中科院2002年物理化学试题及答案

中科院2002年物理化学试题及答案2002年招收攻读硕士学位研究生入学试卷物理化学一、选择题(20分)1,苯在一刚性绝热容器中燃烧：C6H6(1)+U=0,H0,Q=0C.U=0,H=0,Q=015O2(g)=6CO2(g)+3H2O(g)()2U=0,H0,W=0D,U关0,H关0,Q=0,对于一定量理想气体，些列过程不可能发生的是()A.等温绝热膨胀B.等压绝热膨胀C,吸热而温度不变D,吸热而体积缩小.在封闭体系的S-T图中，通过某点可以分别作出等容线和等压线，其斜率分别为：SS=x和=yTTVp则在该点两曲线的斜率的关系是()A.xyB.x=yC.xyD,无固定关系.恒温时，B溶解于A形成溶液，若纯B的摩尔体积大于溶液中B的偏摩尔体积，则增加压力将使B在A中的溶解度如何变化？()A.增大B.减小C.不变D.不一定.在平动、转动、振动运动对热力学函数的贡献中，下述关系式中哪一个是错误的？()A.Fr=GrB.Uu=HuC.Cv,u=Cp,uD.Cp,,t=Cvt.400K时，液体A的蒸汽压为4*104Nm2，液体B的蒸汽压为6x104Nm2o二者组成理想液体混合物。当达气一液平衡时，在溶液中A的摩尔分数为0.6，则在气相中B的摩尔分数为()A.0.31B,0.40C.0.50D.0.60.反应CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)S600℃,100kPa下达到化学平衡。当p=5000kPa时，各气体的逸度系数为：Y(CO2)=1.90,y(H2)=1.10,y(CO)=1.23,y(H2O)=0.77则平衡点()A.向右移动B.不移动C.向左移动D.不能确定.对临界胶束浓度(CMC)的说法不正确的是()A.CMC是形成胶束的最低浓度B.在CMC前后溶液的表面张力有显著变化C.在CMC前后溶液的电导值变化显著D.达到CMC以后溶液的表面张力不再有明显变化.0.001molkg1的K3[Fe(CN)6]水溶液的例子强度为()A.6.0x103B,5.0x103C,4.5x103D.3.00x103.反应NO+A.B.C.D.1O2=NO2的速率在温度升高时反而下降，这是因为()2该反应是一个光化学反应该反应催化剂的活性随温度升高而下降速控步骤前的快速平衡步骤放热显著这是一个放热的复杂反应二、(8分)已知反应：(1)Na(s)-Na(g),H=+105kJ(291K)(2)Cl2(g)-2Cl(g),H=+250kJ(291K)(3)1Cl(g)+Na(s)-NaCl(s),H=411kJ(291K)2—Na(g)+e,U=493kJ(0K)(4)Na(g)(5)Na(g)+Cl(g)-NaCl(s),U=766kJ(0K)(6)NaCl(s)(0K)—NaCl(s),H=100kJ(291K)(7)Na(g)(0K)+Cl(g)(0K)-Na(g)(291K)+Cl(g)(291K),H=12.1kJ求氯原子的电子亲合势，即(8)Cl(g)+e-Cl(g)的U(0K)三、(6分)计算1mol苯的过冷液体在一5℃,p+时凝固过程的lsS和归6。已知一5℃时固态苯和液态苯的饱和蒸汽压分别为0.0225p摩尔熔化热为9860Jmol1。和0.0264P，－5℃、p时苯的四、(6分)298K、p下，Zn和CuSO4溶液的置换反应在可逆电池中进行，做电功W=(反应前后体200kJ,放热Q=-6kJ。求该反应的rU、rH、rS、rA和rG。积变化可忽略)五、(5分)由N个粒子组成的热力学体系，其粒子的两个能级为81=0和£2=£,相应的简并度为g1和g2。试写出该粒子的配分函数假设g1=g2=1和=1x104mL该体系在a.0K时b.100K时c.8K时，n2/n1比值各为多少？六、(8分)Au和Sb分别在133K和903K时熔化，二者形成一种化合物AuSb2,在1073K有一不相合熔点，600K时该化合物与Sb形成低共熔混合物。(Au原子量197,Sb原子量122)试画出符合上述数据的简单相图，并标出所有相区的组成；(2)画出含有50%(wt)Au之熔融物的步冷曲线。七、(8分)已知气相反应2SO2+O2=2SO3的标准平衡常数KC与T的函数关系为：logKC=*****/T+2.222logT14.585上述反应可视为理想气体反应。、rUm和rGm。(1)求该反应在1000K时的rHm1000K时，2x*****Pa下若有SO2、02、SO3的混合气体，其中S02占20%(vol),02占20%(vol),试判断在此条件下反应的方向如何？八、(7分)计算一下电池在298K时的电动势和温度系数:AgAgCl(s)NaCl(aq)Hg2Cl2(s)Hg已知标准生成焓和标准熵如下表：九、(7分)某溶液中含有1.00molkg1Zn(NO3)2和1.00molkglCu(NO3)2,pH=4.0。该溶液在298K用光滑的Pt作为电极。试问当阴极电势达一0.30V时，阴极上发生什么＋反应？这时溶液中残余Cu2的浓度为多少？已知H2在光滑Pt片和Cu片上的超电势分别为0.1V和0.2V,①Zn2+,Zn=—0.7628V,①Cu2+,Cu=一0.337V。