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武汉大学物理化学2010考研题

(1)CO2灭火器为含压力高于1 atm的CO2的金属罐。由相图解释为什么钢瓶中不存在CO2的固液共存状态。
(2)把钢瓶中的液体CO2在空气中喷出,大部分成为气体,一部分成固体(干冰),最终也成为气体,无液体,试解释此现象。
(3)解释为何固液平衡线在水的相图中向左倾斜,在CO2的相图中向右倾斜。
(4)计算CO2的摩尔蒸发焓。
1.(7分)在298K,101.325 kPa下,将直径为1m的毛细管插入到水中,问需要在管内加多大压力才能防止水面上升?若不加额外的压力而让水面上升,达到平衡后水面能升多高?已知该温度下水的表面张力为0.072 Nm-1,水的密度为1000 kgm-3。设接触角为0°,重力加速度为9.8 ms-2。
(5)计算室温下,CO2气液平衡时的压力。
三、(12分)
在冬季,南极平流层大气中臭氧发生了严重的季节性损耗。其中,ClO的二聚反应被认为扮演了重要角色。Cox与Hayman测量了不同温度下,二聚反应2ClO(g) = (ClO)2(g)的平衡常数,结果如下:
T/|K
233
248
258
268
273
280
(1)求该过程的Um,Hm,Sm,Gm;
(2)计算该过程中热量Q和作的功W;
(3)求环境的熵变;
(4)使用适当判据判断上述过程的性质。
二、(11分)
下图是CO2的相图,根据该图回答问题。已知:CO2的临界点pc=73.75 p,Tc=304.14 K,三相点p3=5.1850 p,T3=216.58 K。设室温为25C。
六、(12分)
已知 , 电极的标准电极电势分别为0.7991V和0.2224V,请计算298K下,
(1) AgCl(s)在水中的活度积;
(2)用德拜-休克尔公式计算AgCl(s)在0.01mol·dm-3KNO3溶液中的溶解度,已知德拜-休克尔公式中A=0.509(mol·kg-1)-1/2
七、(共10分)
2.(3分)利用胶体化学的知识简单解释如下现象:
a.制备碳素墨水时常加入一些阿拉伯胶(一种大分子):
b.用渗透压方法测量蛋白质分子量时,需在半透膜另一边加入大量电解质:
c.天空是蓝色的:
物理化学部分(共75分)
(F=96484 C·mol-1h=6.626×10-34J·s kB=1.38×10-23J·K-1L=6.022×1023mol-1)
一、(12分)
乙醇的正常沸点为351 K,摩尔气化焓vapHm=39.53 kJ·mol-1,液体乙醇密度=0.7600 g·cm-3,若将1 mol乙醇液体由351 K,1p的始态在恒温下对抗0.5 p的恒外压蒸发成351K,0.5 p的蒸汽(设为理想气体)。已知乙醇分子量为46.069 g·mol-1
五、(12分)
溴与甲烷的反应方程式为:Br2+ CH4= CH3Br + HBr.该反应的历程如下:
M是惰性分子;k3,k4具有相同的数量级。
1请根据稳态近似方法给出以CH3Br生成速率表示的总包反应速率方程
2该反应的速率方程可考虑反应的进程而简化。请给出对应于反应起始、和反应将结束时的简化速率方程式形式:
Kp
4.107
5.37×106
3.20×106
9.62×105
(1)计算该二聚反应的rHm、rSm,(假定该反应的rHm与温度无关)
(2)计算二聚体(ClO)2的标准生成焓及规定熵。已知fHm(ClO)=101.8 kJmol-1, Sm(ClO)=226.6 JK-1mol-1
在题目所给数据中可根据需要选取若干组进行计算。
四、(6分)
某分子的电子第一激发态比基态的能量高400 kJmol-1,试问:
(1)300K时,第一激发态的分子所占的百分数;
(2)若要使第一激发态的分子数占全体分子数的10%,体系需多高温度(设更高激发态可忽略,且基态与第一激发态能级的简并度均为1)?
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