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三(30分)拟用一板框过滤机在恒压下过滤某悬浮液,要求在1.5小时内得到2滤液,已知过滤常数K=5×
过滤介质阻力可以忽略不计,试求:
1若用尺寸为900×
900×
30mm的板框,则需要滤框和滤板各多少
2过滤终了时,用0.4洗涤水进行洗涤,洗涤水的黏度与滤液黏度相同,洗涤压力差与过滤终了的压力差相同,则洗涤时间为多少
3过滤辅助时间为0.5小时,则该过滤机的生产能力为多少
四(19分)有一单程列管换热器,传热面积为40(按外表面积)共有Φ25×
2.5的传热管86根,现用该换热器以循环水冷却流量为28000kg/h的石油产品,石油走管程,两流体逆流换热,实际测得石油产品的进出口温度分别为90℃和50℃,冷却水的进出口温度分别为25℃和40℃,已知石油产品的比热容为=2.8kJ/h,水的有关物性分别为
密度ρ=995,比热=4.17kJ/kg℃
黏度μ=0.80×
PaS导热系数λ=0.618W/m℃试求
1冷却水的用量
2该换热器的总传热系数
3管程和壳程的传热膜系数(又称表面传热系数),可忽略两侧的污垢热阻与管壁热阻
4*由于污垢积累,石油产品的出口温度升高,为使石油产品的温度仍为50℃,需增加冷却水的流量使冷却水的出口温度为35℃,石油产品温度达到50℃,估算两侧的污垢热阻之和为多少(各物理性质数据可视为不变,忽略管壁热阻)
五(19分)在塔径为0.6m的常压填料塔中,以洗油为吸收剂逆流吸收煤气中的苯蒸汽,已知进塔的混合气量为916(标准状态),其中含苯3%(摩尔百分比),要求苯的回收率为98%,进塔洗油中不含苯,其用量是最小溶剂用量的1.5倍,已知操作条件下的平衡关系为=0.15x气相总体积传质系数=162试求
1洗油用量(kmol/h)
2出塔洗油中苯的摩尔分率
3完成分离任务所需要的填料高度
4每小时回收的苯多少千克
5*若填料层高度无限高时,出塔气液相组成各为多少?
六(19分)拟用连续精馏塔分离苯甲苯混合物,塔顶设全凝器,塔底设再沸器,在常压下操作已知进料流量为1000kmol/h含苯0.4(摩尔分率,下同),要求塔顶馏出液中含苯为0.95,苯回收率不低于90%,泡点回流,回流比是最小回流比的2倍。
操作条件下苯甲苯的平均相对挥发度为2.5,试求
1塔顶,塔底产品的流量和塔底产品的组成
2最小回流比
3写出精馏段操作线和提馏段操作线方程
4从塔顶往下数第二块理论板下降液体的组成
七(10分)在一常压绝热干燥器内干燥某湿物料,现用温度30℃,湿度为0.01kg水/kg干空气的新鲜空气,经间壁式预热器预热至120℃后进入干燥器,离开干燥器的废气温度为70℃,干燥器的生产能力为600kg/h(按干燥产品计),进入干燥器的湿物料含水量为10%(湿基,下同),产品含水量为2%,若干燥过程可视为理想干燥过程,试求
1干燥过程蒸发水量
2绝干空气消耗量
3在t-H图上定性的绘出空气的状态变化过程。
参考公式:
I=(1.01+1.88H)t+2490HkJ/kg干空气
八(8分)设计一孔板流量计或文氏管流量计校正实验,说明需要的设备,仪器,仪表,绘出实验流程图示意图,并简要说明实验方法
大连理工大学二00五年硕士生入学考试
《物理化学及实验》试题共6页(10个大题)
答题必须注明题号答在答题纸上,否则试卷作废!
请认真看题,祝好运!
