中科院-中科大2000试卷及答案

中国科学院――中国科学技术大学2000年招收攻读硕士学位研究生入学考试试卷科目：物理化学一、选择、真空题（共20分）1．（2分）从统计热力学观点看，功的微观本质是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿：热的微观本质是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。2．（2分）有理想气体反应达化学平衡A（g）＋B（g）＝3C（g），在等温下维持体系总压不变，向体系中加入惰性气体，平衡＿＿＿＿移动；若将气体置于钢筒内加入惰性气体后平衡＿＿＿＿移动。3．（4分）离子迁移数（t1）与温度、浓度都有关，对BaCl2水溶液来说，随着溶液浓度的增大，t(Ba2+)应______，t(Cl-)应＿＿＿；当温度升高时，t(Ba2+)应＿＿＿＿，t(Cl-)应＿＿＿＿（填入增大或减小）。4．（2分）I2分子的振动能级间隔为0.43J2010。在25℃时，某一能级i与其较低能级上分子数的比值1/iiNN＝＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿5．（2分）298K时正丁醇水溶液表面张力对正丁醇浓度作图。其斜率为-0.103-11Nmmolkg。正丁醇在浓度为0.1mol1kg时的表面超量为：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿6.（5分）混合等体积的0.08-3moldmKI和0.1-33moldmAgNO溶液所得溶胶。（1）试写出胶团结构式：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（2）指明电泳方向：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（3）比较4242MgSO,NaSO,CaCl电解质对溶胶的聚沉能力：＿＿＿＿＿＿＿＿。7．（3分）用渗透压测大分子化合物的摩尔质量属于＿＿＿＿均摩尔质量；用光散射法得到的摩尔质量属于＿＿＿＿均摩尔质量；沉降速度法得到＿＿＿＿均摩尔质量。（A）质均（B）数均（C）Z均（D）平均二、计算题（共80分）1．（9分）已知1mol氢气的物态方程为：P（V－b）=RT(b为大于0的常数)，若该气体经一个绝热的自由膨胀过程由始态（T1，V1）到达终态体积V2，求：（1）终态的温度T2；（2）过程的U、H、S（3）计算说明该气体经节流膨胀后，温度如何变化？2．（8分）在308.15K乙醇（1）和氯仿（2）组成二组分溶液，该溶液的蒸气压p与液相组成x气相组成y之间的关系，由实验测得列表如下：x0.00000.01000.05000.20000.40000.50001.0000y0.00000.04140.20000.57540.74460.78581.0000p/Pa13706141591621225358342913693039343假定蒸气为理想气体，当乙醇在溶液中的摩尔分数为0.6时：（1）以纯液为标准态，计算乙醇和氯仿的活度及活度系数；（2）以极稀溶液为标准态，计算氯仿的活度和活度系数。3．（6分）氩气的标准态摩尔熵(Ar)mS与温度的关系为：-1-1/JKmol36.3620.79lnmST（T为绝对温度），计算1mol氩气在标准压力p下温度从25℃变为50℃时的G。4．（9分）已知A、B二组分体系在p下的相图（T－x图）如图1。（1）标出各区（1－6）的相态，水平线EF、GH及垂线CD上的体系的自由度是多少？（2）画出从a.b.c.点冷却的步冷曲线（可在图2上作）。5．（8分）1atm下24NO的离解度在60℃时为54.4%，在100℃时为89.2%，试求反应24NO(g)=2NO2(g)的标准态摩尔反应函rmH及摩尔反应熵rmS。设在60-100℃温度范围GDFAB61bc2354610510aPEHCXB0.4T/Kabct(时间)内反应的rmH、rmS可视为常量。6．（6分）求298K时下列电池的电动势和温度系数：2242Pt|H(g,)|HSO(aq)|O(g,)|Ptpp已知此时H2O（l）的生成热为－285.84-1kJmol，生成吉布斯自由能为-237.19-1kJmol。7．(8分)通过计算说明25℃时被CO2饱和了的水能否被还原成甲酸HCOOH，(1)以铂片为阴极；(2)以铅为阴极。已知在铂片上的氢超电势为0，而在铅片上氢超电势为0.6V，查表可知：-1(298)/kJmolrmH-1-1(298)/JmolkmSH2(g)----130.67O2(g)----205.10H2O(l)-285.8570.082CO2(g)-393.42213.76HCOOH(l)-416.43138.0728.(8分)二甲醚的分解反应是一级反应：3342CHOCH(g)CH(g)+H(g)+CO(g)，设反应能进行完全，813K恒温下把二甲醚充入真空刚性反应球内，测量球内的压力随时间的，数据如下：t/s39077715873155p/kPa40.848.862.477.993.1试计算该反应在813K时反应速率常数k，半衰期t1/2(理想气体假设)9.(6分)实验测得气相反应A(g)2B(g)的速率常数171210exp(349000/)kRTs；-1-18.314JmolKR，温度为1000K时131/210BkThs试求1000K时，该反应的活化熵rmS。