物理化学与有机化学解析Word文档格式.docx

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此始末两态间的DU、DH、DS、DF；

以及末态的温度和压力?

解：

∵DG=D（F+pV）

∴DG－DF＝D（F+pV）－DF＝D（pV）=RT2－RT1=－831.4J

T2=T1＋（－831.4/R）=300－100＝200K

DU＝CVDT＝2.5R·

（200-300）＝－2078.5J

DH＝CpDT＝3.5R·

（200-300）＝－2909.9J

DF=DG+831.4=16788.4J

DG=DH－D（TS）=DH－（T2S2－T1S1）

S2=[DH－DG＋T1S1]/T2=[－2909.9－15957＋300×

191.83]/200=193.41J/K.mol

DS=193.41－191.83=1.58J/K.mol

∵DS=Cpln（T2/T1）+Rln（p1/p2）=3.5Rln（200/300）+Rln（5p/p2）=1.58

Rln（5p/p）=1.58－3.5Rln（2/3）=1.58+11.80=13.38

ln（5p/p2）=1.609p2=1p

解得：

DU=－2078.5JDH=－2910JDF=16788.4J

DS=1.58J/KT2=200Kp2=1p

2．（10分）NaCl-H2O体系的定压相图如图所示：

（1）分别写出相区A、B、C、D、E、F的相态、相数和自由度；

（2）指明图中自由度为零的地方，并标明相态。

（3）绘出点x的溶液体系降温过程的步冷曲线；

（4）北极爱斯基摩人根据季节的变换，从海水中取出淡水，根据相图分析其科学依据；

（5）如能从海水中取出淡水，试计算1吨海水能取出淡水的最大量是多少？

已知海水的组成为含NaCl2.5%（质量分数）三相点时溶液组成含NaCl23.4%（质量分数）。

（1）

相区

相态

相数

自由度f*=K-F+1

A

溶液（l）

1

2

B

溶液（l）+冰（s）

C

溶液（l）+NaCl×

2H2O（s）

D

冰（s）+NaCl×

E

NaCl×

2H2O（s）+NaCl（s）

F

溶液（l）+NaCl（s）

（2）线段dbc，efg及点b，

dbc：

H2O（s）+低共熔液+NaCl×

efg：

溶液+NaCl×

b：

H2O（s）+H2O（l）

（3）见上图

（4）在252~273K的季节取淡水（冰），因为在B区是H2O（s）与溶液共存，冰是淡水（不含NaCl）。

（5）根据杠杆原理，计算w冰（最大量）

w冰·

xd=（1000-w冰）·

xb

w冰=[1000（23.3-2.5）/23.3]=893kg.

3．（12分）反应的，.在25℃时，k1＝0.0375s-1，0℃时k1＝0.00210s-1，计算（a）正反应的的活化能；

（b）逆反应的活化能；

（c）在0℃时的k-1；

（d）在25℃时的k-1。

假定在此温度范围内不变，且H2O不包括在平衡常数表示式或速率方程式中。

（1）由阿仑尼乌斯方程，可得正反应活化能为：

（2）因为反应为凝聚相反应，所以：

（3）由假定在此温度范围内不变，可求得0℃时反应的标准吉布斯自由能为：

反应平衡常数

由题设，H2O不包括在平衡常数表示式或速率方程式中，且近似认为γ＝1。

0℃时

（4）在25℃时利用阿仑尼乌斯方程易求得：

4．（10分）O2的摩尔质量M=0.03200kgmol-1，O2分子的核间距离R=1.2074´

10-10m，振动特征温度qV=2273K。

（1）求O2分子的转动特征温度qr；

（2）求O2理想气体在298K的标准摩尔转动熵；

（3）设O2的振动为简谐振动，选振动基态为振动能量零点，写出O2分子的振动配分函数

（4）求O2理想气体占据第一振动激发态的概率为最大的温度。

（2），

（3）

（4）

令=0，可得

，

5．（8分）在298K时，1,2－硝基苯（NB）在水中所形成的饱和溶液的浓度为5.9´

10－3mol×

m-3，计算直径为0.01mm的NB微球在水中的溶解度？

已知在该温度下，NB与水的表面张力（gs-l＝0.0257N×

m-1，NB的密度为1566kg×

m-3）。

对通常粒径的NB，与浓度为c1的溶液达平衡，

NB（s,T,P）=NB（sol,c1=5.9´

m-3）

　　　　　　　有　浓度很稀，认为活度系数为1，则有

对于0.01mm的NB，设其与浓度为c2的溶液达平衡

m（s,T,Pr）=m（c2）＝

m（s,T,Pr）－m（s,T,P）＝m（c2）－m（c1）

（Vm=M/r）

Vm（pr－p）=RTln（c2/c1）

又pr－p＝Dp=2g/r

ln（c2/c1）=2Mg/（RTrr）

解得：

c2=7.4´

m-3

6．（12分）已知某电池的电池反应为：

Cu（s）+Hg（l）®

CuHg（s）（汞齐）

并测得此电池在t＝0℃至30℃区间，电池电动势符合下列公式：

E＝6.31+5.4×

10-3t－4.27×

10-3t2（mV）

（1）20℃时电池可逆放电2F，体系与环境所交换的热量；

（2）若将电池断路，此过程所交换的热量；

（3）求电池反应物质的DrCp,m；

（4）将以上电池设计为可逆电池？

（1）由题给条件，可得：

Qr=TS＝－9.359kJ

（2）若电池短路，则放电过程没有有用功，在等压条件下，过程的热效应等于反应的焓变：

Qp=H=（G+TS）=G+TS=-nFE+Qr

Qp=－10270J

（3）∵Cp=d（H）/dT

J.K-1

（4）对于题给的反应，可以设计为下列电池：

（－）Cu|CuSO4（m）|CuHg（s）,Hg（l）（+）

7．（8分）采用温度跃变技术测量水的解离反应H2O＝H＋＋OH－在298K时的弛豫时间t＝37ms，试求该反应的正向和逆向反应速率常数kf和kr。

对于一-二级对峙反应，其弛豫时间的表达式为：

　　　　反应的平衡常数K为：

298K时，[H+]=[OH-]=10-7moldm-3，且[H2O]e=55.5moldm-3。

可得，

K＝1.8´

10－10

代入t的表达式，可得

kr=1.4´

1011mol-1dm3s-1.

kf=2.4´

10－5s-1

高分子化学与物理部分（75分）

1．合成下列高聚物：

（共15分，每小题3分）

聚苯乙烯聚酰亚胺聚环戊烯聚（1,1-二甲基丙烷）聚乙烯咔唑

2．何谓熔融缩聚？

熔融缩聚反应的特点有哪些？

（7分）

3．自由基聚合反应的特征有哪些?

（8分）

4．根据Q-e方程，描述K11，K12，K21，K22以及r1·

r2的值。

（8分）

5．名词解释：

（每题3分，共12分）

均方末端距同质多晶现象拉伸强度共聚物共混

6．影响共聚物链柔顺性的结构因素有哪些？

试举例说明。

（10分）

7．用膜渗透计于25℃测得聚苯乙烯在甲苯溶液中不同浓度（c）下的渗透压如下：

，请求出该聚苯乙烯的数均分子量Mn和第二维利系数（A2）。

c×

103（g/cm3）

1.62.95.48.7

（g/cm2）

0.160.330.771.60

8．何谓共聚物的玻璃化转变温度（Tg）和粘流温度（Tf）?

它们有何重要性》如何测量它们?

请各举一种方法。