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考试科目:物理化学 第1页共4页中国科学技术大学

2009 年硕士学位研究生入学考试试题 (物理化学)

一、选择题(共66 分,每题

3 分) :在下列各题中有一个答案是正确 的,请选择之.

1. 某低压下的气相反应,在T=200 K 时Kp=8.314*102 Pa,则Kc/mol・cm-3 是: (A) 5*102 (B) 14*106 (C) 14*103 (D) 0.5 2. (1) 溶液的化学势等于溶液中各组分的化学势之和 (2) 对于纯组分,则化学势等于其 Gibbs 自由能 (3) 理想溶液各组分在其全部浓度范围内服从 Henry 定律 (4) 理想溶液各组分在其全部浓度范围内服从 Raoult 定律 上述诸说法正确的是: (A) (1),(2) (B) (2),(3) (C) (2),(4) (D) (3),(4) 3. 理想溶液具有一定的热力学性质.在下面叙述中哪个是错误的. (A) mix Δ V=0 (B) mix Δ F=0 (C) mix Δ H=0 (D) mix Δ U=0 4. 理想气体在等温条件下,经恒外压压缩至稳定,此变化中的体系熵变?S 体及 环境熵变?S 环应为: (A) ?S 体>

0 , ?S 环<

0 (B) ?S 体<

0 , ?S 环>

0 (C) ?S 体>

0 , ?S 环=

0 (D) ?S 体<

0 , ?S 环=

0 5.

300 K 时,某分子的基态能量是 6.21*10-21 J,其玻耳兹曼因子为: (A) 1.5 (B) -1.5 (C) 0.223 (D) 4.48 6. 在298 K 时,向甲苯的物质的量分数为 0.6 的大量的苯-甲苯理想溶液中, 加入

1 mol 纯苯,这一过程苯的 ΔG, ΔH, ΔS 为: ΔG/J ΔH/J ΔS/J・K-1 (A)

0 0

0 (B) -1266

0 4.274 (C) -2270

0 7.618 (D) -542.6

0 1.821 7. 将氧气分装在同一气缸的两个气室内,其中左气室内氧气状态为 p1 = 101.3 kPa,V1 =

2 dm3 ,T1 = 273.2 K;

右气室内状态为 p2 = 101.3 kPa,V2 =1 dm3 ,T2 = 273.2 K;

现将气室中间的隔板抽掉,使两部分气体充分混合.此过程中氧气的 熵变为: 所有试题答案写在答题纸上,答案写在试卷上无效.可以使用非编程计算器 考试科目:物理化学 第2页共4页(A) ?S >

0 (B) ?S <

0 (C) ?S =

0 (D) 都不一定 8. 在300 K 时,液体 A 和B部分互溶形成α和β两个平衡相,在α相,A 的摩尔 分数为 0.85,纯A的饱和蒸气压是

22 kPa,在β相中 B 的摩尔分数为 0.89,将两 层液相视为稀溶液,则A的亨利常数为: (A) 25.88 kPa (B)

200 kPa (C)

170 kPa (D) 721.2 kPa 9. 等温等压下,在A和B组成的均相体系中,若A的偏摩尔体积随浓度的改 变而增加,则B的偏摩尔体积将 (A) 增加 (B) 减小 (C) 不变 (D) 不一定 10. 粒子的配分函数 q 是: (A) 一个粒子的 (B) 对一个粒子的玻耳兹曼因子取和 (C) 粒子的简并度和玻耳兹曼因子的乘积取和 (D) 对一个粒子的所有可能状态的玻耳兹曼因子取和 11. 下述说法哪一个正确? 某物质在临界点的性质: (A) 与外界温度有关 (B) 与外界压力有关 (C) 与外界物质有关 (D) 是该物质本身特性 12. 双原子分子的振动配分函数 q = {1-exp(-hν/kT)}-1 是表示: (A) 振动处于基态 (B) 选取基态能量为零 (C) 振动处于基态且选基态能量为零 (D) 振动可以处于激发态,选取基态能量为零 13. 下列表达式中不正确的是: (A) (?U/?V)S = -p (适用于任何物质) (B) dS = Cpdln(T/K)- nRdln(p/p? ) (适用于任何物质) (C) (?S/?V)T = (?p/?T)V (适用于任何物质) (D) (?U/?p)T =

0 (适用于理想气体) 14. 一定量的理想气体从同一始态出发, 分别经 (1) 等温压缩, (2) 绝热压缩到 具有相同压力的终态,以H1,H2 分别表示两个终态的焓值,则有: (A) H1> H2 (B) H1= H2 (C) H1< H2 (D) H1?H2 15.在等体积等浓度的 AgNO3 和KI 的混合液中,加入适量的 HAc 和NaNO3, 则胶粒将 (A)优先吸附 Ac? 离子带负电 (B)优先吸附 NO3 ? 离子带负电 (C)优先吸附 H+ 离子带正电 (D)优先吸附 Na+ 离子带正电 16.将大分子电解质 NaR 的水溶液用半透膜和水隔开,达到唐南(Donnan)平 衡时,膜外水的 pH 值(A)大于

