物化真题-2016年苏州大学物化真题+答案-考研试题文档资料系列.doc

苏州大学2016年硕士研究生入学考试初试试题（A卷）科目代码：853 满分：150分科目名称：物理化学注意：认真阅读答题纸上的注意事项；所有答案必须写在答题纸上 ，写在本试题纸或草稿纸上均无效；本试题纸须随答题纸一起装入试题袋中交回！一、 选择题（共15题，30分）1、2分 "压强",即物理化学中通常称为"压力"的物理量,其量纲应该是什么? （ ） (A) 动量 (B) 力 (C) 动能 (D) 加速度 面积·时间 面积·时间 面积·时间 面积·质量 A 2、2分 在一绝热箱中装有水，水中通一电阻丝，由蓄电池供电，通电后水及电阻丝的温度均略有升高，今以水和电阻丝为体系，其余为环境，则有： ( ) (A) Q < 0 , W = 0 , U < 0 (B) Q = 0 , W < 0 , U > 0 (C) Q > 0 , W = 0 , U > 0 (D) Q < 0 , W = 0 , U > 0 B3、2分 某气体在恒压升温和恒容升温过程中（无非体积功）所吸收的热量相同，试比较恒压过程体系升高的温度dTp与恒容过程体系升高的温度dTV的大小。 ( ) (A) dTp> dTV (B) dTp = dTV (C) dTp< dTV (D) dTpdTV C 4、2分理想气体从状态 I 经自由膨胀到状态 II，可用哪个热力学判据来判断该过程的自发性？ ( ) (A) H (B) G (C) S (D) U C 5、2分纯液体苯在其正常沸点等温汽化，则： ( ) (A) vapU$=vapH$，vapF$=vapG$，vapS$> 0 (B) vapU$<vapH$，vapF$<vapG$，vapS$> 0 (C) vapU$>vapH$，vapF$>vapG$，vapS$< 0 (D) vapU$<vapH$，vapF$<vapG$，vapS$< 0 B6、2分已知 373.15 K 时，液体 A 的饱和蒸气压为 133.32 kPa，另一液体 B 可与 A 构成理想液体混合物。当 A 在溶液中的物质的量分数为 1/2 时，A 在气相中的物质量分数为2/3 时，则在373.15 K时，液体 B 的饱和蒸气压应为： ( ) (A) 66.66 kPa (B) 88.88 kPa (C) 133.32 kPa (D) 266.64 kPa B 7、2分硫酸与水可形成H2SO4·H2O(s)、H2SO4·2H2O(s)、H2SO4·4H2O(s)三种水合物,问在 101 325 Pa 的压力下，能与硫酸水溶液及冰平衡共存的硫酸水合物最多可有多少种? ( ) (A) 3 种 (B) 2 种 (C) 1 种 (D) 不可能有硫酸水合物与之平衡共存C8、2分 在恒温恒压下,化学反应 a A + b B = l L + m M 的rGm所代表的意义在下列说法中哪种是错误的? ( ) (A)rGm表示有限物系中反应进行时产物与反应物间的吉氏自由能之差(即终态与始态的自由能之差) (B)rGm表示有限的反应物系处于该反应进度a时的反应倾向 (C)rGm表示若维持各反应物化学势不变时发生一个单位反应时的吉布斯自由能变化 (D)rGm代表变化率(¶G/¶a)T,p ,即表示在 G-a图上反应进度为a时的曲率线斜率 A9、2分不饱和溶液中溶剂的化学势与纯溶剂的化学势的关系式为： ( ) （A） （B） （C） （D）不能确定C10、2分 电解质 i 在溶液中的离子平均活度系数为 g i ( = g ±)，下列判断 g i大小的说法哪个正确？ （ ） (A) g i 1 (B) g i 1 (C) A、B 都有可能 (D) g i恒小于 1 C 11、2分满足电池能量可逆条件的要求是： （ ）(A) 电池内通过较大电流 (B) 没有电流通过电池 (C) 有限电流通过电池 (D) 有一无限小的电流通过电池 A12、2分298 K时，某电池E = 1.00 V，此电池可逆提供1F电量时的热效应为： （ ）(A)- 96 500 J (B)96 500 J (C)- 84 997 J (D)11 503 J B13、2分如果臭氧 (O3) 分解反应 2O3 3O2的反应机理是： O3 O + O2 (1) O + O3 2O2 (2) 请你指出这个反应对 O3而言可能是： ( ) (A) 0 级反应 (B) 1 级反应 (C) 2 级反应 (D) 1.5 级反应 C 14、2分纯液体温度升高时，表面张力 （ ）(A) 随温度升高指数增大 （B）随温度升高线性降低(C）随温度呈对数变化 （D）不变C 15、2分 汞不湿润玻璃，其密度r = 1.35×104 kg·m-3，水湿润玻璃，密度 r = 0.9965×103 kg·m-3，汞在内径为 1×10-4 m 的玻璃管内下降h1，在直径为 1×10-3 m的玻璃管内下降h2；水在直径为 1×10-4 m 的玻璃管内上升 h3，在直径为 1×10-3 m的玻璃管内上升 h4，令 h1/h2= A，h3/h4= B，则有： ( ) (A) A > B (B) A < B (C) A = B (D) 不能确定 A 与 B 的关系 B 二 计算题（共题，0分）16.