北京科技大学2013年硕士学位研究生入学考试试题804物理化学A

1北京科技大学2013年硕士学位研究生入学考试试题=============================================================================================================试题编号：804试题名称：物理化学A（共8页）适用专业：材料科学与工程说明：所有答案必须写在答题纸上，做在试题或草稿纸上无效。=============================================================================================================一．单项选择题：（每题2分，共36分）1．在一多组分体系中含有α、β、三相，其中α、β相中都含有A和B两种物质。当体系达到相平衡时，关于A和B两种物质的化学势说法正确的是。(A)BA(B)AA(C)BA(D)无法判断2．将固体NH4HCO3(s)放入真空容器中，恒温到400K，NH4HCO3按下式部分分解并达到平衡：NH4HCO3(s)==NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)，系统的独立组分数K′和自由度数f为。(A)K′＝1，f＝1(B)K′＝2，f＝0(C)K′＝1，f＝0(D)K′＝3，f＝13．已知298K时理想气体反应N2O5(g)==N2O4(g)+1/2O2(g)的rH为41.84kJmol-1，若0)(,BCmpB，需要增加N2O4(g)的产率可以采取的方法是。(A)降低温度(B)提高温度(C)提高压力(D)定温定容加入惰性气体4．下列说法正确的是____。(A)热的物体比冷的物体温度更高，所以物体温度升高一定从环境吸热，而物体温度不变则与环境无热交换(B)热力学能的绝对值可通过功和热的测定而得到(C)在一绝热容器中，将等量的100°C水与0°C冰混合，体系最后温度将低于50°C(D)在101.325kPa下，1mol100°C的水等温蒸发为水蒸气，若水蒸气可视为理想气体，那么U=0，H=02ppp2p15．在(a)、(b)示意图中，AB线代表等温可逆过程，AC线代表绝热可逆过程。若从A点出发：(1)经绝热不可逆膨胀到达V2见图(a)，则终点将在____。(A)C之下(B)B之上(C)B和C之间(D)无法判断(2)经绝热不可逆膨胀到达p2见图(b)，则终点将在____。(A)C之左(B)B之右(C)B和C之间(D)无法判断6．下列说法正确的是____。(A)只有等温等压条件下才有吉布斯函数G的变化值(B)过冷水凝结成冰是一自发过程，因此，S0(C)在等温、等压、无其他功条件下，化学变化朝着亥姆霍兹函数A减少的方向进行(D)一定量理想气体绝热恒外压膨胀至平衡，G07．在一定温度下，NaCl水溶液和纯水经半透膜达成渗透平衡时，该体系的自由度是____。(A)1(B)2(C)3(D)48．A与B两组分构成恒压下固相部分互溶的凝聚体系相图示意如下，共有____个两固相平衡区。ABCACB(a)(b)V1V2VV3(A)2个(B)3个(C)4个(D)5个9．区域熔炼技术主要是应用于____。(A)制备低共熔混合物(B)提纯(C)制备不稳定化合物(D)获得固熔体10．某反应的反应方程式为A＋B→2P，对此反应叙述正确的是。(A)此反应为二级反应(B)此反应为双分子反应(C)此反应为基元反应(D)此反应各物质间的计量关系已定11．对于某一连串反应A→B→C，如果生产中需要的物质是中间产物B，则为了得到中间产物B的最高产率应当。(A)增大反应物A的浓度(B)增大反应速率(C)提高反应温度(D)控制适当的反应时间12．某反应，其半衰期与起始浓度成反比，则反应完成87.5％的时间t1与反应完成50％的时间t2之间的关系是。(A)t1=2t2(B)t1=4t2(C)t1=7t2(D)t1=5t213．一般情况下，大多数物质的表面张力与温度的关系是。(A)温度升高表面张力降低(B)温度升高表面张力增加(C)温度对表面张力没有影响(D)不能确定14．最能准确说明附加压力产生原因的是。(A)由于存在表面(B)由于在表面上存在表面张力(C)由于表面张力的存在，在弯曲表面两边压力不同(D)表面分子和内部分子受力不均匀15．接触角是指。(A)气，液经过液体与液，固之间的夹角(B)液，气经过气相与气，固之间的夹角(C)气，固经过固相与固，液之间的夹角(D)液，气经过气相和固相与固，液之间的夹角16．对于同一电解质的水溶液，当其浓度逐渐增加时，以下何种性质将随之增加。(A)在稀溶液范围内的电导率(B)摩尔电导率4(C)电解质的离子平均活度系数(D)离子淌度17．电解水产生氧气和氢气时，若外电路通过了0.4mol的电子，则。(A)阳极产生0.2mol的氧气(B)阴极产生0.2mol的氧气(C)阳极产生0.2mol的氢气(D)阴极产生0.2mol的氢气18．在25°C时，电池Pb(Hg)(a1)|Pb(NO3)2(aq)|Pb(Hg)(a2)中a1a2，则其电动势E。(A)0(B)0(C)=0(D)无法确定二、填空题（每空2分，共54分）1．1mol100°C、101325Pa的水向真空蒸发100°C、101325Pa的水蒸气。此过程的H=U+pV，pV=W。而此过程的W=0，所以上述过程的H=U，此结论对吗？为什么？__________________________________________。2．根据dG=-SdT+Vdp，对任意等温等压过程dT=0，dp=0，则dG一定为零。此结论对吗？为什么？__________________________________________。