2011年武汉科技大学考研试题物理化学试题及答案

姓名： 　 报考学科、专业： 　准考证号码： 　 　   密封线内不要写题   二O一一年招收硕士研究生入学考试试题 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60.089 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 ± =？ (4) 计算溶液中HCl的平均质量摩尔浓度b ± =？及平均活度因子γ± =？   五、( 10分) 298 K时，已知有关的界面张力数据如下： 界 面 汞－水 汞－苯 水－苯 水－空气 汞－空气 γ / ( N·m－1) 0.375 0.362 0.0326 0.0728 0.483             (1) 若在苯与汞之间的界面上滴入一滴水，试计算其润湿角 θ =？ (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； 体系 平衡存在的相态 自由度数 F’ Ⅰ区     Ⅱ区           (3) 指出三相线的相平衡关系： 三相线 HJ：                        ； 三相线PQ：                        。   姓名： 　 报考学科、专业： 　准考证号码： 　 　   密封线内不要写题   二O一一年招收硕士研究生入学考试试题 考试科目及代码：　    物 理 化 学　807      ( 参考解答 ) 一、( 15分) 1. QV = - 60.089 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 = 9.898 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 (4) b± = 0.01 mol·kg－１; γ± = 0.795   五、(10分) (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) 题号 答 案 题号 答 案 1 = 6 43.37 kJ·mol -1 2 ＞ 7 3 3 ＜ 8 ＜ 4 ＜ 9 2 5 0.181 10 ＞         九、( 22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) 体系 平衡存在的相态 自由度数 F’ Ⅰ区 α(s) 2 Ⅱ区 C(s)+D(s) 1       (2) (3) 三相线 HJ：l + B(s) == D(s) ； 三相线PQ：  l == C(s) + D (s)   继续阅读