天津大學(xué)2010年839物理化學(xué)（含答案）考研真題

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天津大學(xué)招收2010年碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試題

考試科目名稱：物理化學(xué)考試科目代碼：839

所有答案必須寫在答題紙上，并寫清楚題號，答案寫在試題上無效。

一、填空題(32分)

1.封閉系統(tǒng)發(fā)生一循環(huán)過程，Q。

A.>0；B.<0；C.=0；D.不確定

2.封閉系統(tǒng)理想氣體的真空膨脹過程(焦耳實(shí)驗(yàn))，S。

A.>0；B.<0；C.=0；D.不確定

3.101.325kPa下，5°C的水變?yōu)?°C的冰，。

HHH

A.；B.；C.；D.與H關(guān)系不定

TTT

S

4.對于一組成固定的封閉系統(tǒng)。

pT

VVCpV

A.；B.；C.；D.

TTppTH

溶液

5.飽和蔗糖(C12H22O11,A)水溶液中AsA。

A.>；B.<；C.=；D.不確定

6.理想氣體反應(yīng)aAbBxXyY在恒壓、絕熱條件下進(jìn)行。若非體積功為零，則

rH。

A.>0；B.<0；C.=0；D.不確定

dlnpH

7.克勞修斯克拉佩龍方程相變m適用于、相變，公式推

dTRT2

導(dǎo)中采用的近似條件為、。

8.某雙原子分子可看作一維諧振子，其振動能級分布數(shù)分別為n0,n1,n2,等。已知溫度

T下系統(tǒng)處于熱平衡時nn100.528，則nn30。

9.1.00mol苯(CH66)和4.00mol甲苯(C6H5CH3)在25°C，100kPa下混合形成理想液

態(tài)混合物，則該過程的熵變S。(寫出公式及結(jié)果)

10.某溫度、壓力下Hg2、Ng2和NH3g反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡的系統(tǒng)中，組分?jǐn)?shù)

C；自由度數(shù)F。

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考試科目名稱：物理化學(xué)考試科目代碼：839

11.某氣相基元反應(yīng)ABC的活化能為Ea,1，摩爾反應(yīng)焓為rmH，則其逆反應(yīng)

BCA的活化能Ea,1。

3

12.某二級反應(yīng)2A產(chǎn)物，A的濃度由初始濃度cA,02.0moldm降至cA,11.0

33

moldm所需時間為90s，問從cA,1再降至cA,20.5moldm所需時間t。

13.寫出下面三個表面化學(xué)公式

開爾文公式；

楊氏方程；

朗繆爾吸附等溫式；

14.若有一物質(zhì)加入到水中后，可令液體的表面張力降低，則該物質(zhì)在表面的濃度

其在溶液本體的濃度。判斷所依據(jù)的公式為(寫出具體公式)。

15.憎液溶膠在熱力學(xué)上是不穩(wěn)定的，它能夠相對穩(wěn)定存在的三個重要原因

是，，。

二、(18分)

在恒定溫度125°C下，100kPa1molHg2和100kPa0.5molOg2完全反應(yīng)生

成100kPa1molH2Og，求過程的H、S、U、G及A。25下各組分標(biāo)準(zhǔn)

摩爾生成焓、標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵及25~125°C間的平均摩爾定壓熱容見下表：

Hg2Og2H2Og

$1

fmHkJmol00241.818

$11

SmJmolK130.684205.138188.825

CJmol11K

p,m29.0529.7133.96

三、(14分)

煤炭化工中，為了將煤轉(zhuǎn)化成有用的化工原料，常將煤在高溫下與水蒸氣反應(yīng)，生

成重要的合成氣(COH2)，反應(yīng)式如下：

C(s)H22O(g)CO(g)H(g)

已知在1000K、101.325kPa的條件下，反應(yīng)物H2Og的平衡轉(zhuǎn)化率0.844。求：

(1)1000K下反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)；

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(2)若已知反應(yīng)在1200K的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K$＝38.08，試計(jì)算此溫度范圍內(nèi)的平均

$

摩爾反應(yīng)焓rmH；

$$

(3)計(jì)算1200K下反應(yīng)的rmG以及平均摩爾反應(yīng)熵rmS。

四、(12分)

1.在30°C下實(shí)驗(yàn)測得苯(C66H,A)和甲苯(C6H53CH,B)混合物的蒸氣總壓為8.19

kPa，氣相和液相的組成分別為yA0.582，xA0.30。設(shè)該混合物可看作理想液態(tài)混合

物，求30時苯和甲苯的飽和蒸氣壓。

1

2.實(shí)驗(yàn)測得bB0.10molkg的乙酸水溶液的凝固點(diǎn)降低了0.191°C。水的凝固點(diǎn)

