西北大学物理化学2010考研

西北大学2010年招收攻读硕士学位研究生试题（物理化学）
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40分）
1. 液态苯在一绝热刚性的氧弹中燃烧，其化学反应为：
C6H6 ( l ) + 7.5O2 ( g ) = 6CO2 ( g ) + 3H2O ( g )
则下面表示准确的是
(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. 一定量理想气体在绝热恒外压条件下被压缩至终态，此变化中的系统熵变S体及环
境熵变S环应为：
(A) S 体> 0 , S 环= 0 (B) S 体< 0 , S 环> 0
(C) S 体= 0 , S 环= 0 (D) S 体> 0 , S 环< 0
3.298 K 时，1mol 理想气体从1000 kPa 等温可逆膨胀到100 kPa，则G的值等于：
(A) 0.04 kJ (B) 1.24 kJ (C) -5.70 kJ (D) -12.4 kJ
4. 在298 K 时，已知①H2(g)和②O2(g)在水中的亨利系数分别为k x,1 = 7.12×109 Pa，k x,2
= 4.40×109 Pa。

在相同的温度和压力下，两者在水中的饱和溶液的量用摩尔分数表示分
别为x1和x2，两者的关系为：
(A) x1 > x2(B) x1 < x2(C) x1 =
x2(D) 无法比较
5.在等温条件下，有一个B溶于A形成的溶液。

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B在A中的溶解度将
(A) 增加(B) 减少(C) 不变(D) 不确定
6. 已知反应2NO(g) + O2(g) = 2NO2(g)是放热反应，当达到平衡后，分别对系统（1）
增加压力；（2）减少NO2(g)分压；（3）增加O2(g)分压；（4）升高温度；（5）加入催化
剂，以上哪些措施有利于产物的生成？
(A) (1), (2), (3) (B) (2), (3), (4)
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(C) (3), (4), (5) (D) (1), (2), (5)
7.在大气压力下，FeCl3(s)与H2O(l)可以生成FeCl3·2H2O(s)、FeCl3·5H2O(s)、FeCl3·6H2O(s)
和FeCl3·7H2O(s)四种固体水合物，则该平衡系统的组分数C和能够平衡共存的最大
相数Ф为：
(A) C = 3, Ф = 3 (B) C = 3,Ф= 4
(C) C = 2, Ф = 3 (D) C = 3,Ф= 5
8. 热力学函数与分子配分函数的关系式对于定域粒子体系和离域粒子体系都相同的是：
(A) G, A, S(B) U, H, S(C) U, H, C V(D) H, G, C V
9. N2(g)和NO(g)的转动特征温度(Θr)分别为2.86 K 和2.77 K，在相同温度下，两者的
转动配分函数之比q r(N2) /q r(CO)的值为
(A) 0.48 (B) 1.03 (C) 1.94 (D) 2.06
10. 设组分A(s)和组分B(s)可以形成A2B(s)、AB(s)、AB2(s)和AB3(s)四种稳定化合物，
则该等压相图上可以观察到几个低共熔点？
(A) 3 个(B) 4 个(C) 5 个(D) 6 个
11.按物质导电方式的不同而提出的第二类导体，下述对它特点的描述，哪一点是不正
确的？
(A)其电阻随温度的升高而增大
(B)其电阻随温度的升高而减小
(C)其导电的原因是离子的存在
(D)当电流通过时在电极上有化学反应发生
12.有下列溶液，其中摩尔电导率最小的是：
(A) 0.001 mol·kg-1 NaCl (B) 0.001 mol·kg-1KOH
(C) 0.001 mol·kg-1HCl (D) 1.000 mol·kg-1NaCl
13. 有如下两个电池，电动势分别为E1和E2：
（1）Cu(s)│Cu2+(a2)‖Cu2+(a1)│Cu(s) E1
（2）Pt(s)│Cu2+(a2), Cu+(a’)‖Cu2+(a1), Cu+(a’)│Cu+(a’)E2两个电池的反应都可以表示为：Cu2+(a1)→Cu2+(a2)，已知a1>a2，则两个电池电动势的关系为：
(A) E1 = 2E2(B) E1 = 1 / 2E2(C) E1= E2(D) 无法比较
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14. 根据过渡态理论，由n个气相反应物分子形成活化络合物时的焓变r≠H m与
Arrhenius 活化能E a的关系
为
(A) E a= r≠H m(B) E a= r≠H m－nRT
(C) E a= r≠H m＋nRT(D) E a= r≠H m/ RT
15. 某反应在起始浓度下降一半时，其半衰期也缩短一半，则该反应的级数为：
(A) 一级(B) 1.5 级(C) 二级(D) 零级
16. 某化学反应的速率系数k = 1.5 (mol·dm-3)-1·min-1当转化分数y = 0.875 时所需时间为
t1，y = 0.5时所需时间为t2，则两个时间的关系为
(A) t1 = 2t2(B) t1 = 3t2(C) t1 = 5t2(D) t1 = 7t2
17.下列双分子反应中：
(1)Br + Br → Br2
(2)CH3CH2OH + CH3COOH → CH3CH2COOCH3+ H2O
(3)CH4+ Br2→ CH3Br + HBr
碰撞理论中方位因子P的相对大小是∶
(A) P(1) > P(2) > P(3) (B) P(1) > P(3) > P(2)
(C) P(1) < P(2) < P(3) (D) P(1) < P(3) < P(2)
18. 光化学反应的初级阶段A(g) → A*(g)，反应速率
(A) 与反应物浓度有关(B) 与反应物浓度无关
(C) 与入射光的强度无关(D) 与入射光的频率有关
19. 将一洁净毛细管插入水中，在毛细管内水面上升了15 cm。

