物理化学考研样题.docx
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物理化学考研样题
物理化学考研样题
北京化工大学
攻读硕士学位研究生入学考试
物理化学样题
注意事项
1.答案必须写在答题纸上,写在试卷上均不给分。
2.答题时可不抄题,但必须写清题号。
3.答题必须用蓝、黑墨水笔或圆珠笔,用红笔或铅笔均不给分。
4.波尔兹曼常数k=1.381×10-23J⋅K-1,法拉第常数F=96500C。
一、选择题
1.将1mol在温度T及其饱和蒸汽压p*下的H2O(l)分别经过程I:
等温、等压蒸发及过程II:
向真空蒸发,变为相同温度、相同压力下的H2O(g)。
下列关系正确的是。
A.ΔG(I)≠ΔG(II),ΔH(I)=Q(I),ΔH(II)≠Q(II)
B.ΔG(I)=ΔG(II),ΔU(I)=Q(I),ΔH(I)=ΔH(II)
C.ΔG(I)=ΔG(II),ΔH(I)=ΔU(I),ΔH(II)≠Q(II)
D.ΔG(I)=ΔG(II),ΔH(I)=Q(I),ΔH(II)≠Q(II)
2.对封闭系统,下列自发性判据不正确的是。
A.等温且W'=0的过程:
ΔA≤W体积B.等温等压且W'=0的过程:
ΔG≤0
C.任意过程:
ΔS隔离=ΔS系统+ΔS环境≤0D.恒熵恒容过程:
ΔU≤W'
3.下列有关偏摩尔物理量和化学势的说法不正确的是:
A.偏摩尔物理量为恒温恒压下增加1mol某物质的量对容量性质的贡献值
B.某物质在T、p条件下达气液平衡时,其气态化学势与液态化学势相等
C.理想液态混合物在T、p条件下混合过程无吸、放热现象及无体积变化
D.恒温恒压下,物质自发进行的方向是向着化学势减小的方向进行
4.对于理想液态混合物的混合过程,混合前后下列关系正确的是。
A.ΔV=0,ΔH=0,ΔS>0,ΔG<0B.ΔV<0,ΔH>0,ΔS>0,ΔG<0
C.ΔV<0,ΔH>0,ΔS<0,ΔG>0D.ΔV=0,ΔH=0,ΔS<0,ΔG>0
5.碳酸钙分解反应:
CaCO3(s)→CaO(s)+CO2(g),不同温度时的标准平衡常数如下表:
T/℃
60089710001200
K
2.45×10-31.0133.9229.1
下列表达正确的是。
A.该反应的分解温度是897℃
B.1200℃时分解压力为29.1×10-2kPa
C.600℃时该反应的平衡压力为2.45×10-3kPa
D.该反应为放热反应降低温度有利于反应进行
6.反应器内放入N2(g)、O2(g)及一种固体催化剂,反应达平衡时生成两种气态氮氧化物,系统的独立组分数、相数及自由度数分别为:
。
A.3,3,2B.3,2,3C.2,2,2D.2,3,1
7.下面关于光化学反应的说法正确的是:
。
A.一个光子只能活化一个原子或分子
B.温度对光化学反应速率不产生影响
C.自发进行的光化学反应可以是(ΔrGm)T,p>0
D.光化学反应的平衡常数决定于吸收光子的能量
8.刚性容器中发生如下反应:
若开始时系统中只有A,则反应进行至t时刻时B、C的浓度之比cB:
cC=。
A.k1:
k2B.k2:
k1C.1D.以上都不对
9.在纯水中加入表面活性剂将导致其表面张力:
。
A.减小B.增大C.不变D.不能确定。
10.电解时,。
A.外加电压足够大时溶液中阳离子均在阴极反应
B.超电势越小的阴离子在阳极的反应速率越大
C.极化电极电势最小的阳离子在阴极优先反应
D.超电势越小的阴离子在阳极优先反应
11.已知K2SO4电解质溶液对某负溶胶的聚沉值为a,则MgCl2对其的聚沉值为:
A.