将 298.15 K的1 mol O2从 p$绝热可逆压缩到 6p$，试求Q，W，U，H，F，G，S和S隔离。已知 Sm(O2, 298.15 K) = 205.03 J·K-1·mol-1。 答 依题意 Q = 0，S体= 0，S隔离 = 0 (3分) W = -U = CV(T1- T2)， 由绝热可逆过程方程得 T2= 495.5 K (1分) 所以 W = CV(T1- T2) = - 4.142 kJ，U = 4.142 kJ (1分) H = Cp(T2- T1) = 5.799 kJ (1分) F = U - (ST) = U - ST = -36.720 kJ (2分) G = H - ST = -35.063 kJ (2分) 17.苯的正常沸点为 353K，摩尔汽化焓是 vapHm= 30.77 kJ×mol-1,今在 353K, p$下，将1mol 液态苯向真空等温汽化为同温同压的苯蒸气（设为理想气体）。 (1) 计算该过程中苯吸收的热量Q和作的功W ； (2) 求苯的摩尔汽化自由能vapGm和摩尔汽化熵vapSm ； (3) 求环境的熵变； (4) 使用哪种判据，可以判别上述过程可逆与否？并判别之。 答 (1) W实际 = p外V = 0 (1分) 设等温可逆汽化： Qp= nvapHm= 30.77 kJ (1分) WR= pVg = nRT = 2.935 kJ (1分) vapUm= Qp- WR= 27.835 kJ (1分) Q实际 =vapUm+ W实际 = 27.835 kJ (1分) (2)vapSm= nvapHm/T = 87.2 J·K-1 (1分) vapGm= 0 (1分) (3)S环= - Q实际/T = -78.9J· K-1 (1分) (4)S总= vapSm+S环= 8.3 J·K-1 > 0 (1分) 所以 原过程为不可逆过程。 (1分) 18. CO2在高温时按下式分解 2CO2 2CO + O2,在 p$，1000 K时解离度为 2.0×10-7，1400 K 时为 1.27×10-4，设在该温度范围内反应热效应不随温度而改变，则在 1000 K 时反应的rG 和rS 各为多少？ 答 2CO2(g) 2CO(g) + O2(g) 1 mol×(1-) mol (1/2) mol = ( 1 +/2 ) mol (1分) 所以p(CO) = x(CO)p$ = 2.0×10-7 p$ (1分) p(O2) = 1.0×10-7 p$ p(CO2) p$ (1分) K (1000 K) = 4.0×10-21 (1分) K (1400 K) = 1.0×10-12 (1分) 根据等压方程求得：rH = 563 kJ·mol-1 (1分) rG (1000 K) = -RT lnK (1000 K) = 390 kJ·mol-1 (2分) rS (1000 K) = rH (1000 K)- rG (1000 K)/1000 K = 173 J·K-1·mol-1 (2分) 19.混合气体A,B,C的组成为：yA=0.4，yB=0.2。在一定温度下等温压缩此混合气体,问： (1) 加压至多大时开始有液相析出?液相组成是多少? (2) 继续加压至多大压力,此混合气体刚好全部凝结为液体? 已知在此温度下,各纯物质的饱和蒸气压分别为 pA*=53 329 Pa; pB*=26 664 Pa; pc*=13 332 Pa (设混合气体为理想气体,构成的溶液为理想溶液)。 答 (1) 当加压至p时开始有液相析出,成气液平衡,设液相组成为 xA,xB,xC,此时气相组成视为不变 yA=pA/p=pA* xA/p=0.4 yB=pB/p=pB* xB/p=0.2 yC=pC/p=pC* xC/p=0.4 - (1) xA+xB+xC=1 - (2) 联立(1),(2)式解得： p=22220 Pa (3分) xA=xB=0.1667 (3分) xC=0.6666 (1分) (2) 当气体全部凝结为液相时,液相组成为： xA=0.4；xB=0.2；xC=0.4, 此时平衡蒸气的气相分压为： pA= pA* xA= 21 332 Pa (1分) pB= pB* xB= 5333 Pa (1分) pC= pC* xC= 5333 Pa (1分) p=pA+pB+pC= 31 998 Pa (1分) 20.