浙江大学2009年726物理化学(甲)（含答案）考研真题VIP

化学考研真题下载/u-9748568.html

浙江大学

二〇〇九年攻读硕士学位研究生入学考试试题

考试科目物理化学（甲）编号726

注意：答案必须写在答题纸上，写在试卷或草稿纸上均无效。

23134

（可能用到的常数：玻尔兹曼常数kB1.3810JK，普朗克常数h6.62610Js，阿

伏加德罗常数L6.0221023mol1，法拉第常数F96485Cmol1）

一、简答（每小题3分，共15分）：

1、什么是超临界流体？举一应用例子。

2、哪些原因导致水的三相点与冰点有差别？

3、盐碱地中的农作物长势不良，甚至枯萎，其主要原因是什么？

4、纯净的水有时冷到-40℃仍呈液态而不结冰，为什么？

5、如果某化学反应的反应焓为-80kJ·mol-1，如何控制反应温度比较好？

二、用图表示并简答（每小题10分，共20分）

1、工业上采用如图1所示装置（流程）实现正丁醇和水的分离。

（1）根据图给信息，绘出水(1)-正丁醇(2)二元系统的常压气液平衡相图（温度-组成图）

的示意图（给出必要的标注）。已知101.325kPa时，正丁醇的沸点为117.5℃。

2、简要解释其分离提纯的基本过程。

冷凝器

α相

β相

分相器

精

进料精

馏馏

塔塔

I

II

水正丁醇

图1

1

化学考研真题下载/u-9748568.html

2、（1）图示电解池的阳极和阴极极化曲线。

（2）什么是超电势？超电势的存在有何利弊？请举例说明。

三、（10分）有人认为：按如下反应用CaCO3制取C2H2作燃料，可以解决能源危机。

加热

CaCO3(s)CaO(s)CO2(g)（1）

加热

CaO(s)3C(s)CaC2(s)CO(g)（2）

加热

CaC2(s)H2O(l)CaO(s)C2H2(g)（3）

请通过适当计算，评价如此制取C2H2作燃料是否合适？已知有关物质的标准摩尔生成焓

1

fHm(298.15K)/kJmol为：

CaCO(s)CaO(s)CaC(s)CH(g)