假设不考虑其活度系数的影响，且溶液中H浓度均一。1十、(8分)反应AB,正逆反应均为一级，K为平衡常数，T为热力学温度，k1、k1＋kk1的单位为s—1。已知在数值上:logk1=2000+4.0T2000logK=4.0T反应开始时，网0=0.5moldm3,[B]0=0.05moldm3。试计算：(1)逆反应的活化能E1=?400K下，反应平衡时A和B的浓度。十^一、(6分)由实验得知，丁二烯的二聚作用：2c4H6(g)—C8H12(g)在440〜660K的温度范围内的速率常数为：k=9.2*109exp(99.12/RT)cm3mol1s1已知：玻尔兹曼常数kB=1.3806x1023JK1；普朗克常数h=6.6262x1034Js；请计算该反应在600K的活化熵关rSm。十二、(5分)某表面活性剂的稀溶液，表面张力随浓度的增加而线性下降，当表面活性剂的浓度为104moldm－3时，表面张力下降了3x103NmL计算表面吸附量「2。设温度为298K。十三、(6分)在298K下，一半透膜内，有0.1dm3的很稀盐酸水溶液，其中溶有1.3义103kg的一元大分子酸，假设它完全解离。膜外是0.1dm3的纯水，达到渗透平衡时，＋膜外pH=3.26,由膜内外H浓差引起的膜电位为34.9mV。假设溶液为理想溶液，试计算：a.膜内的pH值；b.该大分子物的摩尔质量。2002年考研试卷物理化学答案(20分).(B)2.(D)3.(A)4.(A)5.(D)6.(C)7.(C)七、七、(1)（（2）n28.(B)9.(A)10.(C)(8)=(3)(1)12(2)+(7)(6)(4)(5)得：U(0K)=+456kJG3=nRTln(p2/p1)=356.4JS=HGT=35.44JiK1W=200kJrU=QW=206kJrH=rU+(pV)=206kJrS=QR/T=20.1JiK1rA=rUTrS=200kJrG=rHTrS=200kJ(8分)q=Wgiexp(si/kT)=g1+g2xexp(s/kT)2/n1=ggxexp（s/kT）,试中1s/kT=hy/kT=hc/kT「.n2/n1=exp[hcu/kT]=exp[143.98/T]T=0K时，n2/n1=exp[8]=。T=100K时，n2/n1=exp[143.98/100]=0.2370（c）T=8K时，n2/n1=exp[0]=1（8分）（3分）（3分）（1分）（1分）（2分）（1分）（1分）（1分）（1分）（1分）（1分）（1分）六、绘图（8分）相区名称（4分）步冷曲线（4分）TlTl+Au（s）l+Au（s）+C（s）1073Kl+C（s）C（s）+Sb2（s）+lE600C（s）+Sb（s）SbAuSb2tAuKc=Kp(CRT/p)将此式代入Kc与T的关系式，得1000K时，Kp=3.42(2分)(1分)「.rGm=RTlnKp=10.23kJimol1rHm=RT2dlnKpdTB=1.884义105Jimol1(2分)(1分)(2分)rUm=rHmWyBRT=180.14kJimol1,「Qp=22.5/.QpKp故反应向左进行。八、电池反应：Ag(s)+1Hg2Cl2(s)-AgCl(s)+Hg(l)2rHm=fHm[AgCl(s)]+fHm[Hg(l)]fHm[Hg2Cl2(s)][Ag(s)]fHm=5.44kJimol1((1分)1rSm=Sm[AgCl(s)]+Sm[Hg(l)]Sm[Hg2Cl2(s)][Ag(s)]Sm2=32.9JiK1imol1rGm=rHmTirSm=4.37kJimol1E=rGm/zF=0.045V(2分)(2分)(1分)E1T=rSm,T=298K时，pzFE1T=rSm=3.41x104ViK1pzF九、①Zn2+,Zn=①Zn2+,Zn=0.7628V0.30V「.Zn不会析出①Cu2+,Cu=①Cu2+,Cu=0.7628V0.30V「Cu已析出残液中：[Cu2+]4=①RT2+Cu2+,CuCu2+,Cu+zF（（2分）十、十、(1)ln[Cu]=0.30[Cu2+]=2.919x1022(molikg1)完全析出。当1.00molkg—1的Cu2+在阴极几乎全部析出时，阳极反应：H2O2e―2H++1202f阳极有2molkg—1的H+产生，[H+]=2+10—4。26H+,H)n(0.2)=0.1822V-0.30V2,析出)=^(H+,H2,平lgK=lgk1k=20004.01Tlgk20001=T+4.0lgk4000E1=T+8.0,设Ink1=1RT+lnAE1=2.303Rx4000=76.59kJimol1平衡时，k1（[A]0xe）=k1（[B]0+xe）xk1[A]0+k1[B]0e=k+k=0.45molidm31[A]3e=0.05molidm[B]e=0.50molidm3（1分）（2分）（2分）（1分）（2分）（2分）（（2分）关SkBTexprm十一、k=hR关HrmexpRTkBTEaS2=iiexpexpehRRT，(2分)Ea=RT2A=dlnk=99.12kJimol1dTkBTS293116311