《物理化学》试卷(含答案)
更新时间:2023-04-29 15:08:01 阅读量: 实用文档 文档下载
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《物理化学》试卷A
一、选择题 ( 每题2分,共20分 )
1、对于理想气体的内能有下述四种理解:
(1) 状态一定,内能也一定
(2) 对应于某一状态的内能是可以直接测定的
(3) 对应于某一状态,内能只有一个数值,不可能有两个或两个以上的数值
(4) 状态改变时,内能一定跟着改变
其中正确的是: ( )
(A) (1),(2) (B) (3),(4) (C) (2),(4) (D) (1),(3)
2、下列的过程可应用公式ΔH=Q进行计算的是: ( )
(A) 不做非体积功,终态压力相同但中间压力有变化的过程
(B) 不做非体积功,一直保持体积不变的过程
(C) 273.15 K,p?下液态水结成冰的过程
(D) 恒容下加热实际气体
3、某理想气体从同一始态(p1,V1,T1)出发,分别经恒温可逆压缩和绝热可逆压缩至同一体积V2,若环境所做功的绝对值分别为W T和W A,问W T和W A的关系如何? ( )
(A) W T>W A (B) W T (C) W T =W A (D) W T和W A无确定关系 4、关于偏摩尔量,下面的叙述中不正确的是:() (A) 偏摩尔量的数值可以是正数、负数和零 (B) 溶液中每一种广度性质都有偏摩尔量,而且都不等于其摩尔量 (C) 除偏摩尔吉布斯自由能外,其他偏摩尔量都不等于化学势 (D) 溶液中各组分的偏摩尔量之间符合吉布斯-杜亥姆关系式 5、某体系存在 C(s),H2O(g),CO(g),CO2(g),H2(g) 五种物质,相互建立了下述三个平衡: H2O(g) + C(s) =H2(g) + CO(g) CO2(g) + H2(g)= H2O(g) + CO(g) CO2(g) + C(s)= 2CO(g) 则该体系的独立组分数C为: ( ) (A) C=3 (B) C=2 (C) C=1 (D) C=4 6、已知反应3O2(g) = 2O3(g) 在25℃时,Δr H m $=-280 J?mol-1,则对该反应有利的条件是: ( ) (A) 升温升压 (B) 升温降压 (C) 降温升压 (D) 降温降压 7、298标K,当 H2SO4溶液的浓度从 0.01 mol·kg-1增加到 0.1 mol·kg-1时,其电 导率k和摩尔电导率Λm将: ( ) (A) k减小 , Λm增加 (B) k增加 , Λm增加 (C) k减小 , Λm减小 (D) k增加 , Λm减小 8、对于亲水性固体表面,其表面张力间的关系是: ( ) (A) γ固-水 > γ固-空气 (B) γ固-水 < γ固-空气 (C) γ固-水 = γ固-空气 (D) 不能确定 其液固间的接触角θ值为: ( ) (A) θ> 90° (B) θ= 90°(C) θ= 180° (D) θ< 90° 9、已知E Cl-Cl = 243 kJ/mol,E H-H= 436 kJ·mol-1,用光照引发下面反应: H2+ Cl2 → 2HCl 所用光的波长约为:( h=6.626×10-34 J·s C=2.998×10 8m·s-1) ( ) (A) 4.92×10-4 m (B) 4.92×10-7 m (C) 2.74×10-7 m (D) 1.76×10-7 m 10、对于 AgI 的水溶胶,当以 KI 为稳定剂时,其结构式可以写成: [(AgI)m·n I-,(n-x)K+]x-·x K+,则被称为胶粒的是指: ( ) (A) (AgI)m·n I- (B) (AgI)m (C) [(AgI)m·n I-,(n-x)K+]x-·x K+ (D) [(AgI)m·n I-,(n-x)K+]x - 二、填空题 (每题2分,共10分 ) 《物理化学》试卷A第 1 页共 18 页 《物理化学》试卷A 第 2 页 共 18 页 1、 1kg 水中分别加入相同数量(0.01mol)的溶质:葡萄糖, NaCl, CaCl 2和乙醇溶液。相应的沸点为T b (水),T b (糖),T b (NaCl) , T b (CaCl 2) , T b (乙)。试将其沸点的次序由高到低排列: 。 2、一般说来,物理吸附的吸附量随温度增高而 ___________ ,化学吸附的吸附量随温度增高而 ____________ 。 3、有理想气体反应达化学平衡 A(g) + B(g) = 3C(g),在等温下维持体系总压不变,向体系中加入惰性气 体,平衡 _____ 移动;若将气体置于钢筒内加入惰性气体后平衡 __________移动。 4、已知 18℃时,Ba(OH)2,BaCl 2,NH 4Cl 溶液的无限稀释摩尔电导率分别为 2.88×10-2,1.203×10-2,1.298 ×10-2 S ·m 2·mol -1,那么 18℃时 NH 3·H 2O 的 Λm ∞= ____________ 。 5、活度等于1,这状态的化学势就是标准态化学势。此结论 。标准化学势所处的状态活度等于1。此结论 。(填正确或错误) 三、计算题 ( 共 5题 60分 ) 1、1mol 理想气体在 273.15 K 等温地从 10p ? 膨胀到p ?,如果膨胀是可逆的,试计算此过程的Q ,W 以 及气体的ΔU ,ΔH ,ΔS ,ΔG ,ΔF 。(15分) 2、为除去氮气中的杂质氧气,将氮气在 101.325kPa 压力下通过 600℃的铜粉进行脱氧: 2Cu(s)+(1/2)O 2(g)=Cu 2O(s) 若气流缓慢能使反应达到平衡,求经此纯化后在氮气中残余氧的体积分数。已知 298 K 时: Δf H m $(CuO 2)=-166.5 kJ ?mol -1 S m $(CuO 2)=93.72 J ?K -1?mol -1 S m $(Cu)=33.47 J ?K -1?mol -1 S m $(O 2)=205.0 J ?K -1?mol -1 反应的 ΔC p =2.092 J ?K -1?mol -1,且不随温度改变。 (10分) 3、由实验得酚-水体系的数据列于下表: 表中w w 12,分别代表酚在水层和酚层中的质量分数。 (1)根据表中数据绘制T -x 图; (2)确定临界溶解温度和临界浓度; (3)若在312.0 K 时,将50 g 水和50 g 酚混合,达平衡后水层和酚层的质量各为多少?水层中水 和酚的质量各为多少?