北京科技大学2013年硕士学位研究生入学考试试题804物理化学A

北 京 科 技 大 学

2013年硕士学位研究生入学考试试题

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试题编号： 804 试题名称： 物理化学A （共 8 页）

适用专业： 材料科学与工程 说明： 所有答案必须写在答题纸上，做在试题或草稿纸上无效。

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一．单项选择题：（每题2分，共36分）

1．在一多组分体系中含有α、β、?三相，其中α、β相中都含有A和B两种物质。当体系达到相平衡时，关于A和B两种物质的化学势说法正确的是 。

?????(A) ??A??B (B) ?A??A (C) ?A??B (D) 无法判断

2．将固体NH4HCO3(s) 放入真空容器中，恒温到400 K，NH4HCO3按下式部分分解并达到平衡：NH4HCO3 (s)==NH3 (g)+H2O (g)+CO2 (g)，系统的独立组分数K′和自由度数f为 。

(A) K′＝1，f ＝1 (C) K′＝1，f ＝0

(B) K′＝2，f ＝0

(D) K′＝3，f ＝1

3．已知298K时理想气体反应N2O5 (g) == N2O4 (g)+ 1/2O2 (g)的?rH为41.84 kJ?mol-1，若??C(B)?0，需要增加N2O4 (g)的产率可以采取的方法是 。

Bp,m(A) 降低温度 (B) 提高温度

(C) 提高压力 (D) 定温定容加入惰性气体 4．下列说法正确的是____。

(A) 热的物体比冷的物体温度更高，所以物体温度升高一定从环境吸热，而物体温度不变则与环境无热交换

(B) 热力学能的绝对值可通过功和热的测定而得到

(C) 在一绝热容器中，将等量的100 °C水与0 °C冰混合，体系最后温度将低于50 °C

(D) 在101.325 kPa下，1 mol 100 °C的水等温蒸发为水蒸气，若水蒸气可视为理想气体，那么?U=0，?H=0

1

5．在(a)、(b)示意图中，AB线代表等温可逆过程，AC线代表绝热可逆过程。若从A点出发： p p B A A C p1 p2 C B

V1

(a)

V2 V

(b)

V

(1) 经绝热不可逆膨胀到达V2见图(a)，则终点将在____。

(A) C之下 (B) B之上 (C) B和C之间 (D) 无法判断 (2) 经绝热不可逆膨胀到达p2见图(b)，则终点将在____。

(A) C之左 (B) B之右 (C) B和C之间 (D) 无法判断 6．下列说法正确的是____。

(A) 只有等温等压条件下才有吉布斯函数G的变化值 (B) 过冷水凝结成冰是一自发过程，因此，?S>0

(C) 在等温、等压、无其他功条件下，化学变化朝着亥姆霍兹函数A减少的方向进行

(D) 一定量理想气体绝热恒外压膨胀至平衡，?G<0

7．在一定温度下，NaCl水溶液和纯水经半透膜达成渗透平衡时，该体系的自由度是____。

(A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4

8．A与B两组分构成恒压下固相部分互溶的凝聚体系相图示意如下，共有____个两固相平衡区。

2

(A) 2个 (B) 3个 (C) 4个 (D) 5个 9．区域熔炼技术主要是应用于____。

(A) 制备低共熔混合物 (B) 提纯 (C) 制备不稳定化合物 (D) 获得固熔体

10．某反应的反应方程式为 A＋B→2P，对此反应叙述正确的是 。

(A) 此反应为二级反应 (B) 此反应为双分子反应

(C) 此反应为基元反应 (D) 此反应各物质间的计量关系已定 11．对于某一连串反应A→B→C，如果生产中需要的物质是中间产物B，则为了得到中间产物B的最高产率应当 。

(A) 增大反应物A的浓度 (B) 增大反应速率 (C) 提高反应温度 (D) 控制适当的反应时间

12．某反应，其半衰期与起始浓度成反比，则反应完成87.5％的时间t1与反应完成50％的时间t2之间的关系是 。

(A) t1 = 2t2 (B) t1 = 4 t2 (C) t1 = 7 t2 (D) t1 = 5 t2 13．一般情况下，大多数物质的表面张力与温度的关系是????????。

(A) 温度升高表面张力降低 (B) 温度升高表面张力增加 (C) 温度对表面张力没有影响 (D) 不能确定 14．最能准确说明附加压力产生原因的是????????。

(A) 由于存在表面

(B) 由于在表面上存在表面张力?

