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試題編號:586
考試日期:2003年1 月19日下午
大連理工大學(xué)二○○三年碩士生入學(xué)考試
《化工原理及實驗》試題
注:試題必須注明題號答在答題紙上,否則試卷作廢
一 填空(45分)
1 流體流動的兩種基本類型為 ,判斷流體流動類型的無因次數(shù)群(特征數(shù))
2 在重力場中,流體的機械能衡算方程的適用條件是
3 流體流動過程中,影響摩擦因子的兩個無因次數(shù)群是 ,在層流區(qū),摩擦因子與 有關(guān);在完全湍流區(qū),摩擦因子與 有關(guān)
4 一般來說,隨著流量的增大,離心泵的壓頭將 ,軸功率將
5 離心泵流量調(diào)節(jié)方法有兩種,一種是 ,另一種是改變離心泵的
6 流化床中流體流速應(yīng)該控制在 范圍內(nèi)
7 傅立葉定律表明,導(dǎo)熱傳熱通量與 成正比,其比例系數(shù)一般稱為
8 對填料塔氣膜控制的逆流吸收過程,如其它操作條件不變,將氣液流量同比例減少,則氣體出塔組成 將 液體出塔組成 將
9 溫度升高時,氣相分子擴散系數(shù)將 液相分子擴散系數(shù)將
10 多級萃取的優(yōu)點是 缺點是
11 間歇精餾塔只有 段,當(dāng)回流比恒定條件下操作時,隨操作時間的增加,塔頂產(chǎn)品組成 塔頂溫度
12 某精餾塔塔頂上升蒸汽組成為y,溫度為T,經(jīng)全凝器冷凝到泡點溫度t,部分回流入塔,其組成為x,則y x,T t
13 精餾塔設(shè)計時,若進料組成為 ,塔頂塔底產(chǎn)品組成為 , 和進料熱狀態(tài)參數(shù)q,及回流比R均不變,只增大進料量F,則所需要的塔徑 所需要的理論板數(shù)
14 將不飽和空氣在間壁式換熱器中進行加熱,使溫度由 升高到 ,則其濕球溫度
露點溫度 相對濕度φ
二(20分) 如圖所示,采用離心泵將20℃,45 的水從水池送至高位槽中,已知吸入管路的總長度(包括局部阻力的當(dāng)量長度,下同)為50m,出口閥半開時排出管線的總長度為270m,吸入管線和排出管線的尺寸均為Φ108×4。管內(nèi)流體流動的摩擦因子為0.024,其他數(shù)據(jù)如圖所示,試求:
1. 泵入口處真空表的讀數(shù)是多少
2 管路中泵的壓頭,有效功率及軸功率(泵的效率可取為70%)
3 若該泵的特性曲線可以表示為H=50.15-0.01 (壓頭H的單位為m,流量Q的單位為 )試求泵全開時(此時泵排除管包括局部阻力當(dāng)量長度為100m)的流量和壓頭
4 定性分析出口閥由半開到全開時出口壓力表和入口真空表的變化情況,并圖示泵的工作點的變化
三 (30分)擬用一板框過濾機在恒壓下過濾某懸浮液,要求在1.5小時內(nèi)得到2 濾液,已知過濾常數(shù)K=5× ,過濾介質(zhì)阻力可以忽略不計,試求:
1 若用尺寸為900×900×30mm的板框,則需要濾框和濾板各多少
2 過濾終了時,用0.4 洗滌水進行洗滌,洗滌水的黏度與濾液黏度相同,洗滌壓力差與過濾終了的壓力差相同,則洗滌時間為多少
3 過濾輔助時間為0.5小時,則該過濾機的生產(chǎn)能力為多少
四 (19分)有一單程列管換熱器,傳熱面積為40 (按外表面積)共有Φ25×2.5的傳熱管86根,現(xiàn)用該換熱器以循環(huán)水冷卻流量為28000kg/h的石油產(chǎn)品,石油走管程,兩流體逆流換熱,實際測得石油產(chǎn)品的進出口溫度分別為90℃和50℃,冷卻水的進出口溫度分別為25℃和40℃,已知石油產(chǎn)品的比熱容為 =2.8kJ/h,水的有關(guān)物性分別為
密度ρ=995 ,比熱 =4.17kJ/kg℃
黏度μ=0.80× PaS 導(dǎo)熱系數(shù)λ=0.618W/m℃ 試求
1 冷卻水的用量
2 該換熱器的總傳熱系數(shù)
3 管程和殼程的傳熱膜系數(shù)(又稱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)),可忽略兩側(cè)的污垢熱阻與管壁熱阻
4* 由于污垢積累,石油產(chǎn)品的出口溫度升高,為使石油產(chǎn)品的溫度仍為50℃,需增加冷卻水的流量使冷卻水的出口溫度為35℃,石油產(chǎn)品溫度達到50℃,估算兩側(cè)的污垢熱阻之和為多少(各物理性質(zhì)數(shù)據(jù)可視為不變,忽略管壁熱阻)
五 (19分) 在塔徑為0.6m的常壓填料塔中,以洗油為吸收劑逆流吸收煤氣中的苯蒸汽,已知進塔的混合氣量為916 (標準狀態(tài)),其中含苯3%(摩爾百分比),要求苯的回收率為98%,進塔洗油中不含苯,其用量是最小溶劑用量的1.5倍,已知操作條件下的平衡關(guān)系為 =0.15x 氣相總體積傳質(zhì)系數(shù) =162 試求
1 洗油用量(kmol/h)
2 出塔洗油中苯 的摩爾分率
3 完成分離任務(wù)所需要的填料高度
4 每小時回收的苯多少千克
5* 若填料層高度無限高時,出塔氣液相組成各為多少?
六 (19分)擬用連續(xù)精餾塔分離苯甲苯混合物,塔頂設(shè)全凝器,塔底設(shè)再沸器,在常壓下操作已知進料流量為1000kmol/h含苯0.4(摩爾分率,下同),要求塔頂餾出液中含苯為0.95,苯回收率不低于90%,泡點回流,回流比是最小回流比的2倍。操作條件下苯甲苯的平均相對揮發(fā)度為2.5,試求
1 塔頂,塔底產(chǎn)品的流量和塔底產(chǎn)品的組成
2 最小回流比
3 寫出精餾段操作線和提餾段操作線方程
4 從塔頂往下數(shù)第二塊理論板下降液體的組成
七(10分)在一常壓絕熱干燥器內(nèi)干燥某濕物料,現(xiàn)用溫度30℃,濕度為0.01kg水/kg干空氣的新鮮空氣,經(jīng)間壁式預(yù)熱器預(yù)熱至120℃后進入干燥器,離開干燥器的廢氣溫度為70℃,干燥器的生產(chǎn)能力為600kg/h(按干燥產(chǎn)品計),進入干燥器的濕物料含水量為10%(濕基,下同),產(chǎn)品含水量為2%,若干燥過程可視為理想干燥過程,試求
1 干燥過程蒸發(fā)水量
2 絕干空氣消耗量
3 在t-H圖上定性的繪出空氣的狀態(tài)變化過程。
參考公式:I=(1.01+1.88H)t+2490H kJ/kg 干空氣
八 (8分)設(shè)計一孔板流量計或文氏管流量計校正實驗,說明需要的設(shè)備,儀器,儀表,繪出實驗流程圖示意圖,并簡要說明實驗方法
大連理工大學(xué)二00五年碩士生入學(xué)考試
《物理化學(xué)及實驗》 試題 共6頁 (10個大題)
注:答題必須注明題號答在答題紙上,否則試卷作廢!
請認真看題,祝好運!