一、是非题(每小题2分,共24分),正确的标“√”,错误的标“×
”:
1.一定温度下化学反应的一定大于。
2.既是物质B的化学势又是物质B的偏摩尔量。
3.用判断变化方向,适用于任何系统的任何变化。
4.稀溶液的凝固点一定比纯溶剂的凝固点低。
5.因为溶胶在一定条件下能存在很长时间,所以它是势力学稳定系统。
6.在大气压下,水银在玻璃毛细管中的沸点高于其正常沸点。
7.NaCl水溶液在表面层的浓度高于其溶液本体浓度。
8.物质B总是从高浓度相自发转移到低浓度相。
9.在化学反应中,所有反应物分子实现化学反应都经过反应的最低能量途径。
10.超电势的存在,使原电池的输出电压变小。
11.NaOH水溶液的摩尔电导率与其浓度有关。
12.气体在固体表面的吸附只能是单层的。
二、选择题(包括8小题,每小题2分,共16分),选择一个正确答案的编号:
1.Na2CO3与H2O可以生成如下几种化合物Na2CO3•H2O,¬
Na2CO3*7H2O,Na2CO3*10H2O,在标准压力下与Na2CO3水溶液、冰平衡共存的水合物最多能有几种:
A.1种;
B.2种;
C.3种
2.在一密闭恒温容器内,有大小不同的两个微小汞滴,经过足够长时间后,容器内仍有液体汞存在。
则下述叙述正确的是:
A.有大小不等的两个液滴;
B.有两个大小相等的液滴
C.大液滴消失;
D.小液滴消失
3.反应CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)在一定温度下达到平衡,现在不改变温度、CO2分压力及氧化钙的颗粒大小,只增大碳酸钙的分散度,则平衡将:
A.向左移动;
B.向右移动;
C.不移动
4.现有一个由水形成的液珠和一个气泡,附加压力的方向分别是:
A.液珠:
向外,气泡:
向内,B.液珠:
向内,气泡:
向外
B.液珠:
向外,D.液珠:
向内
5.定温定压下,液态水变为水蒸气,系统的热力学函数:
A.熵增加,焓减小B.熵减小,焓增加
C.熵和焓都减小D.熵和焓都增加
6.NaCl和KNO3的混合水溶液,Na+活度:
A.只与Na+自身的浓度有关,而与其它离子的浓度无关;
B.只与Na+和K+的浓度有关,而与负离子的浓度无关;
C.除与Na+的浓度有关外,还与负离子的浓度有关;
D.与所有离子的浓度有关;
7.克—克方程不可用的平衡是:
A.固气平衡;
B.液气平衡;
B.固液平衡
8.如果一个表观速率系数k与各元反应速率系数的关系为k=,则该反应表观活化能E与各元反应活化能间的关系为:
A.E=E1+E2-E3B.E=2(E1+E2)-E3;
C.E=
三、推导证明(10分):
反应AY+Z的机理是:
AB
BY+Z
且其中,那么该反应表现为一级反应,且表观速率系数为
四(17分)、气相反应
A+3B=Y+Z
求800.15K下的和标准平衡常数。
已知298.15K时下列数据:
物质
A29.1198-110
B28.81300
Y33.6188.8-241
Z35.7186-74
五(17分)、电池Pt|H¬
2(g,100kPa)|HCl溶液(a)|H2(g,50kPa)|Pt
1.写出电极反应和电池反应;
2.电池在25℃的电动势;
3.若有1F电量(F=96485C•mol-1)通过可逆电池,反应的和Q;
4.求电池的温度系数。
六、(17分)图a是A、B两组分的固/液平衡图,回答问题:
图
(1)填表:
相区平衡相的聚集态及成分条件自由度数
①
②
③
MNH线
(2)在图(b)上画出系统由点k降温至点l的步冷曲线。
(3)已知相点M(T=1180K,wB=0.2)、相点N(T=1180K,wB=0.62),和相点H(T=1180K,wB=0.76)。
若10kg组成为wB=0.70的该体系的某固体极缓慢地升温到刚刚高于1180K时。
则存在晶体的组成为_____,质量为____kg;
同时存在的熔融液为____kg。
七(12分)、在80℃下,有机物B溶于水中(摩尔分数xB=0.10)的稀溶液与其气相平衡共存。
如溶液可视为理想稀溶液,求气相中水的分压。
已知水的气化焓为40.7kJ•mol-1.
