石科院08年物化考题

1石科院2008年考研物理化学试题(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7题=7分，填空15题31分，简答7题42分（包含统计，证明，推导），计算4题70分，共150分，此卷为石油大学为石科院出卷，石油大学自己卷与之不同，差别不大)一、选择题(每题1分，每题均为单选，共7分)1.下图为某压力下A，B二元液态不互溶体系的t－x图，当组成为M的气态缓缓冷却至温度t1时，(1)若以A的饱和蒸汽为标准态，则气相中A的pp～A/：(A)pp～A/＞1(B)pp～A/=1(C)pp～A/＜1(2)若以A的过冷蒸汽为标准态，则A的pp～A/：(A)pp～A/＞1(B)pp～A/=1(C)pp～A/＜12.己知某气体A在催化剂上的吸附能E与覆盖度θ的关系为rEE0，r为常数，则其吸附方程不可能服从下列那种方程式？(A)langmuir方程(B)Freundlish方程(C)Temkin方程(D)A、B、C皆可能3.若在反应体系中加入水蒸汽，则(A)K↑，乙烯产率↑(B)K↑，乙烯产率↓(C)K↓，乙烯产率↑(D)K不变，乙烯产率↑4.在分子运动的各配分函数中与压力有关的是：(A)电子运动配分函数(B)平动配分函数(C)转动配分函数(D)振动配分函数25.对于理想液态混合物：(A)Hmix=0Smix=0(B)Hmix=0Gmix=0(C)Vmix=0Hmix=0(D)Vmix=0Smix=06.若以B代表化学反应中任一组分，0Bn和Bn分别表示任一组分B在=0及反应进度为时的物质的量，则定义反应进度为：(A)=0Bn－Bn(B)=Bn－0Bn(C)=(Bn－0Bn)/B(D)=(0Bn－Bn)/B7.Clausius不等式作为过程方向判据时的应用条件为：(A)绝热过程(B)等温等压过程(C)等温等容过程(D)以上所有过程二、填空题(每空1分，共31分)1.在HCl浓度为c1与BaCl2浓度为c2的混合溶液中，若己知m(H+)、m(K+)、m(Cl-)、m(21Ba2+)，则氢离子迁移数可表示成：__________①______。2.某气体在等温可逆膨胀过程中，服从状态方程mpV=2CpBpRT，其可逆功的表示式为_________②______。3.对于一个封闭体系，利用熵判据判断过程方向时，需要计算两部分熵变化：一部分称为____③___，用符号____④____表示，另一部分称为____⑤____，用符号____⑥____表示。封闭的绝热系统熵变永远不会有__⑦__值。，4.己知，在298K时的1E和2E分别为0.799V和0.0713V，则在298K时，反应平衡常数K为：___⑧____。5.在101.325kPa压力下，I2在液态水和CCl4中溶解达平衡。该平衡体系的独立组分数为___⑨___，相数为___⑩___，自由度为___⑾___，其可变量是___⑿___。6.通常所说的某仪器的分辨率高，实际上指的是该仪器能检测的被测量的最3小值___⒀___。7.界面吉布斯自由能和界面张力的相同点是___⒁___不同点是_____⒂___。8.在温度为2000K时，理想气体反应CO(g)+21O2(g)=CO2(g)的mrG=45817J·mol-1，则该反应的平衡常数pK=_____(16)__21kPa。9.用电导率仪测定乙酸乙酯皂化反应的浓度和时间(c-t)关系时，其中c是由跟踪反应体系的电导率变化而间接得到的。若NaOH、NaAc的电导率与各自浓度成正比，比例常数依次为A1，A2，乙酸乙酯和乙醇不导电，体系的电导率具有加和性，当t=0时，乙酸乙酯和NaOH浓度均为a，NaAc和乙醇的浓度为零；t=t时，乙酸乙酯浓度为xa，此时xa与电导率t的关系式应为_____(17)__。10.在293K时丙酮的表面张力为=0.0233N·m-1，密度=790kg·m-3，将半径为0.01cm的毛细管插入其中，液面上升了_____(18)__m。11.25℃时，水蒸气与液态水的标准生成吉布斯自由能分别为-228.60kJ·mol-1及-237.19kJ·mol-1，则该温度下水的标准摩尔汽化吉布斯自由能为___(19)__kJ·mol-1，汽化过程热力学平衡常数为___(20)__，饱和蒸气压为___(21)__kPa。12.液体在固体表面的润湿程度以___(22)__衡量，当_(23)__时称为不润湿，当___(24)__时称为润湿。13.温度从298K升高到308K，反应的平衡常数加倍，则该反应的mrH(设其与温度无关)=___(25)__kJ·mol-1。14.室温时，水在一根粗细均匀的玻璃毛细管中，将上升到高度h，如将毛细管折断至h/2处，水将沿壁升至__(26)__处，此时管中水面的曲率半径将_(27)_。15.典型的乳状液体系可分为__(28)__型和__(29)__型，检验乳状液类型的常用方法有释秤法、电导法和__(30)__法，决定乳状液类型的主要因素为__(31)__。三、简答题（每题6分，共42分）1.请证明：当气体的配分函数为VTfq的函数形式时，该气体一定遵4守理想气体状态方程。(提示：独立离域子体系N！q－kTANln)2.醌(Q)氢醌(H2Q)电极和玻璃电极是两种常用于测量溶液pH的电极。在使用玻璃电极测量pH时必须使用酸度计，而Q-H2Q电极则可以使用酸度计或电压表。请写出Q-H2Q电极半反应式并说明为何两种电极测量过程中对电压测量仪表有不同要求？3.