中科院—中科大物理化学考研笔记(3)

本站小编 免费考研网/2019-03-17


 
n  现在容器中已先盛有 300 mmHg 的H2S,设 NH3的平衡分压为 y mmHg,则平衡时:
     PNH3 = y,PH2S = 300 + y
     KP = ( 300 + y )×y = 62500
  Þ   y = 142 mmHg
n  平衡总压力: P = ( 300 + y ) + y = 584 mmHg

例6 可将水蒸汽通过红热的铁来制备氢气,如果此反应在1273K 时进行。已知反应的平衡常数 KP = 1.49。
(1)试计算产生1mol 氢所需要的水蒸气为若干mol?
(2)在1273K时,1mol水蒸气与0.3mol的Fe起反应,达到平衡时气相的组成为何?Fe和 FeO各有多少mol?
(3)当1mol水蒸汽与0.8mol的Fe接触时,又将如何?
解:(1)此反应按下面形式进行:
     H2O(g) + Fe(s) ⇌ FeO(s)+ H2(g)
     其平衡常数: KP = PH2 / PH2O = 1.49
     平衡时分压之比即为 mol 数之比,
     即:  PH2 / PH2O = nH2 / nH2O = 1.49

   反应达平衡时,若 nH2 =1mol,则 nH2O = 1/1.49 = 0.671 mol,加上产生1mol氢所消耗的1mol H2O(g) ,总共需水蒸汽为:
       n H2O′ = 1+ 0.671 = 1.671 mol
(2)欲氧化 0.3mol的Fe(亦即产生0.3mol H2),最少需要的水蒸汽为:   0.3 + 0.3×1/ 1.49 = 0.5 mol
 ∴ 当1mol H2O(g)与0.3mol的Fe反应时,Fe能完全被氧化,FeO 的数量为 0.3mol,在气相中H2O(g)有0. 7mol,H2有0.3mol,所以气相的组成为:
           XH2 % = 30 % ;
           XH2O % = 70 % (未达平衡)

(3)欲氧化0.8mol的Fe (亦即产生0.8molH2),最少需要H2O(g)为:
       0.8 + 0.8×1/1.49 = 1.34 mol
   当1mol H2O(g)与0.8mol的Fe反应时,Fe不可能完全被氧化。                                      设平衡时 H2 量为 X mol,则 H2O 量为(1-X)mol:
    KP = PH2 / PH2O = 1.49 = X /(1-X)  Þ  X = 0.60
   这就是说,有0.6mol的H2O与Fe起反应,产生0.6mol的H2和
   0.6mol的FeO。所以在平衡时,
       n (Fe) = 0.2 mol, n (FeO) = 0.6 mol,
   气相组成为: XH2 = 0.6/(0.6+0.4) = 60 % ;
         XH2O = 40 %。
促进或阻止反应的进行
例7:反应   2H2(g)+ O2(g)⇌ 2H2O(g)
   在 2000K 时的 KP= 1.55×107 atm-1,
① 计算在0.100atm的H2、0.100atm的O2和1.00atm的H2O(g)
  的混合物中进行上述反应的DrG,并判断此混合气体的反应的自发方向;
② 当2mol H2和1mol O2的分压仍然分别为0.100 atm时,欲使反应不能自发进行,则水蒸汽的压力最少需要多大?
∵ DrG < 0;此反应的自发方向为生成 H2O(g)的方向。

② 欲使反应不能自发进行,则 QP 至少和KP相等,即:
03年部分考研题
例1
已知甲醇在-10°C ~ 80°C 范围内蒸气压与温度的关系为:
   lg(P/mmHg) = 8.802 - 2001K / T
根据我国法定计量单位的要求,毫米汞柱已被废除。
(1)请将该式中压力单位改用Pa表示,并将常用对数改用自然对数表示,正确写出甲醇的蒸气压与温度关系的表达式。
(2)试计算在此温度区间甲醇的蒸发热。

