2001-2009华南理工大学物理化学考研真题(4)

10.在物理化学实验中为了测定反应:I-+ I2 = I3- 的平衡常数,一种方法是在水溶液系统中加

入CCl4溶剂。请试述在两系统中如何确定上述反应中各物质的平衡浓度,从而计算反应的平

衡常数?(共8分)

解:见实验教材。

华南理工大学

2003年攻读硕士学位研究生入学考试试卷

(请在答题纸上做答,试后本卷与答题纸一同交回)

科目名称:物理化学

适用专业:材料物理化学、材料加工工程、环境工程、生物医学工程

点评:本套题题量偏多,至少多了3题,部分题难度偏大,且其中一道题所给的条件有误,使学生

根本无法计算。

1. 一绝热容器中装有10mol、80 ℃ 的纯水。已知液态水的恒压摩尔热容Cp,m(H2O,l) 为

75.3J mol-1 K-1;水的摩尔气化焓和冰的摩尔焓分别为40 kJ mol-1、46.004 kJ mol-1。在

101325Pa下,为了使容器中的水温降至50 ℃ 。试问:

(1) 需加入0℃的冰为多少?

华南理工大学物化考研10年真题

(2) 水和冰混合过程的总熵变。(10分)

解:本题求解需冰的溶化焓,但题目没有给出,题目给的冰的摩尔焓没有任何意义,所以是一个

无法求解的题。也许,题目给的应该是冰的摩尔升华焓,这时冰的溶化焓可近似计算如下:

vapH= subH- fusH= 46.004 kJ mol-1-40kJ mol-1=6.004 kJ mol-1

(1) 设加入的冰量为x mol,根据绝热条件有

fusH +Cp,m(H2O,l)(50-0)K] H = n(H2O) Cp,m(H2O,l)(50-80)K+ x [ Qp= = 0

于是:

fusH +Cp,m(H2O,l)×50K] x = n(H2O) Cp,m(H2O,l)×30K/ [

= 10mol×75.3J mol-1 K-1×30K/[6004 J mol-1+75.3J mol-1 K-1×50K]

= 2.31 mol

S = n(H2O) Cp,m(H2O,l)×ln(333.15K/353.15K)+ (2)

fusH x [ /273.15K+Cp,m(H2O,l)×ln(333.15K/273.15K)]

=10mol×75.3J mol-1 K-1×ln(333.15K/353.15K)+

2.31mol×[6004 J mol-1 /273.15K+75.3J mol-1 K-1×ln(333.15K/273.15K)]

= 41.42 J K-1

2. 2mol 理想气体在101325Pa下由300K加热到500K,该过程的热为18kJ。已知系统终态的

摩尔熵Sm=25 G。(12分) A, S, H, U, J mol-1 K-1,在300K~500K温度范围内热容视为

常数,试求该过程的W,

解:W= -p(V2-V1) = - p2V2+p1V1 = nR(-T1+T2) = 2×8.315×(500-300) J =3326J

cp=Q/n(T2-T1)=18000J/[2mol×(500-300)K]=45 J mol-1 K-1

U=ncV(T2-T1)= 2×(45-8.315)×200 J = 14674J

H=ncp(T2-T1)= 2×45×200 J = 18000J

S=ncpln(T2/T1)= 2×45×ln(500/300) J K-1 = 45.97J K-1

S2=2Sm=50 J K-1

S= (50-45.97) J K-1 = 4.03 S1= S2- J K-1

TS= T2S2- T1S1 = (500×50-300×4.03)J = 23791J

TS= U- A = 14674J-23791J = -9117J

TS= 18000J-23791J = -5791J H- G =

3. 0.5mol 甲醇和0.5mol 乙醇组成液态混合物可视为理想液态混合物。已知甲醇、乙醇的正

常沸点分别为65℃、78.5℃ ,乙醇的摩尔气化焓为39.47 kJ mol-1,假设甲醇、乙醇的摩尔气

化焓不随温度而变。

(1) 该混合物在101325Pa 下,温度达到多高才开始沸腾?(设刚沸腾时气相组成为y乙醇

=0.45)

