2014年物理化学带答案-考研试题文档资料系列.doc

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1、苏州大学2014年硕士研究生入学考试初试试题（B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分下列的过程可应用公式H=Q进行计算的是（）(A) 不做非体积功，终态压力相同但中间压力有变化的过程 (B) 不做非体积功，一直保持体积不变的过程 (C) 273.15 K，p$下液态水结成冰的过程 (D) 恒容下加热实际气体 【考点解析】热力学第一定律基本知识点考察，知道这个公式适用条件即可解答。【参考答案】。公式适用条件为等

2、压不做非膨胀功的时候。2、2分 25时，1 mol理想气体等温膨胀，压力从 10p$变到p$，体系吉布斯自由能变化多少？ ( ) (A) 0.04 kJ (B) -12.4 kJ (C) 1.24 kJ (D) -5.70 kJ 【考点解析】热力学第一定律知识点吉布斯自由能的考察，懂得吉布斯自由能计算公式，以及理想气体等温膨胀过程。 【参考答案】。通过题目所给数据，知道是等温膨胀过程，带入公式得出答案。3、2分理想气体经绝热可逆膨胀至一定的终态,该过程中体系的熵变S体 及环境的熵变S环应为： ( ) (A) S体0，S环0 （B） S体0 (C) S体0，S环=0 （D） S体=0，S环=0【

3、考点解析】热力学第二定律关于熵的考察，重点理解绝热可逆过程。【参考答案】。因为为绝热可逆过程。4、2分若一气体的方程为pVm=RT+ap (a0 常数),则: ( ) (A) =0 (B) =0 (C) =0 (D) =0 【考点解析】热力学第一定律知识点关于内能的考察。 【参考答案】。根据热力学能的公式进行证明。 5、2分 一恒压反应体系,若产物与反应物的DCp0,则此反应 ( ) (A) 吸热 (B) 放热 (C) 无热效应 (D) 吸放热不能肯定 【考点解析】热力学第二定律关于热容知识点的考察， 【参考答案】 。DCp是不能作为判断反应吸热还是放热的判据。 6、2分 苯在一个刚性的绝热容

4、器中燃烧，则： （） C6H6(l) + (15/2)O2(g) 6CO2+ 3H2O(g) (A) U = 0 , H 0 , W = 0 (C) U = 0 , H = 0 , Q = 0 (D) U0 , H0 , Q = 0 【考点解析】热力学第一定律相关知识点的考察，结合反应方程式进行应用，此类题目重点掌握。 【参考答案】。刚性（V=0）绝热容器可以推知W和Q均为零，因此U =0,H=U+PV,推知结果H 0。7、2分Cl2(g)的燃烧热为何值? ( ) (A) HCl(g)的生成热 (B) HClO3的生成热 (C) HClO4的生成热 (D) Cl2(g)生成盐酸水溶液的热效应

5、【考点解析】热力学第一定律的考察，学会区分生成热和燃烧热。 【参考答案】。燃烧热的定义。8、2分对不同物态的 CO2（分别为 s,l,g 态），恒温压力增加，则化学势增加的趋势是： ( ) (A) d(g) d(l) d(s) (B) d(s) d(l) d(g) (C) d(l) d(g) d(s) (D) d(g) d(s) d(l) 【考点解析】考察化学势的相关知识点，本题重点掌握。 【参考答案】。气体混乱度高，化学势最大。9、2分 在一简单的(单组分,单相,各向同性)封闭体系中,恒压只做膨胀功的条件下,吉布斯自由能值随温度升高如何变化? ( ) (A) (G/T)p 0 (B) (G/

6、T)p 0 (C) (G/T)p= 0 (D) 视具体体系而定 【考点解析】热力学第二定律关于吉布斯自由能基本公式知识点的考察，本题重点掌握。 【参考答案】。根据dG=-SdT+VdP,恒压则dp=0,所以 ,温度升高则(G/T)p=-S 0, W 0, G = 0 （B) Q 0, G 0（C) Q 0, W 0, G 0 （D) Q 0, G = 0 【考点解析】热力学第二定知识点的考察，此类题目重点掌握。 【参考答案】D。G是状态函数，状态复原后G=0，整个过程系统得到功即W0，又U=0，故Q=-W0.12、2分 同一液体，其弯曲液面的蒸气压 p1, 水平面液面的蒸气压 p2，在相同温度