(15分) 4、试设计一个电池,在其中进行下述反应 Fe 2+(a 2) + Ag +(a 1) ─→ Ag(s) + Fe 3+(a 3) (1) 写出电池的表达式 (2) 计算上述电池反应在 298 K 时的平衡常数 K ? (3) 设将过量磨细银粉加到浓度为 0.05 mol ·kg -1的 Fe(NO 3)3溶液中,当 反应达平衡后 Ag + 的浓度为多少? (设活度系数均等于 1) 已知 E ? (Ag +,Ag) = 0.7991 V , E ? (Fe 3+, Fe 2+) = 0.771 V . (10分) 5、(1) 某溶液含有 NaOH 和 CH 3COOC 2H 5 浓度均为 0.01 mol ·dm -3,设为二级反 应,在 298 K 时,10 min 内有 39% 的 CH 3COOC 2H 5分解,而在 308 K 时,10 min 分解55%,粗略估计 288 K 时, 在 10 min 内能分解多少? (2) 293 K 时,若有 50% 的 CH 3COOC 2H 5 分解,需时若干?(10分) 四、问答题 ( 每题5分 共10分 ) 《物理化学》试卷A 第 3 页 共 18 页 1、水在玻璃毛细管 A 中可上升到 h 处, 若将毛细管 B 中部扩大(如图), 水在毛细管 中上升情况如何? 若将水抽到 h 以上 b 处, 再让其自动下降, 结果又如何? 为什么? 2、在迁移数测定装置中,电解在100 g 水里含有0.650 g NaCl 的溶液。利用银作阳极,把放电的Cl - 去掉而变为AgCl 固体。电解后,在阳极部的80.09 g 溶液中含有NaCl 0.372 g ,并且在串联连接的银量计上析出的 银为0.692 g ,试从这些结果求在NaCl 溶液中Na + 及Cl - 的迁移数。 《物理化学》试卷A 答案 一、选择题 DCBBACD BD BD 二、填空题 1、)()()()NaCl ()CaCl (b b b b 2b 乙水糖T T T T T >>>> 2、 降低;先增加,后降低 3、 向右 不 4、 2.137×10-2 S ·m 2·mol -1 5、(1)错误 (2)正确 三、计算题 1、W = nRT ln(p 1/p 2) = 5.230 kJ (1分) 因为 ΔT = 0 ,所以ΔU = 0, Q R = W = 5.230 kJ (3分) ΔS = Q R /T = 19.14 J·K -1 (1分) ΔH = =ΔU + Δ(pV ) = ΔU + nRT = 0 (1分) ΔG =ΔH - T ΔS = -5.230 kJ (2分) ΔF = ΔU - T ΔS = -5.230 kJ (2分) 2、Δr S m $ (298 K)=[93.72-2×33.47-(1/2)×205 ] J·K -1·mol -1=-75.72 J·K -1·mol -1 (1分) Δr S m $(873 K)=Δr S m $(298 K)+ΔC p ln(873 K/298 K)=-73.47 J·K -1·mol -1 (2分) Δr H m $(873 K)=Δr H m $(298 K)+ΔC p (873 K-298 K) =-165.3×103 J·mol -1 (2分) Δr G m $(873 K)=Δr H m $(873 K)-873 K Δr S m $(873 K) =-101.2×103 J·mol -1 (1分) K p $=exp[-Δr G m $(873 K)/RT ] =1.13×106 (2分) K p $=[p (O 2)/ p ?]-1/2 求得 p (O 2) =7.94×10-8 Pa (1分) y (O 2) =p (O 2)/p =7.94×10-8/101 325 =7.83×10-13 (1分) 3、答:(1)根据题给数据,绘制相图如下。 《物理化学》试卷A 第 4 页 共 18 页 H 2O w (C 6H 5OH) C 6H 5OH (6分) (2)T =339.1K ,组成w ().酚=035 (3分) (3)根据杠杆规则求得: m (酚层质量)=71.8 g m (水层质量)=28.2 g (4分) m 1(水层中水的质量)=26.0 g m 2(水层中酚的质量)=2.2 g (2分) 4、[答] (1) Pt │Fe 3+,Fe 2+‖Ag +│Ag(s) (3分) (2) E ?= (φ? (Ag +/Ag) - φ? (Fe 3+/Fe 2+) = 0.0281 V ln K a $= zFE ?/RT K a $ = 2.988 (3分) (3) Fe 2+ + Ag + ─→ Ag(s) + Fe 3+ 平衡时 x x (0.05- x ) mol ·kg -1 K a $ = (0.05-x )/x 2 x = 0.0442 [Ag +] = 0.0442 mol ·kg -1 (4分) 5、[答] (1) 设分解百分数为 y ,则二级反应 y /(1-y ) = k 2 a t (1) 298 K k 298 = 1/ (at )× y /(1-y ) = 6.4 dm 3·mol -1·min -1 308 K k 308 = 12.2 dm 3·mol -1·min -1 (3分) k 308/k 298 = k (r +10)/k r = r = 1.91 (即温度每增加 10 K ,k 增到 1.91 倍) k 288 = k 298/1.91 = 3.35 dm 3·mol -1·min -1 (3分) 据 (1) 得 y = 0.252 = 25.2% (3分) (2) ln(k 2/k 1) = E a /R (1/T 1- 1/T 2) .......(2) 得 E a = 4.92 kJ ·mol -1 将 T 1= 298 K ,T 2= 293 K 代入 (2) 式, 得k 293 = 4.55 dm 3·mol -1·min -1 (3分) 由 (1) t = 1/(k 2a )×y /(1-y ) = 22 min (3分) 四、问答题 1、[答] (1):水将升到 a 处后不再上升。 因 B 中扩大部分无附加压力。 (2分) (2):水下降稳定时,高度仍为 h 。因静压力与附加压力相等, 2γ/R '=ρgh (3分) 2、[答] 阴极部失去的NaCl 的量为: ()mol mol 31050.24.58372.0100372.009.80650.0-?=????? ? ??????--? (2分) 则:390.09.107692.01050.213 =??