2011年北京科技大学物理化学A考研试题

北京科技大学材料考研试题

北 京 科 技 大 学

2011年硕士学位研究生入学考试试题

============================================================================================================= 试题编号： 804 试题名称： 物理化学A （共 5 页）

适用专业： 材料科学与工程 说明： 所有答案必须写在答题纸上，做在试题或草稿纸上无效。

考试用具：直尺、计算器、铅笔。

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一、单项选择题（每题2分，共30分）

1．下列诸过程可应用公式 dU = (Cp- nR)dT进行计算的是：

(A) 实际气体等压可逆冷却

(B) 理想气体绝热可逆膨胀

(C) 恒容搅拌某液体以升高温度

(D) 量热弹中的燃烧过程

2．如图两条等温线的温度分别为Ta，Tb。1mol理想气体经过路径1231的W?I与经过路径4564的WII大小关系是：

(A) WI >WII (B) WI <WII

(C) WI =WII (D) 无法确定

3．凡是在孤立体系中进行的变化，其ΔU和ΔH的值一定是：

(A) ΔU > 0 , ΔH > 0

(B) ΔU = 0 , ΔH = 0

(C) ΔU < 0 , ΔH < 0

(D) ΔU = 0 , ΔH大于、小于或等于零不确定

4．恒压下纯物质当温度升高时其吉布斯自由能：

(A) 上升 (B) 下降

(C) 不变 (D) 无法确定

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5．273 K，1013.25 kPa下，液态水和固态水（即冰）的化学势分别为μ(l) 和μ(s)，

两者的关系为：

(A) μ(l) >μ(s) (B) μ(l) = μ(s)

(C) μ(l) < μ(s) (D) 不能确定

6．标准态的选择对下列物理量有影响的是：

(A) f，?，ΔrG? (B) m，??，ΔH

? (C) a，??，ΔrG (D) a，?，(?G/??)

7． 两只烧杯各有 1 kg水，向 A 杯中加入 0.01 mol 蔗糖，向 B 杯内溶入0.01 mol NaCl，

设二者均形成稀溶液，若两只烧杯按同样速度冷却降温，则有：

(A) A 杯先结冰 (B) B 杯先结冰

(C) 两杯同时结冰 (D) 不能预测其结冰的先后次序

8．下面对于物理吸附的描述，哪一条不正确：

（A）吸附力基于范德华力，吸附一般没有选择性 （B）吸附较稳定，不易解吸

（C）吸附层可以是单分子层或多分子层 （D）吸附速度较快，吸附热较小

9．已知293K时水—辛醇的界面张力为0.009 N·m-1，水—汞的界面张力为0.375 N·m-1，汞—辛醇的界面张力为0.348 N·m-1。由以上数据可以断定：

（A）水可以在汞—辛醇的界面上铺展 （B）辛醇可以在汞—水界面上铺展

（C）水不能在汞的表面铺展 （D）辛醇不能在汞的表面铺展

10．原电池在定温定压可逆条件下放电时，过程中与环境交换的热量在数值上与下列哪个量数值相等：

（A）?rHm （B）零 （C）T?rSm （D） ?rGm

?11．在等温等压下，当反应的ΔrG = 5 kJ?mol-1时，该反应能否进行：

(A) 能正向自发进行 (B) 不能判断

(C) 能逆向自发进行 (D) 不能进行

??2D(g) 的速率方程为v=kc(A)c2(B)，若使密闭的反应容器增大一12．反应A(g)+2B(g)?

