廈門大學2015年826物理化學（含答案）考研真題

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廈門大學2015年招收攻讀碩士學位研究生

入學考試試題

科目代碼：826

科目名稱：物理化學

招生專業(yè)：化學化工學院、材料學院、能源研究院各專業(yè)

考生須知：1.答題必須使用黑（藍）色墨水（圓珠）筆：不得直接在試題（草稿）紙上

作答；凡未按規(guī)定作答均不予評閱、判分；責任考生自負。

一、選擇題

1-1將橡膠電鍍到金屬制品上，應用的原理是：()

(A)電解(B)電泳(C)電滲(D)沉降電勢

1-2在大分子溶液中加入大量的電解質,使其發(fā)生聚沉的現(xiàn)象稱為鹽析,產生鹽析的主

要原因是：

()

(A)電解質離子強烈的水化作用使大分子去水化

(B)降低了動電電位

(C)由于電解質的加入，使大分子溶液處于等電點

(D)動電電位的降低和去水化作用的綜合效應

1-3(1)冬季建筑施工中，為了保證施工質量，常在澆注混凝土時加入少量鹽類，其主

要作用是？()

(A)增加混凝土的強度(B)防止建筑物被腐蝕

(C)降低混凝土的固化溫度(D)吸收混凝土中的水份

(2)為達到上述目的，選用下列幾種鹽中的哪一種比較理想？()

(A)NaCl(B)NH4Cl

(C)CaCl2(D)KCl

1-4在300K時，液體A和B部分互溶形成和兩個平衡相,在相,A的摩爾分數(shù)為0.85,

純A的飽和蒸氣壓是22kPa,在相中B的摩爾分數(shù)為0.89,將兩層液相視為稀溶液,則A的

亨利常數(shù)為：()

(A)25.88kPa(B)200kPa

(C)170kPa(D)721.2kPa

1-5假定某原子的電子態(tài)有兩個主要能級，即基態(tài)和第一激發(fā)態(tài)，能級差為1.3810-21J，

其余能級可以忽略，基態(tài)是二重簡并的。則在100K時，第一激發(fā)態(tài)與基態(tài)上的原子數(shù)之

比為：

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()

(A)3(B)0.184(C)1(D)0.01

1-6近獨立定域粒子體系和經典極限下的非定域粒子體系的()

(A)最概然分布公式不同

(B)最概然分布公式相同

(C)某一能量分布類型的微觀狀態(tài)數(shù)相同

(D)以粒子配分函數(shù)表示的熱力學函數(shù)的統(tǒng)計表達示相同

二、計算題

2.合成氨的工業(yè)化，被稱為“現(xiàn)代物理和化學工程中偉大的成功范例之一。”德國化學家

Haber(哈伯）因此而獲得1919年諾貝爾化學獎。

早期的合成氨生成中，原料氫是以氧化鐵系為催化劑從水煤氣變換反應而得到，即

CO（g)+H2O（g）=====CO2(g)+H2(g)

雖然氧化鐵催化劑的主體成分是Fe2O3(s),但真正起催化作用的活性組分是Fe3O4。為此，在

變換反應之前，須利用半水煤氣中的H2(g)及CO（g)將Fe2O3(s)還原為Fe3O4(s);與此同時，

H2（g)和CO（g）也有可能將Fe3O4(s)還原為Fe(s),這將使催化劑失活

1/4Fe3O4(s)+H2(g)→3/4Fe(s)+H2O(g)(2)

1/4Fe3O4(s)+CO(g)→3/4Fe(s)+CO2(g)(3)

在700K時，某次變換反應在變換前各物質的組成x(摩爾分數(shù)）和298K時所需的熱力學數(shù)

