中科院中科大2003试题及答案

中国科学院——中国科学技术大学2003年招收攻读硕士学位研究生入学考试试题试题名称：物理化学一、选择题（共5题，10分）1．（2分）理想气体在恒定外压p下，从10dm3膨胀到16dm3，同时吸热126J，计算此气体的△U.()（A）-284J（B）842J（C）-482J（D）482J2．(2分)下列宏观过程：（）（1）p，273K下冰融化为水；（2）电流通过金属发热；（3）往车胎内打气（4）水在101325Pa，375K下蒸发可看作可逆过程的是：（A）（1），（4）（B）（2），（3）（C）（1），（3）（D）（2），（4）3．(2分)298K时两个级数相同的反应Ⅰ，Ⅱ，活化能E=E，若速率常数k1=10k，则两反应之活化熵相差：()（A）0.6J·K-1·mol-1（B）10J·K-1·mol-1（C）19J·K-1·mol-1（D）190J·K-1·mol-14．（2分）有人在不同pH的条件下，测定出牛的血清蛋白在水溶液中的电泳速度，结果如下：（）pH4.204.565.205.656.307.00泳速/（m2/s·V）0.500.18-0.25-0.65-0.90-1.25由实验数据可知：（A）该蛋白质的等电点pH7.00（B）该蛋白质的等电点pH4.20（C）该蛋白质的等电点pH7.00（D）从上述实验数据不能确定等电点范围5.（2分）吸附理论主要用来描述：（）（A）均相催化（B）多相催化（C）酸碱催化（D）酶催化二、填空题6．（2分）理想气体等温（T=300K）膨胀过程中从热源吸热600J，所做的功仅是变到相同终态时最大功的1/10，则体系的熵变△S=J·K-1。7.（2分）在300K时，48.98dm3的理想气体从100kPa变到500KPa，体系的吉布斯自由能变化为kJ.8.(2分)从微观角度面言，熵具有统计意义，它是体系的一种量度。熵值小的状态对应于的状态。在隔离体系中，自的状态向的状态变化，是自发变化的方向，这就是热力学第二定律的本质。9.（3分）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Bp相比，应该是：(填﹥，﹦，﹤)（1）当A，B形成理想液体混合物时，kx,BBp（2）当A，B形成一般正偏差体系时，kx,BBp（3）当A，B形成一般负偏差体系时，kx,BBp10．（2分）水的三相点和冰点区别在于：三相点是指：冰点是指：11．（2分）由等体积1mol·dm-3KI和0.8mol·dm-3的AgNO3溶液制备的AgI溶胶，分别加入K36)CN(Fe，NaNO3，MgSO4和FeCl3时，其聚沉值最小者是。12．（2分）超电势测量采用的是三电极体系，即研究电极、辅助电极和参比电极，其中辅助电极的作用是，参比电极的作用是。13．（2分）将反应Hg(l)+2KOH(aq)HgO(s)+H2O(l)+2K(Hg)(am)设计成电池的表示式为：。14．（2分）德拜·休克尔极限公式为，适用条件是。15．（2分）用NH4VO3和浓HCl作用，可制得稳定的V2O5溶胶，其胶团的结构是:。16．（2分）CH2CO光照射分解为C2H4及CO，当吸收光强I=4.8×10-9mol·s-1,且(C2H4)=1,(CO)=2,则15.2min内产品的物质的量n(CO)=,n(C2H4)=。17．（2分）在298K时，正丁醇水溶液表面张力对正丁醇浓度作图，其斜率为-0.103N·m-1mol-1·㎏，正丁醇在浓度为0.1mol·㎏-1时的表面超额为。18．（2分）25℃时,水的表面张力为0.07197N·m-1，将一玻璃管插入水中，水面上升5cm，此毛细管半径为，（水的密度为1000㎏·m-3，重力加速度为9.8m·s-2，接解角为0°）。三、计算题（10题100分）19．