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1、1 北京化工大学 2007 年招收硕士生入学物理化学试题 (由北京石油化工学院李汝雄教授做参考答案并做成文本文件) (选择题 15 题2=30 分，计算题 6 题 120 分(其中证明推导 10 分，统计 10 分)共 150 分) 注意事项：答案写在答题纸上，用红色或铅笔不计成绩。 一、选择题(30 分) 1. 对封闭系统，当过程的始态和终态确定后，下列各项中不能确定的值是： AQBQ+WCW(当 Q=0 时)DQ(当 W=0 时) 2. 戊烷的标准摩尔燃烧焓为3520 kJmol-1，CO2(g)和 H2O(l)的标准摩尔生成焓分别为 395 kJmol-1和286 kJmol-1，则戊烷
2、的标准摩尔生成焓为： A 2839 kJmol-1B171 kJmol-1C171 kJmol-1D2839 kJmol-1 3.有反应：2CuBr2(s) = 2CuBr (s) +Br2(g) 己知 487 K 时溴化铜 CuBr2(s)的分解压力为 4.60 kPa，则此温度下上述反应的标准平衡常数为 K： A 4.60B460C0.046D0.46 4.某理想气体经绝热可逆压缩(AB)，下列正确的图形是： ABCD 5.有反应：CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) 当 H2因反应而消耗了 0.5mol 时，反应进度为：A 0.25mol B0.50molC1.0molD4.0mo
3、l 6. 单组分系统相图中，固液平衡线的斜率 dT dp的值应为： A 大于零B不确定C小于零D等于零 7. 温度为 T 时，A(l)和 B(l)的饱和蒸汽压分别为 25.0 kPa 和 40.0 kPa。在该温度下 A(l)和 B(l)完全互溶， 当汽液平衡时，液相组成 A x=0.5 时，气相中 pA=15.0 kPa，则此二组分系统在常压下的沸点组成图应是下列 中哪一个： ABCD 2 8. A2(g)在催化剂上发生分解反应，某温度下，测定初始压力和半衰期的数据如下： kPa pA 0 , 2 28.014.07.0 min 2 1 t2.04.08.0 则该催化剂反应为： A零级B三级
4、C一级D二级 9. CO 与 N2的分子质量 m 相同，若忽略 CO 与 N2分子的振动运动对熵的贡献的差别，则 CO 与 N2的标准摩 尔熵的大小关系为： A m S(CO) m S( N2)B m S(CO) m S( N2)C m S(CO)= m S( N2)D不确定 10. 在 298 K 时，平面水面上水的饱和蒸汽压为 3.168 kPa，在相同温度下，若小水滴半径为 3nm，此时，水 的饱和蒸汽压是该温度下平面液体饱和蒸汽压的倍数为： (己知：此温度下水的表面张力=0.072 Nm-1，水的密度为 1000 kgm-3) A0.348B1.417C3.618D0.706 11.
5、温度为 T 时，浓度为均为 0.01molkg -1的 NaCl，CaCl 2，LaCl3三种电解质水溶液，离子平均活度系数最 小的是。 ANaClBCaCl2CLaCl3D都相同 12.由 2molA 和 2molB 形成理想液态混合物， A p=90 kPa， B p=30 kPa，则气相摩尔分数之比 A y： B y为： A8：1B4：1C6：1D3：1 13.憎液溶胶与大分子溶液主要性质上的区别在于： A是热力学上的不稳定系统B有渗透压C扩散慢D有电泳现象 14.氨基甲酸铵的分解反应为：NH2COONH4(s)=2NH3(g)+CO2(g) 等压计(示意图见右图)A 管中装氨基甲酸铵，
6、将等压计 C 管连接到抽气系统和测压系统，反应开始要排 A 管 上方空气，然后调节抽气或放气三通阀使 BC 液面持平，这时测压计测得 s p即为氨基甲酸铵上方压力p。若p 测得值偏大，说明系统： 3 A没达到平衡B空气没排干净C两种可能都有D其它原因 15.测定蔗糖水解反应速率常数用物理法在线测定浓度，所用物理仪器是： A电导仪B折光仪C旋光仪DpH 计 二、(30 分) 1mol 单原子理想气体沿 ABCA 经历一个循环过程：从状态 A 到 B 经历恒压过程，B 到 C 经历恒 容过程，C 回到 A 经历恒温可逆过程。己知 TA=546 K，p2=2p1，V2=2V1。试求： (1)AB 过
7、程的 Q，S； (2)BC 过程的 Q，W，U； (3)CA 过程的 Q，W，S，G； (4)ABCA 整个循环过程的 W，S，G。 三、(25 分) 有反应：CuSO43H2O(s)= CuSO4(s)+3H2O(g) 该反应的标准平衡常数在 298 K 和 323 K 时分别为 10-6和 10-4。 (1)求 298 K 达平衡时系统的组分数、相数和自由度数； (2)298 K 时，将 CuSO43H2O(s)暴露在水蒸汽压为 2103Pa 的空气中，用计算结果判断是否会发生上述脱水 反应？ (3)设反应的 mprC, =0，求 323 K 时上述分解反应的 mrH mrS 和 mrG