答:
(1)欲把压力单位由mmHg改为Pa,应将公式改成
   lg(P/Pa) =8.802 + lg(101325/760) - 2001 K / T
即 lg(P/Pa) =10.927 - 2001K / T
将上式两端乘以2.303,变为自然对数,即
 ln(P/Pa) = 2.303(10.927-2001K / T) = 25.165 - 4608K/T
(2)将上式与克–克方程的不定积分式
  ln(P/Pa) = B - DvHm/(RT)
 进行比较,即得:DvHm= (4608K) R = 38.31 kJ•mol-1

n  例2
n  3 H2 + N2 = 2 NH3 在的KP = 6.818´10-8(k Pa)-2,并设KP与压力无关,从3 :1的H2、 N2混合物出发,在350°C下要获得摩尔分数为0.08的NH3,压力至少要多大?

[解]    3 H2 (g)+ N2(g) = 2 NH3 (g)    
平衡时:3 mol-3 n 1 mol- n   2 n
     S nB = 4 mol – 2 n
     2 n / (4 mol – 2 n)= 0.08,
     n = 0.148 mol
故  X H2 = 0.69; X N2 = 0.23
     KP = (X NH3P)2/(X H2 P)3(X N2 P)
      = 6.818´10-8(k Pa)-2
解得: P=1115 k Pa


题型:选择:40——50题,75分左右
   计算:7——8题,75分左右,没有证明题。其中有道作图题。
分数分布:上册:75分左右,下册75分左右。
上册:略
下册
主要抓住各章的基本概念。考的内容很广。
电化学:离子强度,德拜休克尔方程,离子氛模型,电功表示,离子迁移速率的测量等。电化学和热力学几个关联的公式。给出电池写出电池反应,或给出电池反应设计电池。P580页那几个电池图要了解。浓差电池,电极等。电动势的应用,!电势-PH图要掌握。极化,超电势,电化学极化,塔非尔方程中a,b的物理意义。析出电势。极化的应用。氢超电势,超电势的应用。金属离子的分离,金属腐蚀的机理:如静水中和流水中金属腐蚀哪个快?机理是什么?

动力学:考察零级,一级,二级反应。判断计算反应级数。如给出浓度和时间的曲线实质就是给出了反应级数。这部分不会出现复杂的计算。都是基本题。半衰期。三种复杂反应的动力学规律。影响动力学的有关因素。重视阿伦尼乌斯方程及其应用。P744页图熟悉。活化能的物理意义及其计算。反应机理的推导过程,给出总包反应写出反应机理,给出反应机理写出总包反应速率方程,不过考的简单。稳态近似法和平衡近似法。
链反应中的爆炸反应,图的理解。!给出图或者表格数据能从中发现其所内在的物理化学知识。
简单碰撞理论和过度态理论(统计热力学角度的简单计算,热力学角度),单分子反应理论。反应阈能和活化能的关系。光化学反应,溶液中反应和气体中反应的动力学特征,催化反应动力学特征(其中自催化反应和化学振荡不考)分子反应动态学不考。

胶体表面:表面张力,降低自由能的方式。表面吸附。弯曲表面下的吸附压力。毛细现象,杨•拉普拉斯公式。开尔文方程的应用,如解释人工降雨的基本原理。表面活性剂的种类。*固体表面的吸附!其几个方程的应用范围及其假设。BET方程若考则只考二个常数的公式。,吸附热。胶体的制备(胶团,胶粒,胶核)溶胶的热力学稳定和不稳定性。溶胶的光学性质,理解瑞利公式,能用其解释现象。超显微镜的原理。胶体的动力学性质。胶体粒子的电学性质(几个模型如双电层模型)电泳,电渗。DLVO理论,敏化作用。特别要注意一些小概念。唐南平衡,分子量的计算基本方法。

下册主要讲了这么多,要重点看。考的内容很多很杂很广。每章都不能放过。
上下册分数各占一半。计算题可能出四道,加上上册计算题四道,总共八道。也可能上册多点,下册少点。计算题中包括一道作图题,就是二组分相图步冷曲线。没有明确的证明题,比如上册热力学那些公式的应用可以说是证明题也可以说不是,但没有单独的证明题。要把下册书好好的看哦!
!要注意书中的经典图!
Nothing is impossible to a willing heart!!!
Oyang


 


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