第一頁物化B卷答案

1、鄭 州 大 學(xué)2010年攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)試題B卷答案 學(xué)科、專業(yè)：化學(xué)研究方向：工業(yè)催化，應(yīng)用化學(xué)考試科目：物理化學(xué)（五），科目代碼925 （共 8 頁）答案一律寫在考點統(tǒng)一發(fā)的答題紙上，否則無效。1. 1molO2由298.15K，100 kPa的壓力下經(jīng)等溫可逆壓縮增至600 kPa的終態(tài)。試求Q，W，以及？（20分） 解： 是理想氣體的等溫可逆過程 2分 2分 4分 2分 2分 2分 2分 2分 2分2. 在5時，過冷液體苯的蒸氣壓為2632Pa，而固體苯的蒸氣壓為2280Pa。已知1mol過冷液體苯在5凝固時的，氣體為理想氣體，求該凝固過程的及。（20分）解：在相同的始終態(tài)間可設(shè)

2、計可逆過程如下： 根據(jù)狀態(tài)函數(shù)法： 8分因為過程(1)和(5)為凝聚相的等溫變壓過程，所以，過程(2)和(4)為可逆相變過程，所以。 6分 6分3. 某一級反應(yīng)測得其半衰期在65時為2.50 min ，在80 時為0.50 min。(1)求反應(yīng)在65、80時的速率常數(shù)k1、k2 (2) 求反應(yīng)的活化能。(3)在什么溫度下方使該一級反應(yīng)1 min 完成90% ？ （20分）解：該反應(yīng)是一級反應(yīng)（1）t1/2=ln2/k k1= ln2/ t1/2 =0.277min-1 4分 k2= ln2/ t1/2 =1.386min-1 4分(2) 由公式ln (k2/ k1)=Ea/R (1/T1-1/

3、T2) 代入數(shù)據(jù)，得：Ea=106.58KJ/mol 4分(3) -ln(1-x)=kt代入數(shù)據(jù)，得k3=2.303min-1 由ln (k3/ k1)=Ea/R (1/T1-1/T3) 代入數(shù)據(jù)，得T3=356.8K 8分4. 氣相反應(yīng)H2(g)+Br2(g)=2HBr(g)的歷程為:(1) Br2 2Br (k1)(2) Br + H2 HBr + H (k2)(3) H + Br2 HBr + Br (k3)(4) H + HBr H2 + Br (k4)(5) 2Br Br2 (k5) 試證明反應(yīng)的動力學(xué)方程式為: （10分）證：=+- (1) =-+-=0 (2) =-=0 (3)

4、2分(1)-(3)得: =2 (4)(2)+(3) -=0 (5) 2分以(5)代入(2)式移項得： （6） 2分以（6）代入（4）式得： （7）（7）式分子、分母各除以，并令， 4分5. 有二元凝聚系統(tǒng)相圖如圖所示。已知A、B可生成化合物。解答下列問題：（18分）(1) 寫出A與B生成穩(wěn)定化合物和不穩(wěn)定化合物的組成；(2) 指出相圖上條件自由度為0的線 ；(3) 根據(jù)此二元凝聚系統(tǒng)相圖列表分析所標(biāo)區(qū)域的相數(shù)、相態(tài)及自由度數(shù)；(4) 畫出從系統(tǒng)點OO的步冷曲線，并說明冷卻過程的相變化。圖 二元凝聚系統(tǒng)相圖解：(1) 穩(wěn)定化合物AB；不穩(wěn)定化合物A2B； 2分(2) 自由度為0的線：HEI、LM

5、N、DJK； 2分(3) 相圖分析列表如下 6分區(qū)域相數(shù)相態(tài)自由度1a22aA2B(s)12la12lA2B(s)12A2B(s)AB(s)12lAB(s)1(4) 冷卻過程相態(tài)經(jīng)歷如下變化 8分步冷曲線a. 由一相液相析出固相化合物AB，進(jìn)入兩相區(qū)；b. 由液相和化合物AB生成不穩(wěn)定化合物A2B，達(dá)到三相平衡；c. 三相平衡中AB消失，進(jìn)入液相和不穩(wěn)定化合物A2B兩相平衡區(qū)；d. 由液相和不穩(wěn)定化合物A2B生成固溶體a，達(dá)到三相平衡；e. 三相平衡中液相消失，進(jìn)入兩相區(qū)，即不穩(wěn)定化合物和固溶體a。6. 鹽AB(s)與H2O可以形成以下幾種穩(wěn)定水合物：AB H2O(s)，2AB 5H2O(s)

6、，2AB 7H2O(s)和AB6H2O(s)，這個鹽水體系的組分?jǐn)?shù)為 2 ，有 5 個低共熔點，最多可有 3 相同時共存。（6分）7. 液態(tài)X2在331.4K時沸騰，X2(l)在282.5K時的蒸氣壓為13.33kPa，計算298.2K時X2(g)的標(biāo)準(zhǔn)生成吉布斯自由能。（20分）解：當(dāng)T = -331.4K時， 當(dāng)T = -282.5時，設(shè)和同溫度無關(guān)，上兩式即為解得 6分 6分 8分8 電池Zn(s) | ZnCl2(0.05 molkg1 ) | AgCl(s) | Ag(s)的電動勢與溫度的關(guān)系為：E/V1.0154.9210-4 (T/K-298)試計算在298K時，當(dāng)電池有2mol

7、電子的電荷量輸出時電池反應(yīng)的rGm 、rSm 、rHm 以及此過程的可逆熱效應(yīng)Qr。（10分）解：根據(jù)電動勢與溫度的關(guān)系E/V1.0154.9210-4(T/K-298) T=298K時，E 1.015 V 2分rGmzFE =296485(1.015)Jmol-1= -195.90 kJmol-1; 2分 2分 2分 QrTrSm = 298（-94.94）J = -28.29 kJmol-1 2分9. 用Pt作電極電解SnCl2水溶液，在陰極上因為H2有超電勢，故先析出Sn(s)。在陽極上析出O2。已知0.10 ，0.01，O2在陽極上析出的超電勢為0.5V。(1) 寫出電極反應(yīng)，計算實際

8、分解電壓。若H2在陰極上析出時的超電勢為0.5V，問剛開始析出氫氣時（Sn2+）？ 10分解：（1）陰極：Sn2+ + 2e Sn ； 2分陽極： H2OO2(g) +2H+ () + 2e 2分 2分（2）由于陽極上有O2析出，溶液中H+濃度會增加。當(dāng)Sn2+基本析出時，溶液中H+的活度為為。當(dāng)H2開始析出時，其電極電勢與Sn2+的析出電勢相等。即即 代入數(shù)據(jù) 解得：說明當(dāng)H2開始析出時，Sn2+已基本析出完畢了。 4分10. 常壓下，水的比表面自由能與溫度的關(guān)系表示為 = (7.65410-2 1.4010-4 t/)Jm-2若在10時，保持水的總體積不變而改變其表面積，試求：使水的表面積可逆地增加1.00cm2，必須做多少功？上述過程中的U、H、F、G以及所吸收的熱各為若干？上述過程后，除去外力，水將自動收縮到原來的表面積，此過程對外不做功，試計算此過程中的Q、U、H、F及G值。1