八(14分)、气体A的分解反应
A(g)=Y(g)+Z(g)
已知反应速率与反应物、产物的浓度均无关。
若向真空容器内迅速充入气体A,初始压力达到100kPa。
在700K下恒容反应10秒,测得压力变为150kPa,求该反应在此反应条件下的速率系数。
九、(8分)在298.15K,1molO2(g)放在体积为V的容器中,压力为p,试计算:
(1)O2分子的平动配分函数
(2)O2分子的平动热力学能。
(已知k=1.3810-23J•K-1,h=6.6310-34J•s)
十、实验题(15分):
乙酸乙酯皂化反应的反应式为:
+NaOH=CH3COONa+C2H5OH
为验证该反应为对和对NaOH均为一级的二级反应,并测定不同温度下该反应的速率系数,以及活化能,实验可在下列由A管和B管连通的双管皂化池中进行。
开始反应时,将置A管中的NaOH溶液用气压压入置于B管中的溶液中,并开始计时。
填空回答下列问题:
1.置于A管中的NaOH溶液用气压压入置于B管中的溶液中后,接着边疆用气压快速将混合液人B管到A管、从A管到B管反复压入的目的是:
__________________________。
2.完成本实验中目的,该双管皂化池必须置于恒温水浴中进行,原因是:
___________________________。
3.本实验恒温水浴所用的两个温度计的名称和使用目的分别是:
温度计①名称:
_____________,
使用目的:
__________________。
温度计②名称:
作用目的:
4.实验时,采用相等初始浓度的NaOH溶液与CH3COOC2H5溶液的目的是:
___________________________________。
5.如果反应开始后混合液中的NaOH或CH3COOC2H5溶液浓度能够方便跟踪测得:
①如何根据实验数据确认该反应的确为二级反应?
②如何根据实验数据得到指定温度下的速率常数?
6.利用该装置(包括本1-3所涉及的仪器),设计实验测定该反应的活化能所依据的公式是:
_______________________
大连理工大学一九九一年硕士生入学考试物理化学及物理化学实验试题
一、是非题(包括7小题,每小题2分,共14分)认为正确的用“+”号;
错误的用“-”号,于各小前括弧内:
()1、非气体卡诺循环的熵变ΔS≠0
()2、理想气体的绝热节流膨胀的ΔH=0
()3、质量作用定律适用于基元反应。
()4、催化剂能显著加速化学反应,但不改变反应的平衡。
()5、油包水型的乳状液用O/W符号表示。
()6、光化反庆量子效率φ只能等于1。
()7、测定电解质溶液的电导时,要用交流电源。
二、填空题(包括8小题,共30分。
除已标明分数的小题外,前面5小题中都是每空1分)
1.链锁反应的三个基本环节是
1)______________
(2)______________(3)______________。
2.一定温度下,弯曲液面的蒸气压P凸,P凹,P平三者从大到小的次序为_______________
3.玻尔兹曼(Boltzmann)分布律是=_________式中q=___________称为____________
4.能量零点的不同选择对配分函数及物系内能的数值__影响;
而对物系的熵值及热容CV__影响。
(此题空中只填“有”或“无”字样。
)
5.恒温浴是一种以液体为介质的恒温装置,包括浴槽、电热器和________、________、________、________等部分。
6.(4分)做化学动力学实验时,既可以用化学法(直接测量反应体系中某物质在不同时刻的浓度或含量),也可以用物理法(通过测量反应体系在不同时刻的物理性质,如重量、压力、电导、旋光度……等,代替浓度的测量)。
你做过的哪个动力学实验用的是物理法?
