兰州大学 物理化学和化工原理 2007

兰州大学2007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：411 初试科目名称：物理化学和化工原理 物理化学部分一、 选择题（每小题3分，共30分）1. 298K ，以1A 的电流电解CuSO4溶液，析出0.1molCu(s)，约需时间为（ ） （a ） 20.2h （b ） 5.4h （c ）2.7h （d ） 1.5h 2. 用Cu 电极电解CuSO4溶液时，溶液的PH 将（ ）（a ） 增大 （b ）减小 （c ） 不变 （d ） 阴极区减小，阳极区增大 3. 苯的正常沸点为80℃，估计它在沸点左右温度范围内，温度每改变1℃，蒸汽压的变化百分率约为（ ）（a ）3% （b ）13% （c ） 47% （d ） 难以确定4. 理想气体从相同始态分别经绝热可逆膨胀和绝热不可逆膨胀到达相同的压力，则其始态的温度、体积和体系的焓变必定是（ ）（a ）T 可逆 > T 不可逆，V 可逆 > V 不可逆，ΔH 可逆 > ΔH 不可逆（b ）T 可逆 < T 不可逆，V 可逆 < V 不可逆，ΔH 可逆 < ΔH 不可逆 （c ）T 可逆 < T 不可逆，V 可逆 > V 不可逆，ΔH 可逆 < ΔH 不可逆 （d ）T 可逆 < T 不可逆，V 可逆 < V 不可逆，ΔH 可逆 > ΔH 不可逆5. 某实际气体的状态方程为PVm = RT +αP ，α大于零，当此气体经绝热向真空膨胀后，气体的温度将（ ）（a ） 升高 （b ）降低 （c ）不变 （d ）不确定 6. 对于不作非体积功的封闭体系，下面关系中不正确的时（ ）（a ）P S H ⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∂ = T （b ）V T F ⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∂ = -S（c ） S P H ⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∂ = V （d ）SV U ⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∂ = P7. 298K 时，苯蒸汽在石墨上的吸附符合朗缪尔吸附等温式，在苯蒸汽压力为40Pa 时，覆盖度θ=0.05，当θ=0.5时，苯蒸汽的平衡压力为（ ）（a ） 400 Pa （b ）760 Pa （c ）1000 Pa （d ） 200 Pa8. 某复杂反应的表观速率常数k 与各基元反应速率常数的关系为k =k 22141k 2k ⎥⎦⎤⎢⎣⎡，则表观活化能与各基元反应的活化能的关系为 （ ）（a ） Ea = E 2 + 21（E 1–2E 4） （b ） Ea = E 2 +（E 1–2E 4）21（c ） Ea = E 2 +21（E 1–E 4） （d ） Ea = E 22141E 2E ⎥⎦⎤⎢⎣⎡9.浓度为0.1mol ·kg -1的MgCl 2水溶液，其离子强度为：（ ）（a ） 0.1 mol ·kg -1 （b ） 0.15 mol ·kg -1 （c ）0.2 mol ·kg -1 （d ） 0.3 mol ·kg -1 10. 1mol 单原子理想气体，从273K ，202.65KPa ，经PT =常数的可逆途径压缩到405.3KPa 的终态，该气体的ΔU 为：（ ）（a ） 1702J （b ） -406.8J （c ）406.8J （d ） -1702J二、 填空题（每小题3分，共15分）1.理想气体等温（T =300K ）膨胀过程中从热源吸热600J ，做的功仅是变到相同终态最大功的1/10，则体系的熵变ΔS= J ·K -1。

2.NaCl 水溶液与纯水达渗透平衡时，其组分数C = ，相数φ = ，自由度数f = 。

3.饱和韦斯顿电池的电动势与温度的E/V =1.01845–()15.293K /T 105.45-⨯- -()2515.293K /T 105.9-⨯- ，在298.15K ，当电池可逆产生2mol 电子的电量时，电池反应的Δr G = ，Δr H = ， Δr S = 。

4. 298K 时NaCl 、NaOH 和NH 4Cl 的∞Λm 分别为108.6×10-4、217.2×10-4和129.8×10-4S ·m 2·mol -1；则NH 3·H 2O 的∞Λm 为 S ·m 2·mol -1，若0.01mol ·dm -3的NH 3·H 2O 的∞Λm 为9.62×10-4S ·m 2·mol -1，NH 3·H 2O 的电离度为 ，电离常数为 。

5. 在298K 时，水在298K 时的表面张力为0.0728N ·m-1，把半径为1cm 的水滴分散成半径为1×10-8m 的小水滴，环境至少需要做功 J ，小水滴曲面下的附加压力为 Pa 。

