中科院—中科大2002试题及答案

中国科学院——中国科学技术大学

2002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

1．苯在一刚性绝热容器中燃烧，C 6H 6()l +15/2O 2()g =6CO 2()g +3H 2O ()g ( )

（A ）△U =0 △H <0 Q =0 （B ）△U =0 △H ＞0 W =0

（C ）△U =0 △H =0 Q =0 （D ）△U ≠0 △H ≠0 Q =0

2．对于一定量理想气体，下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

3．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

V S x T ∂⎛⎫= ⎪∂⎝⎭ 和 p

S y T ∂⎛⎫= ⎪∂⎝⎭ 则在该点两曲线的斜率的关系是（ ）

（A ）x y （D ）无固定关系

4．恒温时，B 溶解于A 形成溶液，若纯B 的摩尔体积大于溶液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

5．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 ）A r =G r （B ）U υ=H υ （C ）C V , υ=C p , υ （D ）C p, t =C V , t

6．400K 时，液体A 的蒸气压为4×104N·m -2，液体B 的蒸气压为6×104N·m -2。二者组成理想液体混合物。当达气-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 ）0.31 （B ） 0.40 （C ） 0.50 （D ） 0.60

7．反应CO ()g +H 2O ()g =CO 2(g)+H 2(g)在600℃，在100kPa 下达到化学平衡。当p =5000kPa 时，各气体的逸系数为：γ (CO 2)=1.90, γ (H 2)=1.10, γ (CO)=1.23, γ (H 2O)=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

8．对临界胶束浓度（CMC ）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

9．0.001mol·㎏-1的K 3()[]6CN Fe 水溶液的离子强度为（ ）

（A ）6.0×10-3 （B ） 5.0×10-3 （C ）4.5×10-3 （D ）3.00×10-3

10. 反应NO+1/2O 2=NO 2的速率在温度升高时反而下降，这是因为（ ）

（A ）该反应是一个光化学反应 （B ）该反应催化剂的活性随温度升高而下降

（C ）速控步骤前的快速平衡步骤放热显著 （D ）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）Cl 2(g)→2Cl(g), △H =250kJ (291K)

（3）1/2Cl 2(g)+Na(s)→NaCl(s), △H =-411kJ (291K)

（4）Na(g)→Na +

(g)+e, △U =493kJ (0K)

（5）Na +(g)+Cl -(g)→NaCl(s), △U =-766kJ (0K)

（6）NaCl(s)(0K)→ NaCl(s) (291K), △H =100kJ

（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1摩尔苯的过冷液体在－5℃, p 时凝固过程的s l S ∆和s l G ∆。 已知－5℃时固态苯和液态苯的饱和蒸气压分别为0.0225 p 和0.0264 p , －5℃、p 时苯的摩

尔熔化热为9860J· mol 1-。

四、（6分）298K 、p 下，Zn 和CuSO 4溶液的置换反应在可逆电池中进行，做电功W =200kJ ，放

热Q =－6kJ 。求该反应的△r U , △r H 、△r S 、△r A 和△r G 。（反应前后体积变化可忽略）

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1ε=0和2ε=ε，相应的简并度为

g 1和g 2。

（1）试写出该粒子的配分函数；

（2）假设g 1 =g 2=1和υ=1×104m -1,该体系在

（a ）0K 时 （b ）100K 时 （c ）∞K 时，n 2/n 1比值各为多少？

六、（8分）Au 和Sb 分别在1333K 和903K 时熔化，二者形成一种化合物AuSb 2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。（1）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50%（wt ）Au 之熔融物的步冷曲线。(Au 原子量197，Sb 原子量122)

七、（8分）已知气相反应2SO 2+O 2=2SO 3的标准平衡常数c K 与T 的函数关系为：

log c K =10373/T +2.222log T -14.585

上述反应可视为理想气体反应。

（1）求该反应在1000K 时的r m H ∆，r m U ∆，r m G ∆。

（2）1000K 时，2×101325Pa 下若有SO 2, O 2, SO 3的混合气体，其中SO 2 占20%(vol)，O 2占

20%(vol)，试判断在此条件下反应的方向如何?

八、（7分）计算以下电池在298K 时的电动势和温度系数：

Ag ∣AgCl(s)∣NaCl(aq)∣Hg 2Cl 2(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1.00mol·㎏-1Zn(NO 3)2和1.00mol ㎏-1Cu(NO 3)2，pH=4.0,该溶液在298K

用光滑的Pt 片作为电极。试问当阴极电势达－0.30V 时，阴极上发生什么反应？这时溶液中残余的Cu 2+浓度为多少？已知H 2在光滑Pt 片和Cu 片上的超电势分别为0.1V 和0.2V ，2+(Zn |Zn)E ﹦-0.768V , 2+(Cu |Cn)E ﹦0.337V 。假设不考虑其活度系数的影响，且溶液中H +浓度均一。

十、（8分）反应A B ，正逆反应均为一级，K 为平衡常数，T 为热力学温度，k 1, k -1 的

单位为s -1。已知在数值上：

Lg k 1=-2000T +4.0 ， lg K =2000T

-4.0 反应开始时，[A]0=0.5mol·dm -3，[B]0=0.05mol·dm -3

试计算：（1）逆反应的活化能E -1=？

（2）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：

2C 4H 6(g)→C 8H 12(g)

在440K ～660K 的温度范围内的速率常数为：k =9.2×109exp(-99.12/RT ) cm 3·mol -1·s -1已知：玻尔兹曼常数B k =1.3806×10-23J·K -1 ，普朗克常数h =6.6262×10-34J·s 。请计算该反应在600K 的活

m (k J m (J ·K 1-mol 11k k -