據(jù)列于下表（設反應的△rHmθ為常數(shù)）

1.設變換后N2（g)及其他氣體的組成不變，CO的含量降低至0.05,請計算變換后H2O

（g),CO2(g),H2(g)的組成。

2.在700K時，催化劑的主要成分是什么？

3.當溫度升至何值時，催化劑將失去活性？為避免催化劑的高溫失活，應采取哪些措施？

4.在化肥廠的變換工段,主要進行如下反應:CO+H2O=CO2+H2,現(xiàn)有p,400℃下組成

為CO32%,H237%,CO28%,N223%的原料氣與相當于6倍量的水蒸氣一起通入變換塔。若設

反應在絕熱條件下進行,出口氣溫度為500℃,求CO的變換率及出氣口的氣體組成。

-1-1

已知各氣體的平均摩爾定壓熱容Cp,m/J·K·mol為：

COH2CO2N2H2O

29.829.243.829.734.9

-1-1

CO2,CO,H2O三種氣體在298K的生成熱分別為-393.5kJ·mol,-110.5kJ·mol和

-241.8kJ·mol-1。

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1

3.2Ag(s)+2O2(g)=Ag2O(s)反應的

-1

ΔrGm(T)=[-32384-17.32(T/K)lg(T/K)+116.48(T/K)]J·mol。

(1)試寫出該反應的ΔrS(T),ΔrH與溫度T的關系式；

(2)目前生產上用電解銀作催化劑,在600℃,p下將甲醇催化氧化成甲醛,試說明在生

產過程中Ag是否會變成Ag2O。

-1

4.已知苯乙烯的正常沸點為418K，摩爾蒸發(fā)焓為△vapHm=40.31kJ·mol

(1)若采用減壓蒸餾精制苯乙烯，當蒸餾溫度控制為323K時蒸餾設備壓力為多少？

(2)在418K，使飽和苯乙烯蒸氣絕熱可逆膨脹，溫度降低，問苯乙烯蒸氣是否會凝

-1-1

結？假設蒸氣可視為理想氣體，且Cp,m=215J·K·mol（須說明理由）

5.證明：只做體積功的一定量物質單相體系的dS=(Cp/T)dT-(V/T)pdp

6.292.2K時，丁酸水溶液的表面張力可以表示為0aIn(1+bc)，其中0為純水的表面

張力，a，b為常數(shù)：

（1）試求該溶液中丁酸的表面超量與濃度c的關系。

（2）若已知ab=1.31102Nm1,=19.62dm3mol1，試計算c=0.200moldm3時的。

（3）試計算當濃度達到bc1時的。設此時表面層上丁酸成單分子層吸，試計算在液面

上丁酸分子的截面積為若干？

（4）已知丁酸=0.80gcm3，求丁酸的分子近似長度。

（5）已知平均鍵長l分別為lCO0.14nm，lCH0.10nm，lCC0.15nm，

lOH0.10nm，所有鍵角近似為1090，計算丁酸長度，并與（4）中結果比較。

7.Michaelis-Menten酶催化反應歷程為：

k1k2

E+SES，ESE+P

k-1

(1)推導反應速率方程；

(2)求最大反應速率rmax及r=rmax/2時的底物濃度；

若已知K1=k1/k-1，設計一實驗方法測定k1,k-1,k2

k

8.氣相反應I2＋H22HI,已知反應是二級反應,在673.2K時，其反應速率

常數(shù)為9.869×10-9(kPa·s)-1。現(xiàn)在一反應器中加入50.663kPa的氫氣,反應器中已含

有過量的固體碘,固體碘在673.2K時的蒸氣壓為121.59kPa,(假定固體碘和它的蒸氣

很快達成平衡),且沒有逆向反應。

(甲)計算所加入的氫氣反應掉一半所需要的時間；

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(乙)證明下面反應機理是否正確

k1

I2(g)2I(快速平衡,K為平衡常數(shù)，K=k1/k-1)

k1

k

H2＋2I2HI(慢步驟,k速率常數(shù))

9.工業(yè)上，目前電解食鹽水制造NaOH的反應為：

2NaCl+2H2O──→2NaOH+H2(g)+Cl2(g)(1)

有人提出改進方案,改造電解池的結構,使電解食鹽水的總反應為:

1

2NaCl+H2O+O2(空氣)──→2NaOH+Cl2(g)(2)

2

(1)分別寫出二種方案的陰極和陽極的反應

(2)計算在298K時,兩種反應的理論分解電壓各為多少?

設活度系數(shù)均為1,溶液pH=14

(3)計算改進方案在理論上可節(jié)約多少電能?(用百分數(shù)表示)

--

以上計算可作合理的近似，如：(Cl2/Cl)≈(Cl2/Cl)

10.298K時，有如下兩個反應：

2+–

(a)2Hg(l)+O2(g)+2H2O(l)=2Hg+4OH

2+–

(b)2Hg(l)+O2(水中溶解態(tài))+2H2O(l)=2Hg+4OH

將反應(a)設計成電池，其E=-0.453V。工業(yè)排放的廢汞，可與水中溶解氧發(fā)生如

(b)所示的反應，設廢液呈中性，在液面上O2(g)分壓為0.21×p，活度系數(shù)均為1。

⑴寫出反應(a)的電池表示式。

⑵當廢液中的[Hg2+]為1×10-5mol·kg-1時，反應(b)能否自發(fā)進行？

2+

⑶[Hg]在廢液中濃度為多少時，不再與溶解O2反應？

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廈門大學2015年招收攻讀碩士學位研究生

入學考試試題

科目代碼：826

科目名稱：物理化學

招生專業(yè)：化學化工學院、材料學院、能源研究院各專業(yè)

考生須知：1.答題必須使用黑（藍）色墨水（圓珠）筆：不得直接在試題（草稿）紙上

作答；凡未按規(guī)定作答均不予評閱、判分；責任考生自負。

一、選擇題

1-1

【考點解析】膠體模塊知識點，電泳的知識點結合生活的考察。將橡膠點制度在金屬上屬

于電泳的現(xiàn)象。必須了解四個選項內容的定義以及知識點。

【參考答案】B

1-2

【考點解析】膠體模塊知識點,鹽析的知識點要掌握。

【參考答案】D

1-3

(1)冬季建筑施工中，為了保證施工質量，常在澆注混凝土時加入少量鹽類，其主要作

用是？()

