2006考研物化试卷.doc

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1、329华南理工大学2006年攻读硕士学位研究生入学考试物理化学(一)试卷适用专业：高分子化学与物理环境科学无机化学分析化学物理化学(试题已由葛华才老师作了规范整理并求解，有错请告知！) 1.5mol某单原子理想气体由273.15K，1.013×106Pa经过如下不同过程到达新的状态，求各过程的Q，W，DU，DH，已知该理想气体的Cp，m=2.5R。(1)等温可逆膨胀到原来体积的2倍。(2)绝热可逆膨胀到1.013×105Pa。(3)绝热反抗1.013×105Pa的恒外压不可逆膨胀到平衡。(说明：无机、分析、物理化学等化学类专业不用做第(2)小题，15分；高分子和

2、环境专业全做，20分)解：(1)等温可逆过程：DU＝DH＝0；Q＝－WW=-nRTln(V2/V1)=-nRTln(2V1/V1)=-5mol×8.315J.mol-1.K-1×273.15K×ln2=-7871.5JQ=-W=7871.5J(2)绝热可逆过程：Q=0g=Cp，m/Cv，m=2.5R/((2.5-1)R)=1.67因为(T2/T1)(p2/p1)(1-g)/g=1所以T2＝T1(p2/p1)(1-g)/g＝273.15K×(1.013×106/(1.013´105))(1-1.67)/1.67=108.44KDU=nCV，m(T2-T1)=5m

3、ol×(2.5-1)×8.315J.mol-1.K-1×(108.44-273.15)K=-10271.7JW=DU=-10272JDH=nCp，m(T2-T1)=5mol×2.5×8.315J.mol-1.K-1×(108.44-273.15)K=-J(3)绝热不可逆过程：Q＝0W＝－p2(V2-V1)=-p2(nRT2/p2-nRT1/p1)因为Q＝0，所以W=DU=nCV，m(T2-T1)=-p2(nRT2/p2-nRT1/p1)因为CV，m＝Cp，m-R=1.5R，代入上式得：1.5(T2-T1)=-T2+(p2/p1)T1得：T2＝174.82KDU=

4、nCV，m(T2-T1)=5mol×(2.5-1)×8.315J.mol-1.K-1×(174.82-273.15)K=-6132JW=DU=-6132JDH=nCp，m(T2-T1)=5mol×2.5×8.315J.mol-1.K-1×(174.82-273.15)K=-10220J2．将100g40℃的水和100g0℃的冰绝热混合，求：(1)平衡后系统的温度和状态；(2)此过程的DH，DS和DG。已知冰的熔化热是335J.g-1；水的比热是4.18J.g-1.K-1；水在25℃时的摩尔熵为70.08J.K-1.mol-1。已知水的相对分子质量为18.02。(

5、15分)解：(1)若冰全部熔化，DH(冰)＝335J.g-1´100g＝33500J若水温降至0℃，DH(水)＝－(100g×4.18J.g-1.K-1×40K)＝－16720J

6、DH(冰)

7、>

8、DH(水)

9、，冰只能部分熔化，平衡后，体系是冰水混合物。设有质量为m的冰熔化，DH＝DH(冰)＋DH(水)＝m×335J.g-1－16720J=0得m=49.91g体系的终态是149.91g水和50.09g冰的混合物。(2)绝热过程DH=0(3)49.91g冰熔化的熵变：DS1=DH融/T=49.91g×335J.g-1/273K=61.24J.K-1;100g40℃的

10、水降温到0℃的熵变：DS2=100g×4.18J.g-1.K-1×ln(273/313)=-57.13J.K-1;总熵变：DS＝DS1＋DS2=61.24J.K-1+(-57.13J.K-1)=4.11J.K-1(4)49.91g冰熔化的自由能变化：DG1＝0273K时水的摩尔熵：S273q＝S298q＋Cp，m×ln(273/298)=70.08J.K-1.mol-1＋18g.mol-1×4.18J.g-1.K-1×ln(273/298)=63.49J.K-1.mol-1100g40℃的水降温到0℃的自由能变化:DG2=DH–(T2S2-T1S1)=-1672

11、0J–(273K×63.49J.K-1.mol-1-313K×70.08J.K-1.mol-1)×100g/18g.mol-1=8848J所以DG＝DG1＋DG2＝0J＋8848.17J＝8848J3.苯和甲苯组成的液态混合物可视为理想液态混合物，在85℃、Pa下，混合物达到沸腾，试求刚沸腾时液相及气相的组成。已知85℃时，p*甲苯=46.00kPa，苯正常沸点80.10℃，苯的摩尔汽化焓△vapH*m=34.27kJ.mol-1。(15分)解：苯、甲苯分别记为A、B，先求苯在85℃时的饱和蒸气压pA*，利用克－克方程ln(pA*/101.325kPa)=-(3

12、4270/8.315)(