2011年武汉科技大学考研试题物理化学试题及答案

考试科目及代码：　　　  物 理 化 学　807          

适用专业：　　　  化工、材料、冶金、环境类专业  　

可使用计算器。   常数：F＝96500C·mol -1；L＝6.022×1023 mol -1；R＝8.314 J·mol-1 K -1

答题内容写在答题纸上，写在试卷或草稿纸上一律无效考完后试题随答题纸交回。

考试时间 3小时，总分值 150 分。

一、( 15分) 25 oC时在氧弹式量热计中1.2500 g 正庚烷(C7H16，l )恒容充分燃烧放热60.0 kJ，已知正庚烷摩尔质量M (C7H16) = 100 g·mol-1。

1. 该过程热QV = ？      

2. 写出正庚烷(C7H16 ，l ) 的燃烧反应；

3. 计算反应进度ξ= ?      

4. 计算正庚烷(C7H16 ，l )燃烧反应的ΔcUm  = ? 

5. 计算正庚烷(C7H16 ，l )燃烧反应的ΔcHm  = ?   

二、( 12分) 设300 K的1 mol 理想气体作定温可逆膨胀，起始压力为1.5 ×10 6  Pa，终态压力为2.5 ×10 5  Pa。 试计算此过程的W、Q、ΔU、ΔH、ΔS 和ΔG。

三、( 16分) 在448 ~ 688 K温度区间内，某气相反应：A (g) + B(g) == G (g) + H(g)

的平衡常数Ｋ与温度T的关系为：lnＫ = 17.39 - 11155 K / T 

计算在573 K 时，反应的K ，△rＧm，△rHm 及△rSm。

四、(22分) 电池Pt H2{g, 100kPa)} HCl{b(HCl)=0.1 mol·kg－１} Cl2(g,100kPa) Pt

在25 oC时电池电动势E = 1.4884 V，试计算HCl溶液中HCl 的平均离子活度因子。

(1) 分别写出电极反应及电池反应；

(2) 写出该电池反应的Nernst方程；

(3) 已知电极电势E  (Cl -/Cl2 )=1.3580 V，计算HCl活度a(HCl)=？及平均活度a ± =？

五、( 10分)  298 K时，已知有关的界面张力数据如下：

(2) 计算水滴在汞面上的铺展系数 S，判断水能否在汞的表面上铺展开？

六、( 21分)  环氧乙烷的分解是一级反应，380 ºC的半衰期t 1/2 = 363 min， 反应的活化能Ea = 217.57 kJ·mol-1。

(1) 求算此反应380 ºC的速率常数k 1 =？   

(2) 求算此反应450 ºC的速率常数k 2 =？     

(3) 试求450 ºC条件下完成 75% 所需时间t  =？

七、( 12分) 将等体积的0.01 mol•dm－3的KI溶液和0.008 mol•dm－3AgNO3溶液混合制备AgI溶胶。

(1) 写出该胶团的结构式；     

(2) 试比较三种电解质MgSO4 、K3[Fe (CN)6] 、AlCl3的聚沉能力。

(3) 指出胶体粒子电泳的方向。  

八、填空题 ( 每空2 分；共20分)

1. 在充满氧的定容绝热反应器中石墨燃烧，以反应器及其中所有物质为系统。ΔU     0 。

2．在100 oC，101.325kPa 发生相变：H2O (l) == H2O (g) ，此过程的△S       0。

3.  μ（H2O, g, 105℃，100 kPa）      μ (H2O, g, 100℃，100 kPa)。（选填>，=，<）

4. 对封闭的单组分均相系统，                 0。

5. 氯仿和丙酮形成溶液， 在28 oC时，氯仿的蒸汽压p (氯仿) =5.35×103 Pa，该温度下纯氯仿的蒸气压 p* (氯仿)  = 2.96×104 Pa。 该溶液中氯仿的活度 a (氯仿)  =           。

