中科院大連化學物理研究所2002試題與答案資料

中國科學院大連化學物理研究所二○○二年攻讀碩士學位研究生入學考試物理化學及物理化學實驗試題一、判斷題(包括10小題，每小題1分，共10分)（）1.一定量理想氣體，從相同的始態(tài)出發(fā)，分別經(jīng)（i）絕熱可逆膨脹；（ii）絕熱不可逆膨脹到的終態(tài)體積相同。則（i）的終態(tài)溫度比（ii）的終態(tài)溫度低。（）2.催化劑既能加速反應，又能改變反應的。（）3.在一定溫度下，電解質(zhì)溶液的電導率與摩爾電導率均隨其濃度的增大而增大。（）4.使用可充電的化學電池播放錄音機時，電池對外輸出的電壓小于電池的電動勢；而對電池充電時，外加電壓要大于其電動勢。（）5.100℃，101325Pa的H2O(l)向真空膨脹為同溫同壓的水蒸氣為不可逆過程，所以G<0。（）6.反應系統(tǒng)H2(g)﹢O2(g)﹦H2O(g)在溫度為T壓力為時，定溫定壓反應的摩爾焓[變]為H2O(g)的標準摩爾生成焓[變]。（）7.由于化學反應的標準平衡常數(shù)只是溫度的函數(shù)，所以只要溫度不變，已達成的化學平衡不可能移動。（）8.由于大分子溶液是真溶液，是均相的熱力學穩(wěn)定系統(tǒng)，所以無丁達爾效應。（）9.稀溶液的依數(shù)性是指稀溶液的凝固點降低、沸點升高和滲透壓的量值與溶液中所含溶質(zhì)的分子（或離子）的數(shù)目（濃度）成正比，而與溶質(zhì)分子（或離子）的性質(zhì)無關。（）10.鞍點是反應的最低能量途徑上的最高點，但它不是勢能面上的最高點，也不是勢能面上的最低點。一、判斷題1．√2．×3．×4．√5×6．×7．×8．×9．√10．√二、選擇題(包括8小題，每小題2分，共16分)（）1.定溫定壓下，一定量純物質(zhì)由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，則系統(tǒng)和環(huán)境的熵變?yōu)椋篈.系>0，環(huán)<0B.系<0，環(huán)>0C.系<0，環(huán)﹦0D.系>0，環(huán)﹦0（）2.一定量組成一定的均相系統(tǒng)，無非體積功且定溫時，其吉布斯函數(shù)隨壓力的增大而：A.增大B.減小C.不變D.無法確定（）3.20℃時，相同濃度（均為0.005mol·kg-1）的LaCl3、CaCl2和KCl三種電解質(zhì)水溶液，離子平均活度因子由大到小的順序是：A.LaCl3>CaCl2>KClB.LaCl3>KCl>CaCl2C.CaCl2>LaCl3>KClD.KCl>CaCl2>LaCl3（）4.Al(NO3)3，Mg(NO3)2和NaNO3對AgI水溶膠的聚沉值分別為0.067mol·dm-3，2.6mol·dm-3和140mol·dm-3，則該AgI溶膠是：A.正溶膠B.膠粒呈電中性C.負溶膠D.無法確定（）5.某平行反應含有主、副兩個反應，主反應的產(chǎn)物為Y，活化能為；副反應產(chǎn)物為Z，活化能為，且>，則升高溫度：A.對生成Y有利B.對生成Z有利C.無影響D.無法確定（）6.水平放置的粗細均勻的毛細玻璃管中有一段汞柱，當在玻璃管右端稍稍加熱時，管中汞柱將：A.向左移動B.向右移動C.不移動D.無法確定（）7.與分子運動空間有關的分子運動的配分函數(shù)是：A.振動配分函數(shù)B.轉(zhuǎn)動配分函數(shù)C.平動配分函數(shù)D.前三個配分函數(shù)均與分子運動空間無關（）8.溫度T下，氯仿（A）和丙酮（B）形成非理想液態(tài)混合物，此二組分系統(tǒng)氣液平衡時，氣相壓力為29398Pa，蒸氣中丙酮的摩爾分數(shù)yB﹦0.818，而該溫度下純氯仿的飽和蒸氣壓﹦29571Pa，則以純氯仿為標準態(tài)時在液相中氯仿的活度為aA為：A.0.500B.0.994C二、選擇題 1．