中科院2022年物理化學(甲)考研真題（含答案）

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中國科學院大學

2022年招收攻讀碩士學位研究生入學統(tǒng)一考試試題

科目名稱：物理化學（甲）

考生須知：1．本試卷滿分為150分，全部考試時間總計180分