华南理工大学《物理化学》考研试题及参考答案(理工).pdf-淘文阁

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1、华南理工大学 2003 攻读硕士学位研究生入学考试试卷物理化学部分(与化工原理合一门课程)(试题已由葛华才老师整理求解，有错请告知！)1.1mol 水在 100、101.325kPa 下正常气化,已知水的正常蒸发焓为 40.64 kJ.mol1，求此过程的 Q、W、U、H、S、G。(15 分)解：Q=H=nVapHm=1mol40.64 kJ.mol1=40.64kJ(注：若题目未给出蒸发焓，可以不算出数值)S=H/T=40.64kJ/373.15K=108.9J.K1（可逆相变过程）G=0 W=pV(g)V(l)pV(g)=nRT=1mol8.3145J.K1.mol1 373.15K=3

2、103J U=Q+W=40.64kJ3103J=37.54kJ 2.已知反应 2NaHCO3(s)=Na2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g)温度为 50、100时系统的平衡总压分别为 3950Pa、96300Pa。设反应的rHm与温度无关，试求：(1)计算 50时该反应的 K、rGm。(2)计算该反应的rHm。(3)计算 NaHCO3(s)的分解温度。(15 分)解：(1)设平衡总压为 p，则 2NaHCO3(s)=Na2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g)平衡 p/2 p/2 K=pH2O(g)p CO2(g)/p2=(p/p)2/4=(3950Pa/100000Pa)2/4=0.

3、0003901 rGm=RTln K=8.3145J.K1.mol1323.15Kln(0.0003901)=21089 J.mol1(2)T=373.15K 时，K=(p/p)2/4=(96300Pa/100000Pa)2/4=0.2318 rHm=RTT/(TT)ln(K/K)=8.3145J.K1.mol1373.15K323.15K/(373.15K323.15K)ln(0.2318/0.0003901)=128075J.mol1=128.1 kJ.mol1(3)若分解温度即为平衡总压 p=101325Pa 时对应的温度 T”，此时 K“=(p”/p)2/4=(101325Pa/100

4、000Pa)2/4=0.2567 利用等压方程 ln(K”/K)=(rHm/R)(1/T 1/T”)即 ln(0.2567/0.0003901)=(128100kJ.mol1/8.3145J.K1.mol1)(1/323.15K1/T”)T”=374.06K 3硫酸在常压下与水可形成 3 种水合物，其相图如右。(1)指出三个水合物的组成。已知硫酸和水分子的相对质量分别为 98、18。(2)指出各区和三相线的相态和自由度。(3)生产过程中用管道输送液态硫酸，若是 98%的浓硫酸，会不会出现问题？若是 93%的浓硫酸，又会如何？(15 分)答：(1)组成分别为 H2SO4.4H2O(C)、H2SO

5、4.2H2O(D)、H2SO4.H2O(E)。(2)在常压下，硫酸与水的相图看起来似乎复杂，实际上很简单，是 H2OH2SO4.4H2O、H2SO4.4H2OH2SO4.2H2O、H2SO4.2H2OH2SO4.H2O、H2SO4.H2OH2SO4固相完全不互溶的相图的组合，因此各区和三相线的相态很容易确定，自由度为 F=CP+1=3P，具体相态（L 为液体，S 为固体）和自由度数值见下表：相区 I II III IV V VI VII 相态 L 冰+L L+C(s)冰+C(s)C(s)+L L+D(s)C(s)+D(s)自由度 2 1 1 1 1 1 1 相区 VIII IX X XI XI

6、I XIII 相态 D(s)+E(s)E(s)+L D(s)+L E(s)+L L+B(s)E(s)+B(s)自由度 1 1 1 1 1 1 三相线的相态（F=0）三相线 FGH JKL MNO PQR 相态冰+L+C(s)L+C(s)+D(s)L+D(s)+E(s)L+E(s)+B(s)020406080100-80-60-40-20020EDCQPOMNLKJRHGFXIIIXIIXIXIXVIIVIIIVIVIVIIIIIIH2SO4(B)H2O(A)t/%(质量)H2OH2SO4系统的相图(3)从相图上可知道，98%的浓硫酸在温度降至 0左右时会产生固体硫酸，影响管道输送，所以冬天

7、时将无法输送。对于 93%的浓硫酸，其凝固点约35，一般的室温都高于此温度，故用管道输送时将不会因产生固体而堵塞管道的问题。4.298K 时，已知反应 2Hg(l)+2AgCl(s)Hg2Cl2(s)+2Ag(s)的 rGm=201.88kJ.mol1,E(Ag+/Ag)=0.799V，Ksp(AgCl)=1.761010。(1)将反应设计成电池并计算出该电池的标准电动势。(2)计算 E AgCl(s)/Ag,Cl。(3)若该电池电动势的温度系数(E/T)p=1104V.K1，计算该电池反应的rSm、rHm、Qr。(15 分)解：(1)正极：2AgCl(s)+2e 2Ag(s)+2Cl 负极：