6. 水的蒸汽压与温度关系为：ln( p / Pa ) = 25.567 –5216 K / T；水的蒸发焓∆vapHm =       。

7.  K2SO4溶液的离子强度I与其质量摩尔浓度m的关系为：I =       b。

8.  玻璃毛细管分别不同温度水溶液中, 液体在毛细管中上升的高度：h(75ºC)     h(25ºC)。

9.  小液滴上方的蒸汽压 p r 与平液面上方的蒸汽压 p 的关系为p r     p ( ＞，＜ 或 = )。

10. 某反应半衰期与初始浓度成反比，则反应级数 n =        。

九、相图分析 ( 22分)

1  A和B在101325 Pa下气液平衡温度～组成图如图示：

将4 mol A和6 mol B混合。

(1) 此混合系组成为xB =            ；

(2) 此混合系在101325 Pa下加热到T = 200 oC,

   物系的平衡相态为：            ；

各相的组成分别为：            ；           ；

 (由图读数，数据精确至0.1 )

(3) 气相物质的量为：n(G) =            ；

(4) 该混合系经过精馏后，塔顶产物为：             ；塔底产物为：            。

2  下图为二组分凝聚系相图。        

(1) 定性绘出图中状态点a、b、c的冷却曲线

(2) 给出图中相区Ⅰ和Ⅱ中

平衡存在的相态和自由度数；

三相线 HJ：                         ； 

考试科目及代码：　     物 理 化 学　807          ( 参考解答 )

一、( 15分) 

1.  QV = - 60.0 kJ；                2.  C7H16 (l) + 11O2 (g) == 7CO2(g) + 8H2O(l)

3.   ξ= 0.0125 mol；                4. cUm= Qv /ξ= -4807.12 kJ·mol-1

5.  cHm = cUm += -4817.03 kJ·mol-1

二、(12分) 

ΔU = ΔH = 0；  

W = -Q = nRTln(p2 / p1) = -4.47 kJ ；               Q =4.47 kJ

△S = nRln(p1 / p2) = 14.9 J.K－1 ；                △G = nRTln(p2 / p1) = -4.47 kJ

三、(16分) 

ln K  (573K) = - 2.078 ；   K  (573K) = 0.125

 r Gm (298.15 K) = -RT lnK = 9.8 kJmol -1

 r Hm (298.15 K) = 8.314 ×11155 Jmol -1 = 92.742 kJmol -1

 r Sm= ( r Hm-  r Gm) / T = 144.58 JK -1mol -1

四、( 22分) 

(1) (－)  H2(g,100kPa) －2e－=== 2 H +{b(H + )=0.1 mol·kg－１}

( + ) Cl2(g,100kPa) + 2 e -  === 2 Cl－{b(Cl－)=0.1 mol·kg－１}； 

H2(g,100kPa) + Cl2(g,100kPa) === 2 HCl{b(HCl)=0.1 mol·kg－１}

(2) 

(3)a(HCl) = 0.00632 = a±2 ;        a ± = a 1 / 2 = 0. 0795

(1) cosθ =  = -0. 3988 ；     θ = 113. 5 o

(2) ∵ S = γ汞－g ― γ汞－水 ― γ水－g = 0.0352 N·m－1＞０； ∴ 水能在汞表面上铺展开

六、(21分) 

(1)  k1 = ln2 / t1/2 = 1.9110- 3 min-1

(2)  =3.88 ；  k 2 = k 1·exp(3.88) = 9.25  10- 2min-1

(3)  t  =min = 15 min 

七、(12分)

(1)  {[AgI]m．n I－·(n－x) K＋}x － · x K＋  

(2)  AlCl3 ＞ MgSO4 ＞ K3[Fe (CN)6]

(3)  负溶胶电泳时向正极或阳极移动。

八、填空题 ( 每空2 分；共20分)

1。(1)  0.6；  (2) 气，液两相； xB(L) = 0.9 ； yB(G) = 0.5； (3)  n(G) = 7.5  mol ；

(4) 塔顶产物为：恒沸混合物；塔底产物为：B。

2  (1) 

(3)三相线 HJ：l + B(s) == D(s) ；