（10分）已知甲醇在-10℃～80℃范围内蒸气压与温度的关系为：lg(p/mmHg)=8.802-2001K/T根据我国法定计量单位的要求，毫米汞柱已被废除。(1)请将该式中的压力单位改用Pa表示，并将常用对数改用自然对数表示，正确写出甲醇的蒸气压与温度关系的表达式。(2)试计算在此温度区间甲醇的蒸发热。20．(10分)p,298K时，乙醇(l)的cmH=-1366.9kJ·mol-1，CO2(g)和H2O(l)的fmH分别为-393.5和-285.9kJ·mol-1（1）写出乙醇燃烧反应以及CO2(g),H2O(l)的生成反应的热化学方程式。（2）计算C2H5OH(l)的标准摩尔生成热。（3）若2.0molC2H5OH(l)在氧弹中燃烧，其热效应QV为多少？21.(10分)汞在熔点（234.28K）时熔化热为2.367kJ·mol-1，若液体汞和过冷液体汞的摩尔定压热容均等于28.28J·K-1·mol-1，计算1mol223.15K的液体汞在绝热等压情况下析出固体汞时体系的熵变为若干？22．（10分）O2的V=2239K,I2的V=307K，问什么温度时两者有相同的热容？（不考虑电子的贡献）23.(10分)在333.15K，水(A)和有机物(B)混合物形成两个液层。A层中，含有机物物质的质量分数为xB=0.17。B层中含水的质量分数为xA=0.045。视两层均为理想溶液，求此混合体系的气相总压及气相组成。已知333.15K时，*Ap=19.97kPa,*Bp=40.00kPa有机物的摩尔质量为MB=80g·mol-1，水的摩尔质量为MA=18g·mol-1。24.(10分)298K时，用铂电极电解1mol·dm-3的H2SO4（不考虑活度系数）（1）计算理论分解电压（2）若两电极面积均为1cm2，电解液电阻为100，H2和O2的超电势(V)与电流密度j(A·cm-2)的关系分别为：2H=0.472+0.118lgj；2O=1.062+0.118lgj问当通过的电流为1mA时，外加电压为若干？已知:+22(OHO,H)E=1.229V25.(10分)某一气相热分解反应，A(g)B(g)+C(g),其反应的半衰期与起始压力成反比，且测有如下数据：967K时，k=0.135mol1·dm3·s-1。起始压力为39.2kPa，求反应的12t。若1030K时，其k=0.842mol1·dm3·s-1，求反应活化能及指前因子。26.(10分)298K时，有下列电池：Pt|Cl2(p)︱HCl(0.1mol·㎏-1)︱AgCl(s)︱Ag(s),试求：(1)电池的电动势；(2)电动势温度系数和有1mol电子电量可逆输出时的热效应；(3)AgCl(s)的分解压.已知fmH(AgCl)=-1.2703×105J·mol1，Ag(s)，AgCl(s)和Cl2(g)的规定熵值mS分别为42.70,96.11和243.87J·k-1·mol-1。27.(10分)CHCl3(g)在活性炭上的吸附服从Langmuir吸附等温式，在298K时当CHCl3(g)的压力为5.2kPa及13.5kPa时，平衡吸附量分别为0.0692m3·㎏-1及0.0826m3·㎏-1（已换算成标准状态）。求：（1）CHCl3在活性炭上的吸附系数a;（2）活性炭的饱和容量G;（3）若CHCl3分子的截面积As=32×10-20㎡，求活性炭的比表面积.28.(10分)某一球形胶体粒子，20℃时扩散系数为7×10-11m2·s-1，求胶粒的半径及摩尔胶团质量。已知胶粒密度为1334㎏·m-3，水粘度系数为0.0011Pa·s。四、回答问题（共1题10分）一个平衡体系如图所示，其中半透膜aa只许O2(g)通过，bb既不允许O2(g),N2(g)通过，也不允许H2O(g)通过(1)体系的组分数为几？(2)体系有几组？并指出相态；(3)写出所有平衡条件；(4)求体系的自由度数。