一、 是非題(每小題2分,共24分),正確的標“√”,錯誤的標“×”：
1. 一定溫度下化學(xué)反應(yīng)的 一定大于 。
2. 既是物質(zhì)B的化學(xué)勢又是物質(zhì)B的偏摩爾量。
3. 用 判斷變化方向,適用于任何系統(tǒng)的任何變化。
4. 稀溶液的凝固點一定比純?nèi)軇┑哪厅c低。
5. 因為溶膠在一定條件下能存在很長時間,所以它是勢力學(xué)穩(wěn)定系統(tǒng)。
6. 在大氣壓下,水銀在玻璃毛細管中的沸點高于其正常沸點。
7. NaCl水溶液在表面層的濃度高于其溶液本體濃度。
8. 物質(zhì)B總是從高濃度相自發(fā)轉(zhuǎn)移到低濃度相。
9. 在化學(xué)反應(yīng)中,所有反應(yīng)物分子實現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)都經(jīng)過反應(yīng)的最低能量途徑。
10. 超電勢的存在,使原電池的輸出電壓變小。
11. NaOH水溶液的摩爾電導(dǎo)率與其濃度有關(guān)。
12. 氣體在固體表面的吸附只能是單層的。
二、 選擇題(包括8小題,每小題2分,共16分),選擇一個正確答案的編號:
1. Na2CO3與H2O可以生成如下幾種化合物Na2CO3?H2O,? Na2CO3*7H2O, Na2CO3*10H2O,在標準壓力下與Na2CO3水溶液、冰平衡共存的水合物最多能有幾種:
A. 1種; B. 2種; C. 3種
2. 在一密閉恒溫容器內(nèi),有大小不同的兩個微小汞滴,經(jīng)過足夠長時間后,容器內(nèi)仍有液體汞存在。則下述敘述正確的是:
A. 有大小不等的兩個液滴;B. 有兩個大小相等的液滴
C.大液滴消失; D. 小液滴消失
3. 反應(yīng)CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)在一定溫度下達到平衡,現(xiàn)在不改變溫度、CO2分壓力及氧化鈣的顆粒大小,只增大碳酸鈣的分散度,則平衡將:
A. 向左移動;B. 向右移動;C. 不移動
4. 現(xiàn)有一個由水形成的液珠和一個氣泡,附加壓力的方向分別是:
A. 液珠:向外,氣泡:向內(nèi),B. 液珠:向內(nèi),氣泡:向外
B. 液珠:向外,氣泡:向外,D. 液珠:向內(nèi),氣泡:向內(nèi)
5. 定溫定壓下,液態(tài)水變?yōu)樗魵?系統(tǒng)的熱力學(xué)函數(shù):
A. 熵增加,焓減小 B. 熵減小,焓增加
C.熵和焓都減小 D. 熵和焓都增加
6. NaCl和KNO3的混合水溶液,Na+ 活度:
A. 只與Na+自身的濃度有關(guān),而與其它離子的濃度無關(guān);
B. 只與Na+ 和K+的濃度有關(guān),而與負離子的濃度無關(guān);
C. 除與Na+的濃度有關(guān)外,還與負離子的濃度有關(guān);
D. 與所有離子的濃度有關(guān);
7. 克—克方程不可用的平衡是:
A. 固 氣平衡; B.液 氣平衡;
B. 固 液平衡
8.如果一個表觀速率系數(shù)k與各元反應(yīng)速率系數(shù)的關(guān)系為k= ,則該反應(yīng)表觀活化能E與各元反應(yīng)活化能間的關(guān)系為:
A.E=E1+E2-E3 B. E=2( E1+E2)-E3;C. E=
三、 推導(dǎo)證明(10分):
反應(yīng)A Y+Z的機理是:
A B
B Y+Z
且其中 ,那么該反應(yīng)表現(xiàn)為一級反應(yīng),且表觀速率系數(shù)為
四(17分)、氣相反應(yīng)
A+3B=Y+Z
求800.15K下的 和標準平衡常數(shù) 。已知298.15K時下列數(shù)據(jù):
物質(zhì)
A 29.1 198 -110
B 28.8 130 0
Y 33.6 188.8 -241
Z 35.7 186 -74
五(17分)、電池Pt|H?2(g ,100kPa)|HCl溶液(a)|H2(g ,50kPa)|Pt
1. 寫出電極反應(yīng)和電池反應(yīng);
2. 電池在25℃的電動勢;
3. 若有1F電量(F=96485C?mol-1)通過可逆電池,反應(yīng)的 和Q;
4. 求電池的溫度系數(shù)。
六、(17分)圖a是A、B兩組分的固/液平衡圖,回答問題:
圖
(1)填表:
相區(qū) 平衡相的聚集態(tài)及成分 條件自由度數(shù)
①
②
③
MNH線
(2)在圖(b)上畫出系統(tǒng)由點k降溫至點l的步冷曲線。
(3)已知相點M(T=1180K,wB=0.2)、相點N(T=1180K,wB=0.62),和相點H(T=1180K,wB=0.76)。若10kg組成為wB=0.70的該體系的某固體極緩慢地升溫到剛剛高于1180K時。則存在晶體的組成為_____,質(zhì)量為____kg;同時存在的熔融液為____kg。
七(12分)、在80℃下,有機物B溶于水中(摩爾分數(shù)xB=0.10)的稀溶液與其氣相平衡共存。如溶液可視為理想稀溶液,求氣相中水的分壓。已知水的氣化焓為40.7kJ?mol-1.
八(14分)、氣體A的分解反應(yīng)
A(g)=Y(g)+Z(g)
已知反應(yīng)速率與反應(yīng)物、產(chǎn)物的濃度均無關(guān)。若向真空容器內(nèi)迅速充入氣體A,初始壓力達到100kPa。在700K下恒容反應(yīng)10秒,測得壓力變?yōu)?50kPa,求該反應(yīng)在此反應(yīng)條件下的速率系數(shù)。
九、(8分)在298.15K,1mol O2(g)放在體積為V的容器中,壓力為p?,試計算:
(1)O2分子的平動配分函數(shù)
(2) O2分子的平動熱力學(xué)能 。
(已知k=1.38?10-23J?K-1,h=6.63?10-34J?s)
十、實驗題(15分):
乙酸乙酯皂化反應(yīng)的反應(yīng)式為:
+NaOH=CH3COONa+C2H5OH
為驗證該反應(yīng)為對 和對NaOH均為一級的二級反應(yīng),并測定不同溫度下該反應(yīng)的速率系數(shù),以及活化能,實驗可在下列由A管和B管連通的雙管皂化池中進行。
圖
開始反應(yīng)時,將置A管中的NaOH溶液用氣壓壓入置于B管中的 溶液中,并開始計時。
填空回答下列問題:
1. 置于A管中的NaOH溶液用氣壓壓入置于B管中的 溶液中后,接著邊疆用氣壓快速將混合液人B管到A管、從A管到B管反復(fù)壓入的目的是:__________________________。
2. 完成本實驗中目的,該雙管皂化池必須置于恒溫水浴中進行,原因是:___________________________。
3. 本實驗恒溫水浴所用的兩個溫度計的名稱和使用目的分別是:
溫度計①名稱:_____________,
使用目的:__________________。
溫度計②名稱:_____________,
作用目的:__________________。
4. 實驗時,采用相等初始濃度的NaOH溶液與CH3COOC2H5溶液的目的是:___________________________________。
5. 如果反應(yīng)開始后混合液中的NaOH或CH3COOC2H5溶液濃度能夠方便跟蹤測得:
① 如何根據(jù)實驗數(shù)據(jù)確認該反應(yīng)的確為二級反應(yīng)?
② 如何根據(jù)實驗數(shù)據(jù)得到指定溫度下的速率常數(shù)?