（B）2．（A）3．（D）4．（C）5．（A）6．（B）7．（C）8．（D）三、填空題(每空1分，共14分)1．無限稀薄的KCl和LiCl混合溶液中，Cl離子的遷移數(shù)為0.505，Li的遷移數(shù)為0.40，則該溶液中K離子的遷移數(shù)為。2．比較60℃下水在可潤濕的毛細管中（飽和蒸氣壓p1）、小液珠形態(tài)（飽和蒸氣壓p2）、燒杯中（飽和蒸氣壓p3）存在時其飽和蒸氣壓由大到小的順序：。3．Cd(s)的蒸氣壓與溫度的關系為：lg(p/Pa)﹦﹢6.439，Cd(l)的蒸氣壓與溫度的關系為：lg(p/Pa)﹦﹢5.772。則Cd的三相點溫度為K，Cd(s)的摩爾升華焓為kJ·mol-1，Cd(s)的摩爾熔化焓為kJ·mol-1。4．已知A,B兩種液體完全互溶，在常壓下具有最低恒沸混合物組成為D。若有一組介于B與D之間的A,B二組分溶液，在常壓下經(jīng)精餾后，在塔頂?shù)卯a(chǎn)物，在塔底得產(chǎn)物。5．對于反應AY，測得反應物A的濃度cA與反應時間t成線性關系。則該反應對于反應物A的級數(shù)是。6．在抽空的容器中放入NH4HCO3(s)，發(fā)生反應NH4HCO3(s)﹦NH3(g)﹢CO2(g)﹢H2O(g)且達到平衡，則這個系統(tǒng)的自由度數(shù)F﹦。7．純CCl4(A)及純SnCl4(B)液體可組成理想液態(tài)混合物。在100℃時，純CCl4(A)的飽和蒸氣壓為1.933×105Pa。已知該二組分形成的液態(tài)混合物中，SnCl4摩爾分數(shù)(xB)為0.726，在外壓力為1.013×105Pa的條件下，加熱到100℃時液態(tài)混合物開始沸騰。則開始沸騰時的第一個氣泡的組成是yA﹦，yB﹦。8．一定T,p下，B組分在相中的化學勢低于在相的化學勢，而其在相中的濃度高于在相中的。則B組分有自發(fā)從相向另一相轉(zhuǎn)移的趨勢。9．氧化鋁瓷件上需要披銀，需要判斷某溫度下液態(tài)銀在氧化鋁表面的潤濕情況。已知N·m-1,N·m,﹦1.77×10-3N·m。則液態(tài)銀與氧化鋁瓷件表面的接觸角為度，由此判斷該溫度下液態(tài)銀在氧化鋁表面潤濕。（選填“能”或“不能”）三、填空題 1、0.0952、>>3、712.14，109.9，9.104、D,B5、06、17、0.523，0.4778、9、146.82,不能 四、讀圖與畫圖題A、B二組分系統(tǒng)在下相圖（T-w圖）如附圖-12a。圖12b圖12b圖1（1）將①～⑥各區(qū)相的相態(tài)及成分填入下表；（2）水平線、及垂線上系統(tǒng)的條件自由度數(shù)分別為、和。（3）在附圖-12b中畫出a點冷卻的步冷曲線，并在轉(zhuǎn)折點處標出相應的相變化。（4）已知最低共熔點J(wB﹦0.5)和不相合熔點化合物C（wB﹦0.67），求系統(tǒng)點為a的某溶液(含A4.0g,B6.0g）降溫時，在固體A析出之前，最多可得到①①l(A＋B)②l(A＋B)＋s(A)③l(A＋B)＋s(C)④l(A＋B)＋s(B)⑤s(A)＋s(C)⑥s(B)＋s(C)②③④⑤⑥相區(qū)相態(tài)及成分圖14（圖14（3）見附圖-14（4）5.9五、計算填空題1．已知N2(g)的振動頻率v﹦7.075×1013s-1，轉(zhuǎn)動慣量I﹦1.394×10-46kg·m2，則N2(g)的振動特征溫度﹦K，轉(zhuǎn)動特征溫度﹦K。（已知普朗克常量h﹦6.6262×10-34J·s，玻爾茲曼常量k﹦1.3807×10-23J·K-1）.解﹦﹦K﹦3395K﹦﹦K﹦2.889K2．