试设计一个电池，在其中进行下述反应 Fe2+(a2) + Ag+(a1) Ag(s) + Fe3+(a3) (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(NO3)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 f $ (Ag+,Ag) = 0.7991 V , f$ (Fe3+, Fe2+) = 0.771 V . 答 (1) PtFe3+,Fe2+Ag+Ag(s) (3分) (2) E$= (f$ (Ag+/Ag) - f$ (Fe3+/Fe2+) = 0.0281 V lnK= zFE$/RT K= 2.988 (3分) (3) Fe2+ + Ag+ Ag(s) + Fe3+ 平衡时 x x (0.05- x) mol·kg-1 K= (0.05-x)/x2 x = 0.0442 Ag+ = 0.0442 mol·kg-1 (4分) 21. 正丁烷在 298 K 时完全氧化： C4H10(g) + 13/2 O2(g) 4CO2(g) + 5H2O(l) DrH= -2877 kJ·mol-1 DrS= -432.7 J·K-1·mol-1 假定可以利用此反应建立起一个完全有效的燃料电池，计算： (a) 最大的电功 (b) 最大的总功 (298.15 K) 答 (a) DrG= DrH- T DrS= -2750 kJ·mol-1 最大电功是 - DrG= 2750 kJ·mol-1 (2分) (b) 总功是 - DrF= - DrG- D(pV) = - DrG- nRT = 2739 kJ·mol-1 (n =-3.5) (3分) 22. 双分子反应 CONO2CO2NO 的速率常数写为k/mol-1·dm3·s-1 1.2×1010exp(-132 kJ·mol-1/RT), 在一定体积下反应时, 10 h后, NO分压是多少(已知反应温度为600 K, CO ，NO的最初压力分别为666.6 Pa和933.3 Pa)。 答 T=600 K时, k=3.9×10-2 mol-1·dm3·s-1 (2分) 用压力表示时, 则k=(3.9×10-5)/(8.314×600) Pa-1s-1=7.82×10-9 Pa-1·s-1 (3分) 设CO,NO2始压力为pB ，pC , t时刻NO分压为x, 则 1/t(pB-pC)lnpC(pB-x)/pB(pC-x) = k, 则x=142.7 Pa (5分) 三 问答题（3题，共30分）23.有一反应mA ® nB是一基元反应，其动力学方程为 -，cA单位是mol·dm-3，问：（1） k的单位是什么？（2） 写出B的生成速率方程；分别写出当m=1和 m¹1时k的积分表达式。 答 (1) 若时间以s表示，则k单位为dm3(m-1)·mol1-m·s-1 （2分）(2) = -=nkcAm （2分）m=1 , k= （4分）(3) （2分）m¹1 , k=(cA, 01-m- cA1-m)24. 已知H2O-NaI体系的相图如下: (1) 指出a,b各点的相态、相数与自由度,并说明这些点所代表的意义； (2) 指出cd线,1,2区的相数,相态与自由度； (3) 以0纯水为标准态,求10%的NaI水溶液降温至-10.7时,饱和溶液中水的活度?已知水的凝固热为-600.8 J×mol-1。 答 (1),(2)如下表： (3) H2O(s,-10.7) H2O(含NaI 10%的溶液,-10.7) A(s)= A(l)= (T,p)+RTlnaA (lnaA/T)= A(s)- /RT/T =(1/R)(Gm/T)/T=-Hm/RT2 dlnaA=-Hm/RT2dT 取0纯水的活度为1,积分上式： dlnaA=-(Hm/R) (积分区间：0到lnaA) lnaA=(-600.8 J·mol-1/8.314 J·K-1·mol-1)×(1/262.5 K-1/273.15 K) =-0.01078 aA=0.9893 (5分) 25.气相中O3分解反应 2O3 ® 3O2，其速率方程为 -=k试说明下列建议的反应机理在什么条件下，与题给的速率方程相符合。O3O2 + O O2 + OO3 O3 + O2O2 答 据dO/dt=0 可得 O=k1O3/(k2O2+k3O3) （2分） -dO3/dt=k1O3-k2OO2+k3O3O =2k1k3O32/(k2O2+k3O3) （2分） 当反应后期k3O3<<k2O2时，r=(k1k3/k2)(O32/O2) ，与实验速率方程相吻合。 （2分）