=--+t (2分) 《物理化学》试卷A 第 5 页 共 18 页 t t -+=-=10610. (1分) 《物理化学》试卷B 一、选择题 ( 每题2分,共20分 ) 1、1mol 单原子分子理想气体,从273 K ,202.65 kPa, 经pT =常数的可逆途径压缩到405.3 kPa 的终态,该气体的ΔU 为: ( ) (A) 1702 J (B) -406.8 J (C) 406.8 J (D) -1702 J 2、理想气体卡诺循环的图为下列四种情况中的哪一种? ( ) 3、1mol 理想气体从p 1,V 1,T 1分别经: (1) 绝热可逆膨胀到p 2,V 2,T 2 (2) 绝热恒外压下膨胀到/2p ,/2V ,/2 T 若p 2=/2p ,则: ( ) (A) /2T =T 2, /2V =V 2, /2S =S 2 (B) /2T >T 2, /2V (C) /2T >T 2, /2V >V 2, /2S >S 2 (D) /2T 4、在未达平衡的多相体系中,组成B 若在各相中的物质的量分数都相等,则 ( ) (A )B 组分在各相中的化学势相等 (B )B 组分在各相中的活度相等 (C )B 组分在气相中的分压相等 (D )上述三种情况均不可确定。 5、理想气体反应 CO(g) + 2H 2(g) = CH 3OH(g), 若起始原料CO 与H 2的分子比为1:2, 平衡时CO 的转化率为α,平衡常数为K p ,则 ( ) (A) α与p 有关 (B) H 2的转化率是2α (C) K p =[ α(3-2α)2] / [ 4(1-α)2p 2] (D) K p 与p 2成反比 6、FeCl 3和 H 2O 能形成 FeCl 3·6H 2O ,2FeCl 3·7H 2O ,2FeCl 3·5H 2O , FeCl 3·2H 2O 四种水合物,则该体系的独立组分数C 和在恒压下最多可能的平衡共存的相数 Φ分别为: ( ) (A) C = 3,Φ = 4 (B) C = 2,Φ = 4 (C) C = 2,Φ = 3 (D) C = 3,Φ = 5 7、在CuSO 4溶液中用铂电极以0.1 A 的电流通电10 min ,在阴极上沉积的铜的质量是: ( ) (A) 19.9 mg (B) 29.0 mg (C) 39.8 mg (D) 60.0 mg 8、25℃时,水的表面张力为0.071 97 N·m-1,水的饱和蒸气压为3168 Pa,若此水中有一个半径为 2×10-6 m的空气泡,则气泡中水蒸气的含量为:() (A)x水=0.0440 (B) x水=0.0313 (C) x水=0.0215 (D) x水=0.0183 9、在光的作用下,O2可转变为O3,当1 mol O3生成时,吸收了3.01×1023个光子,则该反应之总量子效率Φ 为:(L=6.022×1023mol-1) ( ) (A) Φ=1 (B) Φ=1.5 (C) Φ=2 (D) Φ=3 10、某一反应在一定条件下最大转化率为30%,在同样条件下,当加入催化剂后,其转化率将:( ) (A) 大于30% (B) 小于30% (C) 等于30% (D) 不确定 二、填空题(每题2分,共10分) 1、25 °C 下,1g蔗糖溶液溶于1 kg水中。此液的渗透压为:。 已知M r(C12H22O11)=342.3。 $=540,直接测定焓的变化是 2、在298 K时,磷酸酯结合到醛缩酶的平衡常数K α $与温度无关,则在310 K时平衡常数的值是____ 。 -87.8 kJ?mol-1,若假定Δr H m 3、已知18℃时,Ba(OH)2,BaCl2,NH4Cl 溶液的无限稀释摩尔电导率分别为 2.88×10-2,1.203×10-2,1.298×10-2 S·m2·mol-1,那么18℃时NH3·H2O 的 ∞= ____________ 。 Λ m 4、室温时,水在一根粗细均匀的玻璃毛细管中,将上升到高度h,如将毛细管折断 至h/2处,水将沿壁升至_______ 处,此时管中水面的曲率半径将_________ 。 5、以KI和AgNO3为原料制备AgI溶胶时, 如果KI过量, 则制得的AgI胶团结构为: ;若AgNO3过量, 则制得的AgI胶团结构为。 三、计算题( 共5题60分) 1、物质的量为n的单原子分子理想气体,在300 K时从100 kPa,122 dm3反抗50 kPa的外压等温膨胀到50 kPa,试计算过程的Q R ,W R ,Q IR , W IR ,V2 ,?U ,?H,ΔS体,ΔS环,ΔS孤。(15分) 2、计算1200℃时,固态FeO 上氧的平衡压力,反应 $=268.82 kJ?mol-1 , FeO(s)=Fe(s)+(1/2)O2(g) 在25℃时的Δr H m 且已知: FeO Fe O2 $(298 K)/J?K-1?mol-158.79 27.15 205.03 S m C p,m/J?K-1?Mol-157.70 37.66 33.68 (10分) 3、根据下表所列数据作出部分互溶液体A和B所形成的相图: (1)确定最高会溶温度; (2)在10 °C时,往100 g A中慢慢的加入B,问加入多少克B时,体系开始变浑浊? (3)在10 °C时,往100 g A中加入B的质量为100 g时,两共轭溶液的组成和质量各为多少? (4)在10 °C时,至少应在100 g A中加入多少克B,才能使A层消失? (5)将100 g A和150 g B的混合液加热至30 °C时,计算此时两共轭溶液的组成和质量之比[m(A层): m(B层)]各为多少? (6)若将(5)中的混合液在恒定压力下继续加热,问加热到什么温度时体系由浑浊变清?(15分) 《物理化学》试卷A第 6 页共 18 页 《物理化学》试卷A 第 7 页 共 18 页 4、298 K 时,下述反应达到平衡: Cu(s) + Cu 2+(a 2) = 2Cu +(a 1) (a) 设计合适的电池,由 E ? 值求反应的平衡常数 K ? (b) 若将 Cu 粉与 0.1 mol ·kg -1 的 CuSO 4溶液在 298 K 共摇动,计算达平衡 时 Cu +的浓度。 已知: E ? (Cu 2+,Cu +) = 0.153 V , E ? (Cu +,Cu) = 0.521 V . (10分) 5、某溶液含有 NaOH 及 CH 3COOC 2H 5,浓度均为 0.01 mol ·dm -3。298 K 时, 反应经 10 min 有 39% 的 CH 3COOC 2H 5 分解,而在 308 K 时, 反应 10 min 有 55% 分解, 该反应速率方程为 r = k [NaOH][CH 3COOC 2H 5], (1) 估计 288 K 时,10 min 能分解多少? (2) 293 K 时,若有 50% CH 3COOC 2H 5分解,需时多少?