苏真题-2015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2015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 在体系温度恒定的变化中,体系与环境之间: ( ) (A) 一定产生热交换 (B) 一定不产生热交换 （C)不一定产生热交换 （D)上述说法都不对 C2、2分下述说法中,哪一个错误? ( ) (A) 体系放出的热量一定等于环境吸收的热量 (B) 体系温度的降低值一定等于环境温度的升高值 (C) 热力学平衡时体系的温度与环境的温度相等 (D) 若体系1与体系2分别与环境达成热平衡,则此两体系的温度相同 B3、2分 在一定T，p下,汽化焓vapH,熔化焓fusH和升华焓subH的关系为： ( ) (A) subHvapH (B) subHfusH (C) subH=vapH+fusH (D) vapHsubH 上述各式中,哪一个错误? D4、2分 理想气体绝热向真空膨胀，则： ( ) (A) S = 0，W = 0 (B) H = 0，U = 0 (C) G = 0，H = 0 (D) U = 0，G = 0 B5、2分 有三个大热源,其温度T3>T2>T1，现有一热机在下面两种不同情况下工作： (1) 从T3热源吸取Q热量循环一周对外作功W1，放给T1热源热量为(Q-W1) (2) T3热源先将Q热量传给T2热源，热机从T2热源吸取Q热量循环一周, 对外作功W2，放给T1热源 (Q-W2) 的热量 则上述两过程中功的大小为： ( ) (A) W1> W2 (B) W1= W2 (C) W1< W2 (D) W1W2 A 6、2分2 mol H2和 2 mol Cl2在绝热钢筒内反应生成 HCl 气体，起始时为常温常压。则：( ) (A) rU = 0，rH = 0，rS > 0，rG < 0 (B) rU < 0，rH < 0，rS > 0，rG < 0 (C) rU = 0，rH > 0，rS > 0，rG < 0 (D) rU > 0，rH > 0，rS = 0，rG > 0 C7、2分 1 mol 理想气体在室温下进行恒温不可逆膨胀 (Q = 0 )，使体系体积增大一倍，则有： S体系/J·K-1·mol-1 ; S环境/J·K-1·mol-1 ; S隔离/J·K-1·mol-1 ( ) (A) 5.76 - 5.76 0 (B) 5.76 0 5.76 (C) 0 0 0 (D) 0 5.76 5.76 A 8、2分 FeCl3和 H2O 能形成 FeCl3·6H2O，2FeCl3·7H2O，2FeCl3·5H2O， FeCl3·2H2O 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 F分别为: ( ) (A) C= 3，F = 4 (B) C= 2，F = 4 (C) C= 2，F = 3 (D) C= 3，F = 5 C9、2分 理想气体反应CO(g) + 2H2(g)=CH3OH(g)的rG 与温度T的关系为：rG =-21 660+52.92T,若要使反应的平衡常数K>1,则应控制的反应温度：( ) (A) 必须低于409.3 (B) 必须高于409.3 K (C) 必须低于409.3 K (D) 必须等于409.3 K C10、2分 常见的燃料电池为: Pt,H2(p1)|NaOH(aq)|O2(p2),Pt，设其电动势为E1，如有另一电池可以表示为：Cu(s)|Pt|H2(p)|NaOH(aq)|O2(p)|Pt|Cu(s)，其电动势为E2，若保持各物质的活度相同，则E1与E2的关系为：（ ）(A) E1>E2 (B)E1<E2 (C)E1=E2 (D)无法判断 C11、2分当把金属铅插入下列四组溶液中，有可能置换出金属锡的是：( )(A)= 1.0,= 0.1 (B) = 1.0,= 1.0 (C) = 0.1,= 1.0 (D) = 0.5,= 0.5 B12、2分当一定的直流电通过一含有金属离子的电解质溶液时，在阴极上析出金属的量正比于：（ ）(A) 阴极的表面积(B) 电解质溶液的浓度(C) 通过的电量(D) 电解质溶液的温度A13、2分 在 298 K 时，已知 A 液的表面张力是 B 液的一半，其密度是 B 液的两倍。