中科院大連化學(xué)物理研究所2002試題與答案資料

中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所二○○二年攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試物理化學(xué)及物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)試題一、判斷題(包括10小題，每小題1分，共10分)（）1.一定量理想氣體，從相同的始態(tài)出發(fā)，分別經(jīng)（i）絕熱可逆膨脹；（ii）絕熱不可逆膨脹到的終態(tài)體積相同。則（i）的終態(tài)溫度比（ii）的終態(tài)溫度低。（）2.催化劑既能加速反應(yīng)，又能改變反應(yīng)的。（）3.在一定溫度下，電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)率與摩爾電導(dǎo)率均隨其濃度的增大而增大。（）4.使用可充電的化學(xué)電池播放錄音機(jī)時(shí)，電池對(duì)外輸出的電壓小于電池的電動(dòng)勢(shì)；而對(duì)電池充電時(shí)，外加電壓要大于其電動(dòng)勢(shì)。（）5.100℃，101325Pa的H2O(l)向真空膨脹為同溫同壓的水蒸氣為不可逆過(guò)程，所以G<0。（）6.反應(yīng)系統(tǒng)H2(g)﹢O2(g)﹦H2O(g)在溫度為T(mén)壓力為時(shí)，定溫定壓反應(yīng)的摩爾焓[變]為H2O(g)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓[變]。（）7.由于化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)只是溫度的函數(shù)，所以只要溫度不變，已達(dá)成的化學(xué)平衡不可能移動(dòng)。（）8.由于大分子溶液是真溶液，是均相的熱力學(xué)穩(wěn)定系統(tǒng)，所以無(wú)丁達(dá)爾效應(yīng)。（）9.稀溶液的依數(shù)性是指稀溶液的凝固點(diǎn)降低、沸點(diǎn)升高和滲透壓的量值與溶液中所含溶質(zhì)的分子（或離子）的數(shù)目（濃度）成正比，而與溶質(zhì)分子（或離子）的性質(zhì)無(wú)關(guān)。（）10.鞍點(diǎn)是反應(yīng)的最低能量途徑上的最高點(diǎn)，但它不是勢(shì)能面上的最高點(diǎn)，也不是勢(shì)能面上的最低點(diǎn)。一、判斷題1．√2．×3．×4．√5×6．×7．×8．×9．√10．√二、選擇題(包括8小題，每小題2分，共16分)（）1.定溫定壓下，一定量純物質(zhì)由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，則系統(tǒng)和環(huán)境的熵變?yōu)椋篈.系>0，環(huán)<0B.系<0，環(huán)>0C.系<0，環(huán)﹦0D.系>0，環(huán)﹦0（）2.一定量組成一定的均相系統(tǒng)，無(wú)非體積功且定溫時(shí)，其吉布斯函數(shù)隨壓力的增大而：A.增大B.減小C.不變D.無(wú)法確定（）3.20℃時(shí)，相同濃度（均為0.005mol·kg-1）的LaCl3、CaCl2和KCl三種電解質(zhì)水溶液，離子平均活度因子由大到小的順序是：A.LaCl3>CaCl2>KClB.LaCl3>KCl>CaCl2C.CaCl2>LaCl3>KClD.KCl>CaCl2>LaCl3（）4.Al(NO3)3，Mg(NO3)2和NaNO3對(duì)AgI水溶膠的聚沉值分別為0.067mol·dm-3，2.6mol·dm-3和140mol·dm-3，則該AgI溶膠是：A.正溶膠B.膠粒呈電中性C.負(fù)溶膠D.無(wú)法確定（）5.某平行反應(yīng)含有主、副兩個(gè)反應(yīng)，主反應(yīng)的產(chǎn)物為Y，活化能為；副反應(yīng)產(chǎn)物為Z，活化能為，且>，則升高溫度：A.對(duì)生成Y有利B.對(duì)生成Z有利C.無(wú)影響D.無(wú)法確定（）6.水平放置的粗細(xì)均勻的毛細(xì)玻璃管中有一段汞柱，當(dāng)在玻璃管右端稍稍加熱時(shí)，管中汞柱將：A.向左移動(dòng)B.向右移動(dòng)C.不移動(dòng)D.無(wú)法確定（）7.與分子運(yùn)動(dòng)空間有關(guān)的分子運(yùn)動(dòng)的配分函數(shù)是：A.振動(dòng)配分函數(shù)B.轉(zhuǎn)動(dòng)配分函數(shù)C.平動(dòng)配分函數(shù)D.