物化考研.docx
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物化考研
1998-2003年物理化学考研试题
1998年试题
说明:
应届考生做:
一、二、三、四、五、六、七、八题
在职考生做:
一、二、三、四、五、六、七、九题
一、(16分)
T/K
(1)物质的量的基本单元可以是原子、分子、离子、自由基、电子等,也可以是这些粒子的特定组合。
(对、错)
(2)某实际气体的温度T低于它的波义耳温
度TB。
试在右图中画出该气体在温度T下Z-p Z
恒温线的大致形状。
(3)对于组成不变的均相封闭系统,公式
dHm =Cp,mdT 的适用条件是______________
_____________________________。
(4)用Joule-Thomson效应使某气体致冷,
它必须在mJT______0的区域节流膨胀。
(>,=,<)
(5)在什么条件下,克劳修斯不等式 0 p
dS-dQ/T³0可以简化为dG£0的形式?
___________________________。
(6)多组分多相封闭系统的相平衡条件可以表达为________________。
(7)对于K个组分,各组分物质的量分别为n1,n2,… ,nk的均相系统,其容量性质X与偏摩尔量Xi之间的关系为_____________________。
(8)在何种情况下拉乌尔定律和亨利定律才相一致?
______________________
(9)将凝聚相中的化学反应设计成可逆的原电池,得到其DH和DG随温度的变
化如右图。
据此能斯特得到了=______
和=________。
试表述能斯特热定理 DG DG
_________________________________________。
(10)写出任意一个表面相的热力学基本方 DH DH
程___________________________。
(11)试写出子分配函数的析因子性质
________________________________________。
(12)试写出玻尔兹曼关系式________ 0 T
_________________。
阐明其物理意义______________________________________。
(13)阿仑尼乌斯方程是否适用于所有的化学反应?
________。
(是,不是)
二、(10分)
H2O2水溶液在KI存在下发生分解反应:
H2O2H2O+O2。
今在一定温度下将5.00gH2O2水溶液与5cm3一定浓度的KI水溶液混合,并以排水集气法于集气管中收集氧气,直至H2O2分解完毕。
(1)若集气管中得到101325Pa的气体52.00cm3。
求H2O2水溶液中H2O2的质量百分数。
(2)若将集气管从水槽中提高,使气体的体积变为62.00cm3。
求此时气体的总压及氧气的分体积。
已知水槽和集气管的温度均为25℃,该温度下水的饱和蒸气压为3168Pa。
大气压力为101325Pa,H2O2的摩尔质量为34.016gžmol-1。
设气体为理想气体。
三、(8分)
求反应CH3COOH(g) CH4(g)+CO2(g)在1000K时的标准摩尔反应焓。
已知数据如下:
物 质
CH3COOH(g)
52.3
CH3COOH(l)
-484.09
CH4(g)
-74.85
37.7
CO2(g)
-393.51
31.4
25℃时CH3COOH(l)的蒸发热为49.25kJžmol-1。
四、(16分)
1mol单原子理想气体,由0.2MPa、11.2dm3的初态,经pT=常数的可逆途径压缩到0.4MPa。
试求终态体积V2、温度T2以及DU、DH、DS、W。
五、(14分)
(1)在温度TK时,纯物质液体A和B的饱和蒸气压分别为和,并且>,设二者可以形成理想溶液。
试证明此温度下溶液的蒸气总压介于与之间。
(2)20℃时,HCl气体溶于苯中形成理想稀溶液。