B.
C.
D.
12.电池反应:
Hg2Cl2+2Ag=2AgCl+2Hg,298K时
,
,则电池反应的
。
A.-4.3618kJB.-8.7236kJC.-17.4472kJD.-47.285kJ
13.某原电池在298K时的电池电动势大于其在300K时的电动势,则该原电池的电池反应的ΔrHm。
A.>0B.=0C.<0D.不能确定
14.对于(N、U、V)确定的系统,下列说法正确的是:
A.选择不同的能量基点对统计熵的结果产生影响
B.波尔兹曼分布是最概然分布并可代替平衡分布
C.定、离域子系统的热力学能具有不同的表达式
D.独立子系统中粒子的平动及振动能级均是简并的
二、简答题
1.推导焦耳-汤姆逊系数
。
2.已知某实际气体的状态方程为pVm=RT+αp,式中α为常数。
推出该气体在等温条件下,熵随着压力变化的变化率及温度T时该气体压力由p1→p2时系统的ΔS。
3.温度T时,A、B的饱和蒸汽压分别为pA*=56kPa,pB*=76kPa。
在右图中分别画出
(1)若A、B形成理想液态混合物,
(2)若B溶于A中形成理想稀溶液(亨利系数为kx,B=46kPa),系统中A、B的蒸汽压与液相组成的关系曲线示意图(画在答题纸上)。
若A、B混合时B物质对拉乌尔定律产生负偏差,分析B的活度系数。
4.某理想气体化学反应aA(α)+bB(β)→cC(γ)+dD(δ),压力p时,其标准平衡常数随着温度的变化关系为:
,根据该方程讨论温度对反应平衡移动的影响,并导出温度一定时压力与Ky的关系:
5.乙酸乙酯皂化反应(二级反应):
CH3COOC2H5+NaOH→CH3COONa+C2H5OH的速率常数k可采用测定反应在不同时刻的电导率计算得到。
已知反应物的初始浓度(c0)相同时,电导率κ与时间t的关系为:
(式中κ0、κt、κ∞分别为t=0、t=t及t=∞时系统的电导率)。
κ0是通过测量NaOH浓度为c0的电导率得到,测量时为什么要求配制好NaOH溶液后立刻进行测量?
若将NaOH溶液放置一段时间后进行测量,分析对κ0及k产生的误差。
6.什么是胶体的ζ电势?
外加电解质的是否会对ζ电势产生影响?
说明理由。
7.若将毛细管分别插入Na2SO4水溶液、纯水及含有洗衣粉的水溶液中,会观察到什么现象并解释。
8.已知300K时双原子分子A2的振动第一激发态能量为15kT,计算其振动特征温度Θv及振动配分函数qv。
三、填空题:
1.1mol理想气体从p1=0.5MPa节流膨胀到p2=0.1Mpa时的熵变为ΔS=。
2.对ABC组成的三组分系统中,最多相数为;最大的自由度数为;它们分别是变量。
3.298K时乙醚的蒸汽压为58.95kPa,在100g乙醚中溶一挥发性有机物10g,乙醚的蒸汽压降低为56.79kPa,则该有机物的分子量为kg·mol-1。
4.强电解质MgCl2水溶液,其离子平均活度a±与电解质活度aB之间的关系为。
5.已知298K时,电池Pt,H2(g)│HCl(aq)│AgCl(s)│Ag(s)的E=0.2225V,在同温度下Ag(s)AgCl(s)│HCl(aq)│Hg2Cl2(s)│Hg(s)的E=0.0456V,则:
电极Cl-(aq)│Hg2Cl2(s)│Hg(s)在298K时的标准还原电极电势为V。
6.某一级反应每分钟反应物转化掉6%,则该反应的速率常数k=。
7.分子的平动配分函数为
,则该分子的平动热力学能
=。
8.在临界状态下,由于气液界面,所以液体的表面张力。
9.已知293K时乙醇的表面张力为22.0×10-3N·m-1,汞的表面张力为471.0×10-3N·m-1,汞与乙醇的界面张力为364.0×10-3N·m-1,则乙醇在汞表面上铺展。
(填写“能或不能”)
