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华南理工大学

2003年攻读硕士学位研究生入学考试试卷

(请在答题纸上做答，试后本卷与答题纸一同交回)

科目名称：物理化学

适用专业：材料物理化学、材料加工工程、环境工程、生物医学工程

点评：本套题题量偏多，至少多了3题，部分题难度偏大，且其中一道题所给的条件有误，使学生根本无法计算。

1. 一绝热容器中装有10mol 、80 ℃ 的纯水。已知液态水的恒压摩尔热容C p,m (H2O,l) 为 75.3J ·mol -1·K -1；水的摩尔气化焓和冰的摩尔焓分别为40 kJ·mol -1、46.004 kJ·mol -1。在101325Pa 下，为了使容器中的水温降至50 ℃ 。试问：

(1) 需加入0℃的冰为多少？

(2) 水和冰混合过程的总熵变。(10分)

解：本题求解需冰的溶化焓，但题目没有给出，题目给的冰的摩尔焓没有任何意义，所以是一个无法求解的题。也许，题目给的应该是冰的摩尔升华焓，这时冰的溶化焓可近似计算如下：

∆fus H = ∆sub H － ∆vap H = 46.004 kJ·mol -1－40kJ ·mol -1＝6.004 kJ·mol -1

(1) 设加入的冰量为x mol，根据绝热条件有

Q p =∆H = n (H2O) Cp,m (H2O,l)(50－80)K+ x [∆fus H +C p,m (H2O,l)(50－0)K] = 0

于是：

x ＝ n (H2O) Cp,m (H2O,l) ×30K/ [∆fus H +C p,m (H2O,l) ×50K]

＝ 10mol×75.3J ·mol -1·K -1×30K/[6004 J·mol -1+75.3J·mol -1·K -1×50K] = 2.31 mol

(2) ∆S = n(H2O) Cp,m (H2O,l) ×ln(333.15K/353.15K)+

x [∆fus H /273.15K+C p,m (H2O,l) ×ln(333.15K/273.15K)]