9、751010)V=0.222V rSm=zF(E/T)p=296500C.mol11104V.K1=19.3 J.K1.mol1 Qr=TrSm=298.15K19.3 J.K1.mol1=5754J.mol1 rHm=rGm+TrSm=rGm+Qr=201.88kJ.mol1+5754J.mol1 =196.1kJ.mol1 5.某溶液含有 NaOH 和 CH3CO2C2H5，浓度均为 0.0100mol.dm3。298.2K 时，反应经600s 有 39.0%的 CH3CO2C2H5分解；而在 308.2K 时，反应经 600s 有 55.0%的分解。已知该皂化反应为二级反应。(1)求反应

10、在两种温度下的速率常数。(2)求反应的活化能。(3)计算 288.2K 时的速率常数(4)计算 288.2K 时 600s 能分解多少?(15 分)解：(1)反应为 NaOH CH3CO2C2H5 CH3CO2Na+C2H5OH 该反应为二级且初浓度相同，故有 dcA/dt=kcA2,cA=cA0(1x),积分后得 k=(1/t)(1/cA1/cA0)=x/tcA0(1x)298.2K 时，k=0.390/600s0.0100mol.dm3(10.390)=0.107 mol1.dm3.s1 308.2K 时，k=0.550/600s0.0100mol.dm3(10.550)=0.204 mo

11、l1.dm3.s1(2)Ea=RTTln(k/k)/(TT)=8.3145J.K1.mol1298.2K308.2Kln(0.204/0.107)/(308.2K298.2K)=49.3 kJ.mol1 (3)288.2K 时的速率常数 k”:ln(k”/k)=Ea(T”T)/RTT”ln(k”/0.107 mol1.dm3.s1)=49300J.mol1(288.2K298.2K)/(8.3145J.K1.mol1298.2K288.2K)k”=0.0537 mol1.dm3.s1(4)x=1/(1+1/ktcA0)=1/1+1/(0.0537 mol1.dm3.s1600s0.0100mo

12、l.dm3)=0.244=24.4%6.某液体的表面张力与温度的关系如下：/(103N.m1)21.50 0.086(t/)今将该液体在 80 及 101325Pa 下等温可逆分散成球形小液滴，计算：(1)小液滴半径为 1.00107m 时的附加压力。(2)该小液滴的饱和蒸气压。(3)若将半径为 1.00107m 的毛细管插入该液体中，已知润湿角为 20，则管中液面将上升多少？已知 80 及 101325Pa 时该液体的密度为 882kg.m3，摩尔质量为 74103 kg.mol1，不考虑分散度对表面张力的影响。(15 分)解：(1)80时的表面张力/(103N.m1)21.50 0.086

13、80=14.62 p=2/r=214.62103N.m1/1.00107m=2.924105Pa(2)由开尔文公式 RTln(pr/p)=2M/r 8.3145J.K1.mol1 353.15Kln(pr/101325Pa)=214.62103N.m174103 kg.mol1/(882kg.m31.00107m)pr=102175Pa(3)p=2/r 2cos/r=gh h=2cos/gr=214.62103N.m1cos20/(882kg.m39.80m.s21.00107m)=31.8m 7(1)10cm3、0.02mol.dm3 AgNO3 溶液，缓慢地滴加到 60cm3、0.003

14、mol.dm3 的 KBr溶液中，可制得 AgBr 溶胶，写出其胶团结构的表示式，并指出该溶胶的电泳方向。(2)对上溶胶，比较加入电解质 CaCl2、NaCl、Na2SO4、Na3PO4的聚沉能力(10 分)解：(1)该系统 AgNO3过量，起稳定剂作用，其胶团结构如下：胶粒带正电，电泳时往正极移动。(2)胶粒带正电，加入电解质起聚沉作用的主要是负离子的价态，价态越高，聚沉能力越强；对相同价态的负离子，正离子起消弱聚沉作用，且价态越高，消弱作用越强，所以聚沉能力如下：CaCl2NaClNa2SO4 Na3PO4(AgBr)m nAg-.(n-x)NO3-x+.x NO3-胶核胶粒滑动面胶

15、团华南理工大学 2003 攻读硕士学位研究生入学考试试卷科目名称：化工原理适用专业：纸浆造纸工程、制糖工程、环境工程一填空(在括号内填入适当的文字)(40 分)1.流量计安装时，孔板流量计可以在()方向安装，转子流量计()方向安装，流体流动方向应取()。2.图示，流体在园管中自上而下流动，通过 l 段的摩擦阻力损失为 hab，压强差为pab，指示液高度为 R1，若流量及其他条件都不变，使流体自下而上流动通过该 l 段，则改变流动方向后的阻力损失 hba 与改变前 hab的关系为()，改变后的压强差pba与改变前的pab 关系为()。改变前 R1与改变后 R2()。3.当流体的温度升高时