7、和外压下： ( ) (A) p1 p2 (B) p1 p2 或 p1 p2 【考点解析】界面化学模块知识点的考察，本题难度不大，概念性的考察。【参考答案】。大于还是小于看液面的凹凸类型。13. 、2分 在一定温度和浓度的水溶液中，带相同电荷数的 Li+、Na+、K+、Rb+、 ,它们的离子半径依次增大，但其离子摩尔电导率恰也依次增大，这是由于： （ ） (A) 离子淌度依次减小 (B) 离子的水化作用依次减弱 (C) 离子的迁移数依次减小 (D) 电场强度的作用依次减弱 【考点解析】电解质溶液知识点的基本考察，此类题目重点掌握。【参考答案】。离子的水化作用会使离子摩尔电导率增大。14、2分对于

8、渗透平衡体系，相律的形式为： ( )（） fF（） fF（）fF（） fF【考点解析】相平衡知识点的考察，重点理解渗透平衡体系。【参考答案】因为有两个平衡压力：(纯溶剂)和(溶液)，再加上，所以最后应加3。15、2分 描述固体对气体吸附的 BET 公式是在 Langmuir 理论的基础上发展而得的，它与 Langmuir 理论的最主要区别是认为： ( ) (A) 吸附是多分子层的 (B) 吸附是单分子层的 (C) 吸附作用是动态平衡 (D) 固体的表面是均匀的 【考点解析】界面化学知识点的考察，考察BET 公式和Langmuir 理论的区别【参考答案】。二者的区别就在于 吸附是多分子层的 。二

9、 计算题（共题，0分）16、15分 在573.15 K时，将1 mol Ne（可视为理想气体）从1000 KPa经绝热可逆膨胀到100 kPa。求Q,W,U,H,S,Siso和G。已知在573.15 K,1000 kPa下Ne的摩尔熵Sm=144.2 JK-1mol-1。【考点解析】热力学第一定律和第二定律知识点综合考察，理解绝热可逆膨胀过程熵变的情况。【参考答案】答 因该过程为绝热可逆过程，故Q=0, S=0 T2=T1exp(R/Cp,m)ln(p2/p1)=228.2 K W=-U=nCV,m(T1-T2)=4.302 kJ U= -4.302 kJ H=nCp,m(T2-T1)= -7

10、.171 kJ S环境=0 Siso=S+S环境=0 F=U-nSm(T2-T1)=45.45 kJ G=H-nSm(T2-T1)=42.58 kJ 17、10分(1) 利用以下数据,计算298 K时气态氯化氢的fHm 。 NH3(aq)+HCl(aq)=NH4Cl(aq) H1(298 K)=-50.4 kJmol-1 物质( 298 K) N H3(g) HCl(g) NH4Cl(g) fHm/kJmol-1 -46.2 x -315 solHm/kJmol-1 -35.7 -73.5 16.4 (2) 利用(1)的结果和下列热方程式计算1000 K时气态HCl的生成焓。 已知：Cp(H2

11、,g)/JK-1mol-1 =27.8+3.410-3 T/K Cp(Cl2,g)/JK-1mol-1=34.8+2.410-3 T/K Cp(HCl,g) /JK-1mol-1=28.1+3.510-3 T/K 【考点解析】热力学第一定律知识点的考察，考察Cp在求解焓公式中的应用，难度不大，计算过程有些复杂，细心注意。【参考答案】 答：(1) 从所给数据可写出下述热化学方程式： NH3(aq)+HCl(aq)=NH4Cl(aq)；H1=-50.4 kJmol-1 NH3(g)+aq=NH3(aq)；H2=-35.7 kJmol-1 HCl(g)+aq=HCl(aq)；H3=-73.5 kJm