当达气液平衡时,液相中HCl的摩尔分数为0.0385,气相中苯的摩尔分数为0.095。
已知20℃时苯的饱和蒸气压为10.010kPa。
试求:
①气液平衡时的气相总压;②20℃时HCl在苯中溶解的亨利常数。
六、(12分)
气体A在1000℃、2下通过反应器的催化剂层,发生如下理想气体反应:
2A(g) B(g)+C(g)
分析达反应平衡的出口气体得知,500cm3(STP)气体混合物中含有200cm3(STP)的C(g)。
(1)求该反应在1000℃时的。
(2)若反应在1000℃时,温度升高1K,增大1%。
试求反应在1000℃时的、和。
设反应的DCp =0,=101325Pa。
七、(12分)
某温度下,纯N2O5(g)于体积为V的容器中发生如下分解反应:
2N2O5(g) 4NO2(g)+O2(g)
此温度下反应的半衰期为1.40´103s,且与反应物的初始压力无关。
(1)求反应的速率系数。
(2)若N2O5(g)的初始压力为60.0´103Pa,试求反应开始10s和600s时系统的总压。
八、(12分)
(1)已知25℃时,纯水的电导率k=5.50´10-6Sžm-1,密度r=997.07kgžm-3。
离子H+和OH-的无限稀释摩尔电导率=0.03498Sžm2žmol-1、=0.01983Sžm2žmol-1。
试求水的离子积KW。
(水的摩尔质量为18.015kgžmol-1)
(2)将如下反应设计成电池:
(a)H2(p)+2Fe3+() 2H+()+2Fe2+()
(b)Cd-Hg(a1)®Cd-Hg(a2)
九、(12分)
已知电池Ag,AgCl(s)½NaCl(aq)½Hg2Cl2(s),Hg,25℃时电池反应的=5.44kJžmol-1,电动势的温度系数为3.41´10-4VžK-1。
试写出电极反应、电池反应并计算电池反应的、及电动势E。
1999年试题
一、(16分)
1.对于一定温度下的纯物质液体,按照吉布斯表面相模型,热力学基本方程 。
2.与蒸气达平衡的平面液体中有一半径为r的气泡。
已知平面液体的饱和蒸气压为,气泡中的饱和蒸气压为,若忽略液体对气泡的静压力,则 (>、=、<)。
3.将A、B、C三根毛细管的一端分别浸入水中,已知它们的半径,设它们与水的接触角均为。
(1)水在哪根毛细管中上升最高?
。
(2)哪根毛细管中液面上方水的蒸气压最小?
。
4.试写出物理吸附和化学吸附的三个主要区别
物 理 吸 附
化 学 吸 附
5.在高压时,兰缪尔吸附等温式为 。
6.在边长为a的立方箱中有一质量为m的移动子,其移动能为,则该移动子所处能级的简并度为 。
7.试写出玻尔兹曼能量分布公式 。
据此可见,能级的简并度愈大,粒子在能级中的出现几率愈 ,而能级愈高,则出现几率愈 。
(大、小)
8.子的配分函数的物理意义是 。
当温度时, 。
9.七个独立的定域子分布在、和三个能级上,这三个能级的简并度分别为1、3、2,各能级上的子数分别为3、3、1。
则这一分布拥有的微观状态数为 。
10.当温度(振动温度)时,则 。
二、(10分)
已知25℃时,
试求反应的及(环丙烷C3H6,g)。
三、(12分)
1mol双原子理想气体,依次经历下列三个过程:
(1)从25℃、101325Pa恒压加热至80℃;
(2)向真空自由膨胀,体积增大一倍;
(3)绝热可逆膨胀,温度降低至25℃。
试计算全过程的、、、、、、。
四、(10分)
在70~85℃的温度范围内,某纯物质液体A的饱和蒸气压与温度的关系为,若A的蒸发热不随温度而变,蒸气可视为理想气体,液体的体积忽略不计。
p的单位为Pa。
试求:
(1)纯物质A的摩尔蒸发热;
(2)在80℃时的A的饱和蒸气压随温度的变化率。
五、(14分)
有一固态部分互溶系统的液固平衡相图如图所示。
M、N、O三点组成(质量分数)分别为0.30、0.50和0.80。
(1)试写出各相区存在的相:
① ;② ;
③ ;④ ;
⑤ ;⑥ 。
(2)将210g为0.60的系统自Q点冷却到温度刚为,试问此时系统中有哪些相?
各相的质量是多少?
