中山大学2000年物理化学试题+参考答案-考研试题文档资料系列.doc

中山大学二OOO年攻读硕士学位研究生入学考试试题考试科目: 物理化学(含结构化学)专 业: 无机、分析、有机、物理化学和环境化学研究方向: 上述专业的各研究方向I一. (共30分) 填空与问答题(1): 1. 在绝热钢弹中, 发生一个放热的分子数增加的化学反应, 则( )。(2分)(a) Q > 0, W > 0, D U > 0 (b) Q = 0, W = 0, D U > 0(c) Q = 0, W = 0, D U = 0 (d) Q < 0, W > 0, D U < 02. 1 mol单原子理想气体始态为273K, 一个标准大气压, 经下列过程: (a) 恒容升温1K; (b) 恒温压缩至体积的一半; (c) 恒压升温10 K; (d) 绝热可逆压缩至体积的一半。上述四过程中, 终态压力最大的是过程_, 终态压力最小的是过程_, 终态温度最高的是过程_, 终态温度最低的是过程_。(2分)3. 实际气体经节流膨胀后，下述哪一组结论是正确的? ( ) (2分)(a) Q < 0, DH = 0, Dp < 0 (b) Q = 0, DH = 0, DT < 0(c) Q = 0, DH < 0, Dp < 0 (d) Q = 0, DH = 0, Dp < 04. 理想气体从状态I经自由膨胀到达状态II, 可用哪个热力学判据来判断该过程的自发性( )。(2分)(a)DF (b) DG (c)DS (d)DU5. 分子配分函数的定义为( ), 其适用条件为( )。(2分)6. 热力学函数与分子配分函数的关系式对于定域子体系和离定域子体系都相同的是( )。(2分)(a) G, F, S (b) U, H, S (c) U, H, Cv (d) H, G, Cv7. 有四种含不同溶质相同浓度m = 1 mol× kg-1的水溶液, 分别测定其沸点, 沸点升得最高的是( )。(2分)(a) Al2(SO4)3 (b) MgSO4 (c) K2SO4 (d) C6H5SO3H8. Ca(CO3)2(s)、 BaCO3(s)、 BaO(s) 和CO2(g)构成的多相平衡体系的组分数为_ _, 相数为_ _, 自由度数为_ _。(2分)9. PCl5(g)分解反应, 在473 K平衡时有48.5%分解, 在573K平衡时有97%分解, 此反应的DrHÆm_0。(请填 >, < 或 =) (2分)10. 分解反应A(s) = B(g) + 2C(g), 反应平衡常数KÆp和离解压p离的关系式为_ _。(2分)11. 298K时, 有浓度均为0.001 mol× kg- 1的电解质溶液, 其离子平均活度系数¡± 最大的是( )。(2分)(a) CuSO4 (b) CaCl2 (c) LaCl3 (d) NaCl12. 半衰期为10天的某放射性元素净重8 g, 40天后其净重为( )。(2分)(a) 4 g (b) 2 g (c) 1 g (d) 0.5 g13. 已知的HI光分解反应机理如下, 则该反应的反应物消耗的量子产率为( )。HI + hn ® H + IH + HI ® H2 + II + I + M ® I2 + M(a) 1 (b) 2 (c) 10 (d) 106 (2分)14. 水能完全润湿洁净玻璃, 而水银则不能。现将一根玻璃毛细管插入水中, 管内液面将_, 若在管内液面处加热, 则液面将_; 当玻璃毛细管插入水银中时, 管内液面将_, 若在管内液面处加热, 则液面将_。(请填上升、下降或不变) (2分)15. 某溶胶在下列电解质作用下的聚沉值的相对值分别是NaNO3为300, Na2SO4为148, MgCl2为12.5, AlCl3为0.17, 则该溶胶带_电荷。(2分)二. (共42分) 计算题(1): 1. 1 mol水, 373 K, 标准大气压pÆ 下等温向真空容器蒸发, 使终态压力为0.5´pÆ , 已知水在pÆ 下的汽化热为40.66 kJ× mol-1, 求该过程的DU、DH、DS、DG和DF 各为多少? (共10分)2. 液体A和B形成理想溶液。现有一含A的物质的量分数为0.4的蒸汽相, 放在一个带活塞的汽缸内, 恒温下将蒸汽缓慢压缩。已知p*A和p*B分别为0.4´ pÆ 和1.2´ pÆ , 计算(a) 当溶液开始凝聚出来时的蒸汽总压(b) 该溶液在正常沸点Tb时的组成 (共6分)3. H2O- FeSO4- (NH4)2SO4的三组分体系相图如下, 请标出各区相态, x代表体系状态点。