8、。 四、(25 分) 暴露在大气中的铁在酸性介质中可能发生腐蚀的化学反应为： Fe(s)+2H+( 1 a)+ 2 1 O2(g)Fe2+( 2 a)+ H2O(l) (1) 试将上述反应设计在电池中进行，写出电池的图示表示式； (2) 写出该电池的电极反应； (3) 己知下述电池的标准电动势： Pt，H2(g, p)H+( H a=1) O2(g, p)，Pt 1 E=1.229 V 下列标准电极电势可以选用： FeFe E 2 =0.440 V， FeFe E 3 =0.036 V， 23 FeFe E=0.770 V 4 请计算所设计电池的标准电动势 2 E及电池反应的标准摩尔 Gibb
9、s 函数变 mrG 。 五、 (20 分) 反应 A B k k 1 -1 正逆向均为一级反应，己知：正反应速率常数 1 k和反应平衡常数 KC与温 度的关系分别为： 1 1 lg s k =0 .4 2000 KT C Klg(平衡常数)=0 .4 2000 KT (1) 计算逆向反应活化能； (2) 当反应初始时：若 0,A C=0.50 moldm-3， 0,B C=0.05 moldm-3，计算 400 K 时反应达平衡时 A 和 B 的浓度 eA C , =？ eB C , =？ 六、 (10 分) 试证明：对纯物质单相封闭系统有： (1) pp S T V C T p T ； (2
10、) 利用(1)题结论证明：理想气体经绝热可逆压缩后温度将升高。 七、 (10 分) Cl2的振动可视为一维简谐振子的振动， (1)当振动第一激发态的能量等于kT V 1 , 时， 求Cl2的温度为多少？(己知Cl2的振动特征温度 V =801.3 K， 式中 k 为 Boltzmann 常数) (2) 常温(300 K)下，Cl2分子振动运动处于基态还是激发态。 5 北京化工大学 2007参考答案 一、选择题(30 分) 1.A 2.B 3.C 4.D 5.A 6.B 7.D 8.D 9.A 10. B 11. C 12. D 13. A 14. B 15. C 二、(30 分) TA=546
11、 K，TB=2546=1092 K，TC=546 K， (1)AB 恒压过程： Q1=nCp,m(TB-TA)=12.5R546=11348.6 J S 1= nCp,mln A B T T =12.5R ln2=14.4 JK-1 (2)BC 恒容过程 Q2=nCV,m(TC-TB)=11.5R(-546)=6809 J W2=0 U 2= Q2=6809 J (3)CA 恒温可逆过程 W3= C A p p nRTpdVln=nRTln2=18.314546ln2=3146.5 J 6 Q3= W3=3146.5 J S 3= 546 5 .3146 3 C T Q =5.763 JK-1
12、 G 3= 33 STH= 3 ST=3146.5 J (4)ABCA 整个循环过程 S=G=0 W=Q=(Q1+Q2+Q3)=1393.1 J 三、(25 分) (1)组分数：C=3-1=2 相数：P=3 自由度数 F=2-3+1=0 (2) 298 K 时， K=10-6= 3 2 p p OH 平衡时 OH p 2 =1 kPa 空气中水蒸汽压为 2103Pa 大于平衡时 OH p 2 ，不会发生上述脱水反应 (3) 反应的 mprC, =0， mrH 和 mrS 为常数 T1=298 K： mrG 1= mrH T1 mrS =RT1ln10-6=34229 T2=323 K： mrG
13、 2= mrH T2 mrS =RT2ln10-4=24734 得(T2T1) mrS =9495 mrS =379.8 JK-1mol-1 代入得 mrH =78951 Jmol-1 323 K 时 mrG 2=24734 Jmol-1 四、(25 分) (1)Fe(s)Fe2+( 2 a)H+( H a=1) O2(g, p)，Pt (2) 阳极反应：Fe(s)Fe2+( 2 a)+2e 阴极反应：2H+( 1 a)+ 2 1 O2(g)+2eH2O(l) (3) 电池 Pt，H2(g, p)H+( H a=1) O2(g, p)，Pt E( H2H+)=0 1 E= E( H+O2)=1
14、.229 V 7 己知下述的标准电动势： 2 E= E( H+O2) FeFe E 2 =1.229(0.440)=1.669 V mrG =ZF 2 E=2964851.669=322067 Jmol-1 五、 (20 分) (1) 1 1 k k KC C K k k 1 1 1 1 lg s k =0 .4 2000 KT C Klg(平衡常数)=0 .4 2000 KT 得：0 .8 4000 lg 1 1 KTs k 1 1 ln s k 2.303 1 1 lg s k 逆向反应的活化能；4000314.8303.2 1, a E=76589 Jmol-1 (2) 400 K 时， 1 1 lg s k =0 .4 2000 KT =1 1 k=0.1 S 0 .8 4000 lg 1 1 KTs k =2 1 k=0.01 S C K= eA eB c c . , =10 eA C , + eB C , = 0,A C+ 0,B C=0.55 得 eA C , =0.05 moldm-3 eB C , =0.50 moldm-3 六、 (10 分) (1)1 pT S T S S p p T 8 pmp mp p p T S T V C T T C T V T S p S p T