请写出这个动力学实验的名称是_____________;
所测量的物性质是____________;
测量这种物理性质所用的主要仪器或装置的名称是__________。
7.(3分)xA=0.8的A、B两组份溶液,在一定温度下平衡气相中的分压为60kPa,纯A液体在此温度下的蒸气压为120kPa。
该溶液中A的活度(以纯态为标准态)aA=_________;
活度系数γA=_________[注:
压力单位Pa与大气压的关系为:
1atm=101325Pa]
8.(10分)本题图1(风本题后,在第3页)是A、B两组分气液平衡温度-组成图。
(1)当物系点分别在相区I和II,各为几相平衡?
哪个相?
所在相区的剩余(或条件)自由度?
一一填入下表[注意:
其中“哪几个相”一栏,要求说明何种聚集态,例如可分别用符号“l”、“g”、“l+g”代表“单个液相”、“单个气相”、“气液两相”的平衡]。
相区相数哪几个相剩余自由度f’
I
II
(2)将4molB和1molA混合,在101325Pa压力下加热到开始沸腾,第一个气泡的组成yB=_______该溶液在同样压力下封闭加热到100℃达到平衡时,液相的组成物质的分别为nl=_______mol;
ng=_________mol
三、(13分)NaHCO3(s)的分解反应为
2NaHCO3(s)=Na2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g)
设该反应在298-373K之间的反应热可近似视为与瘟度无关。
已知数据如下表所示:
NaHCO3(s)Na2CO3(s)H2O(g)CO2(g)
标准生成热ΔfHθ298/kJ•mol-1-947.4-1131-241.8-393.5
标准熵Sθ298/J•K-1•mol-1102136188.7213.6
1.计算371K,101325Pa下反应的平衡常数Kpθ[即K(P/Pθ)]
2.上述条件下,若在反应物NaHCO3(s)上通往含水蒸气摩尔分数为0.65的H2O-CO2混合气,能否使NaHCO3(s)避免分解?
四、(12分)设有溶液中反应A+B→C已知其速率方程为:
若反应开始时A、B的浓度CA,O=CB,O=0.01mol•dm-3,且测得300K时,10分钟内A转化40%,而在400K时,10分钟内A转化60%,试计算350K时,10分钟内A的转化率为多少?
五、(8分)设反应R→P的机理为:
其中I1,I2,I3均为活泼中间物。
1.请按上述机理导出以表示反应速率的速率方程;
2.在一定温度下,若反应物的半衰期为20秒,则反应物转化90%共需多少时间?
六、(15分)本题区分(A)、(B)题
注意:
指定统考生只答其中题(A),若答(B)则不计分。
单考生在本题(A)、(B)两题中可任选其一作答,但不要(A)、(B)两题都答,否则以其中得分较少的计分。
A.2mol小在100℃,101325Pa下恒温恒压气休为水蒸气,这些水蒸气再在100℃恒温可逆压缩到Pa,已知水在100℃时的气化热为40.67kJ•mol-1。
请计算物系在整个过程中的Q、W、ΔU、ΔH、ΔS和ΔG。
[注:
G代表自由焓(或吉布斯函数),即G≡U+PV-TS≡H-TS]
B.5mol某理想气体
从298K,300kPa,恒温可逆膨胀到100kPa,请计算该过程的Q、W、ΔU、ΔH、ΔS、ΔG。
七、(8分)本题区分为(A)、(B)题。
对统考生和单考生的答题规定下第六题同。
A.已知电池
Pt,H2(=101325Pa)|HCl(m=0.100mol•kg-1)|Hg2Cl2(s),Hg(l)
25℃时,E=0.399V,Eθ=0.268V
(1)写出电池的电极反应和电池反应;
填入下列空中:
阳极反应:
_________________________
阴极反应:
电池反应:
______________________________
计算25℃时,该电池反应的Ka,aHCl,ai,γ±
。
B.已知下列电池
Pt,H2(=101325Pa)|待测pH溶液||KCl(m=0.1mol•kg-3)|Hg2Cl2(s),Hg(l)
在25℃时的电动力势E=0.6097V,计算待测溶液的pH=?