三、计算题：（30分）1.(10分)298K 反应N 2O 4(g)2NO 2(g)的k Φp =0.155 。

（a ）求总压为P ø时N 2O 4的离解度。

（b ）求总压为P ø、离解前N 2O 4和N2（惰性气体）物质的量为1:1时N 2O 4的离解度。

2.（10分）已知298K 时，AgBr(s)的Ksp=4.86×10-13，φø（Ag +/Ag ）=0.7994V ，求该温度下φø（Br -|AgBr （s ）|Ag(s)）的值。

3.反应A B 正逆反应均为一级反应，已知：ln k 1/S -1 = -T/K4606+ 9.212；lnK （平衡常数） = T/K4606- 9.212；反应开始C A ，0=0.55mol ·dm -3，C B ，0=0mol ·dm -3。

计算：（1） 逆反应的活化能。

（2） 400K 时反应经8秒钟时A 和B 的浓度。

（3） 400K 时反应达平衡时A 和B 的浓度。

兰州大学2007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：411 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（15分）1.某油品连续稳定地流过一异径管。

细管直径为ø57mm ×3.5mm ，油品通过细管的流速为1.96m ·s -1，粗管直径为ø76mm ×3mm ，则油品通过粗管的雷诺数为 。

（油品粘度为7×10-2Pa ·s 、密度为900kg ·m -3）(A) 960 (B) 900 (C) 570 （D ）8002.某管路要求输液量q v =80m 3·h -1，压头H=18m ，今有以下四个型号的离心泵，分别可提供一定的流量和压头，宜选用 。

（A ）q v =88m 3·h -1 ，H=28m （B ）q v =90m 3·h -1 ，H=28m （C ）q v =88m 3·h -1 ，H=20m （D ）q v =88m 3·h -1 ，H=16m3.含尘气体，初始温度为30℃，需在进入反应器前除去尘粒并升温至120℃，在流程布置上宜 。

（A ）先升温后除尘 （B ）先除尘后升温 （C ）升温除尘哪个在先均可 4.在蒸汽——空气间壁换热器中，为强化传热，下列方案中的在工程上最有效的是 。

(A)提高蒸汽流速度 (B) 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5.双层平面壁稳定热传导，壁厚相同，各层的导热系数分别为λ1、λ2，其对应的温差为ΔT 1和ΔT 2，若ΔT 1>ΔT 2，则λ1和λ2的关系为 。

（A ）λ1>λ2 (B) λ1<λ2 (C) λ1=λ2 (D)无法确定6.有一逆流操作的吸收塔，在其他条件不变时，若增大吸收剂用量，出塔液体浓度 。

（A ）减小 (B) 增大 (C) 不变 (D)难以确定7.吸收塔的操作线时直线，主要基于 。

（A ）低浓度物理吸收 (B) 物理吸收 (C) 化学吸收 (D)高浓度物理吸收 8. 有一全回流操作的精馏塔，已知相对会发度为2.47，x 3=0.65，y 3= 。

9.精馏塔在进料组成、进料热状态参数、回流比不变时，将加料口向上移动一层塔板，此时塔顶产品浓度 ，塔底产品浓度 。

（增大、减小、不变） 10.饱和空气在恒压下冷却温度从T1降至T2，其相对湿度 ，绝对湿度 ，露点温度 ，湿球温度 。

（增大、减小、不变、无法确定） 二、（20分）如图所示，用离心泵将水由水槽送至水洗塔中，塔内的表压为9.807×104Pa ，水槽液面恒定，其上方通大气。

水槽液面与输水管出口端的垂直距离为20m ，在某送液量下，泵对水做功为317.7J ·kg -1，管内摩擦系数λ为0.018，吸入和压出管路总长为110m （包括管件及入口的当量长度，但不包括出口的当量长度），输水管尺寸为ø108mm ×4mm ，水的密度为1000kg ·m -3，泵的效率为70%，试求： （1）泵的输水量为多少m 3·h -1； （2）泵的轴功率为多少KW ？三、（20分）用一传热面积为3m2，由ø25mm×2.5mm的管子组成的单程列管式换热器，用初温为10℃的水将机油由200℃冷却至100℃，水走管内，机油走管间。

已知水和机油的质量流量分别是1000kg·h-1和1200kg·h-1，其定压质量热容分别为 4.18KJ·kg-1·k-1和2.0KJ·Kg-1·k-1，水侧和机油侧的对流传热系数分别是2000W·m-2·k-1和250 W·m-2·k-1。

两流体呈逆流流动（Re>104），忽略管壁和污垢热阻。

(1)计算说明该换热器是否适用/(2) 夏天当水的初温达到30℃时，而机油的流量及冷却程度不变，问此时换热器是否适用？如何解决（假设传热系数不变）？四、（20分）某连续精馏塔在常压下分离甲醇水溶液，其精馏段和提留段操作线方程分别为y =0.63x + 0.361y =1.805x - 0.0096试求：（1）此塔的操作回流比；（2）料液量为100Kmol·h-1，组成x=0.4，塔顶馏出液量；F（3）进料热状态参数δ。