2013年北京科技大学物理化学A考研真题.doc-资料库

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2013 年北京科技大学物理化学 A 考研真题北京科技大学 2013 年硕士学位研究生入学考试试题 ============================================================================== 试题编号： 804 试题名称：物理化学 A 适用专业：材料科学与工程说明：所有答案必须写在答题纸上，做在试题或草稿纸上无效。 ============================================================================== 一．单项选择题：（每题 2 分，共 36 分） 1．在一多组分体系中含有α、β、三相，其中α、β相中都含有 A 和 B 两种物质。当体系达到相平衡时，关于 A 和 B 两种物质的化学势说法正确的是。 (A)   A  B (B)   A  A (C)   A  B (D) 无法判断 2．将固体 NH4HCO3(s) 放入真空容器中，恒温到 400 K，NH4HCO3 按下式部分分解并达到平衡： NH4HCO3 (s)==NH3 (g)+H2O (g)+CO2 (g)，系统的独立组分数 K′和自由度数 f为。 (A) K′＝1，f ＝1 (B) K′＝2，f ＝0 (C) K′＝1，f ＝0 (D) K′＝3，f ＝1 3．已知 298K 时理想气体反应 N2O5 (g) == N2O4 (g)+ 1/2O2 (g)的rH 为 41.84 kJmol-1，若 B  (, BC mp )  0 ，需要增加 N2O4 (g)的产率可以采取的方法是。 (A) 降低温度 (B) 提高温度 (C) 提高压力 (D) 定温定容加入惰性气体 4．下列说法正确的是____。 (A) 热的物体比冷的物体温度更高，所以物体温度升高一定从环境吸热，而物体温度不变则与环境无热交换 (B) 热力学能的绝对值可通过功和热的测定而得到 (C) 在一绝热容器中，将等量的 100 °C 水与 0 °C 冰混合，体系最后温度将低于 50 °C (D) 在 101.325 kPa 下，1 mol 100 °C 的水等温蒸发为水蒸气，若水蒸气可视为理想气体，那么U=0，H=0 5．在(a)、(b)示意图中，AB 线代表等温可逆过程，AC 线代表绝热可逆过程。若从 A 点出发：

p A B C p p1 p2 V1 V2 V (a) A C (b) B V (1) 经绝热不可逆膨胀到达 V2 见图(a)，则终点将在____。 (A) C 之下 (B) B 之上 (C) B 和 C 之间 (D) 无法判断 (2) 经绝热不可逆膨胀到达 p2 见图(b)，则终点将在____。 (A) C 之左 (B) B 之右 (C) B 和 C 之间 (D) 无法判断 6．下列说法正确的是____。 (A) 只有等温等压条件下才有吉布斯函数 G的变化值 (B) 过冷水凝结成冰是一自发过程，因此，S>0 (C) 在等温、等压、无其他功条件下，化学变化朝着亥姆霍兹函数 A 减少的方向进行 (D) 一定量理想气体绝热恒外压膨胀至平衡，G<0 7．在一定温度下，NaCl 水溶液和纯水经半透膜达成渗透平衡时，该体系的自由度是____。 (A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4 8．A 与 B 两组分构成恒压下固相部分互溶的凝聚体系相图示意如下，共有____个两固相平衡区。 (A) 2 个 (B) 3 个 (C) 4 个 (D) 5 个 9．区域熔炼技术主要是应用于____。 (A) 制备低共熔混合物 (B) 提纯 (C) 制备不稳定化合物 (D) 获得固熔体

10．某反应的反应方程式为 A＋B→2P，对此反应叙述正确的是。 (A) 此反应为二级反应 (B) 此反应为双分子反应 (C) 此反应为基元反应 (D) 此反应各物质间的计量关系已定 11．对于某一连串反应A→B→C，如果生产中需要的物质是中间产物B，则为了得到中间产物 B的最高产率应当。 (A) 增大反应物A的浓度 (B) 增大反应速率 (C) 提高反应温度 (D) 控制适当的反应时间 12．某反应，其半衰期与起始浓度成反比，则反应完成 87.5％的时间 t1 与反应完成 50％的时间 t2 之间的关系是。 (A) t1 = 2t2 (B) t1 = 4 t2 (C) t1 = 7 t2 (D) t1 = 5 t2 13．一般情况下，大多数物质的表面张力与温度的关系是。 (A) 温度升高表面张力降低 (B) 温度升高表面张力增加 (C) 温度对表面张力没有影响 (D) 不能确定 14．最能准确说明附加压力产生原因的是。 (A) 由于存在表面 (B) 由于在表面上存在表面张力 (C) 由于表面张力 的存在，在弯曲表面两边压力不同 (D) 表面分子和内部分子受力不均匀 15．接触角是指。 (A) 气，液经过液体与液，固之间的夹角 (B) 液，气经过气相与气，固之间的夹角 (C) 气，固经过固相与固，液之间的夹角 (D) 液，气经过气相和固相与固，液之间的夹角 16．对于同一电解质的水溶液，当其浓度逐渐增加时，以下何种性质将随之增加。 (A) 在稀溶液范围内的电导率 (B) 摩尔电导率 (C) 电解质的离子平均活度系数 (D) 离子淌度 17．电解水产生氧气和氢气时，若外电路通过了 0.4 mol 的电子，则。 (A) 阳极产生 0.2 mol 的氧气 (B) 阴极产生 0.2 mol 的氧气

