2015物理化学真题

（3）2015 年考研试题
西北大学2015 年招收攻读硕士学位研究生试题
科目名称：物理化学
科目代码：826 共6 页
答案请答在答题纸上，答在本试题上的答案一律无效
一、选择题（每个选择题有A、B、C、D 四个答案，其中只有一个是正确的。

每小题2 分，共50 分）
1. 理想气体从同一始态(p1,V1) 出发，经等温可逆压缩或绝热可逆压缩，使其终
态均达到体积为V2，此二过程做的功的绝对值应是：
(A) 恒温功大于绝热功(B) 恒温功等于绝热功
(C) 恒温功小于绝热功(D) 无法确定关系
2. 下述说法哪一种不正确?
(A) 理想气体经绝热自由膨胀后，其内能变化为零
(B) 非理想气体经绝热自由膨胀后，其内能变化不一定为零
(C) 非理想气体经绝热膨胀后，其温度一定降低
(D) 非理想气体经一不可逆循环，其内能变化为零
3. 欲测定有机物燃烧热Q p，一般使反应在氧弹中进行，实测得热效应为Q V。

由
公式得：Q p＝Q V＋ΔnRT＝Q V＋pΔV，式中p 应为何值?
(A) 氧弹中氧气压力(B) 钢瓶中氧气压力
(C) p∃(D) 实验室大气压力
4. 加压使实际气体液化，必要条件是气体要到达：
(A) 波义耳温度之下(B) 临界温度之下
(C) 温度低于沸点(D) 临界温度之上
5. 在101.325 kPa 下，385 K 的水变为同温下的水蒸气，对该变化过程，下列各式中哪个正确?
(A) ΔS 体+ΔS 环>0 (B) ΔS 体+ΔS 环<0
(C) ΔS 体+ΔS 环=0 (D) ΔS 体+ΔS 环的值不能确定
6. 在二组分固-液相图中(见右图)，当系统
从物系点p 冷却到点L 时，系统将出现：
(A) A(s)、E(l)、C(s)三相共存
(B) B(s)、D(l)、C(s)三相共存
(C) C(l)
(D) C(s)
7. 在一定温度和压力下，设纯A(l)的化学式为μ*，其标准态为μ $ 。

若在A 中加入另一液相B(l)，形成理想的液态混合物，这时A(l)的化学势为μＡ，标准态化
学势为μ $ A ，则两种化学势的关系为：
(A) μ*＝μＡ，μ $ ＝μ $ A (B) μ*＞μＡ，μ $ ＝μ $ A
(C) μ*＝μＡ，μ $ ＞μ $ A (D) μ*＞μＡ，μ $ ＜μ $ A
8. 相律在下列体系中何者不适用？
(A) NaCl 水溶液(B) NaCl 饱和水溶液
(C) NaCl 过饱和水溶液(D) NaCl 水溶液与纯水达渗透平衡
9. 加入惰性气体对哪一个反应能增大其平衡转化率?
(A) C6H5C2H5(g)＝C6H5C2H3(g) + H2(g)
(B) CO(g) + H2O(g)＝CO2(g) + H2(g)
(C) 3 2 H2(g) + 1 2 N2(g)＝NH3(g)
(D) CH3COOH(l) + C2H5OH(l)＝H2O(l) + C2H5COOCH3(l)
10. 300 K 时，分布在J＝1 转动能级上的分子数是J＝0 能级上分子数的3exp(－0.1) 倍，则分子转动特征温度是
(A) 10 K (B) 15 K (C) 30 K (D) 300 K
11. 对单原子理想气体分子，发生一个物理变化，欲求其热力学性质，要知道：
(A) q t、q r、q v (B) q t (C) q r、q e、q n (D) q e、q n
12. 假定某原子的电子态有两个主要能级，即基态和第一激发态，能级差为
1.38 × 10-21 J，其余能级可以忽略，基态是二重简并的。

则在100 K 时，第一
激发态与基态上的原子数之比为：
(A) 3 (B) 0.184 (C) 1 (D) 0.01
13. 298 K、0.1 mol⋅dm-3 的HCl 溶液中，氢电极的热力学电势为－0.06 V，电解此
溶液时，氢在铜电极上的析出电势φ H
2
为：
(A) 大于－0.06 V (B) 等于－0.06 V
(C) 小于－0.06 V (D) 不能判定
14. 已知25℃时，Φθ(Cl-∣Cl2)＝1.360 V，Φθ(OH-∣O2)＝0.401 V，Φθ(Cu2+∣Cu) ＝0.337 V。