6.利用該裝置(包括本1-3所涉及的儀器),設(shè)計實驗測定該反應(yīng)的活化能所依據(jù)的公式是:
_______________________
大連理工大學(xué)一九九一年碩士生入學(xué)考試物理化學(xué)及物理化學(xué)實驗試題
一、是非題(包括7小題,每小題2分,共14分)認為正確的用“+”號;錯誤的用“-”號,于各小前括弧內(nèi):
( )1、非氣體卡諾循環(huán)的熵變ΔS≠0
( )2、理想氣體的絕熱節(jié)流膨脹的ΔH=0
( )3、質(zhì)量作用定律適用于基元反應(yīng)。
( )4、催化劑能顯著加速化學(xué)反應(yīng),但不改變反應(yīng)的平衡。
( )5、油包水型的乳狀液用O/W符號表示。
( )6、光化反慶量子效率φ只能等于1。
( )7、測定電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)時,要用交流電源。
二、填空題(包括8小題,共30分。除已標明分數(shù)的小題外,前面5小題中都是每空1分)
1.鏈鎖反應(yīng)的三個基本環(huán)節(jié)是 1)______________(2)______________(3)______________。
2.一定溫度下,彎曲液面的蒸氣壓P凸,P凹,P平三者從大到小的次序為_______________
3.玻爾茲曼(Boltzmann)分布律是 =_________式中q=___________稱為____________
4.能量零點的不同選擇對配分函數(shù)及物系內(nèi)能的數(shù)值__影響;而對物系的熵值及熱容CV__影響。(此題空中只填“有”或“無”字樣。)
5.恒溫浴是一種以液體為介質(zhì)的恒溫裝置,包括浴槽、電熱器和________、________、________、________等部分。
6.(4分)做化學(xué)動力學(xué)實驗時,既可以用化學(xué)法(直接測量反應(yīng)體系中某物質(zhì)在不同時刻的濃度或含量),也可以用物理法(通過測量反應(yīng)體系在不同時刻的物理性質(zhì),如重量、壓力、電導(dǎo)、旋光度……等,代替濃度的測量)。你做過的哪個動力學(xué)實驗用的是物理法?請寫出這個動力學(xué)實驗的名稱是_____________;所測量的物性質(zhì)是____________;測量這種物理性質(zhì)所用的主要儀器或裝置的名稱是__________。
7.(3分)xA=0.8的A、B兩組份溶液,在一定溫度下平衡氣相中的分壓為60kPa,純A液體在此溫度下的蒸氣壓為120kPa。該溶液中A的活度(以純態(tài)為標準態(tài))aA=_________;活度系數(shù)γA=_________[注:壓力單位Pa與大氣壓的關(guān)系為:1atm=101325Pa]
8.(10分)本題圖1(風(fēng)本題后,在第3頁)是A、B兩組分氣液平衡溫度-組成圖。
(1)當(dāng)物系點分別在相區(qū)I和II,各為幾相平衡?哪個相?所在相區(qū)的剩余(或條件)自由度?一一填入下表[注意:其中“哪幾個相”一欄,要求說明何種聚集態(tài),例如可分別用符號“l(fā)”、“g”、“l(fā)+g”代表“單個液相”、“單個氣相”、“氣液兩相”的平衡]。
相區(qū) 相數(shù) 哪幾個相 剩余自由度f ’
I
II
(2)將4molB和1molA混合,在101325Pa壓力下加熱到開始沸騰,第一個氣泡的組成yB=_______該溶液在同樣壓力下封閉加熱到100℃達到平衡時,液相的組成物質(zhì)的分別為nl=_______mol;ng=_________mol
三、(13分)NaHCO3(s)的分解反應(yīng)為
2NaHCO3(s)=Na2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g)
設(shè)該反應(yīng)在298-373K之間的反應(yīng)熱可近似視為與瘟度無關(guān)。已知數(shù)據(jù)如下表所示:
NaHCO3(s) Na2CO3(s) H2O(g) CO2(g)
標準生成熱ΔfHθ298/kJ?mol-1 -947.4 -1131 -241.8 -393.5
標準熵Sθ298/J?K-1?mol-1 102 136 188.7 213.6
1. 計算371K,101325Pa下反應(yīng)的平衡常數(shù)Kpθ[即K(P/Pθ)]
2. 上述條件下,若在反應(yīng)物NaHCO3(s)上通往含水蒸氣摩爾分數(shù)為0.65的H2O-CO2混合氣,能否使NaHCO3(s)避免分解?
四、(12分)設(shè)有溶液中反應(yīng)A+B→C已知其速率方程為:
若反應(yīng)開始時A、B的濃度CA,O=CB,O=0.01mol?dm-3,且測得300K時,10分鐘內(nèi)A轉(zhuǎn)化40%,而在400K時,10分鐘內(nèi)A轉(zhuǎn)化60%,試計算350K時,10分鐘內(nèi)A的轉(zhuǎn)化率為多少?
五、(8分)設(shè)反應(yīng)R→P的機理為:
其中I1,I2,I3均為活潑中間物。
1. 請按上述機理導(dǎo)出以 表示反應(yīng)速率的速率方程;
2. 在一定溫度下,若反應(yīng)物的半衰期為20秒,則反應(yīng)物轉(zhuǎn)化90%共需多少時間?
六、(15分)本題區(qū)分(A)、(B)題
注意:指定統(tǒng)考生只答其中題(A),若答(B)則不計分。
單考生在本題(A)、(B)兩題中可任選其一作答,但不要(A)、(B)兩題都答,否則以其中得分較少的計分。
A. 2mol小在100℃,101325Pa 下恒溫恒壓氣休為水蒸氣,這些水蒸氣再在100℃恒溫可逆壓縮到 Pa,已知水在100℃時的氣化熱為40.67kJ?mol-1。請計算物系在整個過程中的Q、W、ΔU、ΔH、ΔS和ΔG。[注:G代表自由焓(或吉布斯函數(shù)),即G≡U+PV-TS≡H-TS]
B. 5mol某理想氣體
從298K,300kPa,恒溫可逆膨脹到100kPa,請計算該過程的Q、W、ΔU、ΔH、ΔS、ΔG。
七、(8分)本題區(qū)分為(A)、(B)題。對統(tǒng)考生和單考生的答題規(guī)定下第六題同。
A. 已知電池
Pt,H2( =101325Pa)|HCl(m=0.100mol?kg-1)|Hg2Cl2(s),Hg(l)
25℃時,E=0.399V,Eθ＝0.268V
(1)寫出電池的電極反應(yīng)和電池反應(yīng);填入下列空中:
陽極反應(yīng):_________________________
陰極反應(yīng):_________________________
電池反應(yīng):______________________________
計算25℃時,該電池反應(yīng)的Ka,aHCl,ai,γ±。
B. 已知下列電池
Pt,H2( =101325Pa)|待測pH溶液||KCl(m=0.1mol?kg-3)|Hg2Cl2(s),Hg(l)
在25℃時的電動力勢E=0.6097V,計算待測溶液的pH=?
[0.1mol?dm-3的甘汞電
大連理工大學(xué)一九九二年碩士生入學(xué)考試物理化學(xué)及物理化學(xué)實驗試題
一、是非題(包括7小題,每小題2分,共14分)認為正確的用“+”號;錯誤的用“-”號,于各小前括號內(nèi):
( )1、298K時,H2(g)的標準燃燒熱與H20(l)的標準生成熱數(shù)值上相等。
( )2、亨利定律適用于稀溶液中的溶質(zhì),而且該溶質(zhì)在氣、液兩相中的分子形態(tài)必須相同。
( )3、半徑為r的球形肥皂泡,所產(chǎn)生的附加壓力ΔP= (γ為表面張力)
( )4、分子分散體系是熱力學(xué)不穩(wěn)定體系,而膠體分散體系是熱力學(xué)穩(wěn)定的體系。
( )5、Boltzmann分布即是最可幾分布,它可以代替平衡分布。
( )6、熱電偶的溫差電勢與熱電偶的長度及粗細無關(guān),而與兩個接點的溫度差有關(guān)。
( )7、在對峙測定原電池電動勢的實驗中,當(dāng)調(diào)節(jié)電位差計的工作電流時,如果工作電池和標準電池的正負極均接反了,則無論怎樣調(diào)電阻,檢流計的“光點”總是偏向一方。
二、填空題(包括8小題,每小題2分,共16分)
在各個小題中畫有橫線處填上答案:
1. 焦-湯系數(shù)的定義為μH _______,若某氣體的μH<0,則該氣體節(jié)流后,溫度______。
2. NaHCO3(s)在真空容器中部分分解為Na2CO3(s),H20(g),CO2(g),達到平衡時,該體系的相數(shù)φ＝＿＿＿；組分數(shù)c=___;自由度數(shù)f=___。
3. 電解質(zhì)的離子強度定義的I _______,1mol?kg-1的CaCl2水溶液I=_____mol?kg-1。
4. 0.1mol?kg-1的CaCl2水溶液,離子平均系數(shù)γ±＝0.219,則其離子平均活度a±＝＿＿＿＿＿。
5. 在測定二組分完全互溶體系的沸點-組成圖的實驗中,測定平衡時氣、液兩相的組成常用的儀器是_____,直接測定的物理量是_____。
6. 在測定雙液電池的電動勢時,所用的鹽橋中填入的電解質(zhì)溶液通常是____溶液,其濃度必須是____的,該電解質(zhì)的正負離子的______近似相等。
7. 最大氣泡壓力法測液體表面張力的關(guān)鍵有以下三點:①____必須干凈,②鼓泡速度必須____(填“迅速”或“緩慢”), ③在U形管壓差計上讀取的是____(填“最大”或“最小”)液柱差。
8. 催化劑的定義是:______________________________
三、計算題(不要求寫出運算過程,只需將計算結(jié)果填于相應(yīng)的空白處)(共19分):
1、(12分)理想氣體反應(yīng):A(g)→2L(g)+M(g)
已知數(shù)據(jù)如下:
氣體 ΔfHΘm, 298K
/kJ?mol-1 ΔSΘm, 298K
/J?K-1?mol-1 Cp,m=a+bT
a/J?K-1?mol-1 b×103/J?K-2?mol-1
A(g) 146.00 250.0 20.00 -2.00
L(g) 98.00 210.0 15.40 3.00
M(g) 73.00 150.0 8.00 -8.00