(C) 阳极产生 0.2 mol 的氢气 (D) 阴极产生 0.2 mol 的氢气 18．在 25°C 时，电池 Pb(Hg)(a1)|Pb(NO3)2(aq)|Pb(Hg)(a2)中 a1> a2，则其电动势 E。 (A) >0 (B) <0 (C) =0 (D) 无法确定二、填空题（每空 2 分，共 54 分） 1．1 mol 100 °C、101325 Pa 的水向真空蒸发 100 °C、101325 Pa 的水蒸气。此过程的 H=U+pV，pV=W。而此过程的 W=0，所以上述过程的H=U，此结论对吗？为什么？ __________________________________________。 2．根据 dG=-SdT+Vdp，对任意等温等压过程 dT=0，dp=0，则 dG一定为零。此结论对吗？为什么？__________________________________________。 3．有一绝热、具有恒定体积的容器，中间用导热隔板将容器分为体积相同的两部分，分别充以 N2(g)和 O2(g)，如下图。若视气体为理想气体，则 N2(g)和 O2(g)构成的体系达到热平衡时的S=_____ J·K-1。达热平衡后将隔板抽去，两种气体进行混合，求达到新平衡时体系的S=_____ J·K-1。 1 mol N2 293 K 1 mol O2 283 K 4．已知 25°C 时，水的标准摩尔生成吉布斯自由能为-237.19 kJmol-1。在 25°C、100 kPa 下，用 2.200 V 的直流电使 1 mol 水电解成 100 kPa 的氢气和 100 kPa 的氧气，放热 139 kJ，该反应的摩尔熵变为____。 5．下列四种状态的水，化学势大小排列关系是（1）373.15 K，101325 Pa 液态水的化学势1；（2）373.15 K，101325 Pa 水蒸气的化学势2；（3）373.15 K，303975 Pa 液态水的化学势3；（4）373.15 K，303975 Pa 水蒸气的化学势4。 6．在 308.15 K，某有机液体（1）和某有机液体（2）组成二组分溶液，该溶液的蒸气压 p 与液相组成 x、气相组成 y之间的关系由实验测得，列表如下： x2 y2 0.0000 0.0100 0.0500 0.2000 0.4000 0.5000 1.0000 0.0000 0.0414 0.2000 0.5754 0.7446 0.7858 1.0000

p/Pa 13706 14159 16212 25358 34291 36930 39343 假定蒸气为理想气体，当有机液体（1）在溶液中的摩尔分数为 0.6 时，若以纯液体（1）为标准态，则有机液体（1）活度为；有机液体（1）的活度系数为；以假想的纯物质有机液体（2）为标准态，则有机液体（2）的活度为。 7．在 200~400 K 温度范围内，反应 NH4Cl(s)=NH3(g)+HCl(g)的标准平衡常数与 T的关系为：为 ln  K  2.16 9127 K/ T J·mol-1，△rSm 为，计算 300 K 时，该反应的△rGm  J·K-1·mol-1。（假设上述反应的焓变随反应温度的变化可以忽略。） 8．固态氨和液态氨的饱和蒸汽压与温度的关系分别为： ln(p/Pa)=27.92-3754/(T/K) ln(p/Pa)=24.38-3063/(T/K) 则氨三相点的压力为；氨的汽化热和熔化热。 9．在 298K 时，下列反应可以进行到底：N2O5(g)+NO(g)→3NO2(g)。当反应物的初始压力 p(N2O5)=133.4 Pa、p(NO)=13.34 Pa 时，作 lg p(N2O5/Pa)~t图得一直线，相应的半衰期为 2.0 h。当 N2O5 和 NO 的初始压力均为 6.67 kPa 时，测得下列实验数据： p总/ kPa t/ h 13.34 0 15.30 1 16.68 2 若反应的速率方程可表示为   k p x 5N O 2  p y NO ，则 k= ， y= 。 10．对于反应 H2 + Br2  2 HBr，有人提出了如下包含五个基元反应的机理： 2 2 k 1 Br 2 Br +H  H +Br  2 H +HBr  k 2Br 2Br   k    Br 2   k k 3 4 HBr+H HBr+Br H +Br    2 5 根据上述反应机理，建立 H2 + Br2  2 HBr 的反应速率方程，为 d [HBr] dt  。 11．20 °C 时水的表面张力为 72.75×10-3 N·m-1 ，在该温度下使水的表面积增大 4 cm2 ，则此过程的 G = 。 12．在通常情况下，T、p一定时，气体被固体表面吸附的过程其熵变S0，焓变 H0。（选填  ，＝，  ）