现以铜板做电极，电解0.001 mol/kg CuCl2 水溶液，设O2 和Cl2 在
铜电极上的超电势可忽略，则当电解池的电压由小到大变化时，在阳极上首先
进行的电极反应为：
（A）2OH-－2e-→0.5O2+H2O （B）Cu－2e-→Cu2+
（C）2Cl-－2e-→Cl2 （D）无法确定
15. 有4 个浓度都是0.01 mol⋅kg-1 的电解质溶液，其中平均活度系数最大的是：
(A) KCl (B) CaCl2 (C) Na2SO4 (D) AlCl3
16. 下表列出反应A + B → C 的初始浓度和初速：
初始浓度/mol⋅dm-3
c
A,0 c B,0 初速/mol⋅dm-3⋅s-1
1.0 1.0 0.15
2.0 1.0 0.30
3.0 1.0 0.45
1.0
2.0 0.15
1.0 3.0 0.15
此反应的速率方程为：
(A) r = k c B (B) r = k c A c B (C) r = k c A(c B)2 (D) r = k c A
17. 碰撞理论中方位因子P
(A) 一定小于1 (B) 一定大于1
(C) 可大于1，也可能小于1 (D) 无法判断
18. 对于反应A→B，如果反应物A 的浓度减少一半，A 的半衰期也缩短一半，则
该反应的级数为：
(A) 0 级(B) 1 级(C) 2 级(D) 3 级
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19. 在过渡态理论的速率方程中，因数RT/Lh 或k B T/h 对所有反应都是一样的。

其
值约为：
(A) 103 s-1 (B) 1013 s (C) 1013 s-1 (D) 103 s
20. 二元溶液及其溶剂的比表面自由能分别为γ 和γ0，已知溶液的表面超量Γ2 < 0，
则γ 与γ0 之间的关系符合以下哪种？
(A) γ > γ 0 (B) γ = γ 0 (C) γ < γ 0 (D) 不能确定
21. 有关碰撞理论的叙述中，不正确的是
(A) 能说明质量作用定律只适用于基元反应(B) 证明活化能与温度有关
(C) 解决分子碰撞频率的计算问题(D) 可从理论上计算阈能
22. 298 K 时，蒸气苯在石墨上的吸附，符合Langmuir 吸附等温式，在40 Pa 时，
覆盖度θ＝0.05，当θ＝0.5 时，苯气体的平衡压力：
(A) 400 Pa (B) 760 Pa (C) 1000 Pa (D) 20 Pa
23. 有两根相同的玻璃毛细管，分别插在A 和B 两个不同的液体中，设它们的接
触角相同。

已知ρA＝2ρB，γA＝2γB，两根毛细管内液面上升的高度分别为h A、
h B，两者的关系为：
(A) h A＝2h B (B) h A＝1/2h B
(C) h A＝h B (D) h A＝4h B
24. 对于有过量的AgNO3 存在的AgI 溶胶，下列电解质聚沉能力最强的是
(A) NaCl (B) K3[Fe(CN)6] (C) MgSO4 (D) FeCl3
25. 将大分子电解质Na x R 的水溶液与纯水用半透膜隔开，大分子电介质中的R-
不能透过半透膜，其余小离子和水分子可以。

达到Donnan 平衡后，膜外水的
pH 将
(A) >7 (B) <7 (C) =7 (D) 不能确定
二、填充题（共15 分）答案请答在答题纸上，答在本试题上的答案一律无效
1. （2 分）已知：Zn(s)+(1/2)O2＝ZnO(s)，Δc H m＝351.5 kJ/mol；Hg(l)+(1/2)O2＝HgO(s)，Δ
c H m= 90.8 kJ/mol。

因此Zn(s)+HgO(s)=ZnO(s)+Hg(l)的Δr H m 是：。

2.（2 分）18O2 和16O2 转动配分函数的比值为。

3. （2 分）298 K 时，电池反应：Ag(s)＋1
2
Hg2Cl2(s)＝AgCl(s)＋Hg(l) 所对应的Δr S m
＝32.9 J⋅K-1⋅mol-1，电池电动势为0.0193 V，则相同反应进度时Δr H m＝，
(∂E/∂T)p＝__。

4.（2 分）某反应物的转化率分别达到50%，75%，87.5% 所需时间分别为t 1
2
，2t 1
2
，
3t
12
，则反应对此物质的级数为__。

5.（2 分）在下列物质共存的平衡体系中：Ni(s)，NiO(s)，H2O(l)，H2(g)，CO(g)，CO2(g)其独立的化学反应R= ，独立组分数为C= 。