1

降低系數(shù)Kf1.86Kmolkg。該溶液可看作理想稀溶液，求該溶液0°C時H離子的

質(zhì)量摩爾濃度bH。

五、(15分)

下圖所示為AB二組分凝聚系統(tǒng)相圖

(1)標(biāo)出給定標(biāo)號的各相區(qū)的穩(wěn)定相；

(2)繪出圖中狀態(tài)點(diǎn)為a的樣品的冷卻曲線，并注明各階段時的相變化。

六、(10分)

已知鉛酸蓄電池

1

PbPbSO4sH2SO4b1.00molkg,H2OPbSO4s,PbO2sPb

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考試科目名稱：物理化學(xué)考試科目代碼：839

在25°C時的電動勢E=1.9283V，E$2.0501V。該電池的電池反應(yīng)為：

2

PbsPbO2s2SO444H22PbSOs2HO

(1)請寫出該電池的電極反應(yīng)；

(2)計(jì)算該電池中硫酸溶液的活度a、平均離子活度a及平均離子活度因子。

七、(6分)

N2和CO的轉(zhuǎn)動特征溫度分別為2.863K和2.766K。試求25°C時N2和CO的標(biāo)準(zhǔn)

$$

摩爾轉(zhuǎn)動熵Sr,mCO、Sr,m2N，并說明造成它們不同的主要原因。

八、(12分)

1.將材質(zhì)相同半徑不同的兩根毛細(xì)管插入同一液體中，利用兩毛細(xì)管中彎液面的高

4

度差h可測量該液體的表面張力?，F(xiàn)已知兩毛細(xì)管的半徑分別為r15.0010m，

323

r21.0010m，測得h1.4710m，液體密度950kgm。設(shè)液體可完全潤濕

管壁，試計(jì)算該液體的表面張力。

33

2.以等體積的0.08moldm的AgNO3溶液與0.10moldm的KI溶液混合制備AgI

溶膠。

(1)寫出其膠團(tuán)結(jié)構(gòu)的表示式，并指出該膠體粒子在電場中的移動方向；

(2)比較下列聚沉劑使該溶膠聚沉?xí)r的聚沉值大小，并將其按由大到小的順序排

列：MgNO，，CaNO，，AlNO。

32KNO332NaNO333

九、(16分)

1.一氧化氮與氧氣反應(yīng)生成二氧化氮

2NO(g)+O(g)==2NO(g)

22

假設(shè)有以下機(jī)理：

k1

2NO井N22O

k2

N22O井2NO

k3

N2O2+O2井2NO2

(1)根據(jù)上述機(jī)理推導(dǎo)以O(shè)2的消耗速率表示的反應(yīng)速率方程。

(2)實(shí)驗(yàn)表明該反應(yīng)對NO為二級，對O2為一級。在何種條件下所推導(dǎo)的速率方程

符合實(shí)驗(yàn)的動力學(xué)規(guī)律？

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考試科目名稱：物理化學(xué)考試科目代碼：839

2.高溫下氯乙烷發(fā)生氣相分解反應(yīng)

k

CH3CH22Cl2CHCHHCl

實(shí)驗(yàn)測得675K和775K下該反應(yīng)的速率常數(shù)分別為2.511041s和4.731021s。

(1)試求該反應(yīng)的活化能；

(2)675K下，密閉容器中氯乙烷的初始壓力為200kPa。求反應(yīng)進(jìn)行了1200s時系

統(tǒng)的總壓及CH2CH2的摩爾分?jǐn)?shù)。

十、(15分)

$$

AgCls在25°C下的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯函數(shù)DfmG、標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓DfmH可用

電化學(xué)的方法加以測定。

$$

(1)設(shè)計(jì)測定AgClsfmG和fmH的電池(給出電池的圖示表示)，并寫出相應(yīng)的電

極、電池反應(yīng)；

(2)給出實(shí)驗(yàn)所用主要儀器，并簡述實(shí)驗(yàn)原理；

(3)簡述實(shí)驗(yàn)需要測量哪些數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)如何處理。

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天津大學(xué)招收2010年碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試題參考答案

考試科目名稱：物理化學(xué)考試科目代碼：839

一、填空題(32分)