(1)利用上表數(shù)據(jù)計算下述結(jié)果:
ΔrHΘm,298K=______kJ?mol-1;
ΔrSΘm,298K=______J?K-1?mol-1;
ΔrHΘm,423K=______kJ?mol-1;
ΔrSΘm,423K=______J?K-1?mol-1;
ΔKΘp,423K=______。
(2)試判斷:當(dāng)A(g),L(g),C(g)混合物中各物質(zhì)的摩爾分數(shù)分別是0.3,0.3,0.4時,在100kPa,在423K下,反應(yīng)的方向是向_____(填“左”或“右”),(注 Θ＝100kPa)
2、(7分)下述電池:
Pt,H2( =101325Pa)|KOH水溶液|O2( =101325Pa),Pt
已知25℃時,φΘ（OH-|O2,Pt,還原)=0.401V,
φΘ（OH-,H2O|H2,Pt,還原)=-0.828V,
(1)寫出電極及電池反應(yīng):
(-)極:_________________
(+)極:_________________
電池反應(yīng):_________________
(2)計算25℃時電動勢E=______V,1mol H2發(fā)生反應(yīng)時,ΔG=_____kJ?mol-1。
四、讀圖題(共16分)
右圖是A-B二組分體系的溶點組成圖:
1、(12分)讀出體系點a,b,c,d所在的相區(qū)是幾相平衡?是哪幾個相?(要求用符號表示出平衡相的聚集狀態(tài),如A(s)+L,A(s)代表純固體A,L代表溶液)條件自由度f ’=?,并分別填入下表內(nèi):
相區(qū) 相數(shù) 哪幾個相 f ’
a
b
c
d
2、(4分)若體系點K由6mol A與B的混合物組成,則溶液一相中有____mol A及_____mol B。
五、運算題(按規(guī)范化要求寫出運算過程,即寫出所用公式,代入數(shù)值和單位,求出運算結(jié)果)(共23分)
1、(10分)已知液體A(l)的飽各蒸氣壓與溫度的關(guān)系為:
(PΘ=100kPa)
(1)計算350K時A(l)的飽和蒸氣壓P*A,350K=?
(2)計算下述過程的ΔH,ΔS,ΔG。(注該蒸氣為理想氣體)
A(1mol,l,350K, P*A,350K)→A(1mol,g,350K, P*A=18.4kPa)
2、(13分)下述氣相反應(yīng):A(g)+2B(g) →C(g)
已知該反應(yīng)的速率方程為:
在保持恒溫、體積一定的抽真空容器內(nèi),注入反應(yīng)物A(g)及B(g)。當(dāng)700K,PA,O=1.33kPa,PB,O=2.66kPa時,實驗測得:以總壓Pt表示的初始速率 =1.200×104Pa?h-1
(1)推導(dǎo)出 與 的關(guān)系
(2)計算在上述條件下,以PA的遞減速率表示的初始速率 =?kA(P),700K=?以腦以PB遞減速率表示的速率常數(shù)kB(P),700K=?
(3)計算在上述條件下,氣體A(g)反應(yīng)掉80%所需時間t=?
(4)800K時,測得該反應(yīng)的速率常數(shù)kA(P),800K=3.00×10-3Pa-1?h-1,計算上述反應(yīng)的活化能Ea=?
六、推導(dǎo)及證明題(共12)
1、(8分)在水溶液中,以M為催化劑,發(fā)生下述反應(yīng):
A+B+C D+2E
實驗測知,該反應(yīng)的速率方程為:
設(shè)反應(yīng)機理為:
(i)A+B F(快)
(ii)F+M G+E(慢)
(iii)G+C D+E+M(快)
(1)按此機理導(dǎo)出實驗所得的速率方程;
(2)推出表觀活化能與各基元反應(yīng)活化能的關(guān)系。
2、(4分)試用統(tǒng)計熱力學(xué)方法導(dǎo)出理想氣體狀態(tài)方程式為:
PV=nRT
(提示:獨立子離域子系的亥氏函數(shù)F=-kTln )
大連理工大學(xué)一九九三年碩士生入學(xué)考試物理化學(xué)及物理化學(xué)實驗試題
一、是非題(包括5小題,每小題2分,共10分)。以下各小題你認為正確的用“+”號,錯誤的用“-”號,填入各小題前的括號內(nèi):
( )1、對于氣體,在高于其臨界溫度的條件下,無論加多大壓力都不會使其液化。
( )2、 (C≠B)既是偏摩爾量,又是化學(xué)勢。
( )3、催化劑的加入,可以改變反應(yīng)的ΔrGm。
( )4、彎曲液面產(chǎn)生的附加壓力與表面張力成反比。
( )5、能量零點選擇不同,對分子配分數(shù)無影響。
二、填空題(包括7小題,1-5每小題2分,6-7每小題3分,共16分)在以下各小題中畫有橫線處填入答案:
1. 熱力學(xué)第二定律的經(jīng)典表述之一為_______________________________________,其數(shù)學(xué)表述式為_____________。
2. 膠體分散系統(tǒng),分散質(zhì)(或分散相)的顆粒大小介于____nm之間。
3. 若炮化學(xué)反應(yīng)的量子效率φ＞1,表明_____________________________________。
4. Langmuir單分子層吸附理論的基本假設(shè)為(i)_________________,(ii)_____________,(iii)___________________,(iv)____________。由此推導(dǎo)出的吸附等溫式為θ＝＿＿＿＿＿＿＿＿。
5. 熱電偶的溫差電勢與熱電偶的______無關(guān),而與兩個接點的______有關(guān)。
6. 測定電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)率K與摩爾電導(dǎo)率Λm時,實驗中所用的儀器設(shè)備有:(i)___________(ii)___________(iii)_____________。
7. 貝克曼溫度計上的最小刻度是____℃,可以估讀到____℃,整個溫度計刻度范圍是____℃或____℃,它只能用于測______,而不能測_______。
三、計算題(不要求寫出運算過程,只需將計算結(jié)果填入相應(yīng)的空白處)(共19分):
1、(12分)試計算給定的理想氣體反應(yīng):A(g)+B(g)=L(g)+M(g)的以下結(jié)果:
(1) 已知298K時:
A(g)+4B(g)=C(g)+2L(g) (i)
ΔrGiθ=-112.60kJ?mol-1
2B(g)+E(g)=2L(g) (ii)
ΔrGiiθ=-456.12kJ?mol-1
2F(g)+E(g)=2M(g) (iii)
ΔrGiiiθ=-272.04kJ?mol-1
F(g)+2B(g)=C(g) (iv)
ΔrGivθ=-51.07kJ?mol-1
則給定反應(yīng)的ΔrGivθ(298K)=_______kJ?mol-1,Kpθ(298K)=_____。
(2) 對定反應(yīng),又查得得以下數(shù)據(jù):
氣體 ΔfHBθ(298K)/kJ?mol-1 Cp,m.,B/J?mol-1?K-1
A -393.5 44.4
B 0 29.1
L -241.8 37.9
M -110.5 35.6
則給定反應(yīng)的ΔrHmθ(298K)=______kJ?mol-1,
ΔrHmθ(498K)=_____kJ?mol-1,Kpθ(498K)=______。
(3) 試判斷,當(dāng)A(g)、B(g)、L(g)、M(g)混合物中各物質(zhì)的摩爾分數(shù)分別為0.3,0.4,0.2,0.6時,在100kPa及498K時,給定反應(yīng)的方向是向______(填入“左”或“右”)(注,Pθ＝100kPa)。
2、(7分)電池:
Pt,H2(pθ=100kPa) | HCl(m=0.1mol?kg-1, =0.796 ||
KCl(m=0.1mol?kg-1, =0.769),Hg2Cl2 | Hg,Pt
測得25℃時的電動勢E=0.398V,假定m=0.1mol?kg-1的KCl和HCl兩個溶液中的 相同,并且m=0.1mol-kg-1的KCl溶液中 = 。
1. 寫出該電池的電極反應(yīng)和電池反應(yīng)為:
(-)極:___________________________
(+)極:___________________________
電池反應(yīng):___________________________
2. 計算25℃時,KCl濃度為m=0.1mol?kg-1時甘汞電極的電極勢φ（甘汞）＝＿＿＿＿V。
3. 計算該電池中1molH2發(fā)生反應(yīng)時ΔrGm=_____kJ?mol-1。
四、讀圖題(10分)
下圖為A及B二組分液態(tài)部分互溶系統(tǒng)的相圖(tA*,tB*分別為100kPa下A及B的沸點):
1、(8分)設(shè)由4molB和6molA組成的一系統(tǒng),從20℃到120℃均處于相平衡狀態(tài),試根據(jù)上圖填寫下表:
注:填表時用統(tǒng)一符號――平衡相的聚集態(tài)(即氣、液、固)分別用g、l、s表示(對兩相區(qū)再加角性1、2,例g1,g2…);平衡相的相組成分別用yBg、xBl、xBs表示,平衡相的物量分別用ng、nl、ns表示(對兩相區(qū)再加角注1、2,例yB,1g、yB,2g…,n1g、n2g…)并填上等于的數(shù)值。
系統(tǒng)溫度/℃ 平衡相數(shù) 平衡相的聚集態(tài) 平衡相的組成(估讀) 平衡相的物量n
40
60
80
120
2、(2分)分別計算圖中各相區(qū)(i)、(ii)、(iii)、(iv)及tB*所在相區(qū)的條件自由度f ’=?,填在以下空白處:f ’(i)=_____,f ’(ii)=_____,f ’(iii)=_____,f ’(iv)=_____, =____。
五、運算題(按規(guī)范化要求寫出運算過程,即寫出所用公式,代入數(shù)值和單位,求出運算結(jié)果)(共29分):
1、(18分)平行反應(yīng):
總反應(yīng)對A及B均為一級,對P及Q均為零級,已知:
(1)若A和B的初始濃度分別為CA,O=0.100mol?dm-3,CB,O=0.200mol?dom-3,計算500K時經(jīng)過30min,A的轉(zhuǎn)化率為多少?此時P和Q的濃度各為多少?