前三個(gè)配分函數(shù)均與分子運(yùn)動(dòng)空間無(wú)關(guān)（）8.溫度T下，氯仿（A）和丙酮（B）形成非理想液態(tài)混合物，此二組分系統(tǒng)氣液平衡時(shí)，氣相壓力為29398Pa，蒸氣中丙酮的摩爾分?jǐn)?shù)yB﹦0.818，而該溫度下純氯仿的飽和蒸氣壓﹦29571Pa，則以純氯仿為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時(shí)在液相中氯仿的活度為aA為：A.0.500B.0.994C二、選擇題 1．（B）2．（A）3．（D）4．（C）5．（A）6．（B）7．（C）8．（D）三、填空題(每空1分，共14分)1．無(wú)限稀薄的KCl和LiCl混合溶液中，Cl離子的遷移數(shù)為0.505，Li的遷移數(shù)為0.40，則該溶液中K離子的遷移數(shù)為。2．比較60℃下水在可潤(rùn)濕的毛細(xì)管中（飽和蒸氣壓p1）、小液珠形態(tài)（飽和蒸氣壓p2）、燒杯中（飽和蒸氣壓p3）存在時(shí)其飽和蒸氣壓由大到小的順序：。3．Cd(s)的蒸氣壓與溫度的關(guān)系為：lg(p/Pa)﹦﹢6.439，Cd(l)的蒸氣壓與溫度的關(guān)系為：lg(p/Pa)﹦﹢5.772。則Cd的三相點(diǎn)溫度為K，Cd(s)的摩爾升華焓為kJ·mol-1，Cd(s)的摩爾熔化焓為kJ·mol-1。4．已知A,B兩種液體完全互溶，在常壓下具有最低恒沸混合物組成為D。若有一組介于B與D之間的A,B二組分溶液，在常壓下經(jīng)精餾后，在塔頂?shù)卯a(chǎn)物，在塔底得產(chǎn)物。5．對(duì)于反應(yīng)AY，測(cè)得反應(yīng)物A的濃度cA與反應(yīng)時(shí)間t成線性關(guān)系。則該反應(yīng)對(duì)于反應(yīng)物A的級(jí)數(shù)是。6．在抽空的容器中放入NH4HCO3(s)，發(fā)生反應(yīng)NH4HCO3(s)﹦NH3(g)﹢CO2(g)﹢H2O(g)且達(dá)到平衡，則這個(gè)系統(tǒng)的自由度數(shù)F﹦。7．純CCl4(A)及純SnCl4(B)液體可組成理想液態(tài)混合物。在100℃時(shí)，純CCl4(A)的飽和蒸氣壓為1.933×105Pa。已知該二組分形成的液態(tài)混合物中，SnCl4摩爾分?jǐn)?shù)(xB)為0.726，在外壓力為1.013×105Pa的條件下，加熱到100℃時(shí)液態(tài)混合物開(kāi)始沸騰。則開(kāi)始沸騰時(shí)的第一個(gè)氣泡的組成是yA﹦，yB﹦。8．一定T,p下，B組分在相中的化學(xué)勢(shì)低于在相的化學(xué)勢(shì)，而其在相中的濃度高于在相中的。則B組分有自發(fā)從相向另一相轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)。9．氧化鋁瓷件上需要披銀，需要判斷某溫度下液態(tài)銀在氧化鋁表面的潤(rùn)濕情況。已知N·m-1,N·m,﹦1.77×10-3N·m。則液態(tài)銀與氧化鋁瓷件表面的接觸角為度，由此判斷該溫度下液態(tài)銀在氧化鋁表面潤(rùn)濕。（選填“能”或“不能”）三、填空題 1、0.0952、>>3、712.14，109.9，9.104、D,B5、06、17、0.523，0.4778、9、146.82,不能 四、讀圖與畫(huà)圖題A、B二組分系統(tǒng)在下相圖（T-w圖）如附圖-12a。圖12b圖12b圖1（1）將①～⑥各區(qū)相的相態(tài)及成分填入下表；（2）水平線、及垂線上系統(tǒng)的條件自由度數(shù)分別為、和。（3）在附圖-12b中畫(huà)出a點(diǎn)冷卻的步冷曲線，并在轉(zhuǎn)折點(diǎn)處標(biāo)出相應(yīng)的相變化。（4）已知最低共熔點(diǎn)J(wB﹦0.5)和不相合熔點(diǎn)化合物C（wB﹦0.67），求系統(tǒng)點(diǎn)為a的某溶液(含A4.0g,B6.0g）降溫時(shí)，在固體A析出之前，最多可得到①①l(A＋B)②l(A＋B)＋s(A)③l(A＋B)＋s(C)④l(A＋B)＋s(B)⑤s(A)＋s(C)⑥s(B)＋s(C)②③④⑤⑥相區(qū)相態(tài)及成分圖14（圖14（3）見(jiàn)附圖-14（4）5.9五、計(jì)算填空題1．已知N2(g)的振動(dòng)頻率v﹦7.075×1013s-1，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量I﹦1.394×10-46kg·m2，則N2(g)的振動(dòng)特征溫度﹦K，轉(zhuǎn)動(dòng)特征溫度﹦K。