如果A ，B 液分别用相同的毛细管产生大小相同的气泡时，A 液的最大气泡压力差等于 B 液的： ( ) (A) 1/2倍 (B) 一倍 (C) 二倍 (D) 四倍 A 14、2分 某反应，当反应物反应掉 5/9 所需时间是它反应掉 1/3 所需时间的 2 倍，则该反应是： ( ) (A) 一级反应 (B) 零级反应 (C) 二级反应 (D) 3/2 级反应 C15、2分 在催化剂表面上进行的双分子气相反应, 已知表面反应为控制步骤, 且测得反应速率 r 与反应物气相压力之间有下面如图关系, 则反应可能的历程为： ( ) (A) LH 历程 (B) R 历程 (C) A,B 分子直接反应 (D) A, B 皆可能 B二 计算题（共题，0分）16. 在 100120K 的温度范围内，甲烷的蒸气压与绝对温度T如下式所示： lg(p/Pa) = 8.96 - 445/(T/K) 甲烷的正常沸点为 112 K。在 1.01325×105 Pa 下，下列状态变化是等温可逆地进行的。 CH4(l) CH4(g) (p$,112 K) 试计算： (1) 甲烷的vapH，vapG，vapS及该过程的Q，W； (2) 环境的S环和总熵变S。 答 (1) vapH = 8.52 kJ·mol-1 vapG= 0 (4分) vapS = 76.10 J·mol-1 Qp= 8.52 kJ·mol-1 W = pV = 931 J·mol-1 (3分) (2) S环= -76.1 J·K-1·mol-1 S总=vapS +S环= 0 (3分) 17.绝热等压条件下,将一小块冰投入263 K,100 g过冷水中,最终形成273 K的冰水体系,以100 g水为体系,求在此过程中的Q, DH, DS,上述过程是否为可逆过程?通过计算说明。已知：DfusHm(273 K)=6.0 kJ·mol-1 Cp, m(273K,l)=75.3 J·K-1·mol-1 Cp, m(273K,s)=37.2 J·K-1·mol-1 答 H = Qp= 0 (绝热) (2分) H =H1(变温)+H2(相变) = nCp,m(T2-T1)- nxfusHm = 100 g×75.3 J·K-1·mol-1×(273-263) K/18.0 g·mol-1+nx (-6000 J·mol-1) = 0 (2分) nx(ls) = 0.697 mol (即 12.55 g) (2分) S=S1+S2=nCp,m ln(T2/T1)- nxfusHm/T= 0.46 J·K-1 > 0 (2分) 因为 S(绝) > 0 所以 过程是不可逆的 (2分) 18. 2,2二甲基丁醇的饱和蒸气压可用下式表示： ln(p/p$)= -11168K/T-14.701ln(T/K)+115.6979 试求该化合物的： (1) 正常沸点Tb ； (2) 摩尔汽化焓与温度T的关系式； (3) 298.15 K时的汽化焓vapHm ； (4) 298.15 K时汽化过程的标准摩尔吉布斯自由能变化vapG ； (5) 298.15 K时的标准摩尔汽化熵vapS 答 (1) 正常沸点时, ln(p/p$)= 0 , 解得 Tb= 410 K (2分) (2) vapHm(T) = RT2dln(p/p$)/dT 19. 半导体工业为了获得氧含量不大于 1×10-6的高纯氢,在298 K，101 kPa下让电解水制得的氢气 (99.5% H2，0.5% O2) 通过催化剂，发生反应： 2H2(g)O2(g)2H2O(g) 达到消除氧的目的。试问反应后氢气的纯度能否达到标准要求？ 已知：fG (H2O,g)-228.59 kJ×mol-1 答 恒温恒压下体积分数就是物质的量分数, 现设100 mol原料气, 反应后剩余的氧为 n mol。 2H2(g) + O2(g) = 2H2O(g) 反应前/mol 99.5 0.5 0 平衡时/mol 99.5-2(0.5-n)=98.5+2n n 2(0.5-n) 因为 p=p$, 所以 K=Kx(p/p$)B=Kx (2分) K=exp(-rG /RT) =1.38×1080 (4分) 1.38×1080 =x2(H2O,g)/x2(H2)x(O2) =(1-2n)2(99.5+n)/(98.5+2n)2n 1×100/(1002n) =1/100n n7.3×10-83<<1×10-6 (4分) 由此可见, 催化除氧能使氢气纯度达标。 