2011 年攻读硕士学位研究生理科《物理化学》试题及参考答案.pdf

葛华才编.华南理工大学 2011 年攻读硕士学位研究生理科物理化学试题及参考答案.日期：2014-12-22 1 629 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 说明：本套说明：本套试题计算量过大，第 7 和 8 道不太合适作为考试题。知识点有一些重复。葛老师已对试题作了少量规范化处理并完成解答，未参考标准答案。因此可能有不妥之处，欢迎用电子邮件告知，谢谢！更多信息请看主页： 葛华才老师的邮箱： 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Sm=134 J K-1 mol-1。(15 分)解答：U=-1776 J；H=-2960 J；Q=4015 J；W=-5791J；S=26.77 J.K-1 注意：注意：题目所给的Sm意义不明确，是标准熵还是始态熵?没有明确说明。极可能是标准熵，这时 G=-9.994 kJ 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)解答：298K，p时S隔=-28.2 J K-1mol-10，反应能进行。葛华才编.华南理工大学 2011 年攻读硕士学位研究生理科物理化学试题及参考答案.日期：2011-12-22 2 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)解：(1)p=122.19kPa；(2)y(N2)=0.9478；(3)(N2)-(N2)*=-149.3 J.mol-1 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)解：(1)25时rmexp(/)KGRT=0.1331；70时，rmexp(/)KGRT=0.1156(2)a=0.2673 (3)要使上反应不断进行，可将产物转移出反应系统或补充反应物，降低反应温度亦可促进反应进行。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)解：(1)阳极：2Sb(s)+3H2O(l)Sb2O3(s)+6H+6e-阴极：Hg2Cl2(s)+2e-2Hg(s)+2Cl-(2)E(H+,H2O|Sb2O3(s)|Sb)=0.2485V(3)fmG=-567.7 J.mol-1