(10分) 四、问答题 ( 每题5分 共10分 ) 1、水的摩尔蒸发焓为41.05kJ · mol -1 , 试估计在4000m 的高原上(大气压为69kPa)水的沸点?(水在外压为100kPa 时的沸点为100℃) 2、今有一种酸的水溶液 A 和一种碱的水溶液 B ,用 A 滴定 B ,知道两者的浓度相等 , 而测定电导则 B 大。将 A 和 B 都稀释 100 倍后发现k (A)>k (B),据此推断他们是 什么样的酸碱 ? 并作简要说明? 《物理化学》试卷B 答案 一、选择题 DBCDACADCC 二、填空题 1、kPa 242.7 (2分) kPa 242.710100015.298314.8)3.342/1(6B =???== -V RT n π 2、ln(2K $/1K $) =(Δr H m $/R )(1/T 1-1/T 2) K 2$=137 (2分) 3、2.383×10-2 S ·m 2·mol -1 4、管端,变大。 5、[(AgI)m ·n I -·(n -x )K +]x-·x K + [(AgI)m ·n Ag +·(n -x )NO 3-]x+·x NO 3- 三、计算题 1、 n =p 1V 1/RT =4.89 mol (2分) ΔH =0 (1分) ΔU =0 (1分) Q R =W R =nRT ln(p 1/p 2)=8.45 kJ (2分) V 2=nRT /p 2=244 dm 3 (2分) Q IR =W IR =p ΔV =6.10 kJ (2分) ΔS 体系=Q R /T =28.17 J·K -1 (2分) ΔS 环境=-Q IR /T =-20.33 J·K -1 (2分) ΔS 孤立=?S 体系+?S 环境=7.84 J·K -1 (1分) 2、FeO(s) = Fe(s) + (1/2)O 2(g) Δr S m $(298 K) =(1/2)S m $(298 K,O 2)+S m $(298 K,Fe)-S m $(298 K,FeO) =70.88 J·K -1·mol -1 (1分) Δr C p ,m =(1/2)C p ,m (O 2)+C p ,m (Fe)-C p ,m (FeO) =-3.20 J·K -1·mol -1 (1分) Δr H m $(1473K)=Δr H m $(298 K)+Δr C p ,m (1473 K~298 K) =265.06×103 J·mol -1 (1分) Δr S m $(1473K)=Δr S m $(298 K)+Δr C p ,m ln[(1473 K)/(298 K)] =65.77 J·K -1·mol -1 (2分) Δr G m $(1473K)=Δr H m $(1473 K) –1473 K Δr S m $(1473 K) =168.18×103 J·mol -1 (2分) 《物理化学》试卷A 第 8 页 共 18 页 K p $=exp[-Δr G m $ (1473 K)/RT ] =2.02×10-6 (2分) K p $=[p (O 2)/p ?)1/2 求得 p (O 2) =4.13×10-7 Pa (1分) 3、答:根据题给数据绘制相图。 A w (B) B (3分) (1)由相图看出最高绘溶点的温度为46?C 。 (1分) (2)加入B 使体系的状态到达a 点时,体系开始变浑浊,算得加入B 的质量为58.73 g 。 (3分) (3)10?C 时,在100 g A 中逐渐加入B ,加100 g B 时,两共轭溶液的组成分别为: w A '=0.37 , w B '=0.90。 根据杠杆规则算出A ', B '层溶液的质量分别为:m (A ')=150.9 g , m (B ')=49.1 g 。 (3分) (4)经计算,至少应向100 g A 中加入900 g B ,才能使A 层消失。 (2分) (5)两共轭溶液的组成分别为:w A ''=0.53 , w B ''=0.84 它们的质量比为:m (A ''):m (B '')=3.43 (2分) (6)从相图可见,加热至大约37?C 时,体系由浑浊变清。 (1分) 4、[答] (1) 设计电池 Cu(s)│Cu +(a 1)│Cu 2+,Cu +(a 1)│Pt 电池反应 Cu(s) + Cu 2+─→ 2Cu +(a 1) E ?= - 0.368 V , ln K ?= zE ? F /RT =-14.333 , K ?=5.96×10-7 (5分) K ?= (2x )2/(0.1-x ) = 5.96 ×10-7 x = 2.446×10-4 mol ·kg -1 (5分) 5、[答] (1) 令 [CH 3COOC 2H 5] = [A] [NaOH] = [B] 已知 [A] = [B] -d[A]/d t = k [A]2 (1) 1/[A] - 1/[A 0] = kt (2) 令分解百分数为 y = ([A 0]-[A])/[A 0] 代入 〈2〉 式, y /(1-y ) = k [A 0]t (3) 298 K 时,k 298 = y /(1-y )×1/([A]t ) = 6.39 dm 3·mol -1·min -1 同理: k 308 = 12.2 dm 3·mol -1·min -1 令 E ,A 不随 T 改变 k 298/k 288 ≈k 308/k 298 k 288 ≈ 3.35 mol -1·dm 3·min -1 由〈3〉式: y = 25.1% (5分) (2) ln(k 1/k 2) = E a /R × (T 1-T 2)/(T 2T 1) (4) 得 E a = 49.3 kJ ·mol -1 据 〈4〉 k 293 = 4.56 dm 3·mol -1·min -1 由 〈3〉 t = 22 min (5分) 四、问答题 1、答:已知水在100 ℃时的饱和蒸气压为101.325Pa, 根据克-克方程 ln(p’/p)=-(?vap H m/R)(1/T’-1/T) 即ln(69kPa/101.325kPa)=-(41050J·mol-1 /8.3145J·K-1·mol-1 )(1/T’-1/373.15K) T’= 362.62K 2、[答] A 是弱酸,B 是较强的碱,两者物质的量相等。开始B 离解度大,所以电导率 大;稀释后弱酸A 离解度增大,所以k[A] > k[B],因浓度降低时离解度增大, [H+] 浓度下降不显著。 《物理化学》试卷 一.选择题(每题2分,共20分) 1. 