2003硕士物理化学Ⅲ434(应用化学)

河北工业大学 2003年攻读硕士学位研究生入学考试试题

科目名称 物理化学 Ⅲ 科目代码 434

适用专业 应用化学

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一、（每题2分，共10分）选择填空题

1、反应C(石墨)+O 2(g)=CO 2(g)的△r H m 与△r U m 的大小关系是 。

(a)△r H m >△r U m ; (b)△r H m <△r U m ; (c)△r H m =△r U m ; (d)无法比较。

2、NH 4HCO 3（s ）放入一抽空容器中，与其分解产物NH 3（g ）、H 2O （g ）和CO 2（g ）达成平衡。指出平衡系统的独立组分数C = ; 相数P = ; 自由度数F = 。

3、吉布斯函数G 判据的适应条件是 。

a) 恒温、恒压过程； b) 恒温、恒压、非体积功为零的过程； c)恒温、恒容过程；

d) 恒温、恒容、非体积功为零的过程。

4、一定温度下，某实际溶液中，溶质B 的化学势为μB =μB -0

+ RT ln αB ，若改变其标准状态的选择，则μB ______ μB -0______ αB ______

(a)改变 (b)不改变

5、在一定温度下，反应A+B →2D 的反应速率既可以表示为B A A A

C C k t C =-d d ，也可以表示为B A

D D

C C k t

C =d d ，则

D A k k 和的关系为 。 二、（每题6分，共30分）思考问答题

1、无非体积功的理想气体反应A （g ）+B （g ）=D （g ），在400K 时的恒压反应热为250kJ ·mol -1。在相同温度下此反应的恒容反应热为若干？

2、离子独立运动定律只适用于强电解质溶液，而不适用于弱电解质溶液，对吗？为什么？

3、电解池和原电池，在有电流通过时，阳极电势和阴极电势将如何变化？

4、在一定外压下，纯A （l ）的沸点高于纯B （l ）沸点，A 、B 混合液中的A 和B 皆对拉乌尔定律产生一般正偏差。通过精馏是否可将A 和B 分离？在精馏塔的顶部可得到何种物质？

5、ξ电势的含义是什么？它对溶胶的稳定性有何影响？ 三、（16分）苯在正常沸点353K 时摩尔汽化焓为30.75 kJ ·mol –1。今将353K ，101.325kPa 下的1mol 液态苯向真空恒温蒸发为同温同压的苯蒸气（苯的液态体积忽略，蒸气视为理想气体）。 （1）求此过程的Q ，W ，ΔU ，ΔH ，ΔS ，ΔA 和ΔG ； （2）应用有关原理，判断此过程是否为不可逆过程。 四、（16分）5mol 理想气体，其C v,m =2.5R ，由T 1=400K ，p 1=400kPa 的始态，经绝热反抗恒外压p 环=200kPa 膨胀到p 2=p 环的末态，已知400K 时此气体的标准摩尔熵为140 J ·mol –1 ·K –1。试求此过程的Q ，W ，ΔU ，ΔH ，ΔS ，ΔA 和ΔG 及末态的温度。

五、（15分）水沸腾时，水中的气泡直径为0.01mm ，问需要过热多少度才能使这样的水沸腾。已知水在

100℃时的表面张力为0.0589N ·m -1，摩尔汽化焓67.40*vap =∆m H kJ ·mol –1。

六、（18分）A 和B 在液态部分互溶，A 和B 在100kPa 下的沸点分别为120℃和100℃，该二组分的气、液平衡相图如图所示（示意图）。已知C 、E 、D 三个相点（60℃）的组成分别为x B ，C =0.05，y B ，E =0.60，x B ，D =0.97

（1）试将图中各相区及CED 线所代表的相区的相数、聚集态及成分、自由度数列成表格。

（2）由3mol B 与7mol A 的混合物，在100kPa 下，温度由CED 线（60℃）刚有上升趋势时，系统存在

哪些相平衡？各相的量为多少？

（3）假定平衡相点C 和D 所代表的两个溶液均可视为理想稀溶液。试计算60℃时纯A （l ）及B （l ）的

饱和蒸气压及该两溶液中溶质的亨利系数（浓度以摩尔分数表示）

七、（15分）已知反应A 2(g)→2A(g)的标准平衡常数︒K 与T 的关系为ln ︒K =-48.112(K)/T + 0.96223，求：（1）300K, 100kPa 下反应的︒K ；（2）若反应开始时系统中只有A 2(g) ，A 2(g)的平衡转化率α为多少？（3）300K 时反应的︒∆︒∆m r m r S H 和?

八、（15分）将下列化学反应组成一个可逆电池Zn(s)+2AgCl(s)=ZnCl 2(b=0.555mol/kg)+Ag(s)，在273K 时测得电动势E =1.045V ，温度系数141002.4)/(--⋅⨯-=∂∂K V T E p 。求：反应的△r G m ，△r H m ，△r S m 和Q r 。 九、（15分）蔗糖水解反应，已知27℃时速率常数k =4.0×10-3 min -1，此反应的活化能E a 1=133.89 kJ ·mol -1，计算：（1）27℃时蔗糖水解反应的半衰期；（2）如果温度为37℃，问此反应速率为27℃时的多少倍？（3）在27℃时使用酶催化剂，催化反应的活化能E a 2为39.33 kJ ·mol -1，问催化剂使反应速率增加了多少倍？（假设反应k 0不受催化剂的影响）

60

40

100

80

120

0.60

0.05

0.97

1

2

5

4

3

6 A

B

x B

t /℃

C

E

D

p =100kPa