(2)分別計算活化能E1及E2。
(3)試用有關(guān)公式分析,改變溫度時,能否改變比值Cp/CQ?要提高主產(chǎn)物的收率是采取降溫措施還是升溫措施?
(4)在同一座標上作主、副反應(yīng)的lgKA(1及2)~ 圖,并利用該圖分析提高反應(yīng)溫度,可否使kA,2>kA,1。
2、(6分)已知液體Na(l)的飽和蒸汽壓與溫度的關(guān)系為:
(1)計算1155K時Na(l)的飽和蒸汽壓P*Na(l,1155K)=?
(2)計算下述過程的ΔH、ΔS、ΔG[設(shè)Na(g)可視為理想氣體]。
Na[1mol?l,1155,P*Na(l,1155K)] ─→Na[1mol?g,1155K, P*Na=10132.5Pa]
(注:該題標準壓力按Pθ＝101325Pa計算)
3、(5分)已知25℃時,苯蒸氣和液態(tài)苯的標準生成熱(ΔfHBθ）分別為82。93kJ?mol-1和48.66kJ?mol-1,苯在101325Pa下的沸點是80.1℃。若25℃時甲烷溶在苯中,平衡濃度x(CH4)=0.0043時,則與其平衡的氣相中,CH4的分壓力為245kPa。試計算:
(1)25℃,當(dāng)x(CH4)=0.01時的甲烷苯溶液的蒸氣總壓P;
(2)與上述溶液成平衡的氣相組成y(CH4)。
注:以下六、七兩題統(tǒng)考生只作六題,不作七題;單考生可在六、七兩題中任選一題,若兩題均作,律作廢(六題包括1、2兩小題)。
六、推導(dǎo)及證明題(共16分):
1、(9分)反應(yīng) 的機理為:
其中B為活性中間物,假定k2?k3。
(1)試按上述機理導(dǎo)出:該反應(yīng)的速率方程為 。
(2)根據(jù)活化能定義,推導(dǎo)表觀活化能Ea與各基無反應(yīng)活化能的關(guān)系。
2、(7分)試用統(tǒng)計熱力學(xué)方法推導(dǎo)單原子理想氣體恒容摩爾熱容CV,m= R
已知,內(nèi)能U與配分函數(shù)q的關(guān)系為:
七、分析推理題(16分)
某反應(yīng):A+B→C
在一定溫度下,實驗測得如下動力學(xué)數(shù)據(jù):
實驗
編號 反應(yīng)物初始濃度 反應(yīng)時間
t/min 經(jīng)左欄所列時間后
A的濃度為CA/mol?dm-3
CA,O/mol?dm-3 CB,O/mol?dm-3
1 0.10 0.10 1600 0.05
2 0.2 0.2 800 0.10
3 0.40 0.30 400 0.20
4 0.80 0.50 200 0.40
1. 分析和綜合表中實驗數(shù)據(jù)你可發(fā)現(xiàn)哪些問題或得到什么結(jié)論?
2. 由(1)的分析結(jié)果,初步確定該反應(yīng)的速率方程形式;
3. 對你所初步確定的速率方程是否正確再用表中數(shù)據(jù)作進一步和論證;
4. 該反應(yīng)的速率方程除在(2)中所確定的形式外,可還還存在其它形式?請再用表中數(shù)據(jù)作論證。
大 連 理 工 大 學(xué)
二○○三年攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試
物理化學(xué)及物理化學(xué)實驗試題
一、判斷題
( )1.絕熱過程Q﹦0,故必是定熵過程。
( )2.某系統(tǒng)從初態(tài)Ⅰ經(jīng)過一個不可逆過程到終態(tài)Ⅱ,此過程環(huán)境的熵變一定大于該系統(tǒng)由態(tài)Ⅰ 態(tài)Ⅱ經(jīng)歷可逆過程時環(huán)境的熵變。
( )3.H2(g)和O2(g)在絕熱鋼瓶中反應(yīng)生成水,反應(yīng)系統(tǒng)的?H﹦0, ?U﹦0,? p﹦0。
( )4.理想液體混合物與其蒸氣達成氣、液兩相平衡時,氣相總壓力p與液相組成x 呈線性關(guān)系。
( )5.如果某一化學(xué)反應(yīng)的 ,則該反應(yīng)的 隨溫度升高而增大。
( )6.任何化學(xué)反應(yīng)的半衰期都與反應(yīng)物的初始濃度有關(guān)。
( )7.對同一反應(yīng),活化能一定,則反應(yīng)的起始溫度愈低,反應(yīng)的速率系數(shù)對溫度的變化愈敏感。
( )8.用能斯特公式算得電池的電動勢為正值,表示該電池反應(yīng)在定溫定壓下可正向進行。
( )9.可逆過程中,系統(tǒng)的熵不變;不可逆過程中,熵值增大。
( )10.一定量純氣體定溫變壓時,其轉(zhuǎn)動配分函數(shù)不變化。
( )11.膠束溶液是高度分散的均相熱力學(xué)穩(wěn)定系統(tǒng)。
( )12.垂直插入水中一支干凈的玻璃毛細管,當(dāng)在管中水上升至平衡液面處加熱時,水柱會上升。
( )13.真實液態(tài)混合物中組分B的活度因子值:0< B<1
( )14.一級反應(yīng)肯定是單分子反應(yīng)。
( )15.BET吸附定溫式可用于物理吸附。
二、選擇題
( )1.298.15 K,已知氣相反應(yīng)2CO(g)﹢O2(g) 2CO2(g)的 ﹦-514.2 kJ?mol-1,則發(fā)生1 mol反應(yīng)進度的 :
A. ﹦-514.2 kJ?mol-1 B. ﹦0
C. >-514.2 kJ?mol-1 D. ﹤-514.2 kJ?mol-1
( )2.1mol 苯(l)在正常沸點完全變?yōu)檎魵鈺r,一組不變的熱力學(xué)函數(shù)是:
A. 溫度、壓力、定壓熱容
B. 熱力學(xué)能、溫度、吉布斯函數(shù)
C. 溫度、總(系統(tǒng)和環(huán)境)熵、吉布斯函數(shù)
D. 熱力學(xué)能、焓、熵
( )3.在一定壓力下,純A的沸點、飽和蒸氣壓和化學(xué)勢分別為 , , ,加入少量不揮發(fā)的溶質(zhì)形成溶液后分別變成 , , ,因此有:
A. > , > , >
B. < , < , <
C. < , > , <
D. > , < , <
( )4.298 K,濃度均為0.01 mol?kg 的下列電解質(zhì)溶液,其 最大者是:
A.KCl B.CaCl2 C.LaCl3 D.ZnSO4
( )5.對于親水性固體表面,其界面張力間的關(guān)系是:
A. < B. > C. ﹦ D. <
( )6.298 K時有相同物質(zhì)的量濃度的NaOH(l)和NaCl(2)溶液,兩溶液中Na+的遷移數(shù) 與 之間的關(guān)系為:
A. ﹦ B. > C. < D.無法比較
( )7.下面屬于水包油型乳狀液(O/W型)基本性質(zhì)之一的是:
A.有導(dǎo)電性 B.易于分散在油中 C.無導(dǎo)電性
( )8.下列物質(zhì)在水溶液中能發(fā)生正吸附的是:
A.燒堿 B.蔗糖 C.食鹽 D.肥皂
( )9.如要使電解池正常工作,必須使其陰陽兩極的電勢分別滿足:
A.陽極電勢>陽極平衡電勢﹢陽極超電勢;陰極電勢<陰極平衡電勢﹢陰極超電勢
B.陽極電勢>陽極平衡電勢﹢陽極超電勢;陰極電勢<陰極平衡電勢﹣陰極超電勢