3CO2(g)2CO(g)H2O(l)22

fHm

1206.92635.09393.50959.8110.525285.830226.73

四、（10分）气体CO与空气混合，始态温度为25℃，在常压（p100kPa）下燃烧，求完

全燃烧时火焰的最高温度。设空气中氧气的摩尔为0.20，其余均为氮气。

1113

CO的标准摩尔燃烧焓为283.0kJmol,CO2的Cp,m/(JKmol)26.6542.310(T/K),

113

N2的Cp,m/(JKmol)28.287.6110(T/K)。

五、（10分）29.2℃时，实验测得CS2(A)CH3COCH3(B)二元混合物的一组气液平衡数据：

*

xB0.540,p69.79Pa,yB0.400，已知纯A和B的饱和蒸气压pA56.66kPa，

*

pB34.93kPa。试分别求组分A、B的活度ai及活度因子i（iA、B）。

六、（10分）试用统计热力学方法计算Ar在正常沸点下的摩尔熵。已知Ar的摩尔质量为

39.95g·mol-1，正常沸点为87.3K。

七、（15分）298.15K，电池Ag|AgCl(s)|HCl(a)|Cl2(g,100kPa)|Pt的电动势E1.136V，电

41

动势的温度系数E/Tp5.9510VK。

（1）写出电极反应和电池反应；

（2）计算该反应的∆G、∆H、∆S；

（3）计算电池恒温可逆放电时过程的可逆热Qr。它在数值上是否等于∆H？为什么？

八、（15分）水在正常沸点时，如果水中含有直径为10-6m的空气泡，若使这样的水沸腾，需

要过热多少度？已知：100℃水的表面张力σ为58.9×10-3N·m-1，水的气化焓40.565kJ·mol-1

（视为常数），水的密度为0.9584g·cm-3。

九、（15分）实验测得1100℃时氨在钨催化剂上分解反应2NH3(g)N2(g)3H2(g)的半衰

期与氨的初始压力间的关系如下：

2

化学考研真题下载/u-9748568.html

p0/kPa35.217.37.3

t1/2/s456222102

（1）确定该多相催化反应的级数；

（2）推测反应机理；

（3）若在体积一定的容器中，氨的初始压力为20kPa，则6min后总压是多少？

十、（每小题10分，共30分）

++

（1）氧分子O2的键能比其离子的O2小，键长要长；而氮分子N2的键能却比其离子N2

的大，键长要短。试用合适的结构化学理论解释其中的原因。

2+

（2）试解释：在水溶液中以Mn为中心离子、H2O为配位体的八面体配合物离子不如

以CN-为配位体的八面体配合物离子稳定。

（3）咪唑（如图2）是一种具有芳香性的有机化合物。（a）试根据杂化轨道理论分析咪

唑分子中两个N原子的成键方式（两个N原子分别是以什么方式形成化学键的）。

NH

N

图2

（b）失去N原子上质子的咪唑可以作为“桥联”配体同时与Cu2+、Zn2+离子配位，形成“桥联”配合物，

研究表明该桥联配合物是“超氧化物歧化酶”蛋白质中的活性中心。试用杂化轨道理论简要说明，失去N

原子上质子的咪唑分子为什么能够同时与两个金属离子形成配位键。

3

化学考研真题下载/u-9748568.html

二〇〇九年攻读硕士学位研究生入学考试试题参考答案

一、简答

1.超临界流体（supercriticalfluid）是指温度及压力均处于临界点以上的流体。物质在超

临界流体中的溶解度受压力的影响很大，可以利用升温、降压手段（或两者兼用）将超临界

流体中所溶解的物质分离出来，达到分离提纯的目的（它兼有精馏和萃取两种作用）。例如，

在高压条件下，使超临界流体与物料接触，使物料中的有效成分（即溶质）溶于超临界流体

中（即萃取），分离后，降低溶有溶质的超临界流体的压力，使溶质析出。如果有效成分（溶

质）不止一种，若采用逐级降压，则可使多种溶质分布析出。在分离过程中没有相变，能耗

低。

2.（1）压力的影响；（2）水中溶有空气的影响。

3.盐碱地中的土壤含盐太多，植物中的水分会向外渗透，因而植物无法生存或长势不良。

4.纯水在温度降低到冰点以下时还不结冰，这称为过冷水。但是一旦有振动或凝结核（比

如随机的灰尘、气泡以及不平整的容器壁）加入时就会迅速结晶。温度越低这个过程越敏感，

因此温度足够低时纯水也是能结冰的。

5.温度控制的较低些。

二、用图表示并简答

1.（1）

（2）

2.（1）

阴阳

极极

曲

度曲

线

密线

流

电E可逆+E不可逆

E可逆

η阴η阳

-ψ电极电势+ψ

电解池中两极的极化曲线

（2）某一电流密度下的电势不可逆与可逆之间的差值称为超电势（overpotential，又

称过电位）。由于超电势的存在，在实际电解时，要使正离子在阴极上发生还原，外加与阴极

的电势必须比可逆电极的电势更负一些；要使负离子在阳极上氧化，外加于阳极的电势必须

比可逆电极的电势更正一些。超电势的存在本来是不利的（因为电解时需要消耗能量），但从

另一个角度来看，正因为有超电势存在，才使得某些本来在H+之后在阴极上还原的反应，也

能顺利地先在阴极上进行。例如，可以在阴极上镀Zn，Cd，Ni等而不会有氢气析出。在电

动次序中氢以上的金属即使是Na，也可以用汞作为电极使Na+在电极上放电，生成钠汞齐而

不会放出氢气（因为氢气在汞上有很大的超电势）。又如铅蓄电池在充电时，如果氢没有超电

势，则我们就不能使铅沉积到电极上，而只会放出氢气。在铅蓄电池的阳极上，OH-先氧化

2

而放出氧气，而SO4氧化则比较困难。一般来说，在电解的过程中，一方面应该注意因电解

4

化学考研真题下载/u-9748568.html

池中溶液浓度的改变所引起的反电动势的改变，同时还要注意控制外加电压不宜过大，以防

止氢气也在阴极同时析出。

三、（1）+（2）+（3）得CaCO3(s)3C(s)H2O(l)CaO(s)CO(g)CO2(g)C2H2(g)（4）

rHm(4)fHm(CaO,s)fHm(CO,g)fHm(CO2,g)fHm(C2H2,g)

fHm(CaCO3,s)3fHm(C,s)fHm(H2O,l)

580.356kJmol1

5

C2H2的燃烧反应CH(g)O(g)2CO(g)HO(l)（5）

222222

5

H(5)H(HO,l)2H(CO,g)H(O,g)H(CH,g)

rmfm2fm22fm2fm22

1272.578kJmol1

由以上计算可知，单位摩尔C2H2燃烧所放出的热量比生成单位摩尔C2H2所吸收的热量

多，故上述制取方法可行。

四、燃烧过程可看作等压绝热过程，故HQp0

1(1)

CO(g)+O(g)+2N(g)(298K)CO(g)+2N(g),T

222222

(2)

(3)

CO2(g)+2N2(g)(298K)

1

rHm(2)cHm(CO2,g)283.0kJmol

1

则rHm(2)rHm(3)rHm(1)0,rHm(3)rHm(2)283.0kJmol

T

2

rHm(3)nBCp,m(B)dT

298K

B

T

226.6542.3103T2(28.287.61103T)dT

298K

322

83.21(T2298)28.7610(T2298)

由上述各式解得T2=2143K

五、pApyAp(1yB)69.79kPa(10.400)41.874kPa

pBpyB69.79kPa0.40027.916kPa

pA41.874kPapB27.916kPa

aA*0.7390aB*0.7992

pA56.66kPapB34.93kPa

5

化学考研真题下载/u-9748568.html

aAaA0.7390aB0.7992

A1.607，B1.480

xA1xB10.540xB0.540

3M5T

六、

SmSm,tRln1ln9.21

2kgmol2K

31

11339.9510kgmol587.3K

8.314JmolKln1ln9.21

2kgmol2K

129.32Jmol1K1

七、（1）电池Ag|AgCl(s)|HCl(a)|Cl2(g,100kPa)|Pt

负极，氧化：Ag(s)Cl(a)eAgCl(s)

1

正极，还原：Cl(g,100kPa)eCl(a)

22

1

净反应：Ag(s)Cl(g,100kPa)AgCl(s)

22

（2）GzEF(11.13696500)kJ109.624kJ

E

SzF196485(5.95104)JK157.409JK1

Tp

HGTS(109.62457.409298.15103)kJ126.740kJ

（3）QrTS(57.409298.15)J17.116kJ

QrH因为可逆电池有非体积功

pr2M

八、根据Kelvin公式RTln得

p0R'

2M258.910318103

ppeRTR'101.325e8.314373.150.5106958.4kPa101.470kPa

r0

p2vapHm11

由Clausius-Clapeyron方程：ln，代入数据求得

p1RT1T2

T2373.19K,即要过热0.4K才能使该水沸腾。

九、（1）从已知数据可知，其半衰期与氨的起始压力成正比，应该是零级反应

35.2kPa

k3.86102kPas1

12456s

6

化学考研真题下载/u-97485