629 华南理工大学 2016年攻读硕士学位研究生入学考试试卷 （试卷上做答无效，请在答题纸上做答，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 共 3 页 第 1 页 一、计算题 ： （每题 15分） 1、 已知液态水的 Cp， m（ l） =75.29 JK-1mol-1，水蒸气的 Cp, m (g) =33.58 JK-1mol-1，水在 100 和 101.325 kPa 下vap mH= 40.64 kJmol-1， 25 液态水的 mS$ = 69.91 JK-1mol-1，水蒸气可看作理想气体。今使 1 mol 25 的水在 101.325 kPa下变为 200的水蒸气，求该过程的 W、 Q、 U 、 H 、 S 、 G 。 2、一绝热 等 容箱被绝热隔板分为左右两部分，左边为 1 mol A(g)，温度为 300 K，压力为 100 kPa，右边为 2 mol B(g)，温度为 400 K，压力为 200 kPa。已知 CV, m(A) =12.47 JK-1mol-1， CV， m (B) = 20.78 JK-1mol-1， mS$ (A， 300K) = 200 JK-1mol-1， mS$ (B， 400 K) = 260 JK-1mol-1。 假设 A、 B为理想气体，抽去隔板后系统达平衡 。 (1) 计算 混合过程系统的 U 、 S 、 H ； (2) 计算 始态和终态的 1S 和 2S ； (3) 写出混合过程系统 G 的 计算 思路（含计算公式）。 3、 在 278K， 100kPa下， O2在水中溶解度为 2.1710-3 molkg-1， N2为 1.04410-3 molkg-1。设空气组成为 0.21的 O2和 0.79的 N2（体积分数）。已知水的凝固点降低常数 kf为 1.86 Kmol-1kg。试计算 ： (1) 被空气饱和的水比纯水凝固点降低多少度？ (2) 被空气饱和的水的活 度。 4、 把一个容积为 1.0547 dm3的石英器抽空，并导入 NO， 直到压力在 297 K时达到 24.14 kPa为止，将 NO在容器中冻结，然后再引入 4.40610-3 mol的溴，并使温度升高到 323.7 K，当达到平衡时，压力为 30.82 kPa，求反应 2NOBr(g) = 2NO(g) + Br2(g) 在 323.7 K时的平衡常数 Kp和 350 K时的 rmG$ 。已知反应的 rmH $ = 48.31 kJmol-1，假设容器的热膨胀略去不计、 rmH $ 不随温度变化、气体为理想气体。 5、 镁镍合金是重要的工业材料，研究镁镍二元金属相图具有实际意义。已有的研究表明，在高温下 Mg与 Ni能生成稳定的化合物 MgNi2和不稳定的化合物 Mg2Ni,相图 固态完全不互溶 ，有两 个低共熔点混合物，其共熔点和组成（含镍摩尔分数）分别为： 500 , 0.1和 1060 , 0.8；不稳定化合物 Mg2Ni在 760 发生分解，其分解反应为 Mg2Ni(s) MgNi2(s) + 熔融液相 L，该熔融液相 L含 镍摩尔分数 为 0.3。热分析第 2 页 结果表明， Mg、 Ni、 MgNi2熔融液步冷曲线对应的平台温度分别为 650 、 1450 、1200 。 (1) 请依据上述数据绘出 Mg-Ni二元金属固液平衡相图（示意图）； (2) 标出各相区的相态； (3) 当含镍 摩尔分数 0.5的镁镍二元金属熔融液 10 摩尔从 1250 冷却至无限接近于 760 ，理论上能析出纯 MgNi2固体最多为多少？ 6、 将下列反应放在原电池中进行： Co3+(aq) + 3Cl- +3Ag(s) 3AgCl(s)+ Co(s) 已知一些电极的标准电极电 势 ： (Ag|AgCl(s),Cl-) = 0.221 V， (Co2+|Co)= -0.28 V， (Co3+|Co2+) = 1.81 V。 (1) 请给出相应的原电池表示式并指出电极反应； (2) 求 25 该电池的标准电动势 E、 rmG$ 及反应的标准平衡常数 K； (3) 当 CoCl3(aq)的整体活度为 0.01时，求 25 电池的电动势 E。 7、 303.01 K时，甲酸甲酯在 85%的碱性水溶液中水解，其速率常数为 4.53 mol-1 Ls-1（ 假设速率常数不受浓度影响 ） 。 (1) 若酯和碱的初始浓度都是 1×10-3 mol-1Ls-1，试求半衰期？ (2) 若将甲酸甲酯和碱的浓度，一种减半，另一种加倍，试求最少者消耗一半所需的时间？ (3) 若将反应温度提高 50 ，速率常数变为 18.12 mol-1Ls-1，该反应的活化能是多少？ 8、 101.325 kPa外压， 100 ，离水面 10 cm处的水中产生一个直径为 2×10-5 m的气泡。已知该温度下水的表面张力为 58.85×10-3 Nm-1，密度为 1000 kgm-3，摩尔质量为 18.02×10-3 kgmol-1。求： (1) 气泡内水的饱和蒸气压？ (2) 气泡所受到的附加压力？ (3) 气泡内的压力，并判断气泡能否溢出水面。 二、简答题 ： 9、 试推导得出 等 温可逆过程 U与 S 的关系式。 （ 7分） 10、 Raoult定律可理解为溶剂的蒸气压由于加入溶质而降低，如何定性解释？若溶剂分子有缔合发生， Raoult定律是否还可以应用？ （ 8分） 11、 用铂电极电解 CuSO4溶液，在阴极上析出 1 mol金属铜，则通过电解池的电第 3 页 量为多少？若电解电流强度为 10 A，那么电解时间应该控制 多长？如果电解存在电极极化现象，析出同样量的铜，所需的电量是否会改变？ （ 5分） 12、 对于无隔膜电解池电解，电极发生什么反应，主要与哪些因素有关？（ 3分） 13、 1 ml， 0.02 moll-1的 AgNO3溶液，慢慢滴加到 6 ml， 0.004 molL-1的 KBr溶液中，可制得 AgBr溶胶，写出胶体的结构表达式，并指出该溶胶的电咏方向。如果用相同浓度的 NH4NO3、 HNO3、 NaNO3使上述胶体聚沉，试比较它们的聚沉能力。 （ 7分）