现从x点出发制取复盐E(FeSO4× 7H2O), 请在相图上表示出采取的步骤，并作简要说明。 (共6分)H2O- FeSO4 -(NH4)2SO4三组分体系相图4. 298 K时, 反应N2O4 (g) = 2NO2 (g) 的平衡常数 KÆ p = 0.155 (共6分)(a) 求总压为一个标准大气压力pÆ 时N2O4的离解度(b) 求总压为0.5´ pÆ 时N2O4的离解度(c) 求总压为pÆ , 离解前N2O4和N2 (惰性气体)物质的量为1:1时N2O4的离解度5. 电池Ag + AgAc(s)½ Cu(Ac)2 (0.1 mol× kg- 1) ½ Cu(s)的E1 (298K) = - 0.372 V, E2 (308K) = - 0.374 V, 在温度区间内, E随T的变化是均匀的。(a) 写出该电池的电极反应和电池反应(b) 计算该电池在298K时的D rGm、D rSm和D rHm。 (共6分)6. 在一恒容均相反应体系中, 某化合物分解50%所经过的时间与起始压力成反比, 试推断其反应级数。在不同压力和温度下, 测得分解反应的半衰期为:T / K p0 / (kPa) t1/2 / s 967 39.20 1520 1030 48.00 212 (a) 计算两种温度时的k值, 用(mol× dm-3)-1× s-1表示。(b) 求反应的活化能。(c) 求967K时阿累尼乌斯公式中的指前因子。 (共6分)7. 以As2O3和H2S为原料制备As2S3溶胶时, 若H2S过量, 则制得的As2S3 溶胶胶团结构为( ) 。 (2分)一、填空题 (12分) 1 Planck_的提出，标志着量子理论的诞生。 2. He原子的schrodinger 方程为 _. 3. C2分子的电子组态为_ ，键级为_ .4. O3分子中的离域_键为 _. 5. 立方晶系的特征对称元素为_. 6 对于一个电子，|2代表_. 7. Re2Cl82- 分子中存在_ 金属键，其电子组态为_. 8、苯乙烯的休克尔久期公式为 : _.9、 配位场理论的实质是配位化合物的_理论,同时吸收了_论的贡献。 二、判断题(10分) l、二聚Alel3分子中存企三中心二电子氯桥键。 2、离子半径在各种情况下都应为一个固定的数值。 3、NaCl晶体是由一套Na+的面心立方点阵和一套Cl-的面心立方点阵穿插而成。 4、每种晶体的宏观对称元素系所对应的对称操作都符合群的定义。 5、A1型和A3型堆积中，球数：八面体空隙数：四面体空隙数=1：1：2 6、羰基化合物中，CO键的键长比CO分子的键长短。 7、多电子原子中，单电子波函数的角度部分与氢原子的完全相问。 8、用紫外光照射AB分子，电离出一个电子后，AB分子的核间距变大了，说明该 电子是从反键轨道电离出去的。 9、光电子能谱不但可以测定分子轨道能级顺序和高低。而且可以判断分子轨道的成键性质. 10. S1P2组态的基谱项是4P1/2 三、计算题 （6 分） S8分子既可以形成单斜硫，也所以形成正交硫。用X-射线衍射法(Cu ka射线，波长154.2pm)测得某正交硫晶体的晶胞参数a1048pm，b 1292pm，c= 2455 pm。 已知该硫磺的密度为2.07 g.cm-3的原子量为32。 (1)、计算每个晶胞中S8分子的个数。 (2)、计算224衍射线的Bragg角？ (3)、写出气相中S8分子的全部独立的对称元素。 中山大学2000年攻读硕士学位研究生入学考试试题答案考试科目: 物理化学(含结构化学) 专业: 无机、分析、有机、物理化学和环境化学研究方向: 上述专业的各研究方向 一. 填空与问答题(1): 1. 答 (c) 2. 答 (d), (c), (d), (b) 3. 答 (d)4. 答 (c) 5. 答 q = S gj exp(-D e j /kT)处于热力学平衡态近独立粒子体系中的单个分子6. 答 (c) 7. 答 (a) 8. 答 (3), (5), (0)9. 答 ( > ) 10. 答 KÆ p = (4/27)(p3离/ pÆ 3) 11. 答 (d)12. 答 (d ) 13. 答 (b) 14. 答 上升, 下降; 下降, 上升。 15. 答 负二. 计算题(1)1. 