理想气体反应CO(g) + 2H2(g) = CH3OH(g), 若起始原料CO与H2的分子比为1:2,平衡时CO的转化率为α,平衡常数为K p,则() (A) α与p有关(B) H2的转化率是2α (C) K p=[ α(3-2α)2] / [ 4(1-α)2p2] (D) K p与p2成反比 2. 用铜电极电解0.1mol·kg-1的CuCl2水溶液,阳极上的反应为( ) (A) 2Cl- ─→Cl2+ 2e- (B) Cu ─→Cu2++ 2e- (C) Cu ─→Cu++ e- (D) 2OH-─→H2O + 1 2 O2+ 2e- 3. 对于一个一级反应,如其半衰期t 1 2 在0.01 s 以下,即称为快速反应,此时它的速率常数k值在: (A) 69.32 s-1以上 (B) 6.932 s-1以上 (C) 0.06932 s-1以上 (D) 6.932 s-1以下 4. 在H3AsO3的稀溶液中,通入过量的H2S 气体,生成As2S3溶胶。用下列物质聚沉,其聚沉值大小顺序是: (A) Al(NO3)3>MgSO4>K3Fe(CN)6 (B) K3Fe(CN)6>MgSO4>Al(NO3)3 (C) MgSO4>Al(NO3)3>K3Fe(CN)6 (D) MgSO4>K3Fe(CN)6>Al(NO3)3 5. 已知400 K 时,汞的饱和蒸气压为p0,密度为ρ,如果求在相同温度下,一个直径为10-7 m 的汞滴的蒸气压,应该用公式:( ) (A) p = p0+ 2γ/R' (B) ln(p/p0) =?Vap H m(1/T0- 1/T)/R (C) RT ln(p/p0) = 2γM/ρR' (D) p = nRT/V 6. 用铜电极电解CuCl2的水溶液,在阳极上会发生:( ) (A) 析出氧气 (B) 析出氯气 (C) 析出铜 (D) 铜电极溶解 7. 当一反应物的初始浓度为0.04 mol·dm-3时,反应的半衰期为360 s,初始浓度为0.024 mol·dm-3时,半衰期为600 s,此反应为:( ) (A) 0 级反应(B) 1.5 级反应(C) 2 级反应(D) 1 级反应 8. 放射性Pb201的半衰期为8 h,1 g 放射性Pb201在24 h 后还剩下:( ) (A) 1/8 g (B) 1/4 g (C) 1/3 g (D) 1/2 g 9. 溶胶(憎液溶胶)在热力学上是:( ) (A) 不稳定、可逆的体系(B) 不稳定、不可逆体系 (C) 稳定、可逆体系(D) 稳定、不可逆体系 《物理化学》试卷A第 9 页共 18 页 《物理化学》试卷A 第 10 页 共 18 页 10. 若在固体表面上发生某气体的单分子层吸附,则随着气体压力的不断增大,吸附的量是: ( ) (A) 成比例的增加 (B) 成倍的增加 (C) 恒定不变 (D) 逐渐趋向饱和 二. 填空题(每题2分,共10分) 1. 反应 3C(s)+2H 2O(g)=CH 4(g)+2CO(g)在恒温恒容条件下进行,达平衡后,气相各组分皆可看成理想气体, 其平衡常数K p 1,碳的转化率为α1;若向该体系内充入N 2,则反应体系压力升高,但气体组分仍可近似为理 想气体,此时反应的平衡常数K p 2,碳的转化率α2,则K p 1与K p 2的关系为____________,α1与α2的关系为 ____________。(大于,小于,等于的关系) 2. O 3分解反应为 2O 3─→3O 2,在一定温度下, 2.0 dm 3容器中反应。 实验测出O 3 每秒消耗 1.50×10-2 mol, 则反应速率为_______________mol ·dm -3·s -1 ,氧的生成速率为 _______________mol ·dm -3·s -1, d ξ /d t 为_______________ mol ·dm -3·s -1. 3. 液态汞的表面张力 γ = 0.4636 N ·m -1 + 8.32×10-3 N ·m -1·K -1·T - 3.13×10-7 N ·m -1·K -2·T 2 ,在 400 K 时,汞的 (?U /?A )T , V = 。 4. 憎液溶胶的三个最基本特性为 , , , 。 5. 对于分散体系, 如果按照粒子的大小来区分, 则当粒子半径为___________________ 时, 称为分子(或 离子)分散体系; 当粒子半径为___________________时, 称为胶体分散体系; 当粒子半径为 _______________时, 称为粗分散体系。 三.计算题 1.苯乙烯工业化生产是从石油裂解得到的乙烯与苯作用生成乙苯,在由乙苯直接脱氢而 制得: C 6H 5CH 2CH 3(g) C 6H 5CH =CH 2(g)+H 2(g) 乙苯直接脱氢的工艺条件为:温度:600~800℃;压力:常压;原料:过热水蒸气与乙苯蒸气,物质的量比 为 9:1 的混合气,已知数据如下: 乙苯(g) 苯乙烯(g) 水(g) Δf H m $(298 K)/kJ ?mol -1 29.79 146.9 -241.8 Δf G m $(298 K)/kJ ?mol -1 130.58 213.8 -228.6 (1)已知 700 K 时,上述乙苯脱氢反应的Δr G m $=33.26 kJ ?mol -1,700~1100 K 之间反应热效应平均值 Δ r H m $=124.4 kJ ?mol -1,计算1000 K 时乙苯的理论转化率。 (2)试对本反应为什么采取高温常压,充入惰性气体等工艺条件,做热力学的分析说明。 (3)用蒸馏法从粗品中分离苯乙烯时,采用什么措施防止或减少其聚合作用。 (4)文献报道,有人建议可用乙苯氧化脱氢的办法来制取苯乙烯 C 6H 5CH 2CH 3(g)+(1/2)O 2(g) = C 6H 5CH =CH 2(g)+H 2O(g) 从热力学角度估算一下,在25℃、标准压力下有无实际的可能性,若可能实现,从理论上来讲比直接脱氢 法具有什么优点。(15 分) 2.电池 Ag(s)|AgBr(s)|HBr(0.1 kJ ·mol -1)|H 2(0.01p ?),Pt ,298 K 时,E =0.165 V ,当电子得失为1mol 时,?r H m = - 50.0 kJ ·mol -1,电池反应平衡常数K ?=0.0301,E ?(Ag +|Ag)=0.800 V ,设活度系数均为1。 (1) 写出电极与电池反应; (2) 计算298 K 时AgBr(s)的K sp ; (3) 求电池反应的可逆反应热Q R ; (4) 计算电池的温度系数。(15 分) 3. 水在40℃下若以半径为r =1×10-3 m 的小液滴存在,试计算其饱和蒸气压增加的百分率。已知液滴的附加 压力p s =1.39×107 N ·m -2,水在40℃的摩尔体积V m =1.84×10-5 m 3·mol -1。