20.298 K 时，0.1 mol·dm-3 的 KCl 的电导率为 1.289 S·m-1，用某一电导池测得0.1 mol·dm-3 的 KCl 的电阻为 24.69 W，0.01 mol·dm-3的 HAc 溶液的电阻为1982 W，试求该 HAc 溶液的摩尔电导率和电离常数。已知： L(HAc) = 390.72×10-4 S·m2·mol-1。 答k(HAc)/k(KCl)=R(KCl)/R(HAc) 求得： k(HAc) = 0.01623 S·m-1 (2分) Lm(HAc) = k(HAc)/c = 0.001623 S·m2·mol-1 (以下各1分) a = Lm/L= 0.04154 K = (c/c$)·a2/1-a = 1.8×10-5 21.电池 Pt,H2(p1)|H2SO4(aq)|H2(p2),Pt 中，氢气服从的状态方程为 pVm=RT+aP，a =1.48×10-5 m3·mol-1，且与温度、压力无关。若p1=30p$，p2=p$，请：(1) 写出电池反应；(2) 求298 K时的电动势；(3) 电池可逆作功时吸热还是放热？(4) 若使电池短路，体系和环境间交换多少热量？（5分） QR=TDrSm=zFT （4分）(4) Qp=DrHm=DrGm + TDrSm = - zEF+QR= - 45.7 J·mol-1（4分）22.298 K时，N2O5的不可逆分解反应在一般压力下为一级反应，其速率常数为0.0010 min-1，同温度下N2O4的可逆解离反应很快达到平衡，平衡常数为Kp=4500 Pa。若将N2O5在压力为20 000 Pa，298 K下密闭于真空容器中，试求200 min后，N2O5, O2, N2O4, NO2各自分压是多少？ 答 N2O5N2O4 + O2 p0-x x-y x 2NO2 2y kt=ln ， x=3620 Pa ，p=16 380 Pa （5分） p=1810 Pa Kp=4500 Pa y=3060 Pa ，p=16 380 Pa ，p=1810 Pa ，p=2090 Pa ，p=3060 Pa （5分）三 问答题（3题，共30分）23. 实验测定某固体的(¶V/¶T)p=a+bp+cp2,若将此固体在恒温下从pA压缩到pB,导出熵变DS的表达式。 答 因为 (V/T)p= -(S/p)T 所以 (S/p)T =-(a+bp+cp2) (2分) 故 S=a-bp-cp2)dp (积分区间：pA到pB) =-a(pB-pA) -(1/2)b()- (1/3)c() =a(pA-pB) +(1/2)b() +(1/3)c() (3分) 24. 在下，Ca和Na在1423 K以上为完全互溶的溶液，在1273 K时部分互溶。此时两液相的组成为33%(质量分数，下同)的Na与82%的Na，983 K时含Na 14%与93%的两液相与固相Ca平衡共存，低共熔点为370.5 K，Ca和Na的熔点分别为1083 K和371 K，Ca和Na不生成化合物，而且固态也不互溶。请根据以上数据绘出Ca-Na体系等压相图。并指明各区相态。 答：根据题意，Ca和Na在1423 K以上完全互溶，在1423 K以下部分互溶，1423 K为最高会溶温度，在1273 K时有一对部分互溶溶液，其相点为含Na 23%，相点b含Na 82%，在983 K时有一条由一固二液共存的三相线，液相点c含Na 14%，液相点d含Na 93%，固相点为钙e点，连cabd曲线使最高点温度为1423 K。钙的熔点为1083 K，（图中A点）。连AC曲线即为钙的凝固点下降曲线。Ca和Na不生成化合物，有一低共熔点，温度为370.5 K，在该温度处有一条由二固一液组成的三相平衡线，图中FG线，延长曲线abd交FG线于g点。Na的熔点为371 K，图中B点。连BG线即为Na的凝固点下降曲线。 （10分）25.亚硝酸钠与氧的反应历程如下：(1) NO + O2NO + O(2) O + NONO(3) O + OO2 (a) 试证明以NO生成速率表达的速率方程为 dNO/dt=k1NOO2(b) 若反应(3)比反应(2)慢得多时，上述速率方程又如何表达？ 答 1) dO/dt=k1NOO2-k2ONO-k3O2=0 O=k1NOO2/(k3O+k2NO) 代入 dNO/dt=k1NOO2+k2ONO 即得 （3分）2) k3O<<k2NO dNO/dt=k1NOO2 （2分）