(3)试分别绘出系统自D点和P点冷却的冷却曲线。
六、(14分)
在400~500K温度范围内,反应
的标准摩尔反应吉氏函数服从如下方程:
(1)450K时将放入抽空的密闭容器中,若平衡时总压为101325Pa,试计算的转化率。
(2)计算450K时该反应的和。
七、(12分)
已知总反应按如下链反应机理进行,各基元反应的活化能也列于后:
链的引发
链的传递
链的终止
(1)试用稳定态处理法建立总反应的动力学方程式;
(2)求总反应的表观活化能。
八、(12分)
25℃时,测得电池
电动势,已知。
(1)写出电极反应和电池反应;
(2)计算;
(3)若ZnSO4的浓度为0.050mol«kg-1,测得相应电池的电动势E=0.5230V,试计算ZnSO4水溶液的离子平均活度系数。
()
2000年试题
一、(15分)
1.实际气体简化的微观模型是 。
2.将-5℃的低压水蒸气恒温加压时,可能出现的相态变化为 。
3.理想气体从同一初态开始,分别经历绝热可逆膨胀和绝热不可逆膨胀过程发生相同的体积变化,则该气体经 过程后,其终态温度更低。
4.试指出下列关系何者是正确的。
。
(1) ;
(2)
(3)
5.作为可逆性判据即平衡判据,适用于 。
6.热力学基本方程的适用条件是 。
7.一个系统由K个组分构成。
在一定状态下,其容量性质X与各组分物质的量ni、偏摩尔量Xi之间的关系为:
。
8.用逸度表示的实际气体混合物和液体混合物中组分i的化学位表达式为 。
9.对某液相化学反应,在它的、、中, 只是温度的函数, 还与压力及组成有关。
10.在一定温度下,向纯水中加入少量表面活性剂,则此表面活性剂的单位表面吸附量 零(大于、等于、小于)。
11.在室温下,一些双原子分子气体,如O2、N2、CO、Cl2等,其恒容摩尔热容均约为。
这是因为 。
12.阿仑尼乌斯活化能的定义式为 。
13.多数光化学反应的量子效率都不等于1,这是因为 。
14.下面的几个原电池,何者的电动势与氯离子的浓度无关。
(a)
(b)
(c)
(d)
二、(13分)
(1)制备氯乙烯的反应为。
若将反应器的温度维持在25℃,试求每用掉1kgHCl(g),至少需要15℃的冷却水多少?
已知H2O和HCl的摩尔质量分别为18.02和36.46g«mol-1,H2O(l)的。
设各气态物质均服从理想气体状态方程,其标准摩尔生成焓数据如下:
C2H2(g)
HCl(g)
CH2CHCl(g)
226.73
-92.307
35.6
(2)通常压力下,的反应热与温度间的关系为:
单位为。
设固体的体积略去不计,气体为理想气体,试求、与温度的关系式。
三、(15分)
(1)101325Pa下,-5℃的过冷C6H6凝固成-5℃的固态C6H6的熵变为-35.48J«K-1«mol-1,焓变为-9874J«mol-1。
已知-5℃的固态C6H6的饱和蒸气压为2.28kPa,试求-5℃时的过冷C6H6的饱和蒸气压。
(2)已知20℃时,液态C6H6的饱和蒸气压为9.96kPa,蒸发热为33.90kJ«mol-1。
设蒸发热不随温度而变化,试据所给数据估算-5℃时过冷C6H6的饱和蒸气压。
四、(11分)
(1)在20℃和40℃,CO2的压力为(101325Pa)时,某饮料的每1kg水中可分别溶解1.70g和1.00gCO2。
今用只能承受压力的容器充满该饮料。
试计算在20℃下充装时,必须控制CO2的平衡压力最高为多少,才能确保40℃下饮料在容器中安全存放?
假设饮料可视为CO2的水溶液,且服从亨利定律。
(2)试示意画出完全不互溶系统的二元系恒压液液气平衡相图,并在图上标明各相区内存在的相。
氯苯和水可视为完全不互溶的系统。
为提纯氯苯,可将其进行水蒸气蒸馏。
若大气压力为101325Pa,则蒸馏温度为91℃。
在此温度下,水和氯苯的饱和蒸气压分别为72.6kPa和28.7kPa。
试求馏出物中水与氯苯的物质的量之比。
五、(14分)
(1)在25℃下,将50gCuSO4«5H2O晶体放入预先抽空的体积为1m3的容器中。
问最多能有多少晶体完全脱水?
