag2+在379nm处的吸收呈指数下降：A(t)=A(0)exp(kt)。实验测量了k 随c(NO3)、c(H+)、和c(HAc)的变化，结果见表1和2：表1.k随c(NO3)(单位：molL1)的变化c(NO3) 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5k/min1 12.84 12.72 13.2 12.48 13.08表2.k随c(H+)和c(HAc)(单位：molL1)的变化c(H+) c(HAc) k(min1) c(H+) c(HAc) k/min10.5 0.02 23.94 1.8 0.01 3.32.0
7、0.02 6.00 1.8 0.02 6.9(1) 估算反应对c(NO3)的反应级数；(2) 估算反应对c(H+)和c(HAc) 的反应级数；(3) 写出Ag2+离子的反应速率方程，给出反应的总级数；(4) 利用c(H+)=2.0molL1和c(HAc)=0.02molL1的实验数据，计算反应速率常数k (注意，这与k不同)。8、已知水的表面张力为 =72mNm1。现有一水可浸润的材料，加工成三种不同形状：直径2mm的毛细直管、张角为4度的圆锥体和张角为4的无限长锲形体。毛细管端、锥尖，和锲形体的刀口处开口，允许液体流过。现将毛细管端、锥尖和锲形体的刀口垂直浸入无限水平面1mm。液体在这些形状
8、中由于表面张力的作用导致629 华南理工大学2015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（一）适用专业：高分子化学与物理，无机化学，分析化学，有机化学，物理化学共 3 页第 1 页一、计算题（共8题，每题15分）1、已知298K时的数据如下：f mH /kJmol1 mS/JK-1mol1 Cp,m/JK1mol-1CH3OH(l) 238.66 126.8H2(g) 130.68 28.82CO(g) 110.53 197.67 29.14假设热容与温度无关，H2(g)和CO2(g)为理想气体，计算下述反应的Hm
9、、Sm、Gm。CH3OH(l,298K,105 Pa)2H2(g,700K,105Pa)+CO(g,700K,105Pa)2、在锅炉中连续不断地注入20的水，将其加热并蒸发为180、饱和蒸气压为1003kPa的水蒸气。求：(1) 每生产1000kg水蒸气所需要的热量；(2) 蒸发过程的W和U。已知：100、101.325kPa时水的摩尔蒸发焓vapHm=40.668kJmol1，水的平均摩尔定压热容Cp,m(l)=75.32Jmol1K1，水蒸气的平均摩尔定压热容Cp,m(g)=34.80Jmol1K1，水的摩尔质量M =18.015103kgmol1。3、25时，NH3在水和三氯甲烷中的分配
10、系数K = c(NH3,水相)/c(NH3,CHCl3相)=4.998。25时，0.1molNH3溶于1升水中，此溶液NH3的蒸气分压为0.887kPa。CHCl3的熔点为63.5，熔化焓 *fus mH 为9.55kJmol1。(1)0.05molNH3溶于1升三氯甲烷中，该溶液NH3的蒸气分压为多少？(2) 当NH3在三氯甲烷中的摩尔分数为0.05时，该溶液的凝固点为多少？4、甲苯加氢可以获得苯：C6H5CH3(g)+H2(g)=C6H6(g)+CH4(g)在500K时，若开始仅将甲烷和苯混合，两者分压均为50kPa，达到平衡后，测得氢气的分压为0.265kPa。(1) 计算反应的 r m
11、G ；(2) 若以等物质的量C6H5CH3(g)和H2(g)混合，起始总压为100kPa，达到平衡时，计算苯的摩尔分数。5、水-异丁醇二组分系统液相部分互溶。在101325Pa下，系统的共沸点为89.7，第 2 页气(g)，液(l1)，液(l2)三相平衡时的组成(含异丁醇%质量)依次为70.0%，8.7%，85.0%。已知异丁醇的正常沸点为108。(1) 试画出水-异丁醇二组分系统平衡的相图(t-w%图)(草图)，标出各相区相态以及各条线代表的意义；(2) 共沸点处系统的自由度数f为多少？简述系统在共沸点处由室温升温至120时相态变化。6、铅酸蓄电池可表示为：Pb(s)|PbSO4(s)|H2
12、SO4(aq)|PbSO4(s)|PbO2(s)(1) 请写出该电池的电极反应和电池反应；(2) 当H2SO4(aq)质量摩尔浓度为1molkg1时, 在060范围内,电池的电动势E与温度的关系如下：E/V=1.9174+56.2106(t/)+1.08106(t/)2请计算25时,电池反应的rGm、rHm、rSm和Qr。7、Li等(Int.J.Chem.Kinet.,45,47-51,2013)研究了在硝酸介质中Ag2+离子和醋酸的反应。在先后加入醋酸、硝酸和Ag2+离子后，开始利用Ag2+离子在379nm处的光谱吸收来监测Ag2+浓度随时间的变化。典型的初始反应物浓度为c0(H+)=2mo
