北京科技大学初试试题8

1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：627试题名称：物理化学B（共5页）适用专业：化学说明：1.所有答案必须写在答题纸上，做在试题或草稿纸上无效。2.符号$在右上角表示标准态,例如p$表示一个标准大气压100kPa.E$表示标准电动势等。=============================================================================================================一、选择题(共17题，每题2分，34分)1.理想气体经历绝热不可逆过程从状态1(p1,V1,T1)变化到状态2(p2,V2,T2)，所做的功为：()(A)p2V2-p1V1；(B)p2(V2-V1)；(C)[p2Vγ2/(1-)](1/V2-1-1/V1-1)；(D)(p2V2-p1V1)/(1-)2.若已知某溶液中物质B的偏摩尔混合Gibbs自由能为-889.62Jmol-1,温度为300K，则B的活度ax(B)为:()(A)0.65；(B)0.7；(C)0.8；(D)0.563.下述说法哪一种不正确?()(A)理想气体经绝热自由膨胀后，其内能变化为零；(B)非理想气体经绝热自由膨胀后，其内能变化不一定为零；(C)非理想气体经绝热膨胀后，其温度一定降低；(D)非理想气体经一不可逆循环，其内能变化为零。4.下列表达式中不正确的是：()(A)(U/V)S=-p（适用于任何物质）；(B)dS=Cpdln(T)-nRdln(p)（适用于任何物质）；(C)(S/V)T=(p/T)V（适用于任何物质）；(D)(U/p)T=0（适用于理想气体）。5.在一绝热箱中装有水，水中通一电阻丝，由蓄电池供电，通电后水及电阻丝的温度均略有升高，今以水和电阻丝为体系，其余为环境，则有：()(A)Q0,W=0,ΔU0；(B)Q=0,W0,ΔU0；(C)Q0,W=0,ΔU0；(D)Q0,W=0,ΔU06.298K时，HCl(g，Mr=36.5)溶解在甲苯中的亨利常数为245kPakgmol-1，当HCl(g)在甲苯溶液中的浓度达2%时，HCl(g)的平衡压力为：()(A)138kPa；(B)11.99kPa；(C)4.9kPa；(D)49kPa27.某理想气体从同一始态(p1,V1,T1)出发，分别经恒温可逆压缩和绝热可逆压缩至同一体积V2，若环境所做功的绝对值分别为WT和WA，问WT和WA的关系如何?()(A)WTWA；(B)WTWA；(C)WT=WA；(D)WT和WA无确定关系8.纯液体苯在其正常沸点等温汽化，则：()(A)ΔvapU$=ΔvapH$，ΔvapF$=ΔvapG$，ΔvapS$0；(B)ΔvapU$ΔvapH$，ΔvapF$ΔvapG$，ΔvapS$0；(C)ΔvapU$ΔvapH$，ΔvapF$ΔvapG$，ΔvapS$0；(D)ΔvapU$ΔvapH$，ΔvapF$ΔvapG$，ΔvapS$0。9.理想气体反应CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)的ΔrGm$与温度T的关系为：ΔrGm$=-21660+52.92T，若要使反应的平衡常数K1，则应控制的反应温度：()(A)必须低于409.3℃；(B)必须高于409.3K；(C)必须低于409.3K；(D)必须等于409.3K。10.电池在恒温、恒压及可逆情况下放电,则其与环境的热交换为()(A)rH；(B)TrS；(C)一定为零；(D)与rH与TrS均无关11.25℃时,H2在锌上的超电势为0.7V，$(Zn2+/Zn)=-0.763V，电解一含有Zn2+(a=0.01)的溶液，为了不使H2析出，溶液的pH值至少应控制在()(A)pH2.06；(B)pH2.72；(C)pH7.10；(D)pH8.0212.