3．有一绝热、具有恒定体积的容器，中间用导热隔板将容器分为体积相同的两部分，分别充以N2(g)和O2(g)，如下图。若视气体为理想气体，则N2(g)和O2(g)构成的体系达到热平衡时的S=_____J·K-1。达热平衡后将隔板抽去，两种气体进行混合，求达到新平衡时体系的S=_____J·K-1。4．已知25°C时，水的标准摩尔生成吉布斯自由能为-237.19kJmol-1。在25°C、100kPa下，用2.200V的直流电使1mol水电解成100kPa的氢气和100kPa的氧气，放热139kJ，该反应的摩尔熵变为____。5．下列四种状态的水，化学势大小排列关系是（1）373.15K，101325Pa液态水的化学势1；（2）373.15K，101325Pa水蒸气的化学势2；1molN2293K1molO2283K5（3）373.15K，303975Pa液态水的化学势3；（4）373.15K，303975Pa水蒸气的化学势4。6．在308.15K，某有机液体（1）和某有机液体（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：x20.00000.01000.05000.20000.40000.50001.0000y20.00000.04140.20000.57540.74460.78581.0000p/Pa13706141591621225358342913693039343假定蒸气为理想气体，当有机液体（1）在溶液中的摩尔分数为0.6时，若以纯液体（1）为标准态，则有机液体（1）活度为；有机液体（1）的活度系数为；以假想的纯物质有机液体（2）为标准态，则有机液体（2）的活度为。7．在200~400K温度范围内，反应NH4Cl(s)=NH3(g)+HCl(g)的标准平衡常数与T的关系为：K/91272.16lnTK，计算300K时，该反应的△rGm为J·mol-1，△rSm为J·K-1·mol-1。（假设上述反应的焓变随反应温度的变化可以忽略。）8．固态氨和液态氨的饱和蒸汽压与温度的关系分别为：ln(p/Pa)=27.92-3754/(T/K)ln(p/Pa)=24.38-3063/(T/K)则氨三相点的压力为；氨的汽化热和熔化热。9．在298K时，下列反应可以进行到底：N2O5(g)+NO(g)→3NO2(g)。当反应物的初始压力p(N2O5)=133.4Pa、p(NO)=13.34Pa时，作lgp(N2O5/Pa)~t图得一直线，相应的半衰期为2.0h。当N2O5和NO的初始压力均为6.67kPa时，测得下列实验数据：p总/kPa13.3415.3016.68t/h012若反应的速率方程可表示为25NONOxykpp，则k=，y=。10．对于反应H2+Br22HBr，有人提出了如下包含五个基元反应的机理：61234522222Br2BrBr+HHBr+HH+BrHBr+BrH+HBrH+Br2BrBrkkkkk根据上述反应机理，建立H2+Br22HBr的反应速率方程，为[HBr]ddt。11．20°C时水的表面张力为72.75×10-3N·m-1，在该温度下使水的表面积增大4cm2，则此过程的G=。12．在通常情况下，T、p一定时，气体被固体表面吸附的过程其熵变S0，焓变H0。（选填，＝，）13．定温下某溶液的表面张力随浓度增大而减小，则该溶液的单位界面过剩量0。（选填，=，）14．25°C时乙醇水溶液的表面张力与溶液中乙醇的浓度c(单位mol·dm-3)的关系为：/(mN·m-1)=72.0-0.5(c/mol·dm-3)+0.2(c/mol·dm-3)2计算当c=0.600mol·dm-3时，(1)乙醇在溶液表面的单位界面过剩量Г=mol·m-2；(2)将半径为1.00×10-3m的毛细管插入溶液，毛细管中液面的高度h=m。假设乙醇溶液完全润湿毛细管，溶液密度ρ＝0.986×103kg·m-3，g=9.80N·kg-1。15．请叙述热力学第三定律______________，并就所能解决的问题予以简要说明______________。16．离子的极限摩尔电导率212()mCa及()mBr分别为59.4×10-4与78.4×10-4S·m2·mol-1，则2CaBr＝________S·m2·mol-1。17．质量摩尔浓度为b的Al2(SO4)3水溶液的离子强度是__________。三、计算题（每小题15分，共60分）1．反应物A发生如下反应，能同时生成主产物B以及副产物C，反应均为一级：7ABCk1k2已知3110825/1.2010exp()/ksTK；29622.3/8.90exp()/ksTK。请问：(1)反应的活化能E1和E2分别是多少？(2)使产品中B含量大于90.0%（摩尔百分含量）时所需的反应温度？(3)通过计算说明可否得到含B为99.5%（摩尔百分含量）的产品。如果不能得到，请计算产品中B的理论最大含量。2．已知298K时，电池Pt,H2(p)｜NaOH(a)｜HgO(s),Hg(l)的电动势E=0.9265V，水的标准生成焓ΔfHm=-285.81kJ·mol-1，并查表得298K时，下列各物质的摩尔熵值为：物质HgO(s)O2(g)H2O(l)Hg(l)H2(g)Sm/J·K-1·mol-173.22205.1070.0877.40130.67(1)写出该电池的电极反应和电池反应；(2)计算该电池的ΔrGm；(3)计算298K时HgO(s)的分解压。3．反应CO(g)+Cl2(g)=COCl2(g)在373Ｋ时K=1.25×108。(1)已知上述反应的△rSm(373K)为-125.52J·mol-1·K-1，求COCl2(g)373K时解离为CO(g)和Cl