若将毛细管向下移动，
只留 5 cm高出水面，则水在毛细管上端管口的行为是
(A) 水从毛细管上端溢出(B) 上端水面呈凸形弯月面
(C) 上端水面呈凹形弯月面(D) 上端水面呈水平面
20. 对于Fe(OH)3水溶胶，NaCl 的聚沉值为512.2 mmol·dm-3，Na2SO4的聚沉值为4.31
mmol·dm-3，现若用ZnSO4将其聚沉，其聚沉值为
(A) 大于512.2 mmol·dm-3(B) 小于4.31 mmol·dm-3
(C) 等于 4.31 mmol·dm-3(D) 略大于 4.31 mmol·dm-3
二、填充题（共18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）选择“＞”、“＜”、“＝”中的一个填入下列空格：理想气体绝热节流膨胀后，W 0，Q0，U0，H0 (热力学第一
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定律U=Q+W)
2.（2 分）已知i能级的能量εi和简并度g i与基态能级的能量ε0和简并度g0的关系为εi
= 4ε0，g i = 2g0，在温度一定时，根据玻兹曼分布，在i能级与基态上的粒子数之比为N i/ N0= 。

3.（2 分）分解反应A(s) = B(g) + 2C(g)，该反应的标准平衡常数K pθ与解离压力p之
间的关系为____。

4.（2 分）NaHCO3(s)在真空容器中部分分解为Na2CO3(s)、H2(g)和CO2(g)达成平衡，
则系统中的组分数C=相数Ф=，自由度数f=。

5.（1 分）298 K时，有1 mol 50 kPa的纯理想气体，它的化学势与标准态化学势差值：μ-μθ= 。

6.（2 分）通过电动势的测定，可以求难溶盐的活度积，今欲求AgCl的活度积，则应设
计的电池为：_____。

7.（1 分）有一ZnCl2水溶液，m = 0.002 mol·kg-1，± = 0.83，则a±为。

8.（2 分）已知某基元反应的阈能E c= 83.68 kJ·mol-1，则在300 K是有效碰撞的分数等
于。

9.（2 分）当无机盐溶于水后，溶液的表面张力与浓度的关系为d
dc
γ
____0，溶液表面
浓度将溶液的本体浓度（填“大于”、“小于”或“等于”），发生____吸附。