C.陽極電勢>陽極平衡電勢﹣陽極超電勢;陰極電勢>陰極平衡電勢﹣陰極超電勢
D.陽極電勢>陽極平衡電勢﹢陽極超電勢;陰極電勢>陰極平衡電勢﹢陰極超電勢
三、填空題
1.383.2 K, 下的CH3C6H5(g),其化學(xué)勢為 ;383.2 K,0.5 下的CH3C6H5(g),其化學(xué)勢為 (視CH3C6H5(g)為理想氣體),則 - ﹦ 。
2.CaCO3(s),BaCO3(s),BaO(s),CO2(g)構(gòu)成多相平衡系統(tǒng),獨立組分數(shù)C﹦ ,自由度數(shù)F﹦ 。
3.在298.15 K,含有0.001 mol?kg-1NaCl和0.002 mol?kg-1Na2SO4的混合液中的離子強度I﹦ , (NaCl) ﹦ 。
4.定容條件下某二級反應(yīng),反應(yīng)物消耗1/3需時間10 min,則再消耗相同量還需時間為t﹦ 。
5.定溫下半徑為R的肥皂泡,表面張力為 ,其內(nèi)壓力為 。
6.用活性炭吸附CHCl3蒸氣,0℃時的最大單層吸附量為93.8 dm3?kg-1,已知該溫度下CHCl3的分壓力為1.34×104 Pa時的平衡吸附量為82.5 dm3?kg-1,計算朗繆爾吸附定溫式的常數(shù)b﹦ 。
7.由克拉佩龍方程導(dǎo)出克-克方程積分式時所作的三個近擬處理是 。
8.固體化合物A(s)放入抽空的容器中發(fā)生分解反應(yīng):
A(g)﹦B(g)﹢C(g)
298 K測得平衡壓力為90 kPa,如將B、C視為理想氣體,則在該條件下反應(yīng)的標準平衡常數(shù)為 。
四、讀圖題
1.在101.325 kPa下,A-B系統(tǒng)的相圖如附圖-15所示。由相圖回答:
(1)系統(tǒng)中x(A)﹦0.68時:
開始沸騰的溫度約為 ℃,最初餾出物中B的摩爾分數(shù)約為 。蒸餾到最后一滴液體時,溶液中B的摩爾分數(shù)約為 。
(2)如將組成為x ﹦0.85的A-B混合液進行精餾,則在塔頂?shù)玫?nbsp; ,在塔底得到 。
2.附圖-16(a)為A、B二組分凝聚系統(tǒng)平衡相圖,在x ﹦0.4~1.0范圍內(nèi),測得有一最低共熔點在x ≈0.6(w ≈0.148處)。
附圖-16(a) 附圖-16(b)
(1)根據(jù)所給相圖填表
相區(qū) 相態(tài)和成分 條件自由度f 相區(qū) 相態(tài)和成分 條件自由度f
① ⑤
② ⑥
③ 線
④
(2)在附圖-16(b)所給坐標處繪出系統(tǒng)由a點冷卻的步冷曲線。
(3)填空:系統(tǒng)由a點冷卻時先析出的晶體是 ,如A和B均為金屬物質(zhì),相對原子質(zhì)量分別為207和24,則0.438 kg溶液在由a點(wB﹦0.072)冷卻時在混晶析出前最多可析出該晶體 kg。
五、計算填空題
1.已知A(l)在300 K時的飽和蒸汽壓為50.00 kPa,汽化焓為40.00 kJ?mol-1。現(xiàn)將1 mol A(l)在300 K、100 kPa下變?yōu)橥瑴赝瑝合碌恼羝Ｓ嬎愦诉^程的:
?U﹦ , ?H﹦ , ?S﹦ ,
?A﹦ , ?G﹦ ,
2.2 kg溫度為300 K的空氣在定溫、定壓下完全分離為純O2和N2,至少需要耗費的非體積功為 。假定空氣僅由O2和N2組成,其分子數(shù)之比O2:N2﹦21:79;有關(guān)氣體可視為理想氣體。
3.25℃時,電池Zn(s)︱ZnO(s) ︱OH-1(a﹦0.1)︱HgO(s)︱Hg(l)的
(1)負極反應(yīng)為 .
(2)正極反應(yīng)為 .
(3)電池反應(yīng)為 .
(4)電池的電動勢為 .
[已知25℃時, (ZnO,s)﹦-318.3 kJ?mol-1;
(HgO,s)﹦-58.74 kJ?mol-1]
4.液相中反應(yīng)A﹢B﹢C Y﹢Z的反應(yīng)機理為各元反應(yīng)的活化能E,及各元反應(yīng)的相對快慢為:
A﹢B D , D A﹢B
D F﹢Z , F﹢C Y﹢Z
設(shè)前兩個元反應(yīng)達平衡,則總反應(yīng)的動力學(xué)方程式 ,該反應(yīng)表觀活化能與各元反應(yīng)活化能的關(guān)系為: ﹦
5.已知A的標準沸點和汽化焓分別為353.3 K和30762 J?mol-1,B的標準沸點和汽化焓分別為383.7 K和31999J?mol-1。若A和B形成的某組成的理想液態(tài)混合物在101.325 kPa,373.1K沸騰,則計算該混合物的液相組成為xA﹦ ,氣相組成yB﹦ 。
六、證明題 由熱力學(xué)基本方程出發(fā)證明:
;
對遵守狀態(tài)方程p(V﹣a) ﹦nRT(其中a為常數(shù))的氣體,
七、推導(dǎo)題
1.填空
理想氣體系統(tǒng)為 的 系統(tǒng),該系統(tǒng)正則配分函數(shù)與粒子的配分函數(shù)的關(guān)系是 ,系統(tǒng)的熱力學(xué)能與粒子的配分函數(shù)之間的關(guān)系是 。
2.由系統(tǒng)的熱力學(xué)能與粒子的配分函數(shù)之間的關(guān)系推導(dǎo):單原子理想氣體的 CV ,m ﹦ R(請將以下推導(dǎo)答案寫在答題紙上)
八、實驗題
(1)氧氣鋼瓶外表的油漆的顏色是 ,氫氣鋼瓶外表的油漆的顏色是 。
(2)對峙法測定原電池電動勢所需的儀器是 。
(3)在U形管水銀壓差計中的液面上常常加有隔離液,如石蠟油、甘油等,其作用是: 。
(4)熱電偶測溫原理是利用兩種金屬的 來測定溫度的。
大 連 理 工 大 學(xué)
二○○三年攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試
物理化學(xué)及物理化學(xué)實驗試題參考答案
一、判斷題
1.× 2.√ 3.× 4.√ 5.√ 6.× 7.√ 8.√ 9.×10.√11.√12.× 13.× 14.×15.√
二、選擇題
1.C 2.C 3.D 4.A 5.B 6.C 7.A 8.D 9.B
三、填空題
1.-2 208 J?mol-1 2. 3 , 1 ; 3. 0.007 mol?kg-1 ,0.907 4.30 min
5. +4 ; 6.5.47×10-4 Pa-1
7.?V ≈V(g),pV(g)﹦nRT; H視為常數(shù); 8. 0.203
四、讀圖題
1.5分(1)79℃,0.6,0.1; (2)x ﹦0.7的恒沸物,純B
2.(1)7分
相區(qū) 相態(tài)和成分 條件自由度f 相區(qū) 相態(tài)和成分 條件自由度f
① l(A+B) 2 ⑤ s(A2B)+sa (A+B) 1
② l(A+B)+s(A2B) 1 ⑥ s(A2B)+s(A) 1
③ l(A+B)+sa(A+B) 1 線
s(A2B)+1E (A+B)+s(A) 0
④ s (A+B)
2
(2)3分
(3)5分A2B(s),0.351
五、計算填空題
1.37.5 kJ, 40 kJ, 127.6 J?K-1, -0.75 kJ, 1.75 kJ
2.89.02 kJ