1mol單原子理想氣體從300K，1000kPa對抗200kPa的恒外壓，絕熱膨脹達到平衡。計算終態(tài)溫度﹦K，此過程H﹦,S﹦。（已知該氣體Cv,m﹦）2.解因為是絕熱過程，Q﹦0，所以U﹦WU﹦n(－), W﹦－psu(－)﹦－()﹦－nR(－)﹦nCv,m(－)將﹦300K，Cv,m﹦1.5R,=1000kPa,=200kPa代入，得，﹦204KH﹦nCv,m(－)﹦1×2.5×8.314×(204－300)J﹦－1995.4JS﹦n(Cp,mln﹢Rln)﹦1×(Rln﹢Rln)J·K-1﹦5.36J·K-13．電池Hg(l)︱Hg2Br2(s)︱Br(aq)︱AgBr(s)︱Ag(s)的電池電動勢與溫度的關系為：EMF/mV﹦68.04﹢0.312(T/K－298.15)。寫出,298.15K下，電池通過2F電量時電池的正極反應、負極反應及電池反應：正極反應；負極反應；電池反應；.解正極反應2AgBr(s)﹢2e-2Ag(s)﹢2Br(aq)負極反應2Hg(l)﹢2Br(aq)Hg2Br2(s)﹢2e-電池反應2Hg(l)﹢2AgBr(s)Hg2Br2(s)﹢2Ag(s)在,298.15K下，EMF﹦68.04mV﹢0.312(298.15－298.15)mV﹦68.04mV所以G﹦－nFEMF﹦－2×96500×68.04×10-3kJ﹦－13.132kJ因為EMF/mV﹦68.04+0.312(T/K-298.15),所以S﹦nF﹦2×96500×0.318×10J·K-1﹦60.22J·K-1計算該過程電池反應的﹦﹦。（已知法拉第常量F=96500C·mol-1）4．反應2NO﹢O22NO2的反應機理及各元反應的活化能如下：2NON2O2；E1﹦82kJ·mol-1N2O22NO；E-1﹦205kJ·mol-1N2O2﹢O22NO2；E2﹦82kJ·mol-1設前兩個元反應達平衡，試用平衡態(tài)處理法建立總反應的動力學方程式﹦，該反應表觀活化能Ea﹦。4.解[c(NO)]2﹦－c(N2O2)；所以c(N2O2)﹦[c(NO)]2；﹦2c(N2O2)c(O2)﹦[c(NO)]2c(O2)﹦[c(NO)]2c(O2)，由此得﹦Ea﹦﹦（82﹢82－205）kJ·mol-1﹦－41kJ·mol-15．某藥物A在一定溫度下每小時分解率與物質(zhì)的量濃度無關。其分解反應的速率系數(shù)與溫度的關系為，則此藥物分解所需的活化能Ea﹦。藥物分解達30％即為失效，欲使此藥物有效期延長到2年以上，其保存溫度不能超過K（1年以365天計算）。5.解根據(jù)阿侖尼烏斯方程，﹦－＋ln所以Ea﹦8938K×R﹦8938×8.314J·mol-1﹦74.31J·mol-1根據(jù)題意，該反應為一級反應，t﹦lnt﹦365×2×24h﹦17520h,x﹦30%所以k﹦ln﹦ln﹦2.0358×10-5(h-1)將kA代入,得T﹦286.45K6．丁烯脫氫制取丁二烯的反應為:C4H8(g)C4H6(g)﹢H2(g)已知298.15K下C4H8(g),C4H6(g)的標準摩爾生成焓[變]分別為－0.125kJ·mol-1和110.06kJ·mol-1；C4H8(g),C4H6(g)和H2(g)的標準摩爾熵分別為305.3J·mol-1·K-1，278.5J·mol-1·K-1和130.6J·mol-1·K-1。（1）計算：298.15K,100kPa下反應的標準摩爾焓[變]﹦，標準摩爾吉布斯函數(shù)﹦。（2）假定反應的標準摩爾焓變不隨溫度改變，反應在830.15K下的標準平衡常數(shù)(830.15K)﹦。6.