用Pt为电极，通电于稀CuSO4溶液，指出阴极部、中部、阳极部中溶液的颜色在通电过程中有何变化？若都改用Cu作电极，三个部分溶液颜色变化又将如何？4.单原子分子理想气体的内能为CnRT32(C为常数)，请由此导出理想气体的TVU和TVH。5.证明：CnpSBnH,,=pCnTABnV,,(提示=CnpsBnH,,，A为Helmholtz函数)6.298K时，p压力下测得下列电池的电动势为1.228V，Pt｜H2（p）｜H2SO4（a）｜O2（p）｜Pt其pTE=－8.5×10-4V·K-1。由此算得（设有2mol电子得失）mrH=zFE+zFTpTE=－285.84kJ·mol-1。问：(1)这mrH是否为电池反应时所吸收的热量？电池可逆工作时吸收的热量是多少？(2)mrH是否等于mfH(H2O，l)？7.在稀的砷酸溶液中通入H2S制备As2S3溶胶，稳定剂是H2S。(1)写出该胶团的结构，并指明胶粒的电泳方向(2)电解质NaCl，MgSO4，MgCl2，对该胶体的聚沉能力何者最强？5四、计算题（共70分）1.（15分）气相反应2NO2+F2→2NO2F，当2molNO2和1molF2在400dm3的反应釜中混合，己知300K时，k=38dm3·mol-1·s-1，反应速率方程为：dtFNOd2=k[NO2][F2]。(1)若t时刻体系中NO2F浓度为2x，试导出速率方程积分式(2)试计算反应10s后，NO2，F2，NO2F在反应釜中物质的量。(3)试求该反应在300K时半衰期。2.（20分）在298K时，有一含Zn2+和Cd2+的浓度均为0.1mol·kg-1的溶液，用电解沉积的方法把它们分离，试问：(1)哪种离子首先在阴极析出？(用光亮Pt作阴极，H2在Pt上的超电势为0.6V(2)第二种金属开始析出时，前一种金属剩下的浓度为多少？(设活度系数均为1)(3)若将体系温度提高至到320K，400E(Zn2+｜Zn)和400E(Cd2+｜Cd)各为多少？(原文如此)与298K电解分离比较，那个温度下分离更为有利？(设电极反应prC=0)己知：298K时，E(Zn2+｜Zn)=－0.763V，E(Cd2+｜Cd)=－0.403VZn2+(aq)Zn(s)Cd2+(aq)Cd(s)H+(aq)H2(g)mS/J·mol-1·K-1－112.141.6373.251.760130.6843.（20分）1molO2(可视作理想气体，mvC,=2.5R)自298.15K、100kPa恒压升温至400K，试求：(1)体系的ΔU、ΔS(2)己知O2的M=32.00×10-3kg·mol-1，r=1.210×10-10m；求298.15K，p时，mtS,+mrS,。由第三定律给出的量热熵mS(298.15K)为205J·K-1·mol-1，6计算结果相比较说明什么问题？(k=1.381×10-23J·K-1，h=6.626×10-34J·S-1，)(3)利用量热熵mS(298.15K)计算mS(400K)(4)计算过程的ΔG4.（15分）己知乙醇的正常沸点为78.5℃，mVH=42.59kJ·mol-1，甲醇为64.6℃和38.00kJ·mol-1，试求：(1)在293K时纯乙醇的饱和蒸汽压pA，纯甲醇的饱和蒸汽压pB；(2)计算甲醇和乙醇各100g所组成的溶液中两种物质的摩尔分数；(3)求溶液的蒸汽压总压与两物质的分压；(4)甲醇在气相中的摩尔分数。(己知甲醇和乙醇的相对分子质量分别为32和46)7石科院2008年考研物理化学试题参考答案一、选择(7题7分)1.(1)C(2)C2.A3.D(应有恒T、p条件)4.B5.C6.C7.A二、填空题(每空1分，共31分)1.)()()())()21((2))()(()()(2211ClHHClBaCClHCClHCmmmmmmmmm2.W=122122ln)(2ppnRTppnC3.体系熵变，ΔS，环境熵变，ΔS(环境)，负4.2.03×10125.3,2,2,T和C(I2)6.小7.数值，量纲；物理定义，单位8.0.0063589.t=A1(xa)+A2x+k(水)10.6.0cm(θ=90°？)11.8.59kJ·mol-1，0.0312，3.12kPa12.接触角θ，θ＞90°，θ＜90°13.52.9014.顶端，增大15.O/W，W/O，染色法，乳化剂类型8三、简答题（每题6分，共42分，2题证明）1.pdV－SdTdATVA－p①N！q－kTANln=]ln[lnN！q－kTN②②代入①得：TVA－p=TVqqNkT1=VTfTfNkT)()(=VNkT1=VnRT2.Q+2H++2e→H2Q玻璃电极不能通电(是H+缓慢渗透达到平衡)，而Q-H2Q电极可以通过少量的电流。3.用Pt电极：阴极部因Cu2+迁出而变稀，蓝色变淡；中部浓度不变，颜色不变；阳极部Cu2+反应（快于迁入）而变稀，蓝色也变淡。用Cu作电极：阴极部因Cu2+迁出量小于反应溶解量而变浓，蓝色变深；中部浓度不变，颜色不变；阳极部Cu2+反应（快于迁入）而变稀，蓝色变淡。4.U=CnRT32(C为常数)TVU=TVCnRT)32(=0TVH=TVpVU)(=TVnRTU)(=TVU+TVnRT)=0+0=05.B=CnpsBnH,,=CnVTBnA,,dA=BBBdnpdVSdT在恒A，T，nC条件下两边除dnB得：0=CnTABnVp,,+B移项得：B=CnpsBnH,,=CnTABnVp,,96.(1)这mrH不是电池反应时所吸收的热量。电池可逆工作时吸收的热量为Qm=TΔS=zFTpTE=2×96485×298×(