《考研资料》2011年华南理工大学物理化学一考研试题.pdf

629 华南理工大学 2011 年攻读硕士学位研究生入学考试试卷（请在答题纸上做答，试卷上做答无效，试后本卷必须与答题纸一同交回）科目名称：物理化学(一)适用专业：高分子化学与物理，无机化学，分析化学，有机化学，物理化学 本卷满分：150 分 共 3 页 第 1 页 一、计算题 1、1 mol 某理想气体由始态(300 K，500 kPa)经等温可逆膨胀至 100 kPa，然后向真空膨胀至 20 kPa，再绝热可逆膨胀至 4 kPa。求整个过程的 Q、W、U、H、S、G。已知 CV,m=12.471 J K-1 mol-1，300 K 时该理想气体的 S=134 J K-1 mol-1。（15 分）2、已知298K时的下列数据：mS$/J K-1mol-1 Cp,m/JK-1mol-1 C2H5OH(g)282.0 73.26 C2H4(g)219.5 43.56 H2O(g)188.7 33.58 计算下述反应的熵变：C2H5OH(g,298K,p)=C2H4(g,298K,p)+H2O(g,298K,p)并用熵增加原理判断该反应在 298K，p下能否发生？若升温至 633 K，通过计算说明反应能否发生？已知反应的rmH$(298K)=46.024 kJ mol-1。（15 分）3、-192.7氮气的蒸气压为 144.76 kPa，氧气的蒸气压为 31.93 kPa。设空气为N2:O2=4:1（摩尔比）的混合物，且液态空气为理想溶液。在-192.7时，计算（1）在要加多大压力才能使空气全部液化？（2）液态空气在正常沸点时液面上蒸气的组成。（3）在液态空气和纯液氮中，N2的化学势的差值。（15 分）4、乙酸和乙醇酯化反应：CH3COOH(l)+C2H5OH(l)=CH3COOC2H5(l)+H2O(l)已知 25，反应的rmH$=-2.67 kJmol-1，乙酸、乙醇、乙酸乙酯和水的fmG$分别为-389.9、-174.78、-332.55、-237.129 kJmol-1。设系统为理想溶液，rmH$为常数。（1）计算 25和 70时酯化反应的平衡常数。（2）若在 25时将 1mol 的乙醇和 1mol 的乙酸混合进行反应，达到平衡后，将有多少 mol 的酯生成。（3）要使上反应不断进行，应采取什么措施？（15 分）第 2 页 5、在 25，当酸性水溶液的 pH=3.98 时，测得电池 Sb|Sb2O3(s)|酸性水溶液|饱和 KCl|Hg2Cl2(s)|Hg 的电动势为 E=0.228 V。已知饱和甘汞电极(饱和 KCl|Hg2Cl2(s)|Hg)的电极电势(Hg2Cl2(s)|Hg)=0.241 V；电极反应 O2(g)+4H+4e-2H2O 的标准电势(O2(g)|H2O,H+)=1.229 V。（1）写出上述电池的阳极和阴极反应。（2）求电极(H+,H2O|Sb2O3(s)|Sb)的标准电极电势。（3）求 Sb2O3(s)的标准摩尔生成吉布斯自由能。（15 分）6、用热分析法测得 Sb-Cd 系统步冷曲线的转折温度及平台温度（停歇温度），数据如下（各组分固态彼此完全不互溶）：w(Cd)100 0 20.5 37.5 47.5 50 58 70 93 100 转折温度/-550 460-419-400-平台温度/630 410 410 410 410 439 295 295 321（1）请根据上述数据绘出相图（草图）。（2）用列表形式标出各区之相态及条件自由度数。（3）由相图求 Sb 和 Cd 形成的化合物的最简分子式（Sb 和 Cd 的相对原子质量分别为 121.75，112.40）。（4）1000 克组成为 Cd 含量 80%(w)的熔融液从 450冷却到 295，最多可以得到该纯化合物为多少？（15 分）7、最近，Saha 等研究了生物碱 9NC-Lactone（反应物 A）在 pH=7.4 的磷酸缓冲液中的可逆水解反应(Int.J.Chem.Kinet.,42,693,2010)：NNONO2OOOH+H2OkfkrNNCOO-OHNO2OOH+H3O+A:9NC-LactoneB:9NC-Carboxylate 实验在 305328 K 温度范围内测量了正逆反应的速率常数如下：若在计算中不考虑实验误差值。（1）试写出反应过程中反应物 A 的浓度随时间变化的动力学方程，假设反应开 第 3 页 始时系统中只存在 A。（2）计算正逆反应的活化能。（3）求 310.15K 和 328.15K 下的平衡常数和rGm$。（4）计算反应焓变rHm$和熵变rSm$，设在实验温度范围内反应焓变和熵变均为常数。（15 分）8、Cockbain 测量了十二烷基磺酸钠(NaDS)水溶液和 NaDS 盐水溶液(0.1molL-1 NaCl)的表面张力。在 20测得实验数据如下：纯水溶液 0.1 molL-1 NaCl 水溶液 cNaDS/(moldm-1)表面张力/(Nm-1)cNaDS/(moldm-1)表面张力/(Nm-1)0.0079 8.5 10-3 0.0014 5.2 10-3 0.00694 10.8 10-3 0.000694 11.7 10-3 0.00521 15.3 10-3 0.000347 17.4 10-3 0.00347 20.8 10-3 0.000173 22.7 10-3 0.001735 28.3 10-3 0.0000867 27.5 10-3（1）分别计算表面张力=10 10-3 Nm-1时的 NaDS 表面过剩。（2）简单解释两个值差别的原因。（15 分）二、简答题 9、对于一定量的理想气体，发生恒压下绝热膨胀的过程是否可能？请说明原因。（8 分）10、试举一种测定活度和活度因子的方法。（7 分）11、由环氧丙烷和二氧化碳合成碳酸丙烯酯，得到粗产品含碳酸丙烯酯 97%、环氧丙烷约 3%。环氧丙烷、碳酸丙烯酯的沸点分别为 35、242，两者相差很大。为了得到 99.9%碳酸丙烯酯产品，有人建议把粗产品加热至 40左右，让环氧丙烷蒸发出来即可。你认为他的建议可行吗？为什么？如何才能得到碳酸丙烯酯含量达99.9%的产品？（8 分）12、试列出在化学反应动力学方面作出卓越贡献的科学家一位，并简述其贡献。（7 分）