解(298.15K)﹦(B,298.15K)﹦[110.06－(－0.125)]kJ·mol-1﹦110.19kJ·mol-1(298.15K)﹦(B,298.15K)﹦(130.6＋278.5－305.3)]kJ·mol-1﹦103.8J·mol-1·K-1(298.15K)=﹦(110.19－298.15×103.8×10-3)kJ·mol-1﹦74.29kJ·mol-1由(298.15K)﹦－RTln(298.15K)ln(298.15K)﹦－解得(298.15K)﹦1.310×10-14由l解得﹦3.08×10-2六、證明題請按朗繆爾吸附模型證明純氣體A2解離吸附A2﹢2*（*為固體表面上的吸附位）2(A－*)，在一定溫度下達平衡時，固體表面覆蓋度與A2的壓力p的關系式為（b為吸附平衡常數(shù)）六、吸附速率為脫附速率當吸附達平衡時： 令，,則bp(1－)﹦2，由此得﹦ 七、實驗題在化學實驗中，常用的水銀溫度計有普通溫度計、成套溫度計、精密溫度計、貝克曼溫度計和水銀接觸溫度計。在“用凝固點降低法測量稀溶液中溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量”的實驗中，我們選用溫度計測量系統(tǒng)的溫差，該溫度計的最小分度為℃；在恒溫槽裝置中，我們選用溫度計控制恒溫系統(tǒng)的溫度，用溫度計測量恒溫系統(tǒng)的溫度。七、貝克曼，0.01℃，水銀觸點，普通八、簡答題試用附加壓力解釋為什么液滴或氣泡在不受外加力場的影響下，通常都呈球形。八、若自由液滴或氣泡呈現(xiàn)不規(guī)則形狀，則在曲面上的不同部位，曲面的彎曲方向及曲率各不相同，產(chǎn)生的附加壓力的方向和大小也不同。在凸面處附加壓力指向液滴內(nèi)部，而凹面處附加壓力指向則相反，這種不平衡力必迫使液滴自動調(diào)整形狀，最終呈現(xiàn)球形。因為只有呈現(xiàn)球形，球面的各點曲率才相同，各處的附加壓力也相同，液滴或氣泡才會穩(wěn)定存在。 大連理工大學2002年碩士生入學考試物理化學及物理化學實驗試題參考答案一、判斷題1．√2．×3．×4．√5×6．×7．×8．×9．√10．√二、選擇題 1．（B）2．（A）3．（D）4．（C）5．（A）6．（B）7．（C）8．（D）三、填空題1、0.0952、>>3、712.14，109.9，9.104、D,B5、06、17、0.523，0.4778、9、146.82,不能①①l(A＋B)②l(A＋B)＋s(A)③l(A＋B)＋s(C)④l(A＋B)＋s(B)⑤s(A)＋s(C)⑥s(B)＋s(C)相區(qū)相態(tài)及成分圖14圖14（3）見附圖-14（4）5.9五、計算填空題1.解﹦﹦K﹦3395K﹦﹦K﹦2.889K2.解因為是絕熱過程，Q﹦0，所以U﹦WU﹦n(－), W﹦－psu(－)﹦－()﹦－nR(－)﹦nCv,m(－)將﹦300K，Cv,m﹦1.5R,=1000kPa,=200kPa代入，得，﹦204KH﹦nCv,m(－)﹦1×2.5×8.314×(204－300)J﹦－1995.4JS﹦n(Cp,mln﹢Rln)﹦1×(Rln﹢Rln)J·K-1﹦5.36J·K-13.解正極反應2AgBr(s)﹢2e-2Ag(s)﹢2Br(aq)負極反應2Hg(l)﹢2Br(aq)Hg2Br2(s)﹢2e-電池反應2Hg(l)﹢2AgBr(s)Hg2Br2(s)﹢2Ag(s)在,298.15K下，EMF﹦68.04mV﹢0.312(298.15－298.15)mV﹦68.04mV所以G﹦－nFEMF﹦－2×96500×68.04×10-3kJ﹦－13.132kJ因為EMF/mV﹦68.04+0.312(T/K-298.15),所以S﹦nF﹦2×96500×0.318×10J·K-1﹦60.22J·K-14.解[c(NO)]2﹦－c(N2O2)；所以c(N2O2)﹦[c(NO)]2；﹦2c(N2O2)c(O2)﹦