[0.1mol•dm-3的甘汞电
大连理工大学一九九二年硕士生入学考试物理化学及物理化学实验试题
错误的用“-”号,于各小前括号内:
()1、298K时,H2(g)的标准燃烧热与H20(l)的标准生成热数值上相等。
()2、亨利定律适用于稀溶液中的溶质,而且该溶质在气、液两相中的分子形态必须相同。
()3、半径为r的球形肥皂泡,所产生的附加压力ΔP=(γ为表面张力)
()4、分子分散体系是热力学不稳定体系,而胶体分散体系是热力学稳定的体系。
()5、Boltzmann分布即是最可几分布,它可以代替平衡分布。
()6、热电偶的温差电势与热电偶的长度及粗细无关,而与两个接点的温度差有关。
()7、在对峙测定原电池电动势的实验中,当调节电位差计的工作电流时,如果工作电池和标准电池的正负极均接反了,则无论怎样调电阻,检流计的“光点”总是偏向一方。
二、填空题(包括8小题,每小题2分,共16分)
在各个小题中画有横线处填上答案:
1.焦-汤系数的定义为μH_______,若某气体的μH<
0,则该气体节流后,温度______。
2.NaHCO3(s)在真空容器中部分分解为Na2CO3(s),H20(g),CO2(g),达到平衡时,该体系的相数φ=___;
组分数c=___;
自由度数f=___。
3.电解质的离子强度定义的I_______,1mol•kg-1的CaCl2水溶液I=_____mol•kg-1。
4.0.1mol•kg-1的CaCl2水溶液,离子平均系数γ±
=0.219,则其离子平均活度a±
=_____。
5.在测定二组分完全互溶体系的沸点-组成图的实验中,测定平衡时气、液两相的组成常用的仪器是_____,直接测定的物理量是_____。
6.在测定双液电池的电动势时,所用的盐桥中填入的电解质溶液通常是____溶液,其浓度必须是____的,该电解质的正负离子的______近似相等。
7.最大气泡压力法测液体表面张力的关键有以下三点:
①____必须干净,②鼓泡速度必须____(填“迅速”或“缓慢”),③在U形管压差计上读取的是____(填“最大”或“最小”)液柱差。
8.催化剂的定义是:
______________________________
三、计算题(不要求写出运算过程,只需将计算结果填于相应的空白处)(共19分):
1、(12分)理想气体反应:
A(g)→2L(g)+M(g)
已知数据如下:
气体ΔfHΘm,298K
/kJ•mol-1ΔSΘm,298K
/J•K-1•mol-1Cp,m=a+bT
a/J•K-1•mol-1b×
103/J•K-2•mol-1
A(g)146.00250.020.00-2.00
L(g)98.00210.015.403.00
M(g)73.00150.08.00-8.00
(1)利用上表数据计算下述结果:
ΔrHΘm,298K=______kJ•mol-1;
ΔrSΘm,298K=______J•K-1•mol-1;
ΔrHΘm,423K=______kJ•mol-1;
ΔrSΘm,423K=______J•K-1•mol-1;
ΔKΘp,423K=______。
(2)试判断:
当A(g),L(g),C(g)混合物中各物质的摩尔分数分别是0.3,0.3,0.4时,在100kPa,在423K下,反应的方向是向_____(填“左”或“右”),(注
Θ=100kPa)
2、(7分)下述电池:
Pt,H2(=101325Pa)|KOH水溶液|O2(=101325Pa),Pt
已知25℃时,φΘ(OH-|O2,Pt,还原)=0.401V,
φΘ(OH-,H2O|H2,Pt,还原)=-0.828V,
(1)写出电极及电池反应:
(-)极:
_________________
(+)极:
(2)计算25℃时电动势E=______V,1molH2发生反应时,ΔG=_____kJ•mol-1。
四、读图题(共16分)
右图是A-B二组分体系的溶点组成图:
1、(12分)读出体系点a,b,c,d所在的相区是几相平衡?
是哪几个相?
(要求用符号表示出平衡相的聚集状态,如A(s)+L,A(s)代表纯固体A,L代表溶液)条件自由度f’=?
并分别填入下表内:
相区相数哪几个相f’
a
b
c
d
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