浙江大學(xué)2003年343物理化學(xué)(甲)（含答案）考研真題

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浙江大學(xué)

二〇〇三年攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試題

考試科目物理化學(xué)（甲）編號343

注意：答案必須寫在答題紙上，寫在試卷或草稿紙上均無效。

1.密閉氣缸內(nèi)1kg空氣由298.15K經(jīng)絕熱膨脹，降溫到218.15K。設(shè)空氣為理想氣體，平均

-1-1

分子量為29，摩爾熱熔Cv,m為20.92J·mol·K。試求以上過程中體系的?U和?H。

2.溫度為100℃、壓力為101325Pa的1mol水，在一體積合適的真空玻璃瓶中蒸發(fā)，最終成

為同溫同壓的水蒸汽。試選用合適的熱力學(xué)判據(jù)，通過計算說明上述過程為自發(fā)過程。

3.已知液體A和液體B能形成理想溶液。在某已知溫度T時，液體A和B的飽和蒸氣壓

分別為0.4×Pθ和1.2×Pθ。在溫度T時，將含有40%（摩爾百分?jǐn)?shù)）A和60%B的混合氣

體在氣缸中緩慢壓縮。求凝結(jié)出第一滴細(xì)微液滴時

（1）氣缸內(nèi)氣體的壓力；

（2）該細(xì)微液滴的組成（摩爾分?jǐn)?shù)）。

4.利用以下數(shù)據(jù)，粗略繪制Mg-Cu二元體系在常壓下的相圖，并標(biāo)出各區(qū)域的穩(wěn)定相。

Mg和Cu在常壓下形成兩種化合物：MgCu2（熔點800℃）、Mg2Cu（熔點580℃）；

Mg和Cu在常壓下的熔點分別為650℃和1085℃；

該體系的的三個低共熔點分別為Mg21%（摩爾百分?jǐn)?shù)），680℃；Mg57%，560℃；Mg83%，

380℃。

5.氣相反應(yīng)3CuCl(g)Cu3Cl3(g)的?Gm與溫度T的關(guān)系如下：

Gm52885852.34TlogT438.0T，試求2000K溫度下該反應(yīng)的?Hm和?Sm。

θ

6.反應(yīng)C(s)CO2(g)2CO(g)，在940K和1040K溫度下的平衡常數(shù)Kp分別為0.50和4.6，

請通過計算說明上述反應(yīng)是吸熱還是放熱反應(yīng)。

7.用銀電極電解AgNO3溶液。通電一定時間后，在電極上析出1.15g銀，并知道陰極區(qū)溶

+

液中Ag的總量少了0.605g。求硝酸銀溶液中離子遷移數(shù)tAg+。

8.電池Pt|H2(P)|HCl(0.1m)|Hg2Cl2(s)|Hg的電動勢E(V)與溫度T（K)的關(guān)系為

362

E0.06941.88110T2.910T

a）寫出電池反應(yīng)的反應(yīng)式；

b）計算273.15K溫度下該反應(yīng)的?Gm，?Sm以及?Hm。

9.已知273.15K時標(biāo)準(zhǔn)電極電位Fe3|Fe0.036V，F(xiàn)e3,Fe2|Pt0.770V，試計算273.15K

時電極Fe3|Fe的標(biāo)準(zhǔn)電極電位。

10.碘分子的振動能級間隔為0.43×10-20J。求300K時處于相鄰兩振動能級上的分子個數(shù)的比

值。（玻爾茲曼常數(shù)1.39×10-23J·K-1）。

1

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11.在273.15K溫度下，水的飽和蒸氣壓為2350Pa，密度為998.3Kg·m-3，表面張力為

72.75×10-3N·m-1。試求半徑為1×10-9m的水滴在273.15K時的飽和蒸氣壓。

12.某反應(yīng)ABC對于A和B皆為一級。如果反應(yīng)物A和B的初始濃度都是1mol·dm-3，

經(jīng)過10分鐘后反應(yīng)掉25%。試求該反應(yīng)的速率常數(shù)k。

13.某反應(yīng)從相同濃度開始到反應(yīng)物消耗掉20%所需要的時間，在300K時為15分鐘，在350K

時為3分鐘。試估算該反應(yīng)的活化能。

14.分別寫出氧氣分子和氮氣分子的分子軌道表示式，并指出分子是順磁性還是反磁性。

15.蛋白質(zhì)中多肽鏈的基本單元如圖。試推測該基本單元中6個原子能夠處在同一平面的主

要原應(yīng)。

O

C

CN

C

H

（本卷中p101325Pa）

2

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二〇〇三年攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試題參考答案

11

1.根據(jù)空氣為理想氣體，可知Cp,mCV,mR,Cp,m20.928.31429.234JmolK

T2m1000

UnCV,mdTCV,m(T2T1)20.92(218.15298.15)J57710.34J

T1M29

T2m1000

HnCp,mdTCp,m(T2T1)29.234(218.15298.15)J80645.52J

T1M29

2.因為在真空中蒸發(fā)，壓力是變化的，不能用?G來判斷，因為?G是用于T，P體系。

則設(shè)計可逆過程用?S來作為判據(jù)判斷。

真空蒸發(fā)