12、ol-1 NH4Cl(s)+aq=NH4Cl(aq)；H4=16.4 kJmol-1 1/2N2(g)+3/2H2(g)=NH3(g)；H5=-46.2 kJmol-1 1/2N2(g)+2H2(g)+1/2Cl2(g)=NH4Cl(s)；H6=-315 kJmol-1由+得式：NH3(g)+HCl(g)+aq=NH4Cl(aq)；H7=-159.6 kJmol-1-得式：1/2H2(g)+1/2Cl2(g)+NH3(g)=NH4Cl(s)；H8=-268.8 kJmol-1+得式：1/2H2(g)+1/2Cl2(g)+NH3(g)=NH4Cl(aq)；H9=-252.4 kJmol-1-得：

13、 1/2H2(g)+1/2Cl2(g)=HCl(g)；fHm(HCl)=-92.8 kJmol-1 (2) 对于1/2H2(g)+1/2Cl2(g)=HCl(g)在1000 K时的生成焓由基尔霍夫定律有：fHm(1000 K)=fHm(298 K)+ =-92 800+ =-94 773 Jmol-1 18、15分 实验测得固体和液体苯在熔点附近的蒸气压如下两式表示: ln(ps/p$)=16.040-5319.2K/T - (1) ln(pl/p$)=11.702-4110.4K/T - (2) (1) 试计算苯的三相点的温度和压力； (2) 求苯(固体)的摩尔熔化熵； (3) 计算压力增加

14、到101.325kPa时,熔点变化为多少? 已知1mol液体苯的体积比固体苯大0.0094 dm3。【考点解析】相平衡知识点的考察，此类题目难度不大，重点掌握，学会应用 Clapeyron 方程。【参考答案】答 (1) 在三相点时, ps= pl, 故 16.040 - 5319.2 K/T = 111.702 - 4110.4 K/T 解得：T = 278.65 K 由式得三相点压力为： ps= p$exp(-5219.2 K/T + 16.040) = 4.803 kPa (2) 由、式分别可求升华焓和汽化焓,即 subHm= (5319.2 K)R = 44.224 kJmol-1 va

15、pHm= (4110.4 K)R = 34.174 kJmol-1 由于 fusHm=subHm-vapHm= 10.05 kJmol-1 故 fusSm=fusHm/T = 36.07 JK-1mol-1 根据 Clapeyron 方程,则 T = (Vm/fusSm)p = 0.025 K 19、10分 已知 25 下列各物质的热力学数据: fH/kJmol-1 fG/kJmol-1 Cp,m/JK-1mol-1 CaCO3(s) -1206.9 -1128.8 82.349.810-3T CaO(s) -635.1 -604.2 41.820.310-3T CO2(g) -393.5 -

16、394.4 28.735.710-3T 试计算298 K时 CaCO3的分解压及平衡常数与温度的关系式。【考点解析】化学平衡模块知识点的考察，难度不大，理解题目意思，计算正确即可完成。【参考答案】答： CaCO3(s) = CaO(s) +CO2(g) rG =-604.2-394.4-(-1128.8) kJmol-1 =130.3 kJmol-1 K =exp(-rG /RT) =1.4410-23 K =p(CO2)/p$ 求得 p(CO2)=1.4610-18 Pa Cp,m=(-11.8+6.210-3T/K) JK-1mol-1 rH =-635.1-393.5-(-1206.9)

17、 =178.3 kJmol-1 rH =Cp,mdT+H0=-11.8T+3.110-3T 2+H0 代以 T=298 K, rH =178.3103 Jmol-1 求得H0=181.5103 Jmol-1 则 rH =181.5103-11.8(T/K)+3.110-3(T/K)2 Jmol-1 lnK =rH /RT2)dT+I0 代以 T=298 K, K =1.4610-18 求得 I0=28.63 则 lnK =28.63-21.83103/(T/K)-1.42ln(T/K) +3.710-4(T/K) 20、15分25时，TiCl 在纯水中饱和溶液的浓度是 1.60710-2 mo

