北京大学物理化学(含结构化学)历年考研试题共9套!
更新时间:2023-10-11 11:54:01 阅读量: 综合文库 文档下载
北京大学1992年研究生入学考试试题
考试科目:物理化学(含结构化学) 考试时间:2月16日上午 招生专业: 研究方向: 指导教师: 试 题:
单独考试者不答带“*”号的题
答案一律写在答案纸上,在试题纸上答题无效 基本常数:Planck常数 h=6.626×10-34JS Boltzmann常数 k=1.381×10-23JK-1 Avagadro常数 NA=6.022×10-23mol-1 Faraday常数 F=9.648×104Cmol-1 物理化学部分(共七题,60分)
一. (10分)甲苯在正常沸点383K的摩尔气化焓 , 。设甲苯蒸气为理想气体。 (1) 求正常沸点下,1mol液体甲苯可逆气化吸的热量Q及对外作的功W。 (2) 求正常沸点下,甲苯的 , , , 。
(3) 设甲苯的 为常数,请估算甲苯在300K的蒸气压。
(4) 将1mol,383K,101.325kPa的液体甲苯,在等温下向真空蒸发,完全变为同温同压下的气体。请求甲苯的熵变,环境的熵变,并判据该过程是否可逆。用Gibbs自由能减少原理能否判断该过程的方向性?请说明理由。 二. (8分)(A)对于纯物质均相流体 (1) 请证明
(2) 在273.15K-277.15K之间,将液体水绝热可逆压缩,水的温度是升高还是降低?
请阐述理由。
(B) 物质B与水在任何浓度下都可形成液体混合物。在298K下,实验测得与χB=0.100液体混合物达平衡气相中水的分压为2.92kPa,同温下纯水的蒸气压为17.0kPa。 (1) 写出上述液体混合物与气相平衡的所有平衡条件。
(2) 写出液体混合物中水的化学势等温式,并具体指明水的标准状态。 (3) 求上述液体混合物中水的活度系数。要指明计算的依据。
三. (8分)FeO和MnO的正常熔点分别为1643K及2058K。在1703K,含有30%和60%MnO(质量%,下同)的两种固溶体及含有15%MnO的熔液平衡共存。在1473K时,有两个固溶体平衡共存,分别含26%及64%的MnO。FeO和MnO在固态不生成化合物。
(1) 画出此二元系的等压相图。
(2) 标出自由度不为零的各相区所存在的相。
(3) 将含28%MnO熔液从1900K冷却到1300K,请画出步冷曲线,并指名相态变化情况
四. *(8分)O2的摩尔质量M=0.03200kgmol-1,O2分子的核间距离R=1.2074×10-10m,振动特征温度θv=2273K。 (1) 求O2分子的转动特征温度θr。
(2) 求O2理想气体在298K的标准摩尔转动熵。
(3) 设O2的振动为简谐振动,选振动基态为振动能量零点,写出O2分子的振动配分函数。
(4) 求O2理想气体与占据第一振动激发态的几率为最大的温度。
五. (10分)(A)在1100K时,研究NO(g)+H2(g)的反应动力学。 (1) 当P0(NO)=P0(H2)时,测得如下数据:
t1/2 81 224 P0/Pa 335 202
请求该反应的总反应级数。
(2) 在不同起始压力下,测定初始反应速率,结果如下: P0(H2)/ kPa P0(NO)/ kPa 53.3 40.0 0.137 53.3 20.3 0.033 38.5 53.3 0.213 19.6 53.3 0.105
如该反应的速率方程为 ,请求x、y。
(B)试证明,相同反应级数平行反应,总反应的表观活化能Ea为:
六. *(8分)O3分解反应动力学研究得到如下一些规律:在反应初始阶段,反应速率方程对[O3]为一级,而在反应后期,对[O3]为二级,对[O2]为负一级,且在反应体系中,检测到的唯一的活性中间体为自由原子O,请根据以上事实,推测O3分解反应历程。 七. (8分)为测定PH,设计如下电池
Ag(s)|AgCl(s)|HCl(0.100moldm-3)|玻璃膜|H+(c)|KCl(饱和溶液)|Hg2Cl2(s)|Hg(l) 已知298K时,Eθ(Cl-|AgCl|Ag)=0.2224V、 Eθ(Cl-|Hg2Cl2|Hg)=0.2415V、HCl的γ±(0.100moldm-3)=0.796 请推导电池电动势与pH之关系式。 结构化学(40分)
1. 用速度v=1×109cms-1的电子进行衍射实验,若所用晶体粉末MgO的面间距为
2.42Å,粉末样品到底片的距离为2.5cm,求第2条衍射环纹的半径。 (8分) 2. 判断下列轨道间沿z轴方向能否成键,如能成键,请在相应的位置上填上分子轨道的名称。
px pz dxy dxz px pz dxy dxz (4分)
3. 实验测得HI分子基本光带和第一泛音带的带心分别为2230cm-1和4381cm-1,求:(1)HI的力常数;(2)HI的光谱解离能。(原子量:H=1,I=126.9)(7分) 4. 判断下列分子和离子的形状和所属点群: (5分)
5. 已知[Fe(CN)6]3-、[FeF6]3-络离子的磁矩分别为1.7β、5.9β(β为玻尔磁子)(Fe原子序数=26),
(1) 分别计算两种络合物中心离子未成对电子数; (2) 用图分别表示中心离子d轨道上电子排布情况;
(3) 两种络合物其配位体所形成的配位场是强场还是弱场? (3分)
6. *有一立方晶系AB型离子晶体,A离子半径为167pm,B离子半径为220pm,按不等径球堆积的观点,请给出: (4) B的堆积方式; (5) A占据B的什么空隙; (6) A占据该类空隙的分数;
(7) 该晶体的结构基元;
(8) 该晶体所属点阵类型。 (10分)
7. 金刚石、石墨及近年发现的球碳分子(例如足球烯,C60)是碳的三种主要同素异形体,请回答:
(9) 三者中何者可溶于有机试剂,理由是什么?
(10) 据推测,有一种异形体存在于星际空间,而另一种异形体在死火山口被发现,说明何者在星际空间存在,何者在火山口存在,解释原因。
(11) 若双原子分子C2存在,请推测它在星际空间、火山口和地球表面三处中何处能稳定存在?根据分子轨道理论写出它的键级。 (3分) *单独考试者可以不做此题
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