3.解:(1)負極:Zn(s)+2OH ZnO(s)+H2O(l)+2e
(2)正極:HgO(s)+H2O(l)+2e Hg(l)+2OH
(3)電池反應(yīng):HgO(s)+Zn(s)﹦ZnO(s)+Hg(l)
(4)
﹦(-318.3+58.74) kJ?mol-1
4.( )cAcB;
5. 0.254 , 0.562
六、證明題
由熱力學(xué)基本關(guān)系式
定溫下等式兩邊同除以dV,可得
由麥克斯韋關(guān)系式 ,可得: ﹦ -p
對遵守狀態(tài)方程p(V-a) ﹦nRT的氣體,有
代入上式 ,得證。
七、推導(dǎo)題
1.非定域,獨立子,Z﹦ ,
2.q﹦qt?qr?qv
對單原子理想氣體只有平動,而無轉(zhuǎn)動、振動
q﹦qt﹦( ) V,代入 得Um﹦
Cv,m﹦( )V﹦
八、實驗題
(1)天藍,深綠 ; (2)電位差計 ; (3)防止汞的蒸發(fā)擴散 ; (4)溫差電勢
大連理工大學(xué)二00四年碩士生入學(xué)考試
《物理化學(xué)》試題
一. 是非題
1. 如某溶質(zhì)的稀溶液隨溶質(zhì)濃度的加大其表面張力變小,則在平衡態(tài)下該溶質(zhì)在界面層中的濃度一定大于在溶液本體中的濃度。
2. 一定溫度下,化學(xué)反應(yīng)的 一定大于該反應(yīng)的 。
3. 二組分真實液態(tài)混合物的總蒸氣壓與組分B的摩爾分數(shù)xB成直線關(guān)系。
4. 定溫定壓下,純物質(zhì)A的化學(xué)勢就是該條件下的摩爾吉布斯函數(shù)Gm,A
5. A和B 形成的固熔體由A(s)和B(s)兩相構(gòu)成。
6. 水在玻璃毛細管中時正常沸點高于100℃。
7. 對于封閉體系,在定壓下沒有非體積功時,系統(tǒng)從環(huán)境吸收的熱量全部用來增加熱力學(xué)能。
8. 物質(zhì)B有從化學(xué)勢大的一相轉(zhuǎn)移到化學(xué)勢小的一相的趨勢
9. 對于由A和B兩組分組成的均相系統(tǒng),定溫定壓下再向該系統(tǒng)加入少量A或B時,A的偏摩爾體積VA增加時,B的偏摩爾體積VB就減少。
10. 在其他條件相同時,電解質(zhì)對溶膠的聚沉值與反離子的化合價數(shù)成反比,即反離子的化合價數(shù)越高,其聚沉值越小。
11. 在液相進行的A和B間的非催化反應(yīng)。其反應(yīng)速度不受惰性溶劑存在與否的影響。
12. 光化學(xué)反應(yīng)的光量子效率總是在0—1之間
二.選擇題
1. 濃度為0.005mol?kg-1的蔗糖水溶液和0.01 mol?kg-1的葡萄糖水溶液,二者沸點:
A 0.005 mol?kg-1 蔗糖水溶液和0.01 mol?kg-1的葡萄糖水溶液的沸點大致相同
B 0.01 mol?kg-1的葡萄糖水溶液的沸點高于0.005 mol?kg-1蔗糖水溶液
C 無法比較
2. 封閉系統(tǒng)內(nèi)的狀態(tài)變化:
A 如果系統(tǒng)的?Ssys>0,則該變化過程自發(fā)
B 變化過程只要對環(huán)境放熱,則該變化過程自發(fā)
C 僅從系統(tǒng)的?Ssys,變化過程是否自發(fā)無法判斷
3. 真實液態(tài)混合物:
A 活度因子f的取值在0—1之間
B 活度因子f的取值有時大于1
C 活度因子f的大小符合: bB趨近于0時,fB的取值趨近于1
4 在定壓下,NaCl晶體,蔗糖晶體,與它們的飽和混合水溶液平衡共存時,獨立組分數(shù)C和條件自由度 :
A C=3, =1 B C=3, =2
C C=4, =2 D C=4, =3
5 若一種液體在某固體表面能鋪展,則下列幾種描述正確的是:
A S<0, >90° B S >0, >90° C S >0, <90°
6 下列三種膠體分散系統(tǒng)中,熱力不穩(wěn)定的系統(tǒng)是:
A 大分子溶膠 B 膠體電解質(zhì) C 溶膠
7 對于NaSO ,其離子平均活度與平均活度因子,質(zhì)量摩爾濃度間的關(guān)系為:
A B C
D 以上A,B,C 給出的關(guān)系都不對
三.推導(dǎo)題(10分)
A和B兩種吸附質(zhì)在同一均勻固體表面上競爭(同種吸附中心)吸附,每個吸附分子吸附在一個吸附中心上,如果符合蘭繆爾(langmuir)假設(shè),試推導(dǎo)證明:
達到吸附平衡時,A的表面覆蓋度 與A,B在氣相平衡分壓pA和pB之間的關(guān)系為:
=( pA)/(1+ pA+ pB) (其中 和 分別為A,B在該表面的吸附平衡常數(shù))
四.作圖題(共15分)
在固相金屬A,B 與它們生成的化合物間完全不互溶,用熱分析法測得A和B雙組分系統(tǒng)的步冷曲線的轉(zhuǎn)折溫度及停歇溫度數(shù)據(jù)如下:
轉(zhuǎn)折溫度/℃ 停歇溫度/℃
轉(zhuǎn)折溫度/℃ 停歇溫度/℃
0 - 630
0.20 550 410
0.37 460 410
0.47 - 410
0.50 419 410 0.58 - 439
0.70 400 295
0.93 - 295
1.00 - 321
(1) 由以上數(shù)據(jù)繪制A-B系統(tǒng)熔點-組成圖
(2) 已知A和B的摩爾質(zhì)量分別為121.8g?mol-1和112.4 g?mol-1,由相圖求A和B形成化合物的最簡分子式
(3) 對相圖中各相區(qū)排號,在下表中列出相圖中所有液-固兩相區(qū)的固相成分:
相區(qū)(號) 固相成分
(4) 當(dāng) 為0.25的A-B雙組分系統(tǒng)由700℃逐步降低時,液相l(xiāng)(A+B)中B的含量怎樣變化(在一定溫度區(qū)間或溫度點的 的大小及變化)
五 計算題(要求詳細計算過程)
1.(10分)以知某物質(zhì)B在液體和固體狀態(tài)的飽和蒸汽壓p(l)及p(s)與溫度的關(guān)系式分別為:
=- +22.405
=- +27.650
(1) 計算下述過程的?G: B(s,1mol,300kPa,200k) B(l,1mol,300kPa,200k)
(2) 判斷在200k,300kPa下,物質(zhì)在液態(tài)能否穩(wěn)定存在?
2. (6分)已知在定壓下某液相反應(yīng)A B,k1和標準平衡常數(shù) 與反應(yīng)溫度T有下列關(guān)系:
=- +6.0 ,
則,該正向反應(yīng)為______________級反應(yīng),其標準摩爾焓變和逆向反應(yīng)的活化能分別為____________________和_________________________________________
3. (18分)某溶液中的反應(yīng)A+B X+Y,反應(yīng)開始時,A和B的物質(zhì)的量相等,反應(yīng)進行1h時A的轉(zhuǎn)換率為75%,求,當(dāng)反應(yīng)分別符合下列假設(shè)時,進行到2h的時候反應(yīng)物A剩余多少(以起始量的百分數(shù)表示)未反應(yīng)(液體總體積隨反應(yīng)的變化可忽略)?