18、ldm-3，在 0.1000 moldm-3 NaCl溶液中是 3.9510-3 moldm-3，TiCl 的活度积是 2.02210-4，试求在不含 NaCl 和含有 0.1000 moldm-3 NaCl 的 TiCl 饱和溶液中的离子平均活度系数。【考点解析】电解质溶液知识点的考察，离子平均活度系数的求算公式要掌握。【参考答案】答 Ksp= a+a- = (g )2(c/c$)2 g = (Ksp)1/2 /(c/c$) 不含 NaCl 的 TiCl 饱和溶液中 g = (Ksp)1/2 /(c/cq) = 0.885 在 0.1000 moldm-3 NaCl 溶液中 g = (Ksp

19、)1/2 /(c/cq) = 0.702 21、15分 电池： AgAgCl(s)KCl(aq)Hg2Cl2(s)Hg(l) 在 298 K 时的电动势 E = 0.0455 V，(E/T )p= 3.3810-4 VK-1，写出该电池的反应，并求出 DrHm，DrSm 及可逆放电时的热效应Qr及电池反应的平衡常数。（设电子得失为1）【考点解析】电化学结合热力学的考察，重点掌握DrHm，DrSm以及Qr的计算公式。【参考答案】 答 电池反应： Ag(s) + (1/2)Hg2Cl2(s) = AgCl(s) + Hg(l) DrH= -zFE - T(E/T)p = 5326 Jmol-1 D

20、rS= zF(E/T)p= 32.61 JK-1mol-1 Qr= TDrSm= 9718 Jmol-1 DrGm=DrH-TDrSm=-RTlnK 22、10分 某化合物分解是一级反应，反应活化能为E=144.3 kJmol-1，已知557 K时反应速率常数为3.310-2 s-1，欲控制反应在10 min内转化率达90%，试问反应温度应控制在多少度？【考点解析】化学动力学第一定律知识点的考察，理解一级反应以及活化能即可完成此题。【参考答案】 三 问答题（3题，共30分）23、7分 一气体服从状态方程 pVm= RT + Bp，且热容与温度无关。试导出绝热可逆膨胀中T与Vm的关系式。 【考点

21、解析】热力学第一定律的考察，理解绝热可逆膨胀过程的情况【参考答案】 答 (U/V)T = T(p/T)V -p = 0 dU = (U/T)VdT+(U/V)TdV = CVdT = -pdV = -RT/(Vm-B)dV CV/T)dT = -R/(Vm-B)dV CVln(T2/T1) = -Rln(Vm,2-B)/(Vm,1-B) T2(Vm,2- B)= T1(Vm,1-B) T(Vm-B) = 常数 24、15分 已知Hg-Tl二组分体系的数据如下： （1）绘制其温度-组成图（示意图）； （2）指出各相区、水平线段、交点的相数； （3）为扩大低温测量范围，应选什么组成的Hg-Tl混合

22、物做温度计较合适？【考点解析】相平衡知识点的考察，此类题目重点掌握，要懂得画图，以及标出相数和画步冷曲线。【参考答案】答： （1）绘制相图如下： Hg w Tl （2）相区： 1区：为熔化物，单相区， 2区7区：为两相平衡共存区， 水平线：FG和HI为三相平衡共存线， 交点：E1和E2为最低共熔点，三相平衡共存， A和B分别为Hg和Tl的熔点， C点为化合物的相合熔点， （3）为扩大测温范围，所采用混合物的熔点越低越好，由相图可知，选HgTl 混合物的组成应为w(Tl)=8%最合适。 25、8分臭氧O3按下式化学计量分解 2O3(g) 3O2(g) 对此反应已提出二种不同的机理： () 2O33O2 (双分子) () O3 O2+O (快 平衡) O+O32O2 (慢) 请设计一种动力学方法，来区别这二种机理, 清楚地说明你要做的实验的性质, 并且会有什么结果? 【考点解析】化学动力学知识点的考察，稳态法和近似平衡法的知识点重点掌握。【参考答案】 答 二种机理区别在于有无活性中间物O 。如有, 则加入NO, O3+NO NO2+O2 (1) O+NO2 NO +O2 (2) 此时，NO在反应中是催化剂， 即是第二种机理。若在O3中加入NO, 有NO2发生, 即发生上述反应(1)。证明是第一种机理。从实践上看, 第二种机理是正确的 。