下述电池的电动势应该为（设活度系数均为1）：（）Pt,H2(p$)|HI(0.01mol·kg-1)|AgI(s)|Ag—Ag|AgI(s)|HI(0.001mol·kg-1)|H2(p$),Pt(A)-0.059V；(B)0.059V；(C)0.059V/2；(D)-0.118V13.298K时，$(Au+/Au)=1.68V，$(Au3+/Au)=1.50V，$(Fe3+/Fe2+)=0.77V则反应2Fe2++Au3+=2Fe3++Au+的平衡常数K$:()(A)4.33×1021；(B)2.29×10-22；(C)6.61×1010；(D)7.65×10-2314.下列电池的电动势，哪个与Br-的活度无关：（）(A)Ag(s)|AgBr(s)|KBr(aq)|Br2(l),Pt；（B）Zn(s)|ZnBr2(aq)|Br2(l),Pt；（C）Pt,H2(g)|HBr(aq)|Br2(l),Pt；（D）Hg(l)|Hg2Br2(s)|KBr(aq)||AgNO3(aq)|Ag(s)15.某二级反应，反应物消耗1/3需时间10min，若再消耗1/3还需时间为：()(A)10min；(B)20min；(C)30min；(D)40min16.满足电池能量可逆条件的要求是：（）（A）电池内通过较大电流；（B没有电流通过电池（C）有限电流通过电池;(D)有一无限小的电流通过电池17.化学反应速率常数的Arrhenius关系式能成立的范围是：()3(A)对任何反应在任何温度范围内;(B)对某些反应在任何温度范围内;(C)对任何反应在一定温度范围内;(D)对某些反应在一定温度范围内.二、填空题(17题，除18题和20题3分外，其余每题均为2分，共30分)18.若反应C(s)+O2(g)=CO2(g)在恒温、恒压条件下发生，其ΔrHm0，若在恒容绝热条件下发生，则ΔrUm_____0，ΔrSm_____0。（填：＞、＜、＝）19.实际气体绝热自由膨胀，ΔU0，ΔS_____0。（填：＞、＜、＝）20.A，B二组分形成下列各体系时，B物质的亨利常数kx,B与其饱和蒸气压pB*相比，应该是：(1)当A，B形成理想液态混合物时，kx,B____pB*(2)当A，B形成一般正偏差体系时，kx,B____pB*(3)当A，B形成一般负偏差体系时，kx,B____pB*（填：＞、＜、＝）21.在一绝热刚性容器中进行某一化学反应，该体系的内能变化为______，焓变化为_______。22.理想气体经节流膨胀，ΔS_____0，ΔG_____0。（填：＞、＜、＝）23.2mol氢气由20p$,300K进行等温膨胀,终态压力为p$。已知终态的逸度与始态的逸度之比f2/f1=0.05058,则终态与始态的化学势之差值为____________________。24.理想气体等温过程的FΔG。（填、、=）25.在体积一定的条件下，反应体系中加入惰性气体，平衡应向哪个方向移动：。（填：向左、向右，不移动）26.水的临界点的温度是647K，在高于临界点温度时，不可能用方法使气体液化。27.测定电动势必须在______=0条件下进行，因此采用_______法。28.2NO+O2＝2NO2的反应机理拟定为：2NO⇄N2O2(达到平衡，平衡常数为K1)N2O2+O2＝2NO2(慢，速率常数为k2)总包反应对O2是级；对NO是级。29.NiO(s)与Ni(s)，H2O(g),H2(g),CO2(g)及CO(g)呈平衡,则该体系的独立组分数为,自由度数为。30.由水和正丁醇组成的部分互溶体系，有两个液相、一个气相，为了确定该体系的状态，除了水和正丁醇的数量之外，还需要确定个独立变量431.已知$(Zn2+,Zn)＝－0.763V,$(Fe2+,Fe)＝－0.440V。