(A)增加混凝土的強度(B)防止建筑物被腐蝕

(C)降低混凝土的固化溫度(D)吸收混凝土中的水份

(2)為達到上述目的，選用下列幾種鹽中的哪一種比較理想？()

(A)NaCl(B)NH4Cl

(C)CaCl2(D)KCl

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【考點解析】相平衡模塊知識點結合生活實際進行靈活考察。

【參考答案】（1）C（2）C

1-4

在300K時，液體A和B部分互溶形成和兩個平衡相,在相,A的摩爾分數(shù)為0.85,純A的

飽和蒸氣壓是22kPa,在相中B的摩爾分數(shù)為0.89,將兩層液相視為稀溶液,則A的亨利常數(shù)

為：()

(A)25.88kPa(B)200kPa

(C)170kPa(D)721.2kPa

【考點解析】考察亨利定律公式的應用。

對相:溶劑A服從拉烏爾定律

*

pA()=pAxA=22kPa×0.85=18.7kPa

對相：pA()=pA(),因為溶液上方A物質只有一個蒸氣壓

kA,x()=pA()/xA=18.7kPa/0.11=170kPa

【參考答案】C

1-5

【考點解析】統(tǒng)計熱力學的考察，每年都會考察選擇題。

【參考答案】B.理由如下：

1-6

【考點解析】統(tǒng)計熱力學基本知識點的考察。

【參考答案】B.

二、計算題

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2.

【考點解析】化學熱力學，化學平衡，催化劑等知識點的考察。每年第一題都會是題目很長，

計算量很大且分值很大的題目，對此類題目必須多加練習和掌握。

【補充一題】1.設變換后N2（g)及其他氣體的組成不變，CO的含量降低至0.05,請計算變

換后H2O（g),CO2(g),H2(g)的組成。

（上面的1,2兩個問題即為真題的2,3問）

【解答思路】

(第一道題解答方法相似的題目，用例題1的方法只需替換下數(shù)據(jù)即可求出變換后的組成)

例題1：

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（2）在700K時催化劑的主要成分是Fe2O3。

（3）通過計算得知溫度高于500K時催化劑將失去活性。

措施：①溫度不要高于失去催化活性的值；②控制氫氣和一氧化碳的含量等。

3.1反應的Δ$

2Ag(s)+2O2(g)=Ag2O(s)rGm(T)=[-32384-17.32(T/K)lg(T/K)+116.48(T/K)]

J·mol-1。

(1)試寫出該反應的ΔrS(T),ΔrH與溫度T的關系式；

(2)目前生產上用電解銀作催化劑,在600℃,p下將甲醇催化氧化成甲醛,試說明在生產

過程中Ag是否會變成Ag2O。

【考點解析】化學平衡知識點的考察，關鍵在于轉化ΔΔ

rG的公式，以及掌握rS(T),

Δ

rH的公式。

【參考答案】

[答](1)ΔrS(T)=-[ΔrG(T)/T]p

=[17.32lg(T/K)-108.96]J·K-1·mol-1(4分)

ΔrH(T)=ΔrG(T)+TΔrS

=[-32384-7.52(T/K)]J·mol-1(3分)

-1

(2)ΔrG(873.15K)=24.84kJ·mol>0(2分)

故Ag不會變成Ag2O。(1分)

-1

4.已知苯乙烯的正常沸點為418K，摩爾蒸發(fā)焓為ΔvapHm=40.31kJ·mol

(1)若采用減壓蒸餾精制苯乙烯，當蒸餾溫度控制為323K時蒸餾設備壓力為多少？

(2)在418K，使飽和苯乙烯蒸氣絕熱可逆膨脹，溫度降低，問苯乙烯蒸氣是否會凝結？

-1-1

假設蒸氣可視為理想氣體，且Cp,m=215J·K·mol（須說明理由）

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【考點解析】化學熱力學第二定律知識點的考察。

【參考答案】

5.證明：只做體積功的一定量物質單相體系的dS=(Cp/T)dT-(V/T)pdp

【考點解析】化學熱力學第二定律知識點的考察。數(shù)量掌握四大基本公式。

【參考答案】

6.292.2K時，丁酸水溶液的表面張力可以表示為0abcIn(1+)，其中0為純水的表面

張力，a，b為常數(shù)：

（1）試求該溶液中丁酸的表面超量與濃度c的關系。

（2）若已知ab=1.3110N2131m,=19.62dmmol，試計算c=0.200moldm3時的。

（3）試計算當濃度達到bc1時的。設此時表面層上丁酸成單分子層吸，試計算在液面

上丁酸分子的截面積為若干？

（4）已知丁酸=0.80gcm3，求丁酸的分子近似長度。

（5）已知平均鍵長l分別為lCO0.14nm，lCH0.10nm，lCC0.15nm，

lOH0.10nm，所有鍵角近似為1090，計算丁酸長度，并與（4）中結果比較。

【考點解析】表面張力知識點的考察，記住表面超量，截面積的求算公式，并且靈活應用這

些知識點。

【參考答案】

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7.

【考點解析】復雜化學動力學知識點的考察，酶催化反應知識點的基本考察，需掌握單分子

反應，酶催化反應，酸堿反應，自催化