baH2O(g)N2(g)H2O(l)O2(g)Ca(s)CaO(s)O2(g)HCl(g)b'a'中国科学院——中国科学技术大学2003年招收攻读硕士学位研究生入学考试试题参考答案试题名称：物理化学一、选择题（共5题10分）1、2分（C）2、2分（A）3、2分（C）4、2分（C）5、2分（B）二、填空题（共13题3分）6.20；7.7.88；8.微观状态数，比较有秩序，比较有秩序，比较无秩序；9.（1）﹦，（2），（3）；10.（1）纯水的气、液、固三相平衡的温度和压力有确定值；（2）水的固液平衡温度与压力有关。通常所指的水的冰点是指暴露在空气中的水。在外压为101325Pa时的固液平衡温度。11.FeCl312.提供电流，使研究电极极化；测量研究电极的超电势值；13.Hg(l)︱HgO(s)︱KOH(aq)︱K(Hg)(am)14.(lgi=-A︱z+z-︱I1/2),强电解质的极稀溶液15.+2534(VO)VO,(-)NHxnnnxxCl16.8.8×10-6mol,4.4×10-6mol；17.()TcRTc4.16×10-6mol·m-218.r=2gh=0.03㎝三、计算题（共10题100分）19.10分答：（1）欲把压力单位由mmHg改为Pa，应将公式改成lg(p/pa)=8.802+lg(101325/760)－2001K/T即lg(p/Pa)=10.927-2001K/T将上式两端乘以2.303，变为自然对数，即ln(p/Pa)=2.303×(10.927-2001K/T)=25.165-4608K/T（2）将上式与克-克方程的不定积分式ln()PavapmHpBT进行比较，即得:vapmH=(4608K)R=38.31KJ·mol-120.10分[答]（1）C2H5OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(l)cmH=-1366.9kJ·mol-1C(s)+O2(g)CO2(g)fmH=-393.5kJ·mol-1H2(g)+21O2(g)3H2O(l)fmH=-285.9kJ·mol-1（2）cmH=-1366.9kJ·mol-1=2fmH(CO2)+3fmH(H2O)-fmH(C2H5OH),fmH(C2H5OH)=-277.8kJ·mol-1（3）QV=Qp-△nRT=2cmH+2RT=-2728.8kJ·mol-121.10分[答]设223.15K的液体汞在绝热情况下析出固体汞的物质的量为n，设计过程如图：△H1=Cp(l)×△T=1mol×28.28J·k-1·mol-1×(234.28-223.15)K=314.8J△H2=-n△fusHm=-n(2.367×103J·mol-1)=-2.367×103nJ·mol-1因为△H=△H1+△H2=0所以314.8J+(-2.367×103nJ·mol-1)=0,n=0.1330mol△S=△S1+△S2=Cp㏑(T2/T1)+△H2/T2=28.28㏑(234.28/223.15)+(-0.1330×2.367×103)/234.28=3.28×10-2J·K-122.10分[答]若平动和转动能经典处理，不考虑O2的电子激发态，这样两者CV的不同只是振动引起，选振动基态为能量零点时，,/exp(/)1VmVULhT22,,,()(/)(/)exp(/)/exp(/)1VmVmVNCUTRTTT由于两者v不同，故不可能在某一个T有相同的,()vmC。但当T，exp(/)T≈1+/T时,CV,m（）R,即温度很高时两者有相同的CV,m（）。23.10分[答]p=ApxA(A)+BpxB(B)=52.17kPayA=ApxA(A)/p=0.366yB=1-yA=0.63424.10分[答]E理论=E=E=E(H,H2O|O2)-E(H|H2)=1.229VE外加=E理论+IR+2H+2O=2.155V25.10分[答]102011519RTtkcskp-1212121[()]ln()240.6kJ