这两电极排成自发电池时,E$＝________V,当有2mol电子的电量输出时,电池反应的K$＝________。三、计算题(8题，共70分)32.（10分）试计算0℃，p$下的1mol液体水转变成200℃，3p$下的水蒸气过程中，体系的ΔU，ΔH及ΔS。假设水具有恒定的密度和热容，且水蒸气为理想气体，已知水的摩尔汽化热为40.60kJ·mol-1，摩尔定压热容的计算公式如下：Cp,m/J·K-1·mol-1=36.86-7.95×10-4(T/K)+9.20×10-7(T/K)233.（10分）333K时,苯胺和水的蒸气压分别是0.760kPa和19.9kPa,在此温度下苯胺和水部分互溶形成两相,两相中苯胺的摩尔分数分别为0.732和0.088，(1)假设每一相中溶剂遵守拉乌尔定律、溶质遵守亨利定律,计算两个亨利常数k1(苯胺层中)和k2.(水层中)，(2)求出水层中每个组分的活度系数，活度的标准态分别先以拉乌尔定律为参考,后以亨利定律为参考。34.（5分）甲烷转化反应CH4(g)＋H2O(g)＝CO(g)＋3H2(g)在900K下的平衡常数Kp＝128×102(kPa)2,若取等物质的量的甲烷与水蒸气反应，问在900K及p$压力下达平衡时物系的组成。35.（10分）1mol单原子分子理想气体，始态为p1=202650Pa，T1=273K，沿可逆途径p/V=a(常数)至终态，压力增加一倍，计算V1,V2,T2,ΔU,ΔH,Q,W及该气体沿此途径的热容C。已知CV,m=3R/2，R=8.314（J/（Kmol））。36.（10分）在373K时，水的饱和蒸气压为101.3kPa，表面张力为0.0580N·m-1，在373K条件下，水中有一个含有50个气态水分子的蒸气泡，试求泡内水的饱和蒸气压（373K时，水的密度=0.950×103kg·m-3）。37.（5分）二乙醚的正常沸点为307.6K,若将此二乙醚贮存于可耐103kPa压力的铝桶内，试估算此种桶装二乙醚存放时可耐受的最高温度?38．（10分）298K时，某一电导池中充以0.1mol·dm-3的KCl溶液（其k=0.14114S·m-1），其电阻为525，若在电导池内充以0.10mol·dm-3的NH3·H2O溶液时，电阻为2030。已知这时纯水的电导率为2×10-4S·m-1。m(OH-)=1.98×10-2S·m2·mol-1m(NH4)=73.4×10-4S·m2·mol-1。（甲）求该NH3·H2O溶液的解离度；(乙)若该电导池充以纯水，电阻应为若干？39.（10分）321K下，在200ml0.1mol·dm-3d-莰酮-3-羧酸的酒精溶液中，发生下列两个反应并得到如下结果，试求k1,k2各为多少？C10H10COOHk1C10H10O+CO2(1)C2H5OH+C10H10COOHk2C10H10COOC2H5+H2O(2)5t/min0102030中和20ml0.1mol·dm-3原酸需0.05mol·dm-3Ba(OH)2ml数2016.2613.2510.68产生CO2的质量/g—0.08410.15450.2095四、问答题(3题，除40题6分外，其余每题均为5分，共16分)40.对于理想气体,试证明：(T/p)S=V/Cp41.在1.01325×105Pa下，CaCO3(s)于1169K分解为CaO(s)和CO2(g)并呈平衡。(1)请绘出CaO-CO2二组分体系在1.01325×105Pa下的等压相图；(2)标出各个相区的相态。42.在25℃时，A，B和C三种物质互不发生反应，这三种物质所形成的溶液与固相A和由B和C组成的的气相同时呈平衡。(1)试问此体系的自由度数为几？(2)试问此体系中能平衡共存的最大相数为多少？(3)在恒温条件下，如果向此溶液中加入组分A，体系的压力是否改变？如果向体系中加入组分B，体系的压力是否改变？