兰州大学-物理化学和化工原理-2009

兰州大学2009年招收攻读硕士学位研究生考试试题注意：答案请一律写在答题纸上，写在试题上无效初试科目代码：811初试科目名称：物理化学和化工原理物理化学部分一、是非题（选择符号“”或“”填入括号；本题16分，每小题2分）1.电解质溶液的电导率和摩尔电导率均随浓度的增大而降低。（）2.H3PO4溶液的质量摩尔浓度为m，平均活度系数为r±，则活度为4mr±。（）3.溶液中离子强度愈大，离子氛半径就愈大。（）4.离子氛以外的离子与该离子氛的中心离子无静电作用。（）5.H2+21O2=H2及2H2O+O2=2H2O，两反应的ΔG不相等，但相应电池的E相等。（）6.零级反应的半衰期与反应物的初始浓度无关。（）7.2A（g）→B（s）+C（g）为基元反应，若PA增大一倍，则反应速度将增加二倍。（）8.化学反应式为A+B=C，则该反应为双分子反应。（）二、选择题（本题12分，每小题2分）1.在相同条件下，反应B→A及B→C的焓变分别为ΔH2和ΔH3，则反应A→C的焓变ΔH1为（）（a）ΔH1=ΔH2+ΔH3（b）ΔH1=ΔH3–ΔH2（c）ΔH1=ΔH2-ΔH3（d）ΔH1=2ΔH2-ΔH32.101325KPa的压力下，I2在液态水和CCl2中分配达到平衡（无固态碘存在），则该体系的自由度为（）（a）f＊=1（b）f＊=2（c）f＊=0（d）f＊=33.方程dlnP/dT=ΔHm/RT2适用于（）（a）I2（s）=I2（g）（b）H2O（l）=H2O（s）（c）C（石墨）=C（金刚石）（d）He（g,n,T1,P1）=He（g,n,T2,P2）4.设某浓度时CuSO4的摩尔电导率为1.4×10-2Ω-1·m2·mol-1，若在该溶液中加入1m3的纯水，这时CuSO4的摩尔电导率将（）（a）降低（b）增高（c）不变（d）不变5.下列化合物中哪几种溶液的无限稀释摩尔电导率可以用Λm对（C）1/2作图外推至C→0时求得（）（a）HAc（b）NaCl（c）CuSO4（d）NH3·H2O6.某双分子反应的速率常数为K，根据阿伦尼乌斯公式K=Aexp（-Ea/RT），若指前因子A的实验值很小，则说明（）（a）表观活化能很大（b）活化熵有较大的正值（c）活化熵有绝对值较大的负值（d）活化焓有绝对值较大的负值三、用正确的答案填空.（13分）1.HCl（g）的生成热ΔfHmø298=-92.31KJ。今有H2(g)和Cl2(g)密闭在一个绝热的恒容的容器中，在298K，催化作用下反应生成HCl(g)。反应后的温度T298K，反应过程中的内能变化ΔU0。2.一种含有K+、Na+、SO42-、NO3-的水溶液体系，其组分数为；在某一温度和压力下，此系统最多有相平衡共存。3.固体氨的饱和蒸汽压为lnP=23.03–3754/T，液态氨的饱和蒸汽压为lnP=19.49-3063/T，其中P的单位为mmHg，则三相点的温度和压力分别为和。4.稀溶液的依数性是在两相的平衡性质。5.相平衡条件是。6.反应为Pb2++2Cl-→PbCl2(s)的可逆电池是。计算题四、（本题12分）求298K时反应H2(g)+O2(g)→H2O(l)的Kø。已知298K时H2O(g)的标准摩尔生成焓ΔfHmø298=-241.8KJ·mol-1，H2(g)，O2(g)和H2O(g)的标准摩尔熵值Smø分别为130.6,205.5和188.7J·K-1·mol-1，水的蒸汽压为3.17×103Pa。五、（本题12分）反应Zn+CuSO4（a=1）→Cu+ZnSO4(a=1)在电池装置中进行，15℃时测得E=1.0934V，电池的电池的PTE=-4.29×10-4V·K-1。（1）试写出电极反应和电池反应。（2）求电池反应的ΔG、ΔS、ΔH、和Qr。六、（本题10分）今有一化学反应历程为AM+C(1)M+BP（2）其中间产物M的量不随时间变化，试写出产物P的生成速度表达式。兰州大学2009年招收攻读硕士学位研究生考试试题注意：答案请一律写在答题纸上，写在试题上无效初试科目代码：811初试科目名称：物理化学和化工原理化工原理部分一、选择与填空（11分，每空1分）1.