倍，则反应速率为原来的：

（A）8倍 （B）6倍 （C） 1/8 （D）1/6

13．某反应的速率常数k=0.214 min-1，反应物浓度从0.21 mol·dm-3变到0.14 mol·dm-3的时间为t1，从0.12 mol·dm-3变到0.08 mol·dm-3的时间为t2。则t1：t2等于：

（A）0.57 （B）0.75 （C）1 （D）1.75

14．在一个连串反应A→B→C中，如果需要的是中间产物B，则为得其最高产率应当：

（A）增大反应物A的浓度 （B）增大反应的速率

（C）控制适当的反应温度 （D）控制适当的反应时间

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15．某系统存在C(s)、H2O(g)、CO(g)、CO2(g)、H2(g)五种物质，相互建立了下述三个平衡：

H2O(g)+C(s)

CO2(g)+H2(g)

CO2(g) + C(s) H2(g) + CO(g) H2O(g) + CO(g) 2CO(g)

则该系统的独立组分数为：

（A）4 （B）3 （C）2 （D）1

二、填空题（每空2分，共60分）

2．有个学生对理想气体的某个公式记得不太真切了，他只模糊地记得是(?S/?X)Y = -nR/p，按你的看法，这个公式的正确表达式中，X应为 p ，Y应为 T 。

3．汞在100 kPa的熔点是234.28 K，已知?l

sH mol-1，液体汞和过冷液体汞的m=2.367 kJ·

-1-1-1-1=28.28J ·K·mol，并认为它是常数，且S (Hg, l, 223.15 K)=69.210 J ·K·mol。将1 C

mp,m

mol 223.15 K、100 kPa的过冷液体汞，经绝热等压过程变为234.28 K的液体汞与固体汞的平衡体系，则1mol汞体系由始态到终态的ΔH= 0 ；ΔG= ；ΔS；液体汞变为固体汞的量为据来判断上述过程是否是可逆过程： （填“是”或者“不是”）。 n 设223.15 K的液体汞在绝热情况下析出固体汞的物质的量为n,设计过程如下: n ΔH1= Cp(l)×ΔT

n = 1 mol×28.28 J·K-1·mol-1×(234.28-223.15) K

n = 314.8 J

n ΔH2= -nΔfusHm= -n(2.367×103 J·mol-1)

n = -2.367×103n J·mol-1

n 因为 ΔH=ΔH1+ΔH2= 0

n 所以 314.8J+(-2.367×103n J·mol-1)=0

n n = 0.1330 mol

n ΔS =ΔS1+ΔS2= Cpln(T2/T1)+ΔH2/T2

n = 1 mol×28.28 J·K-1·mol-1×ln(234.28 K/223.15 K)

n +(-0.1330 mol×2.367×103 J·mol-1)/234.28 K

n = 3.28×10-2 J·K-1

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4．电池Ag(s)|Ag+（a1=0.090）|| Ag+（a2=0.072）|Ag(s)在25 ℃时的电动势E=???????????V。

5．已知电池Pt|H2(p?)|H2SO4(b=0.01mol·kg-1)|O2(p?)|Pt在298.15 K时的电动势E=1.229 V，液态水的ΔfHm?(298.15K)= -285.84 kJ·mol-1，则该电池所对应的电池反应为???????????????????；电池电动势的温度系数为????????????；所对应电池反应的ΔrHm为??????-285.84 kJ·mol-1???????；所对应电池反应的ΔrG m为??-237.16 kJ·mol-1???????；所对应电池反应的ΔrSm为????-0.163kJ/K??????。

6．氯仿 (1) 和丙酮 (2) 形成非理想液体混合物，在T 时，测得总蒸气压为29398 Pa，蒸气中丙酮的物质的量分数y2= 0.818（设蒸气可看成理想气体），而该温度下纯氯仿的饱和蒸气压为29571 Pa，则在溶液中氯仿的活度为 0.181 ；活度的标准态为 纯氯仿为标准态 。

7．已知反应 2NH3(g)= N2(g)+ 3H2(g)在某恒定温度下，标准平衡常数为 0.25，那么，在此条件下，氨的合成反应 (1/2)N2(g)+(3/2) H2(g)= NH3(g) 的标准平衡常数为： 。

