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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(二) 适用专业：材料物理与化学；化学工程；化学工艺；生物化工；应用化学；工业催化； 能源化学工程；绿色能源化学与技术；生物医学工程；化学工程(专业学位)；生物医 学工程(专业学位)
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1. 1 mol 理想气体由 398K、10p??分别经（1）恒温可逆膨胀；（2） 反抗 p?外压绝热膨胀；过程的终压均为 p?。分别计算两过程的 Q、W、 ?U 和?H。已知该理想气体的恒压摩尔热容为 28.30 J.K-1.mol-1。（15 分） 2. 80.1℃的恒温槽中有一带活塞的导热圆筒，筒中装有 3 mol N2(g) 及盛有 3 mol 苯(l)的小玻璃瓶。环境的压力即系统的压力维持 140 kPa 不 变。今将小玻璃瓶打碎，液态苯蒸发至平衡态。求过程的 Q、W、?U、 ?H、?S、?A 和?G。已知苯在 80.1 ℃时的饱和蒸汽压为 101.325 kPa， 在此条件下苯的摩尔蒸发焓为 34.27 kJ.mol-1, 氮气和苯蒸汽可视为理想 气体。（15 分）
3. 用手轻轻触碰含羞草，含羞草的叶子会自动闭合，请问这个过程 是自发过程吗？自发过程有什么共同特征？（8 分）
4. 在常压和 30℃时，向总量为 1mol、xB 为 0.6 的 A 和 B 混合物中 加入 1.4mol 的纯液体 B，试求过程的?mixV、?mixH、?mixS 和?mixG。假 设 A 和 B 可形成理想液体混合物。（15 分）
5. 简述反渗透原理及其主要应用。（8 分）
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6. 对于反应 CH3OH(g) = CO(g) + 2H2(g)，已知 298K 时数据如下： 物质 CO(g) H2(g) CH3OH(g) ??fH /kJ.mol-1 m ?/ J. K-1.mol-1 S m -1 ?????. -1. Cp, m /J K mol 110.53 197.67 130.68 239.81 29.14 28.82 43.89 200.66 ? ? ??试求：（1）298K 时反应的?rHm 、?rSm 和?rGm 。 （2）298K 时反应的标准平衡常数 K?。 （3）定性说明增加总压、加入惰性组分、升温对转化率的影响。（15
分） 7. 下图为盐(MX)和它的水合物的相图。
（1）标出相区 1 至 5 的相态。 （2）欲由组成为 A 的混合物制取纯 MX.2H2O，最佳的操作步骤是什 么？在图上标出并作简要说明。 （3）SR 线能否延长至 QP 线相交？为什么？若是完整相图，这部分 是否有缺漏？若有，请补充完善。 （4）P 点的温度一般高于 100℃，请在相图中补充盐水系统的气-液 平衡线。（15 分）
第 2 页 8. 有一对行反应
A(g) k1 k2 B(g) + C(g) 其中正向和逆向基元反应的速率常数分别为 k1 和 k2，它们在不同温度时 的数值如下：
温度 / K k1 /s-1 k2/(s.p?)-1
300 3.50?10-3 8.00?10-7 310 7.00?10-3 1.60?10-6 （1）计算上述对行反应在 300K 时的平衡常数和标准平衡常数。 （2）分别计算正向和逆向反应的活化能。 （3）计算对行反应的摩尔热力学能变。 （4）300K 时，若反应容器中开始时只有反应物 A，其初始压力为 p?， 问系统总压为 1.6 p?时所需的时间为多少？（15 分） 9. 酶（E）催化反应的机理为 E+S
k1 k?1 ES ?k?? E+P 2 其中 S、P、ES 分别为反应物、产物和中间物。中间物 ES 的浓度可用稳 态近似法处理，试证明酶催化反应的动力学方程为 ??= d[P]/dt = ?max[S]/(Km+[S]) ?max =k2[E]0, Km=(k2+k-1)/k1, [E]0 为酶的初浓度。（7 分） 10. 正丁烷在 298.15K、100kPa 时完全氧化反应为 C4H10(g) + (13/2) O2(g) = 4 CO2(g) + 5 H2O(g) . -1 ? ??. -1. -1 的?rHm = -2877 kJ mol ，?rSm = -423.7 J K mol ，将此反应设计成燃料 电池。
（1）使用熔融氧化物作电解质设计成电池，写出电极反应并计算电
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