7 (B)小于

7 (C)等于

7 (D)不能确定 考试科目:物理化学 第3页共4页17.欲比较各种电解质的导电能力的大小,更为合理的应为 (A)电解质的电导率值 (B)电解质的摩尔电导率值 (C)电解质的电导值 (D)电解质的极限摩尔电导率值 18. 298K 时,摩尔电导率λm(LiI)、λm(H+ )、λm(LiCl)的值分别为 1.17*10?2 S?m2 ?mol?1 ,3.50*10?2 S?m2 ?mol?1 和1.15*10?2 S?m2 ?mol?1 .LiCl 中Li+ 的迁移数为 0.34,假设上述电解质完全电离,则HI 中H+ 的迁移数为 (A)0.18 (B)0.82 (C)0.34 (D)0.66 19.电极 Tl3+ , Tl+ / Pt 的电势 ?1 ? = 1.250V, 电极Tl+ , Tl / Pt 的电势 ?2 ? = ?0.336V, 则电极 Tl3+ ,Tl+ / Pt 的电势 ?3 ? 为(A)0.305 V (B)0.721 V (C)0.914 V (D)1.586 V 20.某反应具有一个有助于反应进行的活化熵,使反应速率常数比 Ο ≠ ? m S =

0 时大

1000 倍,则反应的实际 Ο ≠ ? m S 为: (A)57.43 J?K?1 ?mol?1 (B)25.34 J?K?1 ?mol?1 (C)120.2 J?K?1 ?mol?1 (D)无法求解 21.通常称为表面活性物质的就是指当其加入于液体后 (A)能降低液体表面张力 (B)能增大液体表面张力 (C)不影响液体表面张力 (D)能显著降低液体表面张力 22.对于大多数纯液体其表面张力随温度的变化率是: (A)

0 ) T ( P > ? γ ? (B)

0 ) T ( P < ? γ ? (C)

0 ) T ( P = ? γ ? (D)无一定变化规律

二、计算题(共84 分,第1小题

14 分,其他各题

10 分) 1. (1) 试由热力学第一定律和熵的定义推导: dS = (1/T)(?U/?T)VdT + (1/T)[(?U/?V)T + p]dV (2) 利用上式计算

1 mol 范德华气体在恒温下体积由 V1 可逆地变到 V2 时的 ?U 和?G. 2. 已知 p? 下,苯和甲苯的沸腾温度和汽化热分别为 353.35 K,30 724.4 J・mol-1 和383.75 K,31993.7 J・mol-1 (汽化热可视为与温度无关).今以苯和甲苯组成溶 液.试问若使该溶液在 p? ,373.15 K 沸腾,其组成应为如何?设所指条件下溶液 和气体均视为理想的. 3. 已知铋与镉不形成化合物,在固态也不互溶,并知下列数据: 考试科目:物理化学 第4页共4页假设 Bi 与Cd 形成的熔液是理想的,请作出 Cd-Bi 的T-x 相图,并由图上求出 低共熔温度与低共熔物的组成. 4. 电池:Ag?AgCl (s)?KCl (aq.)?Hg2Cl2 (s)?Hg(l),在298K 时的电动势 E = 0.0455V,电动势温度系数

1 4 P K V

10 38 .

3 T E ? ? ? * = ? ? ? ? ? ? ? ? ,写出该电池的反应式,并求出 反应的?rHm、?rSm 及可逆放电时的热效应 Qr. 5.298K、p? 压力时,以Pt 为阴极,C(石墨)为阳极,电解含 CdCl2 浓度为 0.01mol?kg?1 和CuCl2 浓度为 0.02mol?kg?1 的水溶液, 若电解过程中超电势可忽略 不计, 假设活度系数均为 1, 已知: ?? (Cd2+ , Cd ) = ?0.402 V, ?? (Cu2+ , Cu ) = 0.337 V,?? (Cl? , Cl2 ) = 1.360 V,?? (O2, H2O ) = 1.229 V.试问: (1)何种金属先在阴极析出? (2)第二种金属析出时,至少需加多少电压? (3)当第二种金属析出时,第一种金属离子在溶液中的浓度为多少? (4)事实上 O2 (g) 在石墨上有超电势,若超电势为 0.6V,则阳极上首先应 发出什么反应? 6. 若一级反应:A→产物,其初始速率 r0 = 1*10?3 mol? dm?3 ?min?1 ,反应进行

1 小时后速率为 r = 0.25*10?3 mol? dm?3 ?min?1 .求速率常数 k,半衰期

2 1 t 及初始浓 度[A]0. 7. 乙炔 C2H2 热分解反应是双分子反应,其临界能为 190.2 kJ?mol?1 ,分子直径为 5*10?8 cm,求: (1)800K、p? 下在单位时间、单位体积内分子碰撞数 Z;

(2)反应速率常数;

(3)初始反应速率. 8. 473K 时,测定氧在某催化剂上的吸附作用,当氧的平衡压力为 101.325 kPa 及1013.25 kPa 时, 每千克催化剂吸附氧的量分别为 2.5dm3 和4.2 dm3 (已经换算 至标准状况下的体积) ,设该吸附作用服从兰缪尔(Langmuir)公式,试计算当 氧的吸附量为饱和值的一半时氧的平衡压力为多少?