(C) 由于表面张力? 的存在，在弯曲表面两边压力不同 (D) 表面分子和内部分子受力不均匀 15．接触角是指????????。

(A) ?气，液经过液体与?(B) ?液，气经过气相与?(C) ?气，固经过固相与?

液，固

之间的夹角

气，固

之间的夹角 之间的夹角

固，液

(D) ?液，气经过气相和固相与?固，液之间的夹角

16．对于同一电解质的水溶液，当其浓度逐渐增加时，以下何种性质将随之增加?????。

(A) 在稀溶液范围内的电导率 (B) 摩尔电导率

3

(C) 电解质的离子平均活度系数 (D) 离子淌度

17．电解水产生氧气和氢气时，若外电路通过了0.4 mol的电子，则?????。

(A) 阳极产生0.2 mol的氧气 (B) 阴极产生0.2 mol的氧气 (C) 阳极产生0.2 mol的氢气 (D) 阴极产生0.2 mol的氢气

18．在25°C时，电池Pb(Hg)(a1)|Pb(NO3)2(aq)|Pb(Hg)(a2)中a1> a2，则其电动势E?????。

(A) >0 (B) <0 (C) =0 (D) 无法确定

二、 填空题（每空2分，共54分）

1．1 mol 100 °C、101325 Pa的水向真空蒸发100 °C、101325 Pa的水蒸气。此过程的?H=?U+p?V，p?V=W。而此过程的W=0，所以上述过程的?H=?U，此结论对吗？为什么？__________________________________________。

2． 根据dG=-SdT+Vdp，对任意等温等压过程dT=0，dp=0，则dG一定为零。此结论对吗？为什么？__________________________________________。 3．有一绝热、具有恒定体积的容器，中间用导热隔板将容器分为体积相同的两部分，分别充以N2(g)和O2(g)，如下图。若视气体为理想气体，则N2(g)和O2(g)构成的体系达到热平衡时的?S=_____ J·K-1。达热平衡后将隔板抽去，两种气体进行混合，求达到新平衡时体系的?S=_____ J·K-1。

4．已知25°C时，水的标准摩尔生成吉布斯自由能为-237.19 kJ?mol-1。在25°C、100 kPa下，用2.200 V的直流电使1 mol水电解成100 kPa的氢气和100 kPa的氧气，放热139 kJ，该反应的摩尔熵变为____。 5．下列四种状态的水，化学势大小排列关系是 （1）373.15 K，101325 Pa液态水的化学势?1； （2）373.15 K，101325 Pa水蒸气的化学势?2；

4

1 mol N2 293 K

1 mol O2 283 K

（3）373.15 K，303975 Pa液态水的化学势?3； （4）373.15 K，303975 Pa水蒸气的化学势?4。

6．在308.15 K，某有机液体（1）和某有机液体（2）组成二组分溶液，该溶液的蒸气压p与液相组成x、气相组成y之间的关系由实验测得，列表如下： x2 y2 p/Pa 0.0000 0.0000 13706 0.0100 0.0414 14159 0.0500 0.2000 16212 0.2000 0.5754 25358 0.4000 0.7446 34291 0.5000 0.7858 36930 1.0000 1.0000 39343 假定蒸气为理想气体，当有机液体（1）在溶液中的摩尔分数为0.6时，若以纯液体（1）为标准态，则有机液体（1）活度为 ；有机液体（1）的活度系数为 ；以假想的纯物质有机液体（2）为标准态，则有机液体（2）的活度为 。

7．在200~400 K温度范围内，反应NH4Cl(s)=NH3(g)+HCl(g)的标准平衡常数与T的关系为：lnK??16.2?9127，计算300 K时，该反应的△rGm?

T/K为 J·mol-1，△rSm?为 J·K-1·mol-1。（假设上述反应的焓变随反应温度的变化可以忽略。）

8．固态氨和液态氨的饱和蒸汽压与温度的关系分别为： ln(p/Pa)=27.92-3754/(T/K) ln(p/Pa)=24.38-3063/(T/K)

则氨三相点的压力为 ；氨的汽化热 和熔化热 。 9．在298K时，下列反应可以进行到底：N2O5(g)+NO(g)→3NO2(g)。当反应物的初始压力p(N2O5)=133.4 Pa、p(NO)=13.34 Pa时，作lg p(N2O5/Pa)~t图得一直线，相应的半衰期为2.0 h。当N2O5和NO的初始压力均为 6.67 kPa时，测得下列实验数据：

p总/ kPa t/ h 13.34 0 15.30 1 16.68 2 xy?p若反应的速率方程可表示为 ??k?pN，则k= ， y= 。 ONO2510．对于反应H2 + Br2 ? 2 HBr，有人提出了如下包含五个基元反应的机理：