(2) 甲醇饱和蒸气压ln(p/Pa)与T的函数关系式。

(3) mixGm。(14分) mixUm和混合摩尔吉布斯函数变 在298K下混合,计算混合摩尔内

能变

解:(1) 设乙醇记为B,沸腾时pB=p总yB=101325Pa×0.45=45596Pa,根据拉乌尔定律,

p’=pB*=pB/xB=45596Pa/0.5=91192Pa

vapH=39.47 对于温度为T’,已知乙醇的T=78.5℃,p=101325Pa且 kJ mol-1,利用克-克方程得

vapH /R)(1/T-1/T’) ln(p/p’) = -(

ln(101325Pa/91192Pa)= -( 39470/8.315)(1/351.65-K/T’)

T’=348.93K=75.78℃

(2) 设甲醇为A,混合物刚沸腾时pA=101325Pa-45596Pa=55729Pa,纯A饱和蒸气压

p’=pA*=pA/xA=55729Pa/0.5=111458Pa

华南理工大学物化考研10年真题

利用其正常沸点的数据和克-克方程可算其气化焓

vapH /R=TT’1n(p/p’)/(T-T’)

=338.15K×348.93K×ln(101325Pa/111458Pa)/(338.15K-348.93K)

= 1043K

将正常沸点下的数据代入克-克方程得

ln(p/101325Pa) = -1043K×(1/T-1/338.15K)= -1043K/T +3.085

mixHm=0, (3) 混合焓变

mix mixHm- mixUm= pV=0-0=0

=(8.315×298) mixGm=RT(xAlnxA+ xAlnxA J mol-1×(0.5ln0.5+0.5ln0.5)

=-1718 J mol-1

4. 在25 ℃ 时,反应

=2.2×10-5 (a) CuSO4 H2O(s) = CuSO4(s) + H2O(g) K

CuSO4 H2O(s) = =6.948×10-4 (b) CuSO4(s) + H2O(l) K

水的标准摩尔生成吉布斯函数为 -237.13 kJ mol-1 ,设水蒸气为理想气体,且V(g)>>V(l)。试

求:

。 fGm (1) 25℃水蒸气的标准摩尔生成吉布斯函数

(2) 25℃水的饱和蒸气压。(10分)

解:(1) 反应(a)-(b) 为

H2O(l) = H2O(g)

= +RTlnKb (b) = -RTlnKa Gm (a)- Gm = Gm (H2O,l) fGm (H2O,g)- fGm

整理得:

) /Ka (H2O,g)+RTln(Kb fGm (H2O,g)= fGm

= -237.13 kJ mol-1+8.315×0.29815kJ mol-1×ln[6.948×10-4/(2.2×10-5)]

= -228.57 kJ mol-1

(2) 把水的蒸发过程当作一个反应即

H2O(l) = H2O(g)

p/p

/RT) Gm = exp(- = p/p 平衡(饱和)时 K =exp[(228570-237130)/(8.315×298.15)]=0.03166

所以饱和蒸气压 p=0.03166 =3.166kPa p

本题亦可用其他方法求解。

5. ZnCO3(s) 的分解反应为: ZnCO3(s)=ZnO(s) + CO2(g)

ZnCO3(s) ZnO(s) CO2(g)

(298K)/kJ mol-1 -731.52 –318.3 –394.36

(298K)/(J mol-1 K-1) 82.4 S 43.64 213.7

cp,m/(J mol-1 K-1) 79.71 40.3 37.1

试求:

; Um 和 (1)在298K时,ZnCO3(s)分解反应的标准平衡常数K

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说公务员考试2001-2009华南理工大学物理化学考研真题(4)在线全文阅读。