兰州大学 物理化学和化工原理 2009

兰州大学2009年招收攻读硕士学位研究生考试试题注意：答案请一律写在答题纸上，写在试题上无效初试科目代码：811 初试科目名称：物理化学和化工原理物理化学部分一、是非题（选择符号“”或“”填入括号；本题16分，每小题2分）1. 电解质溶液的电导率和摩尔电导率均随浓度的增大而降低。

（）2. H3PO4溶液的质量摩尔浓度为m，平均活度系数为r±，则活度为4mr±。

（）3. 溶液中离子强度愈大，离子氛半径就愈大。

（）4. 离子氛以外的离子与该离子氛的中心离子无静电作用。

（）5. H2 +21O2=H2及2H2O+O2=2H2O，两反应的ΔG不相等，但相应电池的E相等。

（）6. 零级反应的半衰期与反应物的初始浓度无关。

（）7. 2A（g）→B（s）+ C（g）为基元反应，若PA增大一倍，则反应速度将增加二倍。

（）8.化学反应式为A + B = C，则该反应为双分子反应。

（）二、选择题（本题12分，每小题2分）1. 在相同条件下，反应B→A及B→C的焓变分别为ΔH2和ΔH3，则反应A→C的焓变ΔH1为（）（a）ΔH1 = ΔH2+ΔH3（b）ΔH1= ΔH3–ΔH2（c）ΔH1 = ΔH2-ΔH3（d）ΔH1= 2ΔH2-ΔH32. 101325KPa的压力下，I2在液态水和CCl2中分配达到平衡（无固态碘存在），则该体系的自由度为（）（a） f＊ =1 （b）f＊ =2 （c） f＊ =0 （d） f＊ =3 3. 方程 dlnP/dT = ΔHm/RT2适用于（）（a）I2（s）=I2（g）（b） H2O（l）=H2O（s）（c）C（石墨）= C（金刚石）（d） He（g,n,T1,P1）=He（g,n,T2,P2）4. 设某浓度时CuSO4的摩尔电导率为1.4×10-2Ω-1·m2·mol-1，若在该溶液中加入1m3的纯水，这时CuSO4的摩尔电导率将（）（a）降低（b）增高（c）不变（d）不变5.下列化合物中哪几种溶液的无限稀释摩尔电导率可以用Λm对（C）1/2作图外推至C→0时求得（）（a） HAc （b）NaCl （c） CuSO4 （d） NH3·H2O6. 某双分子反应的速率常数为K，根据阿伦尼乌斯公式K =Aexp（-Ea/RT），若指前因子A的实验值很小，则说明（）（a）表观活化能很大（b）活化熵有较大的正值（c）活化熵有绝对值较大的负值（d）活化焓有绝对值较大的负值三、用正确的答案填空.（13分）1. HCl（g）的生成热Δf Hmø298= -92.31KJ。

今有H2(g)和Cl2(g)密闭在一个绝热的恒容的容器中，在298K，催化作用下反应生成HCl(g)。

反应后的温度T 298K，反应过程中的内能变化ΔU 0 。

2.一种含有K +、Na +、SO 42-、NO 3-的水溶液体系，其组分数为 ；在某一温度和压力下，此系统最多有 相平衡共存。

3. 固体氨的饱和蒸汽压为lnP=23.03–3754/T ，液态氨的饱和蒸汽压为lnP =19.49-3063/T ，其中P 的单位为mmHg ，则三相点的温度和压力分别为 和 。

4. 稀溶液的依数性是 在两相的平衡性质。

5. 相平衡条件是 。

6. 反应为 Pb 2+ + 2Cl - →PbCl 2(s)的可逆电池是 。

计算题四、 （本题12分）求298K 时反应H 2(g)+O 2(g)→H 2O(l)的K ø。

已知298K 时H 2O(g)的标准摩尔生成焓Δf Hm ø298 = -241.8KJ ·mol -1，H 2(g)，O 2(g)和H 2O(g)的标准摩尔熵值Sm ø分别为130.6,205.5和188.7J ·K -1·mol -1，水的蒸汽压为3.17×103Pa 。

五、 （本题12分）反应Zn +CuSO 4（a=1）→Cu +ZnSO 4(a=1)在电池装置中进行，15℃时测得E=1.0934V ，电池的电池的PT E ⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∂= -4.29×10-4V ·K -1。