8．在 T，p 时，理想气体反应 C2H6(g) ＝ H2(g) + C2H4(g)的 Kc/Kx为

。

9．已知298.15 K时，纯液体A的饱和蒸气压是纯液体B的饱和蒸气压的2倍。现将一定量的A与B混合，平衡时分为两液相（α相和β相），其组成分别为xB(α) =0.98，xB(β) =0.01。假设二液相均可按理想稀溶液处理，则A在α相的亨利系数与B在β相中亨利系数之比为 0.99/0.98 。

10．已知20 ℃时水的表面张力为7.28×10-2 N·m-1，在此温度和101.325 kPa下将水的表面积可逆地增大10 cm2时，体系的ΔG等于7.28×10-5

。

11．298 K时，乙醇溶液的表面张力与乙醇浓度c（mol·m-3）符合公式：σ =σ*－ac+bc2，式中?*=0.0729 N·m-1，a =5.00×10-7 N·m2·mol-1，b =2.00×10-10 N·m5·mol-2，则乙醇溶液浓度为5.00×10-1 mol·L-1时表面层的吸附量为 。

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12．已知298 K时NO(g) 的标准摩尔生成焓为90.37 kJ·mol?1， N2 (g)， O2 (g) 及NO(g)的摩尔熵分别为191.61，205.139 和210.761 J·mol?1·K?1。有人在天空雷电过后测得有NO(g) 产生，设NO(g) 生成反应的ΔrC p , m = 0，估计雷电发生处的最低温度为。

13．某二级反应2A?P ，k=0.1 mol-1·dm3·s-1，c0=0.1 mol·dm-3，当反应速率降低为1/9时，所需时间 200s 。

14．N2O5分解反应的机理如下：

k1,Ea1k3,Ea3k2,Ea21NO????2NO+NO???3NO+NO???○；○；○?NO+O+NO?2NO2 NO+NO????232232523k?1,Ea?1

其中，NO3和NO是活泼的中间物。当用O2的生成速率表示反应速率时，

（1）采用稳态近似法求得其反应速率为 ；

2为决速步，1为快平衡，（2）设反应○反应○则用平衡假求得其反应速率为；

（3）若k-1>>k2，则复合反应活化能Ea与基元反应活化能间的关系式 。

15．在温度T，实验测得某化合物在溶液中分解的数据

c0/mol·dm-3 0.50 1.10 2.48 t1/2/s

则该化合物分解反应级数为____3_____。

4280 885 174 n

16． 硫酸与水可形成H2SO4?H2O(s)、H2SO4?2H2O(s)和H2SO4?4H2O(s)三种水合物，问在101.325 kPa的压力下能与硫酸水溶液、冰平衡共存的硫酸水合物最多可有_____1___种。

三、计算题（每题15分）

1．1mol H2 (g) 从100 K，4.1 dm3加热到600 K，49.2 dm3，若此过程是将气体置于750 K的恒温炉中，让其反抗恒定外压100 kPa的方式进行。以氢气为体系，计算体系的Q、W、ΔU、ΔH、ΔS、ΔA以及环境的熵变值。已知H2的规定熵值Sm (298K)=130.6 J·K-1，假设气体符合理想气体性质，在此温度区间内摩尔等容热容为常数：20.83 J·K-1·mol-1 。

2. 原子能工业中生产U235的工艺路线是：先将从矿中得到的UO2(s) 转化为UF4(l)，再转化为UF6(g)，利用U235F6(g) 和U238F6(g) 的扩散速度不同富集U235。其中对于UO2(s) 转化为UF4(l) 的过程，曾设想利用反应UO2 (s)+ 2F2 (g) == UF4 (l)+O2 (g) 来实现，但转化率极低。后改为在反应系统中加入固态的碳(C)，利用产物中CO(g) 的生成使得UF4(l)的收率得以极大提高。

θ已知298 K时?fGm试分析原因并估算后一种工艺中的标准平(CO,g)??137.168 kJ mol-1。

衡常数比前一种工艺中的标准平衡常数提高的数量级。

3．物质A和B能形成稳定化合物（或称之为相合熔点化合物）AB，且A、B、AB在固 5