(10 分) 4.气相反应 2NO 2+ F 2→ 2NO 2F ,当 2 mol NO 2和 3 mol F 2在 400 dm 3的反应釜中混合,已知 300 K 时, k = 38 dm 3·mol -1·s -1,反应速率方程为: r = k [NO 2][F 2]。试计算反应 10 s 后 ,NO 2 ,F 2 ,NO 2F 在反 应釜中物质的量(10 分)。 《物理化学》试卷A 第 11 页 共 18 页 5.25℃时,TlCl 在纯水中的溶解度为1.607×10-2 mol ·dm -3,在0.100 mol ·dm -3 NaCl 溶液中的溶解度是3.95×10-3 mol ·dm -3,TlCl 的活度积是2.022×10-4,试求在不含NaCl 和含有0.1000 mol ·dm -3 NaCl 的TlCl 饱 和溶液中离子平均活度系数。 四.问答题 1.写出下列两电极作为原电池正极时的电极反应: (1) Cl -(a -)│AgCl(s)│Ag(s) (2) Ag +(a +)│Ag(s) 并说明它们的电极类型和电极电势是否相同?(5分) 2.简述憎液溶胶能够稳定存在的原因。(5分) 物理化学试卷 答案 一、选择题 ( 共10题 20分 ) ABABCDCAAD 二、填空题 ( 共 5题 10分 ) 1 Kp1=Kp 2 α1=α2 2 0.75×10-2, 2.25×10-2, 1.50×10-2. 3. dU = TdS - pdV + γ dA (?U/?A)T, V = T (?S/?A)T, V + γ = -T(?γ /?T)A, V + γ = 0.514 J ·m-2 4 特有的分散程度 不均匀的(多相)性 聚结不稳定性 5 r <10-9m, 10-9<r <10-7m, r >10-7m 三、计算题 ( 共 5题 60分 ) 1[答] (1) K p $ =exp(-ΔrG m $/RT) =3.3×10-3 ln[K p $ (1000 K)/K p $(700 K)]=(124 400/8.314)[(1000-700)/(1000×700)] 求得 K p $ (1000 K) =2.013 C6H5CH2CH3(g) C6H5CH=CH2(g) + H2(g) + H2O(g) 平衡/mol 1-α α α 9 ∑B B n =(10+α)mol K p $=Kn[(p/p ?)/∑nB]Δν =[α2/(1-α)][1/(10+α)] =2.013 解得α=0.9584 (2) ΔrH m $=(146.9-29.79) kJ·mol-1=117.11 kJ·mol-1 ΔrG m $=(213.8-130.58) kJ·mol-1=83.22 kJ·mol-1 由于ΔrG m $<0,表明在常温标准状态下反应不能进行,只有升高温度,增大 T ΔrS m $ 值,使得ΔrG m $<0时反应才可以进行。本反应为吸热反应,升高温度,K p $增大, 反应向右移动,有利于苯乙烯生成,本反应Δν>0,低压有利于苯乙烯生成,充入惰性气体, 相当于降低体系总压, 采用上述措施利于提高乙苯转化率。 (3) 加入少量阻聚剂, 采用减压蒸馏, 以降低蒸馏温度, 防止聚合。 (4)氧化脱氢ΔrG m $=-145.4 kJ·mol-1<0,表明在常温下反应能进行,且平衡常数 很大(K p $ =3.04×1025), 乙苯几乎完全转化。 优点: 反应温度低, 转化率高, 节约能源。 2⑴ (-) Ag(s)+Br –( Br a -) – e -→AgBr(s) (+) H+(+H a )+e -→12H2(0.01) 《物理化学》试卷A 第 12 页 共 18 页 Ag(s)+HBr →AgBr(s)+1 2H2(0.01) ⑵ 可用设计电池求算: Ag(s)|Ag+||Br -|AgBr(s)+Ag(s) = (AgBr|Ag) –(Ag+|Ag)= - 0.71 V [由 求得, =ln 0.09 V RT K zF =-=$ - (AgBr|Ag)] Ksp=exp(zE F RT $) = exp(RT F )71.0(1-?) = 9.8×10-13 QR= = - = - 50.0 kJ – ( - zEF)= - 34.08 kJ 31( ) 1.1910 V K R p E Q T zFT --?==-??? ( 3 [答] s 2p r γ= m V M ρ= s m s m r 0222ln p r V p V p M p RTr RTr RT ργρρ??=== 751.3910 1.84100.098 22 8.314313.15-???==? p p r 1103=. p p p r -?=0 100%103%. 4 [答] 2NO2(g) + F2(g) ─→ 2NO2F(g) t=0 a b 0 t=t a-x b-(x/2) x 可得积分速率方程 12()1ln[]2()a b x kt b a b a x -=-- x = 4.9×10-3 mol ·dm-3 n(NO2F) = V ·x = 1.96 mol n(NO2) = 0.04 mol n(F2) = 2.02 mol 5 [答] 1 231/51/5 ()[(2)(2)]108m m m m m m ννν+-±+-=?== 所以: 235555 243[Al (SO )]()108() m m a a a a m m γγ±±+-±±====$$ 2 -- sp 2 (Tl )(Cl ) (Tl )(Cl )()c c K a a c γ++±== $ 在不含NaCl 的TlCl 饱和溶液中: -2-3(Tl )(Cl ) 1.60710mol dm c c +-==? 0.885 γ±== 在含0.1000 -3 mol dm NaCl 的TlCl 饱和溶液中: 3-3(Tl ) 3.9510 mol dm c +-=? --3 (C l )0.1040 m o l d m c = 702.0=±γ 四、问答题 ( 共 2题 10分 ) 1 (1) AgCl(s)+e-─→Ag(s)+Cl-(a-) (2) Ag++e-─→Ag(s) 属于二类电极, (2)属于一类电极, 两者电极电势不相同。 2 (1)布朗运动(2)胶核带电(3)溶剂化 《物理化学》试卷 一.选择题(每题2分,共20分) 1. 原电池是指:() (A)将电能转换成化学能的装置 (B)将化学能转换成电能的装置 (C)可以对外作电功的装置 (D)对外作电功同时从环境吸热的装置 2. 