10．(6分)水在293K时的表面张力为2-17.2710Nm，密度为988-3kgm,计算水在293K、内半径为m3101及m5101的毛细管中上升的高度。已知g=-79.81ms，接触角0。11．(6分)在298.15K时，F2分子的转动惯量17232.510kgm,I求F2分子的转动配分函数和F2气体的摩尔转动熵。(23-1341.3810JK,6.62610Js)Bkh中国科学院――中国科学技术大学2000年收攻读硕士学位研究生入学考试试卷招科目：物理化学参考答案及评分标准：一、选择、填空题：（共20分）1．改变分子的能级（1分）改变分子能级上分布的分子数（1分）2．向右（1分）；不（1分）3．减小（1分）；增大（1分）；增大（1分）；减小（1分）。4．exp(/)BkT=0.3525．6-24.1610molm（2分）6．++--33mAgInAg(-)NONOxnxx（2分）；向负极运动（1分）2442NaSOMgSOCaCl(2分)7．B（1分）；A（1分）；C（1分）二、计算题：（1）0TVUpRTpTpppVTVbdU＝(0)VvVTUUdTdVCdTCTV恒容热容由dU-,Qw∵绝热0,Q＝自由膨胀0,w＝∴dU=0,dT=0,即为一恒温过程∴T2＝T1（3分）（2）∵dU=0,∴0U(1分)1122112121()RTRTHUpVpVpVVVVbVb＝12121()()()bVVRTVbVb（1分）由VVTVCSSpdSdTdVdTdVTVTT=0VCRRdVdVTVbVb2121lnVVVbRSdVRVbVb(1分)（3）1/ppHTTTpVTHUCppCpp∵U=U(T),∴0TUp代入上式：2110ppTVRTVpVpCpCp1[()]0(0,0)pppbVVbCbCC(2分)节流膨胀dp＜0，∴dT0即节流膨胀后温度升高。（1分）2．（1）1112134291(10.7446)/(1)/0.639013706apppyp（1分）22222//342910.7446/393430.6490apppyp（1分）065.16.0/6390.0/111xa（1分）6225.14.0/6490.0/222xa（1分）（2）以极稀溶液为标准态：当1/,02222xax即：亨利常数22220xpkx取x2＝0.0100实验值，22220.01141590.041458618Pa0.01XpKx当x2＝0.4时：222/342910.7446/586180.4356apK（1分）09.14.0/4356.0/222xa（1分）3．dGSdTVdp（1分）=SdT（1分）2211TTmTTGSdTSdT（1分）=21(36.3620.79ln)TTTdT（1分）=－[36.36T+20.79(TlnT-T)21]TT=－[15.57T+20.79TlnT21323298]TKTK=－[15.5725+20.79(323ln323-298ln298)]=－[389.25+20.79168.4]=－3891-1Jmol=－3.891-1kJmol(2分)4．（1）相区123456相态L（熔化物）L＋SAL＋SCL＋SBSA＋SCSC＋SB*C为不稳定化合物(3分)EF、GH线上:*12130fCPCD:*11111fCP（3分）（2）见右图5．60℃时，2242222/2/1411/1NOpNOppKpp681.1544.01544.0422（1分）ln8.314333ln1.681rmpGRTK（1分）＝-1438（J-1mol)100℃时，2240.89215.5810.892pK（1分）-18.314373ln15.588515(Jmol)rmG（1分）由于60－100℃间,rmrmHS为常量，由G＝H－TScT/Kabt(时间)14383338515373rmrmrmrmHSHS（2分）解：-157.5JmolrmHK-1-1176.9JKmolrmS（2分）6．电池反应：2221H()O()HO()2ppl-12(HO,)237.19kJmol2rmfmGGlEF（2分）)(229.1VE-12(HO,)285.84kJmolrmfmHHlrmrmTSG∴3285.84(237.19)10298rmrmrmHGST-1-1163.26JmolK（1分）PFEF2（1分）4-11163.268.4610VK2296500rmPESTF（1分）7.对反应:2221HO()H()O()2lgg(298)1.229(V)22rmrmrmGTSHEKFF（2分）2221:CO()HO()HCOOH()O()2gllg对反应(298K).....1.429(V)2rmGEF(2分)（1）以Pt为电极时，电解2HO需加电压1.229V，而生成HCOOH时需加电压0.059161.429log2HCOOHa即使510HCOOHa,也需电压：1.281V1.229V(1分)总是先电解2HO而非生成HCOOH（1分）（2）以铅为阴极时，由于有氢超电势，电解2HO需加压：1.229+0.6=1.829(V)1.429(V)（1分）2CO能被还原成HCOOH(1分)8.3342CHOCH()CH()H()CO()gggg总压pt=00p0000pt=t0xppxpxpxp2oxpp反应能进行完全：03pp，33CHOCH0011111()()32323xppppppppp1()...........2pp○1(2分)3333CHOCHCHOCH;()dprkpdtkpp反应速率①式代入：dp