答 D H = 40.66 kJ (2分) D U = 37.56 kJ (2分)D S = 114.8 J× K- 1 (2分) D G = - 2160 J (2分)D F = - 5260 J (2分)2. 答 (a) 液体刚凝聚时呈现二相平衡, 气相中的总压与液相组成的关系为:p = pA + pB = p*AxA + p*BxB = 0.4´ pÆ xA + 1.2´ pÆ (1 - xA)= 1.2´ pÆ - 0.8´ pÆ xA yA = pA/p = p*AxA/p 0.4 = 0.4´ pÆ xA/(1.2´ pÆ - 0.8´ pÆ xA)xA = 0.6667 可得 p = 6.755´ 104 Pa (3分)(b) 正常沸点时: p = pÆ pÆ =1.2´ pÆ - 0.8´ pÆ xAxA = 0.25 xB = 0.75 (3分)3. 答 在x体系中加入FeSO4后, 物系沿xB线移动, 在靠近EO线处, 取一点y, 向y体系中加入水, 物系沿yA线移动, 进入EDF 区, 当物系点到达z点时就有FeSO4× H2O固体析出, 过滤可得复盐E。H2O- FeSO4- (NH4)2SO4三组分体系相图 4. 答 (a) N2O4 (g) = 2NO2(g)开始 1 0平衡 1 - a 2aa 为离解度, 平衡时总物质的量为1 + aKÆ p = p2NO2 /( pÆ ´ pN2O4) = 4a 2p / pÆ ´ (1 - a 2)当p = pÆ 时, KÆ p = 4a 2 / (1 - a 2) = 0.155 a = 0.193 (2分)(b) 同理, 当p = 0.5´ pÆ 时, KÆ p = 2a 2 / (1 - a 2) = 0.155 a = 0.268 (2分)(c) 加入惰性气体N2后, 平衡时总物质的量为2 + aKÆ p = 4a 2p / pÆ ´ (1 - a )(2 +a )当p = pÆ 时, KÆ p = 4a 2 / (1 - a )(2 +a ) = 0.155 a = 0.255 (2分)5. 答 (a) 负极 2Ag(s) + 2Ac- (a Ac- ) - 2e ® 2AgAc(s)正极 Cu2+ (a Cu2+ ) + 2e ® Cu(s)电池反应 2Ag(s) + 2Ac- (a Ac- ) + Cu2+ (a Cu2+ ) ® Cu(s) + 2AgAc(s) (2分)(b) D rGm = - zEF = - 2´ (- 0.372 V)´ 96500 C× mol-1= 71.80 kJ× mol-1D rSm = zF(¶ E/¶ T)P= 2´ 96500 C× mol- 1´ (- 0.374 + 0.372) V/(308 - 298) K= - 38.6 J× K- 1× mol- 1D rHm = D rGm + TD rSm = 60.30 kJ× mol- 1 (4分)6. 答 (a) 已知半衰期 t1/2与起始压力p0成反比, 这是二级反应的特点,故用二级反应的公式t1/2 = 1/kc0 = RT / kp0 k = RT / t1/2p0k(967K) = 0.135 (mol× dm- 3)- 1× s- 1k(1030K) = 0.842 (mol× dm- 3)- 1× s- 1 (2分)(b) 据Ea = R´ T1 ´ T2 /(T2 - T1)´ ln(k2/k1),可得平均活化能Ea = 240.6 kJ× mol- 1 (2分)(c) 据 A = kexp(Ea / RT),可得 A = 1.34´ 1012 (mol× dm- 3)- 1× s- 1 (2分)7. 答 H2S是弱酸, 考虑它作一级电离(As2S3)m× nHS- × (n- x)H+ x- × xH+ (2分)II一、填空题 （12分）1能量量子化假设2. 3KK1s g22s u21p u4，。4p 454C36几率密度7 金属四重键，s 2p 4d 289分子轨道，晶体场二、判断题（10分）1X 2. X 3. X 4. Ö 5. Ö 6. Ö 7. Ö 8. X 9. Ö 10. X (4P1/2)三、计算题 （6分）（1）Z = NVD/M = 6.02 x 1023 (1048 x 1292 x 2455) x 10-30 x 2.07/ (8 x 32)= 16（2）按正交晶系公式：（3）S8分子属于点群D4d，独立对称元素有：I8, 4C2, 4s d。