16、，离心泵的安装高度()；流量不变，当吸入管的管径减少时，离心泵的安装高度()。4.固体颗粒在一长方体的沉降室中沉降，沉降过程符合 stocks 定律；气体的处理量不变，若在沉降室的 1/2 高度处加一与沉降面积相同的隔板，此时该沉降室能沉降最小颗粒的直径是原来的()倍。5.一台转筒真空过滤机，其他条件不变，提高真空度，不利于提高生产能力()；提高悬浮液的温度，有利于提高生产能力()；增加浸没度，有利于提高生产能力()；6.为了减少保温瓶的热损失，在瓶胆的夹层中抽真空是为了减少()形式的热损失；在瓶胆的夹层中镀水银是为了减少()形式的热损失；7.在大容器内饱和液体沸腾时，影响沸腾状态的主要因素是

17、()；工业生产中一般总是设法液体沸腾控制在()状态下操作。8.理想物系，平衡时测得气相组成是液相组成的两倍。若将含轻组分 50的该物系进行平衡蒸馏分离，控制液化率 50，分离后馏出物轻组分浓度是原料含轻组分浓度的()倍。9.蒸馏是利用各组分的()不同特性实现分离的。精馏是通过多次的()和()的过程分离混合物。10.吸收操作时，吸收塔总压增加一倍，相平衡常数 m()倍，增加压力对吸收操作()；吸收塔温度增加，相平衡常数 m()，增加温度对吸收操作()。11.假定吸收系统的相平衡常数 m 为零，填料高度及其他条件不变，若增加气体流量，吸收率将变()。12.影响恒速干燥速率的主要因素是()影响降速干

18、燥速率的主要因素是()13.恒速干燥过程中，如果其他条件不变，空气的相对湿度增大，干燥速率将()；空气的相对湿度达到饱和，干燥速率将为()，写出作为以上分析依据的表达式()。二(15 分)有一输水系统如图所示，管子规格为484，已知管路阻力(直管和局部阻力)损失为：试求：(1)该体系的流量；(2)若欲使流量增大 20，水箱的高度应增加多少米？(设摩擦阻力系数不变)三(13 分)已知泵特性方程为 He202V2(m)，其中 V体积流量，m3/min)，单泵的流量为 1m3/min，两敞口容器的液面高差为 10m，试问当流量为 1.5m3/min 时，采用两泵串联还是并联操作，才能满足输送要求？

19、设阻力系数为常数。四(12 分)有一转筒过滤机，转速为 2 分钟转一周，生产能力为 4m3/h，现将生产能力增大到 5m3/h，试问转速应增加到多少？滤饼厚度为原来的多少倍？五(15 分)一列管式换热气，壳程 120的蒸汽冷凝放热，将管程中 20的空气加热到 80，若将该换热气改为双管程，其他条件不变，设空气作完全湍流，物性随温度的变化可忽略，此时空气的出口温度为多少？六(15 分)一常压操作的精馏塔用来分离苯和甲苯的混合物，已知进料中含苯 0.5(摩尔分率，下同)，泡点进料。塔顶产品组成为 0.9，塔底产品组成为 0.03，塔顶为一个分凝器和一个全凝器，泡点回流，系统的平均相对挥发度为 2，

20、回流比是最小回流比的 2 倍，试求：(1)精馏段操作线方程。(2)离开塔顶第一块理论板的上升蒸汽组成。七(15 分)在逆流操作的吸收塔中，用清水吸收氨空气混合气中的氨，混合气进塔时氨的浓度 Yt0.01(摩尔比)，吸收率 90，操作压力 760mmHg，溶液为稀溶液，系统平衡关系服从拉乌尔定律，操作温度下，氨在水溶液的饱和蒸汽压力为 684mmHg，传质单元高度为0.5 米，试求：(1)最小单位吸收剂用量。(2)当吸收剂用量为最小用量的 2 倍时，填料层的高度为多少米？(3)出口液体的浓度为多少？八(10 分)已知一个干燥系统的操作示意图如下：(1)在 IH 图中画出过程示意图 (2)求循环空气量 L 九(15 分)料组成 xt0.2，以饱和蒸汽状态自精馏塔底部进料，塔底不再设再沸器，xp0.95，xn0.11，平均相对挥发度为 2.5。试求：(1)操作线方程(2)若离开第一块板的实际液相组成为 0.85，则塔顶第一块板以气相表示的单板效率为多少？

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