2019年硕士学位研究生入学考试试题物理化学答案.doc

北京市联合命题2019年硕士学位研究生入学考试试题（答案）（物理化学）所有试题答案写在答题纸上，答案写在试卷上无效需使用计算器 不使用计算器一、选择一个正确的答案：（本题共计60分，每小题3分）1-5: ABCAC 6-10: DCABB 11-15: DCAAB 16-20: CADAC 二、回答下列问题：（本题共计40分，每小题5分）1. 答：不能这样说，要在一定条件下才能说，在绝热系统或孤立系统中达平衡时，熵值最大；在等温等压，不做非体积功条件下，系统达平衡时，Gibbs自由能最小，也就是说，使用判据时一定要符合判据所要求的适用条件。2. 答：对于纯物质B，对于溶液中的B，。由于，增加压力时，B在溶液中的自由度增量比纯B时小，故溶解度增加。例如制造汽水、啤酒等。也可以这样理解：反应B(纯)B(溶液)，增加压力，平衡向右移动，B在A中的溶解度增加。3. 答：（1）因为碳是纯固态，它的活度等于1，其化学势就等于标准态化学势，在复相化学平衡中，纯固态浓度不出现在平衡常数的表达式中，因此增加碳的含量对平衡无影响。（2）该反应是一个吸热反应，提高反应温度会使平衡向右移动。（3）该反应是一个气体分子数增加的反应，增加系统的总压力使平衡向左方移动，不利于正向反应的进行，所以工业上制备水煤气一般在常压下进行。（4）通入惰性气体虽然不会影响平衡常数的数值，但会影响平衡组成，因为这是一个气体分子数增加的反应，增加惰性气体，使气态物质总的物质的量增加，降低各反应组分分压，这与降低系统总压的效果相当，使反应向右移动。4. 答：恒温恒压条件下，气体在固体表面的吸附是一个自发过程，因而，该过程中，气体分子从原来的空间自由运动变成限制在固体表面上的二维运动，运动自由度减少，依照公式，可推知，因此气体在固体表面吸附一定是放热过程。5. 答：（1）因为只有在球面上各点的曲率才相同，各处的附加压力才相同，气泡、小液滴、肥皂泡等要达到稳定的状态，因此都呈现圆球形。另一方面，相同体积的物质，球形的表面积最小，表面总的Gibbs自由能最低，所以变成球状最稳定。（2）玻璃管口刚切断后参差不齐，加热时融化成液体，要降低体系能量，表面就会收缩小成圆形。6. 答：（1）特有的分散程度。胶粒的大小一般为1100nm，不能通过半透膜，扩散慢和对光的散射作用明显等特点。（2）多相不均匀性。胶团结构复杂，胶粒是大小不等的超微不均匀质点，胶粒与介质之间存在着相界面。（3）热力学不稳定性。由于胶粒小、比表面积大、表面能高，所以有自动凝结以降低表面能的趋势。在制备溶胶时要加入适量的稳定剂，这样在胶粒外面就会形成带电的溶剂化层，利用相同电荷排斥的性质，保护溶胶不聚沉。7. 答：的生成反应为：，要设计一个电池，使电池反应与之相同。方程式中，显然是被氧化的，因此将氢电极放在电池的左边作为负极，是被还原的，将氧电极放在电池右边作为正极。这是一个氢氧燃料电池。由于氢氧燃料电池的电动势与电解质溶液的pH没有关系，所以两个电极中间的介质pH为114都可以，只要保持和的压力都是标准压力即可，所以设计的电池为：测定该电池的标准电动势，就可以计算的标准摩尔生成自由能：8. 答：纯水的表面张力为，在纯水表面上的火柴棍，由于棍的周围的表面张力都是，两根火柴棍之间水的表面张力与火柴棍外面水的表面张力为大小相等，方向相反，所以火柴棍能在水面上静止不动。当在两火柴棍之间滴入肥皂水后，肥皂能迅速降低水的表面张力，因此两根火柴棍之间的水的表面张力降为，这样使得火柴棍两边的表面张力不等，因为，在表面张力作用下，两根火柴棍向两边移动，两根火柴棍之间的距离增大，在火柴棍两边的表面张力的差值为，通常将称为表面压，好像处于两火柴棍之间的表面活性剂将两根火柴棍撑开一样。三、相平衡题 （本题15分）解：（1） 相区 相态及成分l (Mg+Ag) s(Mg)+l(Mg+Ag) s(Mg+Ag) l(Mg+Ag)+s(Mg+Ag) （2） 线：s(Mg)+lE1 (Mg+Ag) , s(Mg m Ag n) 三相平衡 线： l (Mg+Ag) ,s(Mg m Ag n) , s1(Mg +Ag) 三相平衡 线： s1(Mg +Ag) , lE2(Mg+Ag) , s2 (Mg +Ag) 三相平衡 （3） 四、计算题 （本题10分）解：（1）p外=0，故W=0, Q=U-W=U, 通过设计的等温等压可逆过程求U: U=H-(pV)=H- p外(Vg- Vl)= H- py Vg=H-nRT =1mol30770 Jmol-1-1mol8.314 JK-1mol-1353K =27835 J(2) S=Qr/T=H/T =1mol30770 Jmol-1/353 K=87.17 JK-1 G=H-TS=0 A=U-TS=U-H= 27835 J-30770 J=-2935 J.(3) S环= Q环/T=-Q/T=-U/T=-27835 J/353 K=-78.85 JK-1(4) 用总熵判据（等温下） S总=S+S环=87.17 JK-1-78.85 JK-1=8.32 JK-1>0故真空蒸发为不可逆过程，又因总功为零，故此不可逆相变过程为自发的。 由于该变化过程为等温，故也可用亥姆霍兹自由能判据：AW（总功） A= -2935 J， W（总功）=0 A< W，故该相变过程为不可逆的，又因总功为零，故为自发过程。五、计算题 （本题15分）解：（1）这是电极浓差电池，电极反应和电池反应为：负极，氧化：H2 (p1)2H+ (a H+) +2e正极，还原：2H+ (a H+) +2eH2 (p2)电池反应：H2 (p1)H2 (p2)（2）因为是非理想气体，所以先计算电池反应的rGm，再根据rGm与电动势的关系计算电动势：（3）电池可逆放电时是吸热还是放热，决定于电池的温度系数：利用rGm=-zEF的关系，求温度系数。 将rGm的表达式带入，因a与温度、压力无关，求偏微分，得：所以，电池可逆放电时是吸热的，当反应进度为1 mol时，所吸热量为：六、计算题 （本题10分）解：（1）由题条件可知，反应50%的时间与再反应余下50%的时间相同，故此反应为一级反应。（2）（3）由题意： 5考试科目：物理化学 第5页共5页