6.（2 分）将反应Ag2O(s) = 2Ag(s) + 1
2 O2(g)设计成电池的表示式为:__。

7.（2 分）含有某非挥发性溶质的水的稀溶液，在271 K 时凝固，水的K f＝1.86
K⋅kg/mol，K b＝0.52 K⋅kg/mol，该溶液的正常沸点为:__，298.15 K 的渗透压为:__。

8. （1 分）等体积的0.08 mol/dm3 NaBr 溶液和0.1 mol/dm3 AgNO3 溶液混合制备AgBr 溶液，在直流电场作用下，溶胶向极移动。

三、判断问题，说明原因。

（每题2.5 分，共10 分）
1. 有一个封闭系统，若经历了用一个Q＝0，W＝0，ΔU＝0 的过程，则系统的状
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态并未改变，这样说对不对？为什么？
2. 具有简单级数的反应一定是基元反应，这样说对不对？为什么？
3. 同一固体，大块颗粒和粉状颗粒的溶解度相比，粉状颗粒的溶解度大，这样说
对不对？为什么？
4. 在氯碱工业中电解NaCl 水溶液，获得氢气、氯气和氢氧化钠等化工原料。

电解
时用石墨作阳极可得到氯气，这样做行不行？为什么？
四、（13 分）4 g Ar（可视为理想气体，其摩尔质量M(Ar)=39.95 g·mol-1）在300 K 时，压力为506.6 kPa，今在等温下反抗202.6 kPa 的恒定外压进行膨胀。

试分别
求下列两种过程的Q，W，ΔU，ΔH，ΔS，ΔA 和ΔG。

（1）若变化为可逆过程；
（2）若变化为不可逆过程。

五、（10 分）已知在273 K 时，H2O(l)和H2O(s)的摩尔体积分别为V m *(H2O,l) ＝18.018 cm3⋅mol-1 和V m *(H2O,s) ＝19.625 cm3⋅mol-1。

若外压增加了1347.6 kPa，凝固点下
降0.1 K。

(1) 计算在273 K 时H2O(s)的摩尔熔化焓Δfus H m(H2O,s)；
(2) 求水的凝固点降低系数K f；
(3) 将少量蔗糖溶于水，在101.3 kPa，冰点下降0.40 K，求该蔗糖水溶液在
373 K 时的饱和蒸汽压。

六、（10 分）25℃时，正辛烷(C8H18,g)的标准燃烧焓是-5512.4 kJ⋅mol-1，CO2(g)和
液态水的标准生成热分别为-393.5 kJ⋅mol-1 和-285.8 kJ⋅mol-1，正辛烷，氢气和
石墨的标准熵分别为：463.7 J⋅K-1⋅mol-1，130.6 J⋅K-1⋅mol-1， 5.694 J⋅K-1⋅mol-1，设
正辛烷和氢气是理想气体。

试求：
(1) 25℃下，正辛烷生成反应的平衡常数K $ p 和K $ c ；
(2) 增加压力对提高正辛烷的产率是否有利？为什么？
(3) 升高温度对提高产率是否有利？为什么？
七、（10 分）根据如下相图
（1）请写出图中标号的各区的相组成（相态）；
（2）有几条三相平衡线，由哪三相组成？
（3）C 是什么性质的化合物？
（4）画出分别从a， b 点冷却的步冷曲线。

八、（10 分）已知电极反应：CrSO4(s) + 2e-＝Cr(s) + SO 4 2−的φ∃(298 K)＝－0.40 V。

(1) 写出电池Cr│CrSO4(s)│H2SO4(0.001 mol⋅kg-1)│H2(p∃)│Pt 的电池反应；
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(2) 计算298 K 时，该电池的电动势（不考虑活度系数的校正）；
(3) 应用德拜－休克尔极限定律计算活度系数，求该电池在298 K 时的电动势。

已知A= 0.509 (mol⋅kg-1) −2 1
九、（10 分）已知N2O5 的分解反应机理为：
N2O5 1
1
k
k−
⎯⎯→
←⎯⎯ NO2+ NO3
NO2 + NO3 ⎯k⎯2→ NO2+ O2+ NO
NO + NO3 ⎯k⎯3→ 2NO2
(1) 用稳态近似法证明它在表观上是一级反应
(2) 在298 K 时，N2O5 分解的半衰期为5 小时42 分钟，求表观速率常数和分
解完成80% 所需的时间。

十、（12 分）反应Co(NH3)5F2+ + H2O → Co(NH3)5(H2O)3+ + F- 是酸催化反应，服
从速率方程r=k[Co(NH3)5F2+]a[H+]b，下面列出了在指定温度和起始浓度条件下，
络合物反应一半和四分之三的时间。

[Co(NH3)5F2+]0/mol·dm-3 [H+]0/mol·dm-3 T/K。