2012中国科学院大学考研真题之物理化学(甲).pdf
科目名称: 物理化学(甲) 第1页 共7 页 中国科学院研究生院 2012年招收攻读硕士学位研究生入学统一考试试题 科目名称:物理化学(甲) 考生须知: 1本试卷满分为150分,全部考试时间总计180分钟。 2所有答案必须写在答题纸上,写在试题纸上或草稿纸上一律无效。 3. 可以使用不带储存及编程功能的计算器。 下列一些基本常数供解题时参考: 普朗克常数h = 6.626 10-34 Js; 玻兹曼常数kB = 1.381 10-23 JK-1; 摩尔气体常数R = 8.314 Jmol-1K-1;法拉第常数 F = 96500 Cmol-1 一、是非题(每小题1分,共15分)(判断下列各题是否正确,正确用“”表示,错误用“”表示) 1理想气体的标准平衡常数与经验平衡常数的关系为 BBp pK K (p ) 。 2在标准压力p下,某物质的标准摩尔生成Gibbs自由能等于由最稳定的单质生成1 mol该物质时的标准Gibbs自由能变化值,用符号 f mG 表示。 3一种分布就是一种微观状态,而且只是一种微观状态。 4配分函数的析因子性质适用于任何独立粒子体系。 5转动配分函数计算式中的对称数是对粒子等同性的修正。 6卡诺循环过程热温商之和为零是因为它是由可逆过程组成的循环。 7就溶剂极性对反应速率的影响来说,如果生成物的极性比反应物大,则在极性溶剂中反应速率会变小;反之,如果反应物的极性比生成物的极性大,则在极性溶剂中的反应速率必变大。 8对于基元反应,其反应级数和反应的分子数是相同的。 9表面能和表面张力的单位不同,但二者量纲相同、且描述的是体系的同一个性质。 10 i( H n ) j iS,p,n 是化学势。 11醋酸的极限摩尔电导率数值是根据Kohlrausch 经验公式外推得到的。 12不论是否两相平衡,只要能使混合物分成组成不同的两个部分,两者之间皆可用杠杆规则进行物料衡算。 科目名称: 物理化学(甲) 第2页 共7 页 13在一定压力下,二组分系统的温度组成相图中,任意一条曲线皆为两相平衡线,任意一条垂直线皆代表一种纯物质。 14对于多组分系统,其所有的容量性质都不具有加和性。 15Tafel公式是电化学极化时,过电位与电流密度关系式。当极化电流很小时,该公式不适用。 二、选择题(60分)(1-24题为单选题,每小题2分,共48分;25-28题为多选题,每小题3分,共12分) 1焦尔-汤姆逊所做的实际气体节流膨胀过程为: (A) 等熵过程 (B) 等焓过程 (C) 等压过程 (D) 等热力学能过程 2O2(g)和H2(g)的混合气体,在某一时刻发生了如下变化:O2减少0.2 mol, H2减少0.4 mol,生成的H2O(g)是0.4 mol。若反应式为H2(g)+ 1/2O2(g) =H2O(g) 则反应进度为: (A) 0.2 mol (B) 0.4 mol (C) -0.4 mol (D) -0.2 mol 3已知苯的正常沸点及熔点分别为 80.1及 5.5,体系的熵变可以用公式S H /T 计算的过程是: (A) C6H6 (l, 298 K, p) C6H6 (g, 298 K, p) (B) C6H6 (l, 298 K, p) C6H6 (s, 298 K, p) (C) C6H6 (l, 353.2 K, p) C6H6 (g, 353.2 K, p) (D) C6H6 (l, 373 K, p) C6H6 (g, 373 K, p) 4一个已充电的蓄电池以1.8 V输出电压放电后,用2.2 V电压充电使其回复原状,则体系热力学量的变化为:(体系对外做功为负) (A) Q0, W0, S0, G0 (B) Q0, W0, S0, G0 (C) Q0, W0, S0, G0 (D) Q0, W0, S0, G0 5在一定温度下,某物质C在两个不相溶的液体与中溶解达到平衡时,若浓度 c cC C ,则下列判据中不正确的是: (A) c c (B) c cKC (C) H HK K (D) c H cP K C ; c H cP K C (KH为亨利常数) 6已知水在正常冰点时的摩尔熔化热 1fus mH 6025J mol ,某水溶液的凝固点为258.15 K,该溶液的浓度xB为: (A) 0.8571 (B) 0.1273 (C) 0.9353 (D) 0.0647 科目名称: 物理化学(甲) 第3页 共7 页 7浓度都是0.001 molkg-1 的不同溶质的水溶液,下列哪个溶液的沸点最低: (A) KNO3 (B) HAc (C) Na2SO4 (D) 蔗糖 8电化学体系中达到相平衡的条件是该组分在: (A) 两相的电势相等 (B) 两相的化学势相等 (C) 两相的电化学势相等 (D) 两相的电极电势相等 9分配定律适用下列哪个体系: (A) I2溶解在水与CCl4中 (B) Na2CO3溶解在CCl4与苯中 (C) Na2SO4溶解在水与苯中 (D) Br2溶解在乙醇与水中 10韦斯登标准电池放电时正极上发生的反应为: (A) Cd2+2e-Cd(s) (B) PbSO4(s)+2e-Pb(s)+SO42- (C) Hg2SO4(s)+2e-2Hg(l)+SO42- (D) Hg2Cl2(s)+2e-2Hg(l)+2Cl- 11反应AY,当实验测得反应物A的浓度cA与时间t成线性关系时,则该反应为: (A) 一级反应 (B) 二级反应 (C) 分数级反应 (D) 零级反应 12一复杂反应的指前因子与各步反应的指前因子之间的关系为 1/2 22 3 1A=A A /A ,活化能之间的关系是:(式中Ea为表观活化能) (A) 1/2 2a 2 3 1E =E +E -E (B) 1a 2 3 12E =E + E -2E (C) 1a 1 2 32E =2E -E - E (D) 2 1/2a 1 2 3E =E -E -E 13对于双分子反应2NO22NOO2的分子碰撞次数,下列说法中正确的是: (A) 在反应物浓度一定时,它与温度成正比 (B) 在反应物浓度一定时,它与exp(-Ec/RT)成正比 (C) 在温度一定时,它与反应物浓度之和成正比 (D) 在温度和反应物浓度一定时,它有定值 14关于几率因子 P的说法中不正确的是: (A) P与反应物浓度有关 (B) P与能量传递速度有关 (C) P与分子碰撞方位有关 (D) P与分子结构有关 15电解质溶液的摩尔电导率等于溶液中正、负离子的摩尔电导率之和,此规律仅适用于: (A) 摩尔浓度为1的溶液 (B) 强电解质溶液 (C) 弱电解质溶液 (D) 无限稀释溶液 16电解金属盐的水溶液时,在阴极上: 科目名称: 物理化学(甲) 第4页 共7 页 (A) 还原电势愈正的粒子愈容易析出 (B) 还原电势与其超电势之差愈正的粒子愈容易析出 (C) 还原电势愈负的粒子愈容易析出 (D) 还原电势与其超电势之和愈负的粒子愈容易析出 17下列关于原电池的两个电极特征的说明中,不正确的是: (A) 在电子密度较低的电极上进行氧化反应 (B) 电子流入电位较高的电极 (C) 在阴极进行还原反应 (D) 进行氧化反应的电极,其电位较低 18当液体的表面积增大时,那么不正确的是: (A) G 0 (B) H U (C) rQ 0 (D) rQ T H 19浓差极化和电化学极化会使原电池和电解池: (A) 阴极电势升高,阳极电势降低 (B) 阴极电势和阳极电势均升高 (C) 阴极电势降低,阳极电势升高 (D) 阴极电势和阳极电势均降低 20让一束会聚的白光通过某一无色的溶胶,从垂直于入射光的方向以及入射光的对面方向可以分别看到: (A) 蓝紫色的光和红橙色的光 (B) 红橙色的光和蓝紫色的光 (C) 均为蓝紫色的光 (D) 均为红橙色的光 21醇类分子可以作为表面活性剂的原因为: (A) 在界面上产生负吸附 (B) 能形成胶囊束 (C) 在界面上定向排列降低了表面能 (D) 使溶液的表面张力增大 22天空中的水滴大小不等,在运动中,这些水滴的变化趋势如何? (A) 大水滴分散成小水滴,半径趋于相等 (B) 大水滴变大,小水滴缩小 (C) 大小水滴的变化没有规律 (D) 不会产生变化 23对于双电层结构模型,下列描述不正确的是: 科目名称: 物理化学(甲) 第5页 共7 页 (A) 由于静电吸引作用和热运动两种效应,双电层由紧密层和扩散层组成 (B) 扩散层中离子的分布符合Boltzmann分布 (C) 0 (热力学电位) (D) 电势的数值可以大于 0 24下列哪种体系能产生明显的丁达尔现象: (A) 