PHYSICAL CHEMISTRY

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capital small name capital small name capital small name capital small name

Α alpha H η N nu Υ upsilon

Β beta θ theta Ξ ξ Φ phi

γ gamma Ι iota pi Χ χ

δ delta Κ kappa Ρ ψ psi

Ε epsilon Λ lambda σ sigma ω omega

Z zeta Μ μ τ tau

PHYSICAL CHEMISTRY

EXAM Ⅲ (6/11/2015)

Dept. Chem. & Biol. Eng., Korea Univ. Prof. D. J. Ahn 총 200점

1(30). Complete the following Greek letters.

2(30). 부항요법은 열 또는 음압 장치를 이용해서 부항기 안에 음압을 만들어 피부에 붙임으로써 물리적 자 극을 주어 피를 뽑거나 울혈을 일으켜 병을 치료하는 한방요법이다. 내부반지름이 3 cm인 반구형태의 부항용 기 내부를 가열하여 300 ℃로 만든 후 피부에 붙여서 적정시간이 지난 뒤 실온(25 ℃)을 유지하였다. 피부가 부어오르므로 부항용기 내부의 기체부피는 원래의 2/3로 준다고 하자. 부항용기의 무게는 무시할 수 있다고 가 정할 경우, 그림과 같이 부항기 끝에 끈을 연결하여 위쪽 방향으로 힘을 가할 때, 70 kg의 사람을 들어올리기 위하여 최소한 몇 개의 부항기가 필요하겠는가? (필요한 가정이 있으면 정의하고, 풀이 구상을 먼저 기술하시 오.)

3.(35). 액상 혼합물 A와 B의 activity coefficients는 Margules equation을 만족한다: lnγ_A = βx_B² and lnγB = βxA2, where β = w/RT.

(a:5) Gibb’s free energy of mixing(_{ })에 대한 관계식을 구하시오.

(b:5) xA→1일 때 그리고 xB→1일 때, 각각 Raoult’s law를 만족함을 증명하시오.

(c:5) xA→1일 때 그리고 xB→1일 때, 각각 Henry constant를 구하시오.

(d:8) 조성에 따른 Excess properties(GÊ, SÊ, and HÊ)를 구하고 도시하시오. (※ GÊ/nRT, SÊ/nR, HÊ/nRT vs xA로 도시)

(e:2) 이 액체 혼합물은 Regular solution인가?

(f:10) 액상 혼합물 A와 B의 activity coefficients가 ln_  _^ , ln_ _^로 표현될 경우 (a)~(e) 를 구하시오.

4(30). 압력 1 bar에서 1 mole의 CO₂(g)가 CO(g)와 O₂(g)로 해리되는 반응의 dissociation constant(α)는 온도에 따라 다음 표와 같이 변한다. 1000~1500 ℃의 온도영역에서 ∆_^⊖는 일정하다고 가정한다. (※  _^^^⁾

T/℃ 1122 1170 1225

/^{ } 1.44 2.50 4.71

(a:10) 각 온도에서 equilibrium constant(K), standard reaction properties(∆_^⊖^,∆^⊖^{and ∆}^⊖^{)를 계산하시오.}

(b:5) 기존공정에서 온도를 1426 ℃로 증가시켰을 때 K와 α를 구하시오.

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상평형도 2 상평형도 1

(c:10) 이 반응은 에너지분포 1과 에너지분포 2 중에서 어떤 것에 해당하는가? 또한 에너지분포로부터 온도 에 따른 K의 변화에 대해 설명하고 이를 (a) 및 (b)에서 계산한 결과와 비교하시오.

(d:5) 3 bar로 증가된 압력에서 반응이 진행될 때 각각의 온도(1426 ℃ 포함)에서의 K와 α를 구하시오.

5(35). Given the Daniell cell at 25 ℃, of which electrolyte concentrations are m(CuSO₄)=1.0×10^-3 mol/kg and m(ZnSO₄)=3.0×10^-3 mol/kg (m is the molality), mean ionic activity coefficients are γ_±(CuSO₄)=0.74 and γ_±(ZnSO₄)=0.60, answer the followings:

(a:5) Express the cell notation, the half-cell reactions at cathode and anode, and the overall cell reaction.

(b:7) Calculate the standard cell potential (Ecellθ), the standard reaction Gibbs energy _^, and the equilibrium constant K.

(c:10) Calculate the reaction quotient (Q), the reaction Gibbs energy

_, and the cell potential (Ecell).

(d:7) Calculate the electrolyte concentration of CuSO₄ in order to modulate the Daniell cell with its potential at E_cell=1.5 V.

(e:5) Consider another cell for which the overall cell reaction is Sn(s)+2AgCl(s)→SnCl₂(aq)+2Ag(aq). Calculate the standard cell potential

(Ecellθ), the standard reaction Gibbs energy _^, and the equilibrium constant K.

6(20). 1 bar에서 물질 A, B로 구성된 이성분계의 상평형도이다.

(a:3) 어떤 성분이 더 휘발성인가?

(b:5) 가-마 영역에서 DOF를 구하시오.

(c:5) 온도 T₁의 액체혼합물 a₁을 승온시켜 온도 T₂에서 a₂－b₁ 상태에 도 달하여 기액 평형을 형성하였다. 그 후 다시 감온시켜 T₃를 거쳐 T₄(=T₁) 로 감온하였다. 첫 단계에서 마지막 단계(총 4단계)까지 존재하는 모든 상 들의 조성을 구하시오. [※점 a₁에서 x_B = 0.90, 점 b₁에서 x_B = 0.58]

(d:7) 액체혼합물 a₁에서 A의 조성이 높은 액체를 추출하기 위한 방법을 제 안하시오.

7(20). 1 bar에서 물질 A, B로 구성된 이성분계의 T-xy 상평형도이다.

(a:10) 상평형도 1에서 혼합물 a가 T1 → T2 → T3 → T4(=T1)로 가는 과정에 대해 첫 단계에서 마지막 단 계(총 4단계)까지 존재가능한 모든 상들의 조성을 구하시오.

(b:10) 상평형도 2에서 혼합물 a가 T1 → T2 → T3 → T4 → T5로 가는 과정에 대해 첫 단계에서 마지막 단 계(총 5단계)까지 존재가능한 모든 상들의 조성을 구하시오.

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