层流与湍流的本质区别是(A)层流的雷诺数湍流的雷诺数(B)湍流流速层流流苏(C)层流无径向脉动，湍流有径向脉动(D)流经管道截面大的为湍流，小的为层流2.现要输送45m3·h-1的水，若管内水的流速取2.5m·s-1，则可选择规格为的钢管。(A)ø108mm×4mm(B)ø88.5mm×4mm(C)ø75mm×3m3.某一台离心泵，当转速为n1时，所消耗的轴功率为1.5KW，送液量为20m3·h-1；当转速为n2时，所消耗的轴功率为1.5KW，若泵的效率不变，则泵所消耗的功率为(A)1.09KW(B)1.15KW(C)1.22KW(D)1.35KW4.在间壁换热器中进行蒸汽——空气的换热，为强化传热过程，下列方案中的在工程上是可行的。(A)提高蒸汽流速(B)采用过热蒸汽以提高蒸汽流速(C)蒸汽侧管壁上装翅片，增加冷凝面积并及时导走冷凝液(D)提高蒸汽流速5.已知某沉降室在操作条件下的气体流量为3600m3·h-1，沉降室长、宽、高尺寸分别为5m、4m、3m，能100%除去的最小粒径的沉降速度为m·s-1。6.精馏操作中，若进料摩尔流量q0,F、进料组成xf，进料热状态参数δ和回流比R不变时，将塔顶产品量q0,D增加，其结果是。（A）xd下降，xw下降（B）xd下降，xw不变（C）xd下降，xw上升（D）无法判断7.某吸收任务的操作气液比、气体进出口浓度、吸收剂进口温度、操作压力、吸收剂入塔浓度均已确定，若设计时选用性质优良的填料，则。(A)所需传质单元数不变，填料层高度降低(B)所需传质单元数减少，填料层高度降低(C)所需传质单元数不变，填料层高度不变(D)所需传质单元数减少，填料层高度不变8.某一连续精馏塔分离双组分混合液，已知原料中轻组分含量为0.5（mol%，下同），要求塔顶蒸汽经冷凝器全凝后冷凝液轻组分含量为0.8，塔釜轻组分含量为0.2，塔顶流出液的采出率为，轻组分的回收率为。9.不饱和湿空气经间壁式换热器加热，在该过程中下面不变的参数是。(A)湿球温度（B）相对湿度（C）露点（D）焓10.对于恒速干燥阶段，下列描述是错误的。（A）干燥速度与物料种类有关（B）干燥速度与气体的流向有关（C）干燥速度与气体流速有关（D）干燥速度与气体性质有关二、（22分）如图所示，需将30m3·h-1、密度为1000kg·m-3的水由敞口水池送至高位槽，高位槽液面上方表压为0.049MPa，与取水池水面的高度差为10m。输水管为ø98mm×4mm、直管长为18m，管线全部阻力系数为12（阀全开始），摩擦系数为λ=0.02.（1）求输送所需的理论功率；（2）某台泵的特性可近似用下式表达：扬程He=22.4-0.002778qv2效率η=0.0417qv-0.000583qv2式中qv2的单位为m3·h-1求出最高效率点的效率并评价此泵是否适用。三、（20分）某厂用套管换热器每小时冷凝甲苯蒸汽1000kg，冷凝温度为110℃，冷凝潜热为363KJ·kg-1，冷凝传热系数α0=10000W·m-2·K-1，冷却水进口温度为16℃，冷却水以每小时2500kg的流量进入内管（内径50mm），水在管内作湍流流动，对流传热系数α1=2160W·m-2·K-1，水的比热容取4.19KJ·kg-1·k-1，忽略壁阻和垢阻。试求：（1）冷却水出口温度及所需换热管长。（2）如在夏天，冷却水入口温度将升至25℃，使换热器传热能力下降，为此建议将冷却水流量增加一倍，试通过定量计算说明该换热器的传热能力能否增加。四、（22分）在一塔截面积为0.5m2，填料层高度为3m的常压吸收塔内，用清水吸收混合气体中的丙酮。丙酮含量为0.05（摩尔比，下同），混合气体中惰性气体的流量为1120m3·h-1（标准状况）。已知在液气比为3的条件下，出塔气体中丙酮含量为0.005，操作条件下的平衡关系为Y＊A=2XA，试求：（1）出塔溶液中丙酮的含量；（2）气相总体积传热系数KYa[kmol·m3·s-1]；（3）若填料层加高3m，其他条件不变，出塔气体浓度为多少？