13、lL1，c0(HAc)=0.010.1molL1和c0(Ag2+)=5104 molL1。实验发现Ag2+在379nm处的吸收呈指数下降：A(t)=A(0)exp(kt)。实验测量了k 随c(NO3)、c(H+)、和c(HAc)的变化，结果见表1和2：表1.k随c(NO3)(单位：molL1)的变化c(NO3) 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5k/min1 12.84 12.72 13.2 12.48 13.08表2.k随c(H+)和c(HAc)(单位：molL1)的变化c(H+) c(HAc) k(min1) c(H+) c(HAc) k/min10.5 0.02 23.94 1.8
14、0.01 3.32.0 0.02 6.00 1.8 0.02 6.9(1) 估算反应对c(NO3)的反应级数；(2) 估算反应对c(H+)和c(HAc) 的反应级数；(3) 写出Ag2+离子的反应速率方程，给出反应的总级数；(4) 利用c(H+)=2.0molL1和c(HAc)=0.02molL1的实验数据，计算反应速率常数k (注意，这与k不同)。8、已知水的表面张力为 =72mNm1。现有一水可浸润的材料，加工成三种不同形状：直径2mm的毛细直管、张角为4度的圆锥体和张角为4的无限长锲形体。毛细管端、锥尖，和锲形体的刀口处开口，允许液体流过。现将毛细管端、锥尖和锲形体的刀口垂直浸入无限水平
15、面1mm。液体在这些形状中由于表面张力的作用导致第 3 页液面上升。假设形成的弯曲为完整球面或圆柱面的一部分。分别计算在这三个形状中的液面上升高度。已知水的密度 =1000kgm3，重力常数为g =9.8Nkg1。二、简答题9、为什么有些在常温常压下不可能进行的反应，在高温下却可以进行？（8分）10、若系统含有两个组分，则偏摩尔量的加和公式V = n1V1 + n2V2H = n1H1 + n2H2式中偏摩尔量能否为负值？试举一例说明。（7分）11、NH4HCO3(s) 与其分解产物NH3(g),H2O(g) 和CO2(g) 达到平衡，请指出该平衡系统的组分数、相数及自由度数。（4分）12、在
16、使用惠斯通（Wheatstone）电桥测溶液电导时，为何要用交流电而不能使用直流电？（4分）13、Tanaka和Higashi(J.Chem.Eng.Data,54,1656-1659,2009)测量了290K温度下丙烷和二氟甲烷的表面张力(，mNm1)随丙烷摩尔分数x的变化，结果如下：x x 0.002 8.1 0.065 7.2 0.604 5.20.114 6.6 0.768 6.10.209 5.7 0.896 7.00.485 5.0 0.925 7.4 0.999 8.1试分析低浓度二氟甲烷溶于丙烷时在丙烷表面的过剩和低浓度丙烷溶于二氟甲烷时在二氟甲烷表面的过剩。（7分）第 3 页
17、液面上升。假设形成的弯曲为完整球面或圆柱面的一部分。分别计算在这三个形状中的液面上升高度。已知水的密度 =1000kgm3，重力常数为g =9.8Nkg1。二、简答题9、为什么有些在常温常压下不可能进行的反应，在高温下却可以进行？（8分）10、若系统含有两个组分，则偏摩尔量的加和公式V = n1V1 + n2V2H = n1H1 + n2H2式中偏摩尔量能否为负值？试举一例说明。（7分）11、NH4HCO3(s) 与其分解产物NH3(g),H2O(g) 和CO2(g) 达到平衡，请指出该平衡系统的组分数、相数及自由度数。（4分）12、在使用惠斯通（Wheatstone）电桥测溶液电导时，为何要用交流电而不能使用直流电？（4分）13、Tanaka和Higashi(J.Chem.Eng.Data,54,1656-1659,2009)测量了290K温度下丙烷和二氟甲烷的表面张力(，mNm1)随丙烷摩尔分数x的变化，结果如下：x x 0.002 8.1 0.065 7.2 0.604 5.20.114 6.6 0.768 6.10.209 5.7 0.896 7.00.485 5.0 0.925 7.4 0.999 8.1试分析低浓度二氟甲烷溶于丙烷时在丙烷表面的过剩和低浓度丙烷溶于二氟甲烷时在二氟甲烷表面的过剩。（7分）
