-dc(O3)/dt = k1c(O3)-k-1c(O2)c(O)+k2c(O3)c(O)
= 2 k2c(O3)c(O) (利用稳态法式代入)
= 2 k1k2c(O3)2 /[k-1c(O2)+k2c(O3)]
由于第二步反应慢,因此有 k-1c(O2)>>c(O3)
所以
-dc(O3)/dt = 2 k1k2c(O3)2 /k-1c(O2) =kc(O3)2c(O2)-1 式中k=2k2K
(2) k=2k2K=2k2k1/ k-1
所以 H1 E=RT2dlnk/dT=RT2dlnk2/dT+RT2dlnk1/dT-RT2dlnk-1/dT=E2+E1-E-1= E2+
H1 E2= E- = [119.2-(247.4-142.3)] kJ mol-1
= 14.1 kJ mol-1
13. 有一Al(OH)3溶胶,在加入KCl使其最终浓度为80×10-3 mol dm-3 时恰能聚沉。加入
K2C2O4浓度为0.4×10-3 mol dm-3 时恰能聚沉。
(1) Al(OH)3溶胶所带电荷是正还是负?
(2) 为使该溶胶聚沉,大约需要CaCl2 浓度为多少?
(3) 若Al(OH)3溶胶以NaOH作稳定剂,写出胶团结构式,并指明胶粒的电泳方向。(12分)
解:(1) 根据负离子价数增大,聚沉值降低的实验结果可知该溶胶带正电。
(2) 溶胶带正电,CaCl2 与KCl相比,Ca2+的价态比K+高, 起消弱聚沉作用,所以
CaCl2 的聚沉浓度应该大于80×10-3 mol dm-3。
(3) 胶核首先吸附OH-,胶团结构如下,胶粒的运动方向为正极。
{[Al(OH)3]m nOH- (n-x)Na+}x- xNa+
2003年物理化学试卷(合化工原理一部分内容)
化工类专业
1. 1mol 水在100℃、101.325kPa下正常气化, G。 (15分) S、 H、 U、 已知水的正常
蒸发焓为40.64 kJ mol-1,求此过程的Q、W、
VapHm= H=n 解:Q= 1mol×40.64 kJ mol-1= 40.64kJ (注:若题目未给出蒸发焓,可以不算出
数值)
H/T= S= 40.64kJ/373.15K= 108.9J K-1 (可逆相变过程)
G=0
W= -p[V(g)-V(l)]≈ -pV(g) = -nRT= -1mol×8.3145J K-1 mol-1 ×373.15K=-3103J
U=Q+W= 40.64kJ-3103J = 37.54kJ
2. 已知反应 2NaHCO3(s) ? Na2CO3(s) + H2O(g) + CO2(g)
rHm?与温度无关,试求: 温度为50℃、100℃时系统的平衡总压分别为3950Pa、96300Pa。
设反应的
(1) rGm?。 计算50℃时该反应的K?、
rHm?。 (2) 计算该反应的
(3) 计算NaHCO3(s)的分解温度。(15分)
华南理工大学物化考研10年真题
解:(1) 设平衡总压为p,则
2NaHCO3(s) ? Na2CO3(s) + H2O(g) + CO2(g)
平衡 p/2 p/2
K?=p[H2O(g)] p [CO2(g)]/ p?2 = (p / p?)2/4 =(3950Pa/100000Pa)2/4=0.0003901
rGm?= -RTln K?= -8.3145J K-1 mol-1×323.15K×ln(0.0003901)= 21089 J mol-1
(2) T’=373.15K时,K?‘= (p’ / p?)2/4 =(96300Pa/100000Pa)2/4=0.2318
rHm?= [RT’T/(T’-T)] ln (K?’/ K?)
=[8.3145J K-1 mol-1×373.15K×323.15K/(373.15K-323.15K)]×ln(0.2318/0.0003901)
=128075J mol-1=128.1 kJ mol-1
(3) 若分解温度即为平衡总压p=101325Pa时对应的温度T”,此时
K?“= (p”/ p?)2/4 =(101325Pa/100000Pa)2/4=0.2567
rHm?/ R )(1/T -1/T”) 利用等压方程ln (K?”/ K?) = (
即 ln(0.2567/0.0003901)=(128100kJ mol-1/8.3145J K-1 mol-1)(1/323.15K-1/T”)
T”= 374.06K
3.硫酸在常压下与水可形成3种水合物,其相图如右。
H2O-H2SO4系统的相图
(1) 指出三个水合物的组成。已知硫酸和水分子的相对质量分别为 98、18。
(2) 指出各区和三相线的相态和自由度。
(3) 生产过程中用管道输送液态硫酸,若是98%的浓硫酸,会不会出现问题?若是93%的浓硫酸,
又会如何? (15分)
答:(1) 组成分别为H2SO4 4H2O(C)、H2SO4 2H2O(D)、H2SO4 H2O(E)。
(2) 在常压下,硫酸与水的相图看起来似乎复杂,实际上很简单,是H2O—H2SO4 4H2O、
H2SO4 4H2O—H2SO4 2H2O、H2SO4 2H2O—H2SO4 H2O、H2SO4 H2O—H2SO4固相完
全不互溶的相图的组合,因此各区和三相线的相态很容易确定,自由度为F=C-P+1=3-P,具体相
态(L为液体,S为固体)和自由度数值见下表:
相区 I II III IV V VI VII
相态 L 冰+L L+C(s) 冰+ C(s) C(s)+L L+
D(s) C(s)+ D(s)
自由度 2 1 1 1 1 1 1
相区 VIII IX X XI XII XIII
相态 D(s) + E(s) E(s)+L D(s)+L E(s)+L L+ B(s)
E(s)+ B(s)
自由度 1 1 1 1 1 1
三相线的相态(F=0)
三相线 FGH JKL MNO PQR
相态 冰+L+ C(s) L+ C(s)+ D(s) L+ D(s)+ E(s) L+ E(s)+
B(s)
(3) 从相图上可知道,98%的浓硫酸在温度降至0℃左右时会产生固体硫酸,影响管道输送,所
以冬天时将无法输送。对于93%的浓硫酸,其凝固点约-35℃,一般的室温都高于此温度,故用
管道输送时将不会因产生固体而堵塞管道的问题。
4. 298K时,已知反应 2Hg(l) + 2AgCl(s) → Hg2Cl2(s)+2Ag(s)的 DrGm? = -201.88kJ
mol-1, E?(Ag+/Ag)=0.799V,Ksp(AgCl)=1.76×10-10。
(1) 将反应设计成电池并计算出该电池的标准电动势。
(2) 计算E?[AgCl(s)/Ag,Cl-]。
华南理工大学物化考研10年真题
(3) 若该电池电动势的温度系数( E/ T)p=1×10-4V K-1,计算该电池反应的DrSm?、
DrHm?、Qr。(15分)
解:(1) 正极: 2AgCl(s) +2e- → 2Ag(s)+2Cl-
负极: 2Hg(l) +2Cl-→ Hg2Cl2(s) +2e-
电池: Hg(l) | Hg2Cl2(s) | Cl-(a) | AgCl(s) | Ag
电动势 E?= - DrGm?/zF= -(-201880J mol-1)/(2×96500C mol-1)=1.046V
(2) 将反应 AgCl(s) → Ag++Cl- 设计成电池:
正极: AgCl(s) +e- → Ag(s)+Cl-
负极: Ag(s) → Ag+ + e-
电池:Ag(s) | Ag+ | Cl- | AgCl(s) | Ag(s)
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