2004考研物化试卷2 华南理工

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1、华南理工大学2004年攻读硕士学位研究生入学考试试卷(452)参考答案科目名称：物理化学适用专业：材料物理与化学、化学工程、化学工艺、生物化工、工业催化、生物医学工程、应用化学、环境工程说明：本答案由葛华才老师完成，试题做了规范化和少量处理，若有不恰当之处特别是错误之处，欢迎用电子邮件方式告知葛老师本人(邮箱：ge1963@126.com)。 1.始态为25℃常压下的10克固体萘(C10H8)置于含足够氧的弹式量热计中燃烧，最终产物为25℃的CO2及液体水，过程放热400.911kJ。试求此过程的焓变

2、ΔH．(10分)解：弹式量热计燃烧过程C10H8(s)+12O2(g)=10CO2(g)+4H2O(l)是恒容过程，故DU=QV=-400.911kJDH=DU+DpV=DU+Dn(g)RT=-400.911kJ+[(-2)×(10g/128g)×8.315×298.15]×10－3kJ=-404.785kJ 2.在绝热系统中将273K、1mol的水和373K、lmol的水混合,试计算此过程的熵变ΔS。设在此温度范围水的等压摩尔热容量为75J.K－1.mol-1。(10分)解：整个系统过程为恒压绝热过

3、程，设终态温度为T，则Qp=DH=1mol×Cp(T－273K)+1mol×Cp(T－373K)=0解得T=323K过程熵变DS=DS(冷水)+DS(热水)=1mol×75J.K－1.mol-1×ln(323/273)+1mol×75J.K－1.mol-1×ln(323/373)=1.819J.K－1 3.已知反应A(g)=2B(g)在298K时△rGmq=4.75kJ•mol-1,试求：(1)反应开始只有A，在298K、100kPa下A(g)的离解度？(2)当温度不变，总压增至1000kPa，A(g

4、)的离解度？(3)反应开始时原料气中A(g)与惰性气体的摩尔比为1：2，在298K、100kPa下A(g)的离解度？(4)解释(2)、(3)的计算结果。(15分)解：(1)Kq=exp(-△rGmq/RT)=exp[-4.75×1000/(8.315×298)]=0.1471A(g)=2B(g)t=01mol0mol平衡(1-a)mol2amoln总=(1+a)molpA=(1-a)pq/(1+a)，pB=2apq/(1+a)Kq=[(pB)2/(pqpA)]=[2a/(1+a)]2/[(1-a)/(

5、1+a)]=4a2/(1-a2)=0.1471a=0.1883(2)pA=(1-a)10pq/(1+a)，pB=2a×10pq/(1+a)Kq=[(pB)2/(pqpA)]==40a2/(1-a2)=0.1471a=0.06053(3)A(g)=2B(g)惰性气体t=01mol0mol2mol平衡(1-a)mol2amol2moln总=(3+a)molpA=(1-a)pq/(3+a)，pB=2apq/(3+a)Kq=[(pB)2/(pqpA)]=[2a/(3+a)]2/[(1-a)/(3+a)]=4a

6、2/(3-2a-a2)=0.14714a2=(1+a-2a2)0.1471a=0.3636(4)反应是气相分子数增加的反应，从(2)计算可知，恒温时，增加总压不利于反应；而加入惰性气体相当于降低总压，故(3)情况有利于反应。 4.对于汞—铊二组分系统，已知汞和铊的熔点分别为–39℃和303℃，它们可形成化合物Tl2Hg5，熔点为15℃；形成的低共熔点的组成分别为8%、41%Tl（质量分数），相对应的温度分别为–60℃、0℃；汞和铊的摩尔质量分别为200.5g•mol-1、204.3g•mol-1。(1

7、)(1) 画出汞—铊二组分系统的相图(示意图)。(2)(2) 分析各区域和三相线对应的相态和自由度。(15分)解：(1)示意图见右。(2)各区相态如下：I.Hg(s)+Tl2Hg5(s)II.Tl2Hg5(s)+Tl(s)III.Hg(s)+LIV,V.L+Tl2Hg5(s)VI.L+Tl(s)VII.L三相线ABC:Hg(s)+L+Tl2Hg5(s)DEF:Tl(s)+L+Tl2Hg5(s)自由度F=C+1-P=3-P：单相区，F=2；两相区，F=1；三相线,F=0。 5.已知25℃时，反应：Zn(

8、s)+Hg2Cl2(s)→ZnCl2(b)+Hg(l)的△rGmq=–198.8kJ•mol-1。将该反应设计为电池。(1)写出电池图式和电极反应。(2)求电池的标准电动势Eθ。(3)若ZnCl2溶液的质量摩尔浓度b=0.005mol•kg-1。求该电池的电动势E。已知德拜-休克尔极限公式中常数A=0.509kg1/2.mol-1/2，法拉第常数F=96500C•mol-1。(15分)解：(1)电极反应：Zn(s)→Zn2++2e—Hg2Cl2(s)+2