（1） 试写出电极反应和电池反应。

（2） 求电池反应的ΔG 、ΔS 、ΔH 、和Q r 。

六、 （本题10分）今有一化学反应历程为AM +C (1)M + B P （2）其中间产物M 的量不随时间变化，试写出产物P 的生成速度表达式。

兰州大学2009年招收攻读硕士学位研究生考试试题注意：答案请一律写在答题纸上，写在试题上无效初试科目代码：811 初试科目名称：物理化学和化工原理化工原理部分一、选择与填空（11分，每空1分）1. 层流与湍流的本质区别是(A) 层流的雷诺数 < 湍流的雷诺数 (B) 湍流流速 > 层流流苏(C) 层流无径向脉动，湍流有径向脉动 (D) 流经管道截面大的为湍流，小的为层流2. 现要输送45m3·h-1的水，若管内水的流速取2.5m·s-1，则可选择规格为的钢管。

(A) ø108mm×4mm (B) ø88.5mm×4mm (C) ø75mm×3m3. 某一台离心泵，当转速为n1时，所消耗的轴功率为1.5KW，送液量为20m3·h-1；当转速为n2时，所消耗的轴功率为1.5KW，若泵的效率不变，则泵所消耗的功率为(A)1.09KW (B)1.15KW (C)1.22KW (D)1.35KW4. 在间壁换热器中进行蒸汽——空气的换热，为强化传热过程，下列方案中的在工程上是可行的。

(A)提高蒸汽流速 (B)采用过热蒸汽以提高蒸汽流速(C)蒸汽侧管壁上装翅片，增加冷凝面积并及时导走冷凝液(D)提高蒸汽流速5. 已知某沉降室在操作条件下的气体流量为3600 m3·h-1，沉降室长、宽、高尺寸分别为5m、4m、3m，能100%除去的最小粒径的沉降速度为 m·s-1。

6. 精馏操作中，若进料摩尔流量q0,F 、进料组成xf，进料热状态参数δ和回流比R不变时，将塔顶产品量q0,D增加，其结果是。

（A）x d下降，x w下降（B）x d下降，x w不变（C）x d下降，x w上升（D）无法判断7. 某吸收任务的操作气液比、气体进出口浓度、吸收剂进口温度、操作压力、吸收剂入塔浓度均已确定，若设计时选用性质优良的填料，则。

(A) 所需传质单元数不变，填料层高度降低(B) 所需传质单元数减少，填料层高度降低(C) 所需传质单元数不变，填料层高度不变(D) 所需传质单元数减少，填料层高度不变8. 某一连续精馏塔分离双组分混合液，已知原料中轻组分含量为0.5（mol%，下同），要求塔顶蒸汽经冷凝器全凝后冷凝液轻组分含量为0.8，塔釜轻组分含量为0.2，塔顶流出液的采出率为，轻组分的回收率为。

9. 不饱和湿空气经间壁式换热器加热，在该过程中下面不变的参数是。

(A) 湿球温度（B）相对湿度（C）露点（D）焓10. 对于恒速干燥阶段，下列描述是错误的。

（A）干燥速度与物料种类有关（B）干燥速度与气体的流向有关（C）干燥速度与气体流速有关（D）干燥速度与气体性质有关二、（22分）如图所示，需将30m 3·h -1、密度为1000kg ·m -3的水由敞口水池送至高位槽，高位槽液面上方表压为0.049MPa ，与取水池水面的高度差为10m 。

输水管为ø98mm ×4mm 、直管长为18m ，管线全部阻力系数为12（阀全开始），摩擦系数为λ=0.02. （1）求输送所需的理论功率；（2）某台泵的特性可近似用下式表达： 扬程 He =22.4 -0.002778q v 2 效率 η =0.0417q v -0.000583q v 2 式中q v 2的单位为m 3·h -1求出最高效率点的效率并评价此泵是否适用。

三、（20分）某厂用套管换热器每小时冷凝甲苯蒸汽1000kg ，冷凝温度为110℃，冷凝潜热为363KJ ·kg -1，冷凝传热系数α0 =10000W ·m -2·K -1，冷却水进口温度为16℃，冷却水以每小时2500kg 的流量进入内管（内径50mm ），水在管内作湍流流动，对流传热系数α1 =2160 W ·m -2·K -1，水的比热容取4.19 KJ ·kg -1·k -1，忽略壁阻和垢阻。

试求： （1）冷却水出口温度及所需换热管长。

（2）如在夏天，冷却水入口温度将升至25℃，使换热器传热能力下降，为此建议将冷却水流量增加一倍，试通过定量计算说明该换热器的传热能力能否增加。

四、（22分）在一塔截面积为0.5m 2，填料层高度为3m 的常压吸收塔内，用清水吸收混合气体中的丙酮。

丙酮含量为0.05（摩尔比，下同），混合气体中惰性气体的流量为1120m 3·h -1（标准状况）。

已知在液气比为3的条件下，出塔气体中丙酮含量为0.005，操作条件下的平衡关系为Y ＊A =2X A ，试求： （1）出塔溶液中丙酮的含量；（2）气相总体积传热系数K Ya [kmol ·m3·s-1]；（3）若填料层加高3m ，其他条件不变，出塔气体浓度为多少？。