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

一、计算题：（每题 15 分）

共 3  页

1、已知液态水的 Cp，m（l）=75.29 J×K-1×mol-1，水蒸气的 Cp, m (g) =33.58 J×K-1×mol-1， 水在 100℃和 101.325  kPa  下 D H   =  40.64  kJ×mol-1 ，25℃液态水的 S $   = 69.91

J×K-1×mol-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、 DU 、 DH 、 DS 、 DG 。

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

$ $

J×K-1×mol-1，CV，m (B) = 20.78 J×K-1×mol-1， Sm (A，300K) = 200 J×K-1×mol-1， Sm (B，400

K) = 260 J×K-1×mol-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 DU 、 DS 、 DH ；

(2) 计算始态和终态的 S1  和 S2 ；

(3)  写出混合过程系统 DG 的计算思路（含计算公式）。

3、在 278K，100kPa 下，O2 在水中溶解度为 2.17´10-3 mol×kg-1，N2 为 1.044´10-3 mol×kg-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 K×mol-1×kg。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 4.406´10-3 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 Dr Gm  。已知反应的 Dr Hm = 48.31 kJ×mol-1，

假设容器的热膨胀略去不计、 D H $  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

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：φ$(Ag|AgCl(s),Cl-) = 0.221 V，φ$(Co2+|Co)= -0.28 V， φ$(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$、 D G$  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

×L×s-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-1×L×s-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-1×L×s-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  N×m-1，密度为 1000 kg×m-3，摩尔质

量为 18.02×10-3 kg×mol-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DU 与DS  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