(2)若容器中预先置有吸附剂,且水能对它完全润湿。
试由计算结果说明,容器中的水蒸气能否在半径为10-3cm的吸附剂毛细管中凝结?
已知25℃时,纯水的表面张力为0.0720N«m-1,密度为0.998´103kg«m-1,饱和蒸气压为3168Pa,其它数据如下表:
CuSO4«5H2O(s)
CuSO4(s)
H2O(g)
-1879.9
-661.9
-228.61
249.69
159.61
18.02
六、(10分)
400℃时,反应可以进行完全,其速率方程为。
速率系数k与温度T的关系为:
。
(1)试求此反应的活化能和400℃的速率系数;
(2)若在400℃时将压力为26.7kPa的NO2通入反应器中,并发生上述反应,试求总压达到32.0kPa所需时间。
(设气体服从理想气体状态方程)
七、(9分)
对峙反应CO(g)+Cl2(g)COCl2(g)在350℃下进行,为确定其总速率方程中的m、n值,将纯净的CO和Cl2导入反应器,使二者反应。
共进行了三次实验,实验结果见下表:
实验编号
初始浓
度及初始速率
1
2
3
0.10
0.10
0.05
0.10
0.05
0.10
(1)试由实验数据确定m、n值;
(2)求350℃时的值;
(3)假定逆反应可略,Cl2的浓度为,且,试计算350℃时CO的半衰期。
八、(13分)
25℃时,电池 的电动势为1.1362V,电动势的温度系数为。
(1)写出电极反应和电池反应。
(2)电池在25℃下可逆放电96485C,吸收或放出多少热量?
(3)25℃下,电池在短路条件下放电96485C,吸收或放出多少热量?
2001年研究生试题
一、(15分)
1、某实际气体服从范德华方程,若其分子半径为r,阿伏加德罗常数用表示,则已占体积 。
2、在101325Pa下,纯净的水能以过冷的液态存在,这是为什么?
。
3、试写出正交硫与单斜硫发生晶型转变时,其转变温度与压力间的依赖关系 。
4、当理想气体在一气缸中经绝热过程从初态、、达到终态、、时,其 。
5、克希霍夫公式可用于计算温度对标准摩尔反应焓的影响,但要注意其适用条件为:
。
6、热力学第二定律的克劳修斯说法为:
热从低温物体传给高温物体是不可能的。
(对、错)
7、熵是由大量分子组成的宏观系统的性质,它的本质是 。
8、若用X表示系统的任一容量性质,则对于一个均相的含有K个组分的系统,其相应的偏摩尔量定义为 ,它应是 的函数。
9、实际气体、液体、固体及其混合物中组分i的化学位表示式为 。
10、Au-Ag二元系是固相完全互溶的系统。
将含有一定量Ag的熔融混合物冷却,则析出的晶体应是 。
(纯金属、化合物、固态溶液)
11、对于任意化学反应,当达到化学平衡时,各组分化学位之间的关系式为 。
12、对于化学反应,其反应速率系数、、之间的关系为:
。
13、有一电解质溶液,其中KCl和Ca(NO3)2的浓度都为0.01mol«kg-1,则此溶液的离子强度 。
14、原电池放电或充电时,电极要发生极化现象。
极化现象有两种,它们是 。
二、(12分)
试求反应在225℃下的等压热效应及等容热效应。
已知25℃时,。
在25~225℃之间各物质的平均摩尔热容:
,,。
三、(12分)
(a)25℃时将1molO2(g)从0.1MPa恒温可逆压缩至0.6MPa,试求此过程的Q、W、DU、DH、DS、DA、DG。
(b)在上题中,若自始至终用0.6MPa的外压恒温压缩之,试求过程的Q、W、DU、DH、DS、DA、DG。
(c)试以合适的平衡判据,对(b)的可逆性作出判断。
(设O2(g)可视为理想气体)
四、(15分)
含80.44g苯(A)和241.36g正己烷(B)的二元实际溶液,在25℃下达到气液平衡。
由实验测得其平衡气相总压为20.078kPa,平衡气相和液相的组成为、。
已知苯和正己烷的摩尔质量分别为和,25℃时的饱和蒸气压分别为12.693kPa和