13．定温下某溶液的表面张力随浓度增大而减小，则该溶液的单位界面过剩量0。（选填  ，= ，  ） 14． 25 °C时乙醇水溶液的表面张力与溶液中乙醇的浓度c(单位mol·dm-3)的关系为： /(mN·m-1) =72.0-0.5(c/ mol·dm-3)+0.2(c/ mol·dm-3)2 计算当c = 0.600 mol·dm-3 时， (1) 乙醇在溶液表面的单位界面过剩量Г= mol·m-2； (2) 将半径为1.00×10-3 m 的毛细管插入溶液，毛细管中液面的高度h= m。假设乙醇溶液完全润湿毛细管，溶液密度ρ＝0.986×103 kg·m-3 ，g =9.80 N·kg-1。 15 ．请叙述热力学第三定律 ______________ ，并就所能解决的问题予以简要说明 ______________。 16 ．离子的极限摩尔电导率   2( m Ca 1 2  ) 及 (  m Br  分别为 59.4×10 与 78.4×10 -4 -4  ) S·m 2 ·mol -1 ，则  ＝________ S·m 2CaBr 2 ·mol -1 。 17．质量摩尔浓度为 b的 Al (SO ) 3 4 2 水溶液的离子强度是__________ 。三、计算题（每小题15分，共60分） 1．反应物 A 发生如下反应，能同时生成主产物 B 以及副产物 C，反应均为一级： k1 k2 A B C  10825 T K / ) / k s ； 2  8.90exp(  9622.3 T K / ) 。 1.20 10 exp(  3 已知 / k s 1  请问： (1) 反应的活化能 E1 和 E2 分别是多少？ (2) 使产品中 B 含量大于 90.0%（摩尔百分含量）时所需的反应温度？ (3) 通过计算说明可否得到含 B 为 99.5%（摩尔百分含量）的产品。如果不能得到，请计算产品中 B 的理论最大含量。 2．已知 298 K 时，电池 Pt, H2 (p)｜NaOH(a)｜HgO(s), Hg(l) 的电动势 E=0.9265V，水的标准生成焓ΔfHm = -285.81 kJ·mol-1，并查表得 298 K 时，下列各物质的摩尔熵值为：

物质 HgO(s) O2(g)  Sm / J·K -1·mol -1 73.22 205.10 H2O(l) 70.08 Hg(l) 77.40 H2(g) 130.67 (1) 写出该电池的电极反应和电池反应； (2) 计算该电池的ΔrGm ； (3) 计算 298 K 时 HgO(s)的分解压。 3．反应 CO(g)+Cl2(g)=COCl2(g)在 373Ｋ时 K=1.25×108 。 (1) 已知上述反应的△rSm  (373 K)为-125.52 J·mol-1·K-1，求 COCl2(g) 373 K 时解离为 CO(g)和 Cl2(g)反应的△rHm 为多少？ (2) 设上述反应的∑BCp,m=0，且反应开始时系统中只有 COCl2(g)，在保持系统压力为 200 kPa 的条件下，若要 COCl2(g)的解离度为 0.001，则反应温度应控制在多少？。 4．有两种物质 A、B，其熔点分别为 1500 °C、1700 °C，且 B 在 1400 °C 时有一晶型转变（ (B    ℃ 1400 ) (B )  )。又知 A 与 B 能形成两种不稳定化合物 A2B 和 AB，其中化合物 A2B 于 1200 °C 分解得到固态纯 A 及 xB=0.38（B 的摩尔分数，下同）的液态混合物，化合物 AB 于 1100 °C 时分解得到固态纯 B 及 xB=0.45 的液态混合物。另外，该 A-B 二元系统具有一个最低共熔点（xB=0.40，1000 °C）。 (1) 请根据以上相平衡信息，示意画出该系统相图的大致形状； (2) 绘制 xB=0.36 的样品从 1500 °C 冷却到 800 °C 的冷却曲线示意图； (3) 有 1 mol xB=0.20 的混合物自熔化后开始冷却，首先析出的物质是什么？最多可得到多少该物质?

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