（已知普朗克常量h﹦6.6262×10-34J·s，玻爾茲曼常量k﹦1.3807×10-23J·K-1）.解﹦﹦K﹦3395K﹦﹦K﹦2.889K2．1mol單原子理想氣體從300K，1000kPa對(duì)抗200kPa的恒外壓，絕熱膨脹達(dá)到平衡。計(jì)算終態(tài)溫度﹦K，此過(guò)程H﹦,S﹦。（已知該氣體Cv,m﹦）2.解因?yàn)槭墙^熱過(guò)程，Q﹦0，所以U﹦WU﹦n(－), W﹦－psu(－)﹦－()﹦－nR(－)﹦nCv,m(－)將﹦300K，Cv,m﹦1.5R,=1000kPa,=200kPa代入，得，﹦204KH﹦nCv,m(－)﹦1×2.5×8.314×(204－300)J﹦－1995.4JS﹦n(Cp,mln﹢Rln)﹦1×(Rln﹢Rln)J·K-1﹦5.36J·K-13．電池Hg(l)︱Hg2Br2(s)︱Br(aq)︱AgBr(s)︱Ag(s)的電池電動(dòng)勢(shì)與溫度的關(guān)系為：EMF/mV﹦68.04﹢0.312(T/K－298.15)。寫(xiě)出,298.15K下，電池通過(guò)2F電量時(shí)電池的正極反應(yīng)、負(fù)極反應(yīng)及電池反應(yīng)：正極反應(yīng)；負(fù)極反應(yīng)；電池反應(yīng)；.解正極反應(yīng)2AgBr(s)﹢2e-2Ag(s)﹢2Br(aq)負(fù)極反應(yīng)2Hg(l)﹢2Br(aq)Hg2Br2(s)﹢2e-電池反應(yīng)2Hg(l)﹢2AgBr(s)Hg2Br2(s)﹢2Ag(s)在,298.15K下，EMF﹦68.04mV﹢0.312(298.15－298.15)mV﹦68.04mV所以G﹦－nFEMF﹦－2×96500×68.04×10-3kJ﹦－13.132kJ因?yàn)镋MF/mV﹦68.04+0.312(T/K-298.15),所以S﹦nF﹦2×96500×0.318×10J·K-1﹦60.22J·K-1計(jì)算該過(guò)程電池反應(yīng)的﹦﹦。（已知法拉第常量F=96500C·mol-1）4．反應(yīng)2NO﹢O22NO2的反應(yīng)機(jī)理及各元反應(yīng)的活化能如下：2NON2O2；E1﹦82kJ·mol-1N2O22NO；E-1﹦205kJ·mol-1N2O2﹢O22NO2；E2﹦82kJ·mol-1設(shè)前兩個(gè)元反應(yīng)達(dá)平衡，試用平衡態(tài)處理法建立總反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程式﹦，該反應(yīng)表觀活化能Ea﹦。4.解[c(NO)]2﹦－c(N2O2)；所以c(N2O2)﹦[c(NO)]2；﹦2c(N2O2)c(O2)﹦[c(NO)]2c(O2)﹦[c(NO)]2c(O2)，由此得﹦Ea﹦﹦（82﹢82－205）kJ·mol-1﹦－41kJ·mol-15．某藥物A在一定溫度下每小時(shí)分解率與物質(zhì)的量濃度無(wú)關(guān)。其分解反應(yīng)的速率系數(shù)與溫度的關(guān)系為，則此藥物分解所需的活化能Ea﹦。藥物分解達(dá)30％即為失效，欲使此藥物有效期延長(zhǎng)到2年以上，其保存溫度不能超過(guò)K（1年以365天計(jì)算）。5.解根據(jù)阿侖尼烏斯方程，﹦－＋ln所以Ea﹦8938K×R﹦8938×8.314J·mol-1﹦74.31J·mol-1根據(jù)題意，該反應(yīng)為一級(jí)反應(yīng)，t﹦lnt﹦365×2×24h﹦17520h,x﹦30%所以k﹦ln﹦ln﹦2.0358×10-5(h-1)將kA代入,得T﹦286.45K6．丁烯脫氫制取丁二烯的反應(yīng)為:C4H8(g)C4H6(g)﹢H2(g)已知298.15K下C4H8(g),C4H6(g)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓[變]分別為－0.125kJ·mol-1和110.06kJ·mol-1；C4H8(g),C4H6(g)和H2(g)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵分別為305.3J·mol-1·K-1，278.5J·mol-1·K-1和130.6J·mol-1·K-1。（1）計(jì)算：298.15K,100kPa下反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓[變]﹦，標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯函數(shù)﹦。（2）假定反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變不隨溫度改變，反應(yīng)在830.15K下的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)(830.15K)﹦。6.解(298.15K)﹦(B,298.15K)﹦[110.06－(－0.125)]kJ·mol-1﹦110.19kJ·mol-1(298.15K)﹦(B,298.15K)﹦(130.6＋278.5－305.3)]kJ·mol-1﹦103.8J·mol-1·K-1(298.15K)=﹦(110.19－298.15×103.8×10-3)kJ·mol-1﹦74.29kJ·mol-1由(298.15K)﹦－RTln(298.15K)ln(298.15K)﹦－解得(298.15K)﹦1.310×10-14由l解得﹦3.08×10-2六、證明題請(qǐng)按朗繆爾吸附模型證明純氣體A2解離吸附A2﹢2*（*為固體表面上的吸附位）2(A－*)，在一定溫度下達(dá)平衡時(shí)，固體表面覆蓋度與A2的壓力p的關(guān)系式為（b為吸附平衡常數(shù)）六、吸附速率為脫附速率當(dāng)吸附達(dá)平衡時(shí)： 令，,則bp(1－)﹦2，由此得﹦ 七、實(shí)驗(yàn)題在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，常用的水銀溫度計(jì)有普通溫度計(jì)、成套溫度計(jì)、精密溫度計(jì)、貝克曼溫度計(jì)和水銀接觸溫度計(jì)。在“用凝固點(diǎn)降低法測(cè)量稀溶液中溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量”的實(shí)驗(yàn)中，我們選用溫度計(jì)測(cè)量系統(tǒng)的溫差，該溫度計(jì)的最小分度為℃；在恒溫槽裝置中，我們選用溫度計(jì)控制恒溫系統(tǒng)的溫度，用溫度計(jì)測(cè)量恒溫系統(tǒng)的溫度。七、貝克曼，0.01℃，水銀觸點(diǎn)，普通八、簡(jiǎn)答題試用附加壓力解釋為什么液滴或氣泡在不受外加力場(chǎng)的影響下，通常都呈球形。八、若自由液滴或氣泡呈現(xiàn)不規(guī)則形狀，則在曲面上的不同部位，曲面的彎曲方向及曲率各不相同，產(chǎn)生的附加壓力的方向和大小也不同。在凸面處附加壓力指向液滴內(nèi)部，而凹面處附加壓力指向則相反，這種不平衡力必迫使液滴自動(dòng)調(diào)整形狀，最終呈現(xiàn)球形。因?yàn)橹挥谐尸F(xiàn)球形，球面的各點(diǎn)曲率才相同，各處的附加壓力也相同，液滴或氣泡才會(huì)穩(wěn)定存在。 大連理工大學(xué)2002年碩士生入學(xué)考試物理化學(xué)及物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)試題參考答案一、判斷題1．√2．×3．×4．√5×6．×7．×8．×9．√10．√二、選擇題 1．（B）2．（A）3．（D）4．（C）5．（A）6．（B）7．（C）8．（D）三、填空題1、0.0952、>>3、712.14，109.9，9.104、D,B5、06、17、0.523，0.4778、9、146.82,不能①①l(A＋B)②l(A＋B)＋s(A)③l(A＋B)＋s(C)④l(A＋B)＋s(B)⑤s(A)＋s(C)⑥s(B)＋s(C)相區(qū)相態(tài)及成分圖14圖14（3）見(jiàn)附圖-14（4）5.9五、計(jì)算填空題1.解﹦﹦K﹦3395K﹦﹦K﹦2.889K2.解因?yàn)槭墙^熱過(guò)程，Q﹦0，所以U﹦WU﹦n(－), W﹦－psu(－)﹦－()﹦－nR(－)﹦nCv,m(－)將﹦300K，Cv,m﹦1.5R,=1000kPa,=200kPa代入，得，﹦204KH﹦nCv,m(－)﹦1×2.5×8.314×(204－300)J﹦－1995.4JS﹦n(Cp,mln﹢Rln)﹦1×(Rln﹢Rln)J·K-1﹦5.36J·K-13.解正極反應(yīng)2AgBr(s)﹢2e-2Ag(s)﹢2Br(aq)負(fù)極反應(yīng)2Hg(l)﹢2Br(aq)Hg2Br2(s)﹢2e-電池反應(yīng)2Hg(l)﹢2AgBr(s)Hg2Br2(s)﹢2Ag(s)在,298.15K下，EMF﹦68.04mV﹢0.312(298.15－298.15)mV﹦68.04mV所以G﹦－nFEMF﹦－2×96500×68.04×10-3kJ﹦－13.132kJ因?yàn)镋MF/mV﹦68.04+0.312(T/K-298.15),所以S﹦nF﹦2×96500×0.318×10J·K-1﹦60.22J·K-14.解[c(NO)]2﹦－c(N2O2)；所以c(N2O2)﹦[c(NO)]2；﹦2c(N2O2)c(O2)﹦