H2O(l),373K,101325PaH2O(g),373K,101325Pa

等T，P可逆相變

H2O(l)H2O(g)

QHQ

SRvapmS放

體TT環(huán)T

(pV)H

水真空蒸發(fā)為水蒸汽的過程，W0,UQH(pV)，則S

放環(huán)T

H(pV)H(pV)

SSSvapm0，所以該過程為自發(fā)過程。

體環(huán)TTT

3.（1）A，B混合氣體在氣缸中緩慢壓縮的過程為可逆過程，當(dāng)凝結(jié)出第一滴細(xì)微液滴時，氣液兩相平衡。

液體A和液體B能形成理想溶液，可應(yīng)用Raoult定律和分壓定義，xA,xB分別為液相中A，B的摩爾

分?jǐn)?shù)，yA,yB分別為氣相中A，B的摩爾分?jǐn)?shù)，即

*****

PAPAxA,PBPBxB,則PPAPBPA(PBPA)xB（1）

*

*yBPB

又由PBPBxBPyB得（2）

xBP

P*P*

所以由（）和（）的總壓AB

12P***

PB(PBPA)yB

因為只有細(xì)微液滴生成，所以可以認(rèn)為混合氣體A和B的摩爾分?jǐn)?shù)不變，即yA0.4,yB0.6，代入

求得P=67550Pa

***

（2）Raoult定律PPAPBPA(PBPA)xB，求得xA0.67,xB0.33

3

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4.由題意可得下表

（摩爾分?jǐn)?shù)）

xMg00.210.330.570.670.831.00

t/℃1085680800560580380650

T/K13589531073833853653923

T/K

熔液L

1358

L+MgCu2(s)

1073

L+Mg2Cu(s)923

L+Cu(s)

953853

833

Mg(s)+L

Cu(s)+MgCu2(s)653

MgCu2(s)+Mg2Cu(s)

Mg(s)+Mg2Cu(s)

Cu0.210.330.570.670.83Mg

xMg

5.方法一：

11

T2000K時,Gm52885852.342000log2000438.02000Jmol1590.18Jmol

(G)

由得m

dGSdTVdpSm

Tp

(Gm)152.34

Sm52.34logT52.34T438.052.34logT438.0

Tp2.303T2.303

52.34

(52.34log2000438.0)JK1242.5JK1

2.303

11

則HmGmTSm1590.182000(242.5)Jmol483409.82Jmol

4

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方法二：

G528858

m52.34logT438.0

TT

G

d(m)

52885852.34H

Tm

dTT22.303TT2

1

T2000K時，Hm483404.24Jmol

HG

則Smm242.5Jmol1

mT

K(T)H11

由方程得2rm

6.van’tHoffln()

K(T1)RT1T2

4.6H11

則有l(wèi)nrm()，解得H180.37KJ0

0.508.314Jmol1K1940K1040Krm

故上述反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。

7.陰極區(qū)：n后n前n遷n電

0.6051.15

nnnnn,nmol,nmol

后前遷電108電108

0.545n遷0.545

則nnnmol，所以

遷電tAg0.474

108n電1.15

8.

a)Pt|H2(p)|HCl(0.1m)|Hg2Cl2(s)|Hg

負(fù)極,氧化：H2(p)2e2H(0.1m)

正極,還原：Hg2Cl2(s)2e2Hg2Cl(0.1m)

凈反應(yīng)：Hg2Cl2(s)H2(p)2HCl(0.1m)2Hg

b)當(dāng)T273.15K時,E0.367V

1

GmzEF70.831kJmol

E

()1.88110322.9106T

Tp

E

T273.15K時,SzF()57.27JK1

mTp

1

HmGmTSm55.18kJmol

3

9.(1)Fe3eFe30.036VG(1)33F

Fe|FermFe|Fe

32

(2)FeeFe320.770VG(2)32F

Fe,Fe|PtrmFe,Fe|Pt

(1)(2)(3)

2

(3)Fe2eFe2G(3)22F

Fe|FermFe|Fe

5

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22F33F32F

因為rGm(3)rGm(1)rGm(2)，所以Fe|FeFe|FeFe,Fe|Pt

3332

Fe|FeFe,Fe|Pt3(0.036)0.770

則2V0.439V

Fe|Fe22

10.由題意可知v0.431020

v

1

v0.431020

kT

Ne23

則1ekTe1.39103002.804

v

N2

2ekT

p2M

11.由Kelvin公式RTln代入數(shù)據(jù)得p=6895Pa

pR'

12.列出如下平衡關(guān)系

A+BC

t=0110

t=t1-x1-xx

dx

對于A和B皆為一級反應(yīng)，則rkAB為二級反應(yīng)，所以rk(1x)2

dt

xdxtx

移項積分kdt得t

0(1x)20k(1x)

xy

令y代表經(jīng)時間t后，反應(yīng)物分解的分?jǐn)?shù)，即y，則t

1k(1y)

代入已知數(shù)據(jù)得k0.0333(moldm3)1min1

13.同一反應(yīng)從相同濃度，不同溫度下開始反應(yīng)，開始無產(chǎn)物存在，則

dx1

dtk

11kdxdtkdxdt

dx212121

2k2

dt2

x