5

k1Br2???2Br?k2Br?+H2???HBr+H?k3H?+Br2???HBr+Br? k4H?+HBr???H2+Br?k52Br????Br2根据上述反应机理，建立H2 + Br2 ? 2 HBr的反应速率方程，为

d[HBr]? 。 dt11．20 °C时水的表面张力为72.75×10-3 N·m-1 ，在该温度下使水的表面积增大4 cm2 ，则此过程的 ?G = ?????????????。

12．在通常情况下，T、p一定时，气体被固体表面吸附的过程其熵变?S???????0，焓变?H???????0。（选填 ? ，＝ ， ? ）

13．定温下某溶液的表面张力随浓度增大而减小，则该溶液的单位界面过剩量?????????0。（选填 ? ，= ， ? ）

14． 25 °C时乙醇水溶液的表面张力与溶液中乙醇的浓度c(单位mol·dm-3)的关系为：? /(mN·m-1) =72.0-0.5(c/ mol·dm-3)+0.2(c/ mol·dm-3)2 计算当c = 0.600 mol·dm-3 时，

(1) 乙醇在溶液表面的单位界面过剩量Г=????????????? mol·m-2； (2) 将半径为1.00×10-3 m 的毛细管插入溶液，毛细管中液面的高度

h=????????? m。假设乙醇溶液完全润湿毛细管，溶液密度ρ＝0.986×103 kg·m-3 ，g =9.80 N·kg-1。

15．请叙述热力学第三定律______________，并就所能解决的问题予以简要说明______________。

16．离子的极限摩尔电导率?(Ca)及?(Br)分别为59.4×10与78.4×10S·m·mol，则??m·mol。 CaBr2＝________ S·

17．质量摩尔浓度为b的Al(SO)水溶液的离子强度是__________ 。

2

43

2

-1

2

-1

?1m22??m?-4-4

三、计算题（每小题15分，共60分）

1．反应物A发生如下反应，能同时生成主产物B以及副产物C，反应均为一级：

6

k1Ak2已知k1/s?1.20?103exp(?请问：

(1) 反应的活化能E1和E2分别是多少？

BC

10825 9622.3)；k2/s?8.90exp(?)。 T/KT/K(2) 使产品中B含量大于90.0%（摩尔百分含量）时所需的反应温度？ (3) 通过计算说明可否得到含B为99.5%（摩尔百分含量）的产品。如果不能得到，请计算产品中B的理论最大含量。

2．已知298 K时，电池Pt, H2 (p?)｜NaOH(a)｜HgO(s), Hg(l) 的电动势E=0.9265V，水的标准生成焓ΔfHm?= -285.81 kJ·mol-1，并查表得298 K时，下列各物质的摩尔熵值为：

物质 -1-1Sm?/ J·K·mol HgO(s) 73.22 O2(g) 205.10 H2O(l) 70.08 Hg(l) 77.40 H2(g) 130.67 (1) 写出该电池的电极反应和电池反应； (2) 计算该电池的ΔrGm?；

(3) 计算298 K时HgO(s)的分解压。

3．反应CO(g)+Cl2(g)=COCl2(g)在373Ｋ时K?=1.25×108 。

(1) 已知上述反应的△rSm? (373 K)为-125.52 J·mol-1·K-1，求COCl2(g) 373 K时解离为CO(g)和Cl2(g)反应的△rHm?为多少？

(2) 设上述反应的∑?BCp,m=0，且反应开始时系统中只有COCl2(g)，在保持系统压力为200 kPa的条件下，若要COCl2(g)的解离度为0.001，则反应温度应控制在多少？。

4．有两种物质A、B，其熔点分别为1500 °C、1700 °C，且B在1400 °C时有一

1400℃??B(?))。又知A与B能形成两种不稳定化合物A2B和晶型转变（B(?)?? 7

AB，其中化合物A2B于1200 °C分解得到固态纯A及xB=0.38（B的摩尔分数，下同）的液态混合物，化合物AB于1100 °C时分解得到固态纯B及xB=0.45的液态混合物。另外，该A-B二元系统具有一个最低共熔点（xB=0.40，1000 °C）。

(1) 请根据以上相平衡信息，示意画出该系统相图的大致形状； (2) 绘制xB=0.36的样品从1500 °C冷却到800 °C的冷却曲线示意图； (3) 有1 mol xB=0.20 的混合物自熔化后开始冷却，首先析出的物质是什么？最多可得到多少该物质?

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/tvfp.html