10.（2 分）在稀的砷酸溶液中，通入H2S（g）以制备硫化砷As2S3溶胶，该溶胶的稳
定剂是略过量的H2S，则所形成胶团的结构式是。

三、回答问题（每题4分，共20分）
1.什么是稀溶液的依数性？稀溶液有哪些依数性？
2.沸点和恒沸点有何不同？
3.将Zn(s)和Ag(s)作为电极插在HCl溶液中构成的电池是否为可逆电池？
4.同一固体，大块颗粒和粉状颗粒，其溶解度那个大？为什么？
5.为什么吸附法测定固体比表面的实验一般在比亚0.05~0.35之间进行？
四、（15分）
设某气体的状态方程为pV m=RT，式中b= 2.67×10-5m3·mol-1，试回答如下问题：（1）在298 K和1000 kPa是时，1mol该气体克服100 kPa的外压作等温膨胀，直至终态压力也为100 kPa，求该过程的W，Q，U，H，S，A和G。

（2）求该气体的（C V–C p）的值。

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（3）用计算说明该气体经Joule-Thomson 实验后的温度将如何变化？
五、（10分）
在标准压力和298 K时，有反应N2(g) + O2(g) = 2NO(g)，已知该反应的r H mθ= 180.50 kJ·mol-1，r S mθ = 24.81 J·mol-1K-1。

设反应的r C p,mθ = 0。

试计算：（1）当该反应的r G mθ = 125.52 kJ·mol-1时的反应温度；
（2）在标准压力和题（1）的反应温度下，反应的标准平衡常数K pθ；
（3）在标准压力和题（1）的反应温度下，反应开始时只有等物质的量的N2(g)和
O2(g)，计算该反应中N2(g)的平衡转化率。

六、（10分）
已知Hg-Tl二组分体系的数据如下：
（1）绘制其温度-组成图（示意图）；
（2）指出各相区、水平线段、交点的相数；
（3）为扩大低温测量范围，应选什么组成的Hg-Tl 混合物做温度计较合适？
七、（10分）
在298 K和标准压力下，用电解沉积法分离Cd2+和Zn2+混合溶液。

已知Cd2+和Zn2+浓
度均为0.1 mol·kg-1(设活度因子均为1)。

试问：
(1)阴极上首先析出何种金属？用未镀铂黑的铂作阴极，H2(g)在铂上的超电势为0.6V，在Cd上的超电势为0.8 V。

(2)第二种金属析出时第一种析出的离子的残留浓度为多少？
已知：φθ(Cd2+/Cd) = -0.402 V，φθ(Zn2+/Zn) = -0.763 V。

八、（10分）
有如下电池：Cu(s) | CuAc2(0.1 mol·kg-1) | AgAc(s) | Ag(s)
已知298 K时该电池的电动势E（298 K）= 0.372V，温度为308 K时，E（308K）= 0.374 V，设电动势E随温度的变化是均匀的。

又知298 K 时，φθ（Ag+|Ag）= 0.799V，φθ(Cu2+|Cu) = 0.337 V.
（1）写出电极反应和电池反应；
（2）当电池可逆地输出2 mol 电子的电荷量时，求电池反应的r G m，r H m和r S m；
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（3） 求醋酸银 AgAc(s)的容度积 K sp θ
(设活度因子均为 1)。

九、(12 分)
N 2O(g)的热分解反应为：2N 2O(g) = 2N 2(g) + O 2(g)，在一定温度下，反应的半衰期 与初始压力成反比。

在 970 K 是时，N 2O(g)的初始压力为 39.2 kPa ，测得半衰期为 1529 s ；在 1030 K 时，N 2O(g)的初始压力为 48.0 kPa ，测得半衰期为 212 s 。

（1） 判断该反应的级数。

（2） 计算两个温度下的速率常数。

（3） 求反应的实验活化能。

（4） 在 1030 K ，当 N 2O(g)初始压力为 53.3 kPa 时，计算总压达到 64.0 kPa 所需的
时间。

十、（5 分）今有一光化学过程：
① M + h νi I a
（I a 为吸收光强度）
→ M*
k f
（荧光过程比速为 k f ） ② M* → M + h νf ③ M* + Q → M + Q * （猝灭过程比速为 k Q ）
1 1 k
Q 根据上述历程，可得 Stern-Volmer 关系： = + [Q ] 1
I f
k
f I
a
式中，[Q ]为猝灭剂浓度。

请证明上述关系（此关系式在光化学中很有用，作 I f -1
~ [Q ]
图，则可由斜率求的 k Q / k f 。

若荧光的消失速率可测定，则 k Q 即可求得。