电解金属盐的水溶液时, 在阴极上:( ) (A) 还原电势愈正的粒子愈容易析出 (B) 还原电势与其超电势之代数和愈正的粒子愈容易析出 (C) 还原电势愈负的粒子愈容易析出 (D) 还原电势与其超电势之和愈负的粒子愈容易析出 3. LiCl 的无限稀释摩尔电导率为115.03×10-4 S·m2·mol-1,在298 K 时,测得 LiCl 稀溶液中Li+ 的迁移数为0.3364,则Cl- 离子的摩尔电导率λm(Cl-)为:() (A) 76.33×10-4 S·m2·mol-1 (B) 113.03×10-4 S·m2·mol-1 (C) 38.70×10-4 S·m2·mol-1 (D) 76.33×102 S·m2·mol-1 4. 有一ZnCl2水溶液,m=0.002 mol·kg-1,γ±=0.83,则a±为:() (A) 1.66×10-3 (B) 2.35×10-3 (C) 2.64×10-3 (D) 2.09×10-4 5. 对于反应2NO2= 2NO + O2,当选用不同的反应物和产物来表示反应速率时,其 相互关系为:( ) (A) -2d[NO2]/d t = 2d[NO]/d t = d[O2]/d t (B) - d[NO2]/2d t = d[NO]/2d t = d[O2]/d t = dξ/d t (C) - d[NO2]/d t = d[NO]/d t = d[O2]/d t (D) - d[NO2]/2d t = d[NO]/2d t = d[O2]/d t = 1/V dξ/d t 6. 二级反应的速率常数的单位是:( ) (A) s-1 (B) dm6·mol-2·s-1 (C) s-1·mol-1 (D) dm3·s-1·mol-1 7. 气相反应A + 2B ─→2C,A 和B 的初始压力分别为p A和p B,反应开始时 并无C,若p为体系的总压力,当时间为t时,A 的分压为:( ) (A) p A- p B (B) p - 2p A (C) p - p B (D) 2(p - p A) - p B 8. 光化学反应中的量子效率Φ一定是:( ) (A) 正整数(B) <1 (C) >1 (D) 可>1,也可<1 9. 多孔硅胶的强烈吸水性能说明硅胶吸附水后,表面自由能将:( ) (A) 变高 (B) 变低 (C) 不变 (D) 不能比较 《物理化学》试卷A第 13 页共 18 页 《物理化学》试卷A 第 14 页 共 18 页 10. 下列物系中为非胶体的是: ( ) (A) 灭火泡沫 (B) 珍珠 (C) 雾 (D) 空气 二.填空题(每题2分,共10分) 6. 在10 cm 3 1mol ·dm -3 KOH 溶液中加入10 cm 3水,其电导率将_______________,摩尔电导率将 _________________(填入增加、减小、不能确定)。 7. 电池放电时,随电流密度增加阳极电位变 ________,阴极电位变 ________,正极变 ________ ,负 极变_____。 8. N 2和H 2合成NH 3, 在400℃下, 动力学实验测定结果表明没有催化剂时, 其活化能为334.9 kJ ·mol -1 ,用Fe 催化时, 活化能降至167.4 kJ ·mol -1。假定催化和非催化反应的指前因子相等, 则两 种情况下,反应速率常数之比值k c a t / k 0) =______________________________。 9. 已知φ ? (Fe 2+/Fe)= -0.440 V , φ? (Cu 2+/Cu) = 0.337 V ,在 25℃, p ? 时, 以 Pt 为阴极,石墨为阳极,电解 含有 FeCl 2(0.01 mol ·kg -1)和 CuCl 2 (0.02 mol ·kg -1)的水溶液,若电解过程不断搅拌溶液,且超电势可 忽略不计,则最先析出的金属是 ______。 10. 对带正电的溶胶, NaCl 比 AlCl 3的聚沉能力 。 对对带负电的溶胶, Na 2SO 4比 NaCl 的聚沉能力 。 三.计算题 1.25℃时,TlCl 在纯水中的溶解度为1.607×10-2 mol ·dm -3,在0.100 mol ·dm -3 NaCl 溶液中的溶解度是3.95×10-3 mol ·dm -3,TlCl 的活度积是2.022×10-4,试求在不含NaCl 和含有0.1000 mol ·dm -3 NaCl 的TlCl 饱和 溶液中离子平均活度系数。(10分)。 2.电池 Ag(s)|AgBr(s)|HBr(0.1 kJ ·mol -1)|H 2(0.01p ?),Pt ,298 K 时,E =0.165 V ,当电子得失为1mol 时,?r H m = - 50.0 kJ ·mol -1,电池反应平衡常数K ?=0.0301,E ?(Ag +|Ag)=0.800 V ,设活度系数均为1。 (1) 写出电极与电池反应; (2) 计算298 K 时AgBr(s)的K sp ; (3) 求电池反应的可逆反应热Q R ; (4) 计算电池的温度系数。(15 分) 3. 气相反应 2NO 2+ F 2→ 2NO 2F ,当 2 mol NO 2和 3 mol F 2在 400 dm 3的反应釜中混合,已知 300 K 时, k = 38 dm 3·mol -1·s -1,反应速率方程为: r = k [NO 2][F 2]。试计算反应 10 s 后 ,NO 2 ,F 2 ,NO 2F 在反 应釜中物质的量(10 分)。 4.苯乙烯工业化生产是从石油裂解得到的乙烯与苯作用生成乙苯,在由乙苯直接脱氢而 制得: C 6H 5CH 2CH 3(g) C 6H 5CH =CH 2(g)+H 2(g) 乙苯直接脱氢的工艺条件为:温度:600~800℃;压力:常压;原料:过热水蒸气与乙苯蒸气,物质的量比 为 9:1 的混合气,已知数据如下: 乙苯(g) 苯乙烯(g) 水(g) Δf H m $(298 K)/kJ ?mol -1 29.79 146.9 -241.8 Δf G m $(298 K)/kJ ?mol -1 130.58 213.8 -228.6 (1)已知 700 K 时,上述乙苯脱氢反应的Δr G m $=33.26 kJ ?mol -1,700~1100 K 之间反应热效应平均值 Δ r H m $=124.4 kJ ?mol -1,计算1000 K 时乙苯的理论转化率。 (2)试对本反应为什么采取高温常压,充入惰性气体等工艺条件,做热力学的分析说明。 (3)用蒸馏法从粗品中分离苯乙烯时,采用什么措施防止或减少其聚合作用。 (4)文献报道,有人建议可用乙苯氧化脱氢的办法来制取苯乙烯 《物理化学》试卷A 第 15 页 共 18 页 C 6H 5CH 2CH 3(g)+(1/2)O 2(g) = C 6H 5CH =CH 2(g)+H 2O(g) 从热力学角度估算一下,在25℃、标准压力下有无实际的可能性,若可能实现,从理论上来讲比直接脱氢法具有什么优点。(15 分) 5.水在40℃下若以半径为r =1×10-3 m 的小液滴存在,试计算其饱和蒸气压增加的百分率。已知液滴的附加压力p s =1.39×107 N ·m -2,水在40℃的摩尔体积V m =1.84×10-5 m 3·mol -1。(10 分) 四.问答题 1.用 Pt 为电极,通电于稀 CuSO 4溶液, 指出阴极部、中部、阳极部中溶液的颜色在通电过程中有何变化? 若都改用 Cu 作电极,三个部分溶液颜色变化又将如何? (5分) 2.简述憎液溶胶的三个最基本特征。(5分) 物理化学试卷 答案 一、选择题 ( 共10题 20分 ) BBADDDCDBD 二、填空题 ( 共 5题 10分 ) 1 [答] 减小 ;增加 2 正,负,负,正. 3. k (cat)/k 0 =exp{[-E (cat)-E ]/RT }=1013 4 φ (Fe 2+/Fe) = φ ?+ RT /2F × ln 0.01 = -0.4992 V φ (Cu 2+/Cu) = φ ? + RT /2F × ln 0.02 = 0.2868 V 最先析出的是 Cu 5 大;小 三、计算题 ( 共 5题 60分 ) 1 [答] 1 231/5 1/5()[(2)(2)] 108m m m m m m ννν+-±+-=?== 所以:235 55 5 243[Al (SO )]( )108( )m m a a a a m m γγ±± +-±±====$ $ 2--sp 2 (Tl )(Cl )(Tl )(Cl )() c c K a a c γ++±==$ 在不含NaCl 的TlCl 饱和溶液中: -2-3 (Tl )(Cl ) 1.60710mol dm c c +-==? 0.885γ±= = 在含0.1000 -3 mol dm NaCl 的TlCl 饱和溶液中: 3-3(Tl ) 3.9510 mol dm c +-=? --3 (C l ) 0.1040 m o l d m c = 702.0=±γ 2 [答]⑴ (-) Ag(s)+Br –(Br a -) – e -→AgBr(s) (+) H +(+H a )+e -→12 H 2(0.01p ? ) Ag(s)+HBr →AgBr(s)+12 H 2(0.01p ? ) ⑵ 可用设计电池求算: Ag(s)|Ag +||Br -|AgBr(s)+Ag(s) E ?= E ?(AgBr|Ag) –E ? (Ag +|Ag)= - 0.71 V [由K ?求得,E ? = ln 0.09 V RT K zF =-=$ - E ?(AgBr|Ag)] 《物理化学》试卷A 第 16 页 共 18 页 K sp =exp(zE F RT $) = exp(RT F )71.0(1-?) = 9.8×10-13 ⑶ Q R =T ?r S m =?r H m - ?r G m = - 50.0 kJ – ( - zEF )= - 34.08 kJ ⑷ 31( ) 1.1910 V K R p E Q T zFT --?==-??? ( 3 [答] 2NO 2(g) + F 2(g) ─→ 2NO 2F(g) t =0 a b 0 t =t a -x b -(x /2) x 可得积分速率方程 12()1ln[]2() a b x kt b a b a x -=-- x = 4.9×10-3 mol ·dm -3 n (NO 2F) = V ·x = 1.96 mol n (NO 2) = 0.04 mol n (F 2) = 2.02 mol 4 [答] (1) K p $ =exp(-Δr G m $ /RT ) =3.3×10-3 ln[K p $ (1000 K)/K p $ (700 K)]=(124 400/8.314)[(1000-700)/(1000×700)] 求得 K p $(1000 K) =2.013 C 6H 5CH 2CH 3(g) C 6H 5CH=CH 2(g) + H 2(g) + H 2O(g) 平衡/mol 1-α α α 9 ∑B B n =(10+α)mol K p $ =K n [(p /p ?)/∑n B ]Δν =[α2/(1-α)][1/(10+α)] =2.013 解得α=0.9584 (2) Δr H m $ =(146.9-29.79) kJ·mol -1=117.11 kJ·mol -1 Δr G m $=(213.8-130.58) kJ·mol -1=83.22 kJ·mol -1 由于Δr G m $ <0,表明在常温标准状态下反应不能进行,只有升高温度,增大 T Δr S m $ 值,使得Δr G m $ <0时反应才可以进行。本反应为吸热反应,升高温度,K p $ 增大, 反应向右移动,有利于苯乙烯生成,本反应Δν>0,低压有利于苯乙烯生成,充入惰性气体, 相当于降低体系总压, 采用上述措施利于提高乙苯转化率。 (3) 加入少量阻聚剂, 采用减压蒸馏, 以降低蒸馏温度, 防止聚合。 (4)氧化脱氢Δr G m $ =-145.4 kJ·mol -1<0,表明在常温下反应能进行,且平衡常数 很大(K p $ =3.04×1025), 乙苯几乎完全转化。 优点: 反应温度低, 转化率高, 节约能源。 5 [答] s 2p r γ = m V M ρ= s m s m r 0222ln p r V p V p M p RTr RTr RT ργρρ??= == 75 1.3910 1.84100.098 228.314313.15 -???= =? 《物理化学》试卷A 第 17 页 共 18 页 p p r 0 1103=. p p p r -?=00100%103%. 四、问答题 (2题共10分 ) 1 (1) 以 Pt 为电极 阴极部变浅,中部不变,阳极部变浅 (2) 以 Cu 为电极 阴极部变浅,中部不变,阳极部变深 2 特有的分散程度 不均匀的(多相)性 聚结不稳定性 1、经历下述可逆等压过程: 此体系的 C p = 20 J·K -1,始态熵 S 1= 30 J·K -1 。计算过程的Q ,W 及体系的ΔU ,ΔH ,ΔS ,ΔF ,ΔG 的值。 《物理化学》试卷A第 18 页共 18 页
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