A) 對A為1級,對B為0級
B) 對A和B均為1級
C) 對A和B均為0級
D) 對A為0級,對B為1級
E) 對A為0級,對B為2級
F) 對A為2級,對B為0級
4.(14分)已知以下數(shù)據(jù)
(I)298.15k的熱力學(xué)數(shù)據(jù)
物質(zhì) /(kg?mol-1) /(kg?mol-1)
HgO(s) 73.22
O (g) 205.1
H O(g) -285.85 70.08
Hg(l) 77.4
H (g) 130.7
(ii)電池的Pt|H (p?)|NaOH(aq)|HgO(s)|Hg(l)的E=0.9265V
(1)寫出陰、陽兩極電極反應(yīng)和電池反應(yīng)
(2)計算該電池反應(yīng)的
(3)計算HgO(s)的分解反應(yīng) HgO=Hg(l)+(1/2)O2(g)的 (298.15K)
(4)計算HgO(s)在25℃的分解壓
5.(12分)某分子B,其運動形式只有三個可及的能級ε1, ε2, ε3,其基態(tài)能級是非簡并的。與基態(tài)能級相鄰的兩個能級ε2, ε3的簡并度分別為3和5,當(dāng)基態(tài)能級ε1取作能量零點時,鄰近的兩個能級的大小分別為: ε2/k=100K, ε3/k=300K (式中k為玻爾茲常數(shù))
(1) 寫出B分子的總配分函數(shù)q的析因子表達式
(2) 計算在200K時B分子配分函數(shù)q
(3) 計算在200K時由B分子構(gòu)成的純理想氣體中,在這三個能級上的最概然分布的B 分子數(shù)之比
6.(7分)在298K,有一個含Zn 為0.10mol?kg-1,的中性溶液(pH=7),用Pt電極電解,已知E?( Zn / Zn) =-0.763V,氫氣的超電勢η(H2)=0.6V,Zn的超電勢忽略不計,并設(shè)活度因子均為1。通過計算判斷陰極上首先析出何種物質(zhì)?
7.(8分)某實際氣體的狀態(tài)方程為pVm=RT +bp(其中b是常數(shù))。1mol該氣體在恒定的溫度下由p1變到p2,求ΔS,ΔH
六.實驗題(12分)
下圖是測定不同溫度下的乙醇的飽和蒸汽壓裝置在該裝置上還可以測定乙醇的摩爾蒸發(fā)焓。蒸餾瓶中的乙醇所受的外壓可以通過左側(cè)的機械(油)泵將該裝置抽到一定的真空度后,關(guān)閉b,調(diào)節(jié)c給定
a.三通活栓 b.兩通活栓 c. 兩通活栓 d.毛細尖嘴口
e.**瓶 f.凈化瓶 g.冷凝管 h.普通溫度計
i.無水乙醇 j.電熱絲 水銀壓力計
回答下列問題
1. 當(dāng)機械(油)泵將該裝置抽(此時a只接通泵和系統(tǒng),b開,c關(guān))到所的真空度以上后,欲停該泵(以準備實驗)時,正確的操作步驟順序是:
1)_____________________________________________________________________
2)_____________________________________________________________________
3)_____________________________________________________________________
4)這樣做的目的是:_______________________________________________________
2.e在該實驗中的兩個作用是:
1)____________________________________________________________________
2)______________________________________________________________________
3.c的作用是調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力,d作成毛細尖嘴管的原因是:
1)______________________________________________________________________
2)_______________________________________________________________________
4.利用放大鏡,在h上最后一位可估讀的溫度(℃)在( )
A 個位上 B小數(shù)點后最后一位 C小數(shù)點后第二位
D 小數(shù)點后第三位
5.利用該裝置測定乙醇的摩爾蒸發(fā)焓的原理(用公式表示)是:
大 連 理 工 大 學(xué)
二○○四年攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試
物理化學(xué)及物理化學(xué)實驗試題參考答案
一、是非題
1.√ 2.× 3.× 4.√ 5.× 6.√
7.× 8.√ 9.√ 10.√ 11.× 12.×
二、選擇題
1.B 2.C 3.B 4.A 5.C 6.C 7.B
三、推導(dǎo)題
解:A的吸附速率 (其中 為A在該表面的吸附速率常數(shù))
A的脫附速率: (其中 為A從該表面的脫附速率常數(shù))
吸附平衡時:
則: (其中 )
同理有
(a)和(b)聯(lián)立,解得
四、作圖題
(1) 見右圖
(2) ﹦ , 故該化合物
的最簡分子式為A2B3
(3)
相區(qū)(號) 固相成分
1 A
2 A2B3
3 A2B3
4 B
(4)當(dāng) 為0.25的A-B雙組分系統(tǒng)由700℃逐步降溫時,液相(A+B)中B的含量怎樣變化為:700℃~525℃(估計溫度): ﹦0.25(不變)
525℃(估計溫度)~410℃:由 ﹦0.25逐漸變至 ﹦0.47
在410℃不再變化(直到消失)
五、計算題
1.解 (1)計算200 K時B在液體和固體狀態(tài)的飽和蒸氣壓p(l)及p(s):
由 ﹦- +22.405﹦12.24,得p(l)﹦228.7 kPa
由 ﹦- +27.650﹦11.99,得p(s)﹦160.3 kPa
所給過程是定溫、定壓不可逆相變化過程,設(shè)計成以下可逆過程進行計算:
?G﹦?G1+?G2+?G3+?G4+?G5
?G1+?G5≈0, ?G2=0, ?G4=0
?G≈?G3﹦
﹦591 J
(2)在定溫(200 K)、定壓(300 kPa)下,液態(tài)B變?yōu)楣虘B(tài)B的 -591 J﹤0,說明液態(tài)B自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)B。液態(tài)B不能穩(wěn)定存在。
2.一級,-16.6 kJ?mol-1,33.26 kJ?mol-1
3.解(1)
代入 ﹦1, ﹦2, xA,1﹦0.75,得1-xA,2﹦0.0625, A剩余6.25%未反應(yīng)。
(2)
得 ﹦0.1429,A剩余14.29%未反應(yīng)
(3)
得 ﹦-0.5,表明在未達2 h前A已消耗完
(4)同(1) , (5)同(2) , (6)同(2)
4.解
(1)陽極反應(yīng):H2(g, )+2OH (aq)﹦2 H2O(l)+2e
陰極反應(yīng):HgO(s)+2H2O(l)+2e ﹦Hg(l)+2OH (aq)
電池反應(yīng):HgO(s)+H2(g, )﹦Hg(l)+H2O(l)
(2)對于電池反應(yīng)
﹦-2×96 485×0.926 5 J?mol-1﹦-178.8 kJ?mol-1
(3)HgO(s)的分解反應(yīng)(c) HgO(s)﹦Hg(l)+(1/2)O2(g)
是反應(yīng)(a) HgO(s)+H2(g)﹦Hg(l)+H2O(l)
和反應(yīng)(b) H2O(l)﹦+H2(g)+(1/2)O2(g) 的加和
對于反應(yīng)(b):
﹦[130.7+(1/2)×205.1-70.08] J?mol-1?K-1
﹦163.17 J?mol-1?K-1
﹦(285.85-298.15×163.17×10 ) kJ?mol-1
﹦237.2 kJ?mol-1
﹦(237.2-178.8) kJ?mol-1
﹦58.2 kJ?mol-1
(4)
58.2×1000﹦-8.314×298.15
得, ﹦3.44×10-16 Pa
5.解 (1)
(2) ﹦1+3exp(-100/200)+5exp(-300/200)﹦3.936
(3) ﹕ ﹕ ﹦1﹕3exp(-100/200)﹕5exp(-300/200)
﹦1﹕1.820﹕1.116
6.解
﹦-0.793 V﹥ ﹦-1.014 V
首先析出Zn(s)
7.解
六、實驗題
1.①關(guān)b ②a接放空 ③關(guān)泵 ④防止泵油倒吸
2.①穩(wěn)定系統(tǒng)壓力 ②安全(萬一系統(tǒng)漏氣時防止水銀回落太快)
3.①便于系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié) ②安全(萬一兩通突然開啟過大時,防止水銀回落太快)
4.C
5.ln ﹦ ( ) 或 ln{p}﹦- +B |
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發(fā)表于 2009-4-11 11:43
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