1.D；2.A；3.B；4.B；5.C；6.C

7.液-氣固-氣氣相看作理想氣體忽略凝聚相的體積

8.0.147

1

9.mixBSBRnClnlnxCnx，20.802JK。

10.2，1

11.EHRTa,1rm

12.180s

bp

13.ln2ppVrRT；slslcos；

rm1bp

cd

14.大于，

RTcd

15.膠粒帶電，溶劑化作用，布朗運(yùn)動

二、(18分)

$$$

解：HmolfHm398.15KfHm298.15KrCp,mT

29.71

C33.9629.059.945JK11mol

rp,m2

H241.811039.945100242.813kJ

UHBgRTH0.5RT1mol

B

242.8131030.58.314398.15241.158kJ

$11

fmS298.15K188.825130.684205.138244.828JKmol

398.15

SS$298.15KC$ln1mol

fmrp,m298.15

398.15

44.8289.945ln47.704JK1

298.15

AUTS241.158103398.1547.704222.164kJ

GHTS242.813103398.1547.704223.820kJ

三、(14分)

解：假設(shè)H2Og的初始物質(zhì)的量為1mol，平衡轉(zhuǎn)化率為，則平衡時總的物質(zhì)量

n1，平衡常數(shù)為

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考試科目名稱：物理化學(xué)考試科目代碼：839

2

12

$pp

K$$2

11pp1

0.8442101.325

(1)1000K時，K$2.509

10.8442100

KT$H$1138.08H$11

2rm；rm

(2)ln$ln

KTR112TT2.5098.31410001200

$1

解得rmH135.67kJmol。

$$$1

(3)rmGRTKln，rmG8.3141200ln38.0836.312kJmol

HG$$135.6736.31210

S$rmrm143.32JK11mol

rmT1200

四、(12)

1.解：假設(shè)混合物的蒸氣為理想氣體，根據(jù)拉烏爾定律

*yA0.582*1ypA0.418

ppA8.1915.89kPa；pB8.194.89kPa

xA0.301xA0.70

2.解：設(shè)乙酸在0°C的解離度為，則溶液中粒子(CH32COH，CH32CO和H）

總的質(zhì)量摩爾濃度b0.101，而冰點(diǎn)降低TffKb，故

Tf0.191

0.101KTff，即110.0269

0.10Kf0.101.86

b0.102.691031molkg，

H

五、(15分)

(1)1：；2：l；3.αD；4：lD；

5：lC；6：CD；7：lD；8：ll12

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考試科目名稱：物理化學(xué)考試科目代碼：839

(2)

六、(10分)

解：(1)電極反應(yīng)

2

陽極反應(yīng)：PbSO44PbSOs2e

2

陰極反應(yīng)：PbO244s4H+SO22ePbSOs2HO

(2)電池的能斯特方程為

RTaaHO2PbSOs

EE$ln24

2FaPbsaPbOsa2SO2a4H

24

$$RT22RT

ElnaSO4aHElna

FF

EE$F1.92832.050196485.309

aexpexp

RT8.314298.15

3

8.730510

aa13338.305100.2059；b34molkg1

abb$0.2059340.1297

七、(6分)

解：雙原子分子的平動熵SRlnqR

r,mr

T298.15KT298.15K

qN52.07qCO107.79

r2；r

r2N22.863KrCO12.766K

11

Sr,mN28.314ln52.78.31441.18JKmol

SCO8.314ln107.798.31447.23JK11mol

r,m

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考試科目名稱：物理化學(xué)考試科目代碼：839

兩者不同在于N2為對稱分子。由于兩個N原子的全同性，N2分子繞通過兩原子中心且

垂直于兩原子連線的軸旋轉(zhuǎn)180o得到的構(gòu)型與原構(gòu)型不可區(qū)分，因此引入對稱數(shù)來

對這種現(xiàn)象加以校正。

八、(12分)

1.解：液體在毛細(xì)管中上升的高度

2cos

h

rg

gh

由于液體可完全潤濕管壁cos1，所以

211rr12

9509.81.47102

0.0684Nm1168.4mNm

220001000

2.解：(1)KI過量，膠體粒子帶負(fù)電

x

AgInInxKxK

m

該膠體粒子在電場中向正極移動。

(2)聚沉值順序(由大到小)：

，，MgNO，CaNO，AlNO

NaNO3KNO3323233

九、(16分)

解：(1)用O2的消耗速率表示反應(yīng)速率vdO2dt

1.

dNO2

22kNOkNOkNOO0

dt12223222

2

k1NO

NO22；

kk23O2

dOkkNO2O

v2132

dOtk2k32

(2)要使導(dǎo)出的速率方程符合實(shí)驗(yàn)結(jié)果，須kk23O2，此種情況下

dO2kk132

vNOO2

dtk2

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