牛奶 (B) As2S3溶胶 (C) NaCl的水溶液 (D) 聚苯乙烯的甲苯溶液 25某多组分体系,若对组分B的偏摩尔体积进行描述,下列说法中错误的是: (A) 偏摩尔体积属于强度性质 (B) 偏摩尔体积的数值与温度,压力和组成有关 (C) 偏摩尔体积数值等于1 mol组分B在体系中所占有的体积 (D) 在一般条件下,偏摩尔体积数值需由实验方法求得 (E) 偏摩尔体积是化学势的一种表达方式 26通过测定总压的方法研究以下的高温平衡体系: 3 2 2Ca N (s) 3Ca(g) N (g) ,可得到的正确结论是: (A) 该体系的自由度f =1 (B) 该体系的自由度f = 2 (C) 该体系的独立组分数C = 1 (D) 该体系的自由度为温度或压力 (E) 在任何给定温度下, 蒸气组成的变化会引起总压变化 27根据过渡态理论,下列说法正确的是: (A) 活化络合物分子与反应物分子之间不一定存在化学平衡 (B) 活化络合物分子的模型很难建立 (C) 过渡态向产物转化是整个反应的决速步骤 (D) 过渡态理论中的势能垒Eb和碰撞理论中的临界能Ec是同一能量 (E) 反应物分子在碰撞中的相互作用的势能与分子间的相对位置无关 28在电解质作用下,使大分子化合物从溶液中析出的过程称为盐析,其重要原因是: (A) 大量电解质的离子发生强烈水化作用而使大分子去水化 (B) 电位升高 (C) 电位的降低和去水化两方面的结果 (D) 电解质的加入使大分子溶液处于等电点 (E) 电解质离子均为带电离子 三、计算和简答(共75分) 科目名称: 物理化学(甲) 第6页 共7 页 1(8分) 试计算298.15 K,标准压力下,1 mol N2的分子平动配分函数、平动熵 tS 、平动亥姆霍兹自由能 tF 及平动恒容热容。 2(10 分) 从 NH3(g)制备 HNO3的一种工业方法是将 NH3(g)与空气的混合物通过高温下的金属Pt催化剂,主要反应为: 3 2 24NH (g) 5O (g) 4NO(g) 6H O(g) 试计算温度在1073 K时的标准平衡常数。设反应的 r mH 不随温度而改变,所需热力学数据见下表。 NH3(g) O2(g) NO(g) H2O(g) 1f mH /(kJ mol ) -46.11 0 90.25 -241.818 1 1mS /(J mol K ) 192.45 205.138 210.761 188.825 3(11分) 含有相同物质的量的A、B溶液,等体积混合,发生反应A+BC,在反应经过1.0 h后,A已消耗了75%,当反应时间为2.0 h时,在下列情况下,还有多少A未发生反应? (1) 当该反应对A为一级反应,对B为零级时; (2) 当该反应对A、B均为一级反应时; (3) 当该反应对A、B均为零级时; (4) 当条件(3)成立,此条件下若A全部反应完所需时间是多少? 4(10分) A、B两组分液态部分互溶的液固平衡相图如图所示,回答下列问题:(1) 写出各相区相态; (2) 指出每条曲线所代表的意义; (3)各条三相线所代表的相平衡关系。 BwBT/K1b324 563 b2b1Aa2a1 E2E3E1C科目名称: 物理化学(甲) 第7页 共7 页 5(10分) 已知水的沸点升高常数为Kb = 0.52 Kmol-1kg, 凝固点降低常数为Kf = 1.86 Kmol-1kg,纯水在25时的蒸汽压为3.178 kPa, 某一非挥发性溶质溶于水形成稀溶液,且该溶液在-1.5 时凝固,试求: (1) 该溶液的正常沸点; (2) 该溶液在25时的蒸汽压; (3) 该溶液(假定为理想溶液)在25时的渗透压。 6(12分) 已知电池Ag| AgCl |HCl (m) |H2(p) |Pt (1) 写出电极反应和电池反应; (2) 推导出电池电动势的计算公式; (3) 具体说明如何用电动势法求出298.15 K、p下氯化银标准电极电势的准确值,为此需要哪些数据? 7(14分) 某溶液中的化学反应,若在298.15 K,101.325 kPa下进行,体系放热40 kJ,若通过可逆电池进行,则须吸热4 kJ,试求: (1) 该反应熵变是多少? (2) 该反应完全自发进行时,环境的熵变是多少?环境和体系的总熵变为多少? (3) 该体系可做的最大功为多少?