10.将0.012dm3浓度为0.02mol·dm-3的KCl溶液和100dm3浓度为0.005mol·dm-3的AgNO3溶液混合制备的溶胶,其胶粒在外电场的作用下电泳的方向是:
。
四、综合题
1.右图中A→C为等温可逆过程,A→B为绝热可逆过程,B→C为等容过程,B'→C为等压过程,状态A、B的温度分别TA=200K,TB=100K。
今有1mol单原子理想气体分别经过程I:
A→B→C及过程II:
A→B'→C从A到C。
(1)计算过程I的Q、W、ΔU、ΔH、ΔS、ΔG;
(2)利用pVT的关系式验证ΔSA→C=ΔSB→C;
(3)比较过程I与过程II的体积功,并在p~V图上用阴影表示两过程做功的差值。
(在答题纸中绘出示意图)
2.某温度条件下,将一定量NaHCO3(s)放入一抽空的反应器内反应达平衡。
化学反应方程式如下:
2NaHCO3(s)==Na2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g)
(1).分析该平衡系统的相数、独立组分数、条件自由度数;
(2).若系统的总压为p,写出用p表示的该反应的标准平衡常数K;
(3).已知该反应在T1=70℃时系统的总压p1=15.90kPa,T2=100℃时系统的总压p2=97.47kPa,计算该反应的
(在该温度区间可视为常数);
(4).推导出
,并计算NaHCO3(s)的分解温度。
3.压力p时A、B两组分可形成液相部分互溶系统,两相的平衡组成如右图所示。
(1)根据右图给出的部分相点信息,绘出完整相图,标出各区域的稳定相态,并指出三相线。
(在答题纸中绘出示意图)
(2)已知T1温度时A、B的饱和蒸汽压分别为0.760kPa、19.9kPa。
假设两相均为理想稀溶液,计算T1时该溶液上方蒸汽分压pA、pB及系统A、B的Henry系数kA和kB。
4.电池Pt(s)∣H2(g,p)∣HBr(aq,b)∣AgBr(s)∣Ag(s)的E与温度的关系为:
(1)计算298K时电池反应的标准摩尔反应熵
。
(2)HBr溶液的浓度为b=0.0001mol∙kg-1,298K时测得电池的电动势为0.5451V,计算HBr溶液的平均活度系数。
(3)已知298K时
,设计电池计算298K时AgBr在水中的溶度积Ksp。
(4)298K时测得饱和AgBr水溶液及纯水的电导率分别为1.664×10-5S∙m-1、5.497×10-6S∙m-1,已知
,计算
。
5.乙醛分解:
CH3CHO(g)→CH4(g)+CO(g)。
518K时,若反应开始(t=0)时系统中只有乙醛。
(1)测得t=0时系统压力分别为48396Pa、22531Pa时反应的半衰期为410s、880s,计算反应的级数及速率常数。
(2)计算系统从t=0时压力为50000Pa变为60000Pa时,反应所需时间。
(3)反应温度升高一度,其反应的速率常数增大8.1%,计算该反应的活化能。
6.根据下述反应机理:
用稳态近似法导出C的生成速率
(k1,k2,分别为A2,C的速率常数,k3,k4为P的速率常数)。
7、将始态为25℃,101.325kPa的1molH2O(l),加热至110℃及p*(饱和蒸汽压)的H2O(g),该过程的ΔH=46.65kJ·mol-1;继续绝热可逆膨胀至终态
p*。
已知水在100℃,101.325kPa时的
(可视为常数),H2O(l)和H2O(g)的恒压摩尔热容分别为:
,
,液态水在25℃,101.325kPa时的摩尔熵
。
(题中气体可视为理想气体)
(1)计算110℃对应的压力p*及终态温度T3;
(2)计算由始态到终态的ΔH,ΔS,ΔG;
(3)如上计算的ΔG是否可用作判断上述变化进行的方向?
简述理由。
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- 物理化学 考研