中科院2002年物理化學(xué)試題及答案

中科院2002年物理化學(xué)試題及答案2002年招收攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)試卷物理化學(xué)一、選擇題(20分)1,苯在一剛性絕熱容器中燃燒：C6H6(1)+U=0,H0,Q=0C.U=0,H=0,Q=015O2(g)=6CO2(g)+3H2O(g)()2U=0,H0,W=0D,U關(guān)0,H關(guān)0,Q=0,對(duì)于一定量理想氣體，些列過(guò)程不可能發(fā)生的是()A.等溫絕熱膨脹B.等壓絕熱膨脹C,吸熱而溫度不變D,吸熱而體積縮小.在封閉體系的S-T圖中，通過(guò)某點(diǎn)可以分別作出等容線和等壓線，其斜率分別為：SS=x和=yTTVp則在該點(diǎn)兩曲線的斜率的關(guān)系是()A.xyB.x=yC.xyD,無(wú)固定關(guān)系.恒溫時(shí)，B溶解于A形成溶液，若純B的摩爾體積大于溶液中B的偏摩爾體積，則增加壓力將使B在A中的溶解度如何變化？()A.增大B.減小C.不變D.不一定.在平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、振動(dòng)運(yùn)動(dòng)對(duì)熱力學(xué)函數(shù)的貢獻(xiàn)中，下述關(guān)系式中哪一個(gè)是錯(cuò)誤的？()A.Fr=GrB.Uu=HuC.Cv,u=Cp,uD.Cp,,t=Cvt.400K時(shí)，液體A的蒸汽壓為4*104Nm2，液體B的蒸汽壓為6x104Nm2o二者組成理想液體混合物。當(dāng)達(dá)氣一液平衡時(shí)，在溶液中A的摩爾分?jǐn)?shù)為0.6，則在氣相中B的摩爾分?jǐn)?shù)為()A.0.31B,0.40C.0.50D.0.60.反應(yīng)CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)S600℃,100kPa下達(dá)到化學(xué)平衡。當(dāng)p=5000kPa時(shí)，各氣體的逸度系數(shù)為：Y(CO2)=1.90,y(H2)=1.10,y(CO)=1.23,y(H2O)=0.77則平衡點(diǎn)()A.向右移動(dòng)B.不移動(dòng)C.向左移動(dòng)D.不能確定.對(duì)臨界膠束濃度(CMC)的說(shuō)法不正確的是()A.CMC是形成膠束的最低濃度B.在CMC前后溶液的表面張力有顯著變化C.在CMC前后溶液的電導(dǎo)值變化顯著D.達(dá)到CMC以后溶液的表面張力不再有明顯變化.0.001molkg1的K3[Fe(CN)6]水溶液的例子強(qiáng)度為()A.6.0x103B,5.0x103C,4.5x103D.3.00x103.反應(yīng)NO+A.B.C.D.1O2=NO2的速率在溫度升高時(shí)反而下降，這是因?yàn)?)2該反應(yīng)是一個(gè)光化學(xué)反應(yīng)該反應(yīng)催化劑的活性隨溫度升高而下降速控步驟前的快速平衡步驟放熱顯著這是一個(gè)放熱的復(fù)雜反應(yīng)二、(8分)已知反應(yīng)：(1)Na(s)-Na(g),H=+105kJ(291K)(2)Cl2(g)-2Cl(g),H=+250kJ(291K)(3)1Cl(g)+Na(s)-NaCl(s),H=411kJ(291K)2—Na(g)+e,U=493kJ(0K)(4)Na(g)(5)Na(g)+Cl(g)-NaCl(s),U=766kJ(0K)(6)NaCl(s)(0K)—NaCl(s),H=100kJ(291K)(7)Na(g)(0K)+Cl(g)(0K)-Na(g)(291K)+Cl(g)(291K),H=12.1kJ求氯原子的電子親合勢(shì)，即(8)Cl(g)+e-Cl(g)的U(0K)三、(6分)計(jì)算1mol苯的過(guò)冷液體在一5℃,p+時(shí)凝固過(guò)程的lsS和歸6。已知一5℃時(shí)固態(tài)苯和液態(tài)苯的飽和蒸汽壓分別為0.0225p摩爾熔化熱為9860Jmol1。和0.0264P，－5℃、p時(shí)苯的四、(6分)298K、p下，Zn和CuSO4溶液的置換反應(yīng)在可逆電池中進(jìn)行，做電功W=(反應(yīng)前后體200kJ,放熱Q=-6kJ。求該反應(yīng)的rU、rH、rS、rA和rG。積變化可忽略)五、(5分)由N個(gè)粒子組成的熱力學(xué)體系，其粒子的兩個(gè)能級(jí)為81=0和￡2=￡,相應(yīng)的簡(jiǎn)并度為g1和g2。試寫(xiě)出該粒子的配分函數(shù)假設(shè)g1=g2=1和=1x104mL該體系在a.0K時(shí)b.100K時(shí)c.8K時(shí)，n2/n1比值各為多少？六、(8分)Au和Sb分別在133K和903K時(shí)熔化，二者形成一種化合物AuSb2,在1073K有一不相合熔點(diǎn)，600K時(shí)該化合物與Sb形成低共熔混合物。(Au原子量197,Sb原子量122)試畫(huà)出符合上述數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)單相圖，并標(biāo)出所有相區(qū)的組成；(2)畫(huà)出含有50%(wt)Au之熔融物的步冷曲線。七、(8分)已知?dú)庀喾磻?yīng)2SO2+O2=2SO3的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)KC與T的函數(shù)關(guān)系為：logKC=*****/T+2.222logT14.585上述反應(yīng)可視為理想氣體反應(yīng)。、rUm和rGm。(1)求該反應(yīng)在1000K時(shí)的rHm1000K時(shí)，2x*****Pa下若有SO2、02、SO3的混合氣體，其中S02占20%(vol),02占20%(vol),試判斷在此條件下反應(yīng)的方向如何？八、(7分)計(jì)算一下電池在298K時(shí)的電動(dòng)勢(shì)和溫度系數(shù):AgAgCl(s)NaCl(aq)Hg2Cl2(s)Hg已知標(biāo)準(zhǔn)生成焓和標(biāo)準(zhǔn)熵如下表：九、(7分)某溶液中含有1.00molkg1Zn(NO3)2和1.00molkglCu(NO3)2,pH=4.0。該溶液在298K用光滑的Pt作為電極。試問(wèn)當(dāng)陰極電勢(shì)達(dá)一0.30V時(shí)，陰極上發(fā)生什么＋反應(yīng)？這時(shí)溶液中殘余Cu2的濃度為多少？已知H2在光滑Pt片和Cu片上的超電勢(shì)分別為0.1V和0.2V,①Zn2+,Zn=—0.7628V,①Cu2+,Cu=一0.337V。假設(shè)不考慮其活度系數(shù)的影響，且溶液中H濃度均一。1十、(8分)反應(yīng)AB,正逆反應(yīng)均為一級(jí)，K為平衡常數(shù)，T為熱力學(xué)溫度，k1、k1＋kk1的單位為s—1。已知在數(shù)值上:logk1=2000+4.0T2000logK=4.0T反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，網(wǎng)0=0.5moldm3,[B]0=0.05moldm3。試計(jì)算：(1)逆反應(yīng)的活化能E1=?400K下，反應(yīng)平衡時(shí)A和B的濃度。十^一、(6分)由實(shí)驗(yàn)得知，丁二烯的二聚作用：2c4H6(g)—C8H12(g)在440?660K的溫度范圍內(nèi)的速率常數(shù)為：k=9.2*109exp(99.12/RT)cm3mol1s1已知：玻爾茲曼常數(shù)kB=1.3806x1023JK1；普朗克常數(shù)h=6.6262x1034Js；請(qǐng)計(jì)算該反應(yīng)在600K的活化熵關(guān)rSm。十二、(5分)某表面活性劑的稀溶液，表面張力隨濃度的增加而線性下降，當(dāng)表面活性劑的濃度為104moldm－3時(shí)，表面張力下降了3x103NmL計(jì)算表面吸附量「2。設(shè)溫度為298K。十三、(6分)在298K下，一半透膜內(nèi)，有0.1dm3的很稀鹽酸水溶液，其中溶有1.3義103kg的一元大分子酸，假設(shè)它完全解離。膜外是0.1dm3的純水，達(dá)到滲透平衡時(shí)，＋膜外pH=3.26,由膜內(nèi)外H濃差引起的膜電位為34.9mV。假設(shè)溶液為理想溶液，試計(jì)算：a.膜內(nèi)的pH值；b.該大分子物的摩爾質(zhì)量。2002年考研試卷物理化學(xué)答案(20分).(B)2.(D)3.(A)4.(A)5.(D)6.(C)7.(C)七、七、(1)（（2）n28.(B)9.(A)10.(C)(8)=(3)(1)12(2)+(7)(6)(4)(5)得：U(0K)=+456kJG3=nRTln(p2/p1)=356.4JS=HGT=35.44JiK1W=200kJrU=QW=206kJrH=rU+(pV)=206kJrS=QR/T=20.1JiK1rA=rUTrS=200kJrG=rHTrS=200kJ(8分)q=Wgiexp(si/kT)=g1+g2xexp(s/kT)2/n1=ggxexp（s/kT）,試中1s/kT=hy/kT=hc/kT「.n2/n1=exp[hcu/kT]=exp[143.98/T]T=0K時(shí)，n2/n1=exp[8]=。T=100K時(shí)，n2/n1=exp[143.98/100]=0.2370（c）T=8K時(shí)，n2/n1=exp[0]=1（8分）（3分）（3分）（1分）（1分）（2分）（1分）（1分）（1分）（1分）（1分）（1分）（1分）六、繪圖（8分）相區(qū)名稱(chēng)（4分）步冷曲線（4分）TlTl+Au（s）l+Au（s）+C（s）1073Kl+C（s）C（s）+Sb2（s）+lE600C（s）+Sb（s）SbAuSb2tAuKc=Kp(CRT/p)將此式代入Kc與T的關(guān)系式，得1000K時(shí)，Kp=3.42(2分)(1分)「.rGm=RTlnKp=10.23kJimol1rHm=RT2dlnKpdTB=1.884義105Jimol1(2分)(1分)(2分)rUm=rHmWyBRT=180.14kJimol1,「Qp=22.5/.QpKp故反應(yīng)向左進(jìn)行。八、電池反應(yīng)：Ag(s)+1Hg2Cl2(s)-AgCl(s)+Hg(l)2rHm=fHm[AgCl(s)]+fHm[Hg(l)]fHm[Hg2Cl2(s)][Ag(s)]fHm=5.44kJimol1((1分)1rSm=Sm[AgCl(s)]+Sm[Hg(l)]Sm[Hg2Cl2(s)][Ag(s)]Sm2=32.9JiK1imol1rGm=rHmTirSm=4.37kJimol1E=rGm/zF=0.045V(2分)(2分)(1分)E1T=rSm,T=298K時(shí)，pzFE1T=rSm=3.41x104ViK1pzF九、①Zn2+,Zn=①Zn2+,Zn=0.7628V0.30V「.Zn不會(huì)析出①Cu2+,Cu=①Cu2+,Cu=0.7628V0.30V「Cu已析出殘液中：[Cu2+]4=①RT2+Cu2+,CuCu2+,Cu+zF（（2分）十、十、(1)ln[Cu]=0.30[Cu2+]=2.919x1022(molikg1)完全析出。當(dāng)1.00molkg—1的Cu2+在陰極幾乎全部析出時(shí)，陽(yáng)極反應(yīng)：H2O2e―2H++1202f陽(yáng)極有2molkg—1的H+產(chǎn)生，[H+]=2+10—4。26H+,H)n(0.2)=0.1822V-0.30V2,析出)=^(H+,H2,平lgK=lgk1k=20004.01Tlgk20001=T+4.0lgk4000E1=T+8.0,設(shè)Ink1=1RT+lnAE1=2.303Rx4000=76.59kJimol1平衡時(shí)，k1（[A]0xe）=k1（[B]0+xe）xk1[A]0+k1[B]0e=k+k=0.45molidm31[A]3e=0.05molidm[B]e=0.50molidm3（1分）（2分）（2分）（1分）（2分）（2分）（（2分）關(guān)SkBTexprm十一、k=hR關(guān)HrmexpRTkBTEaS2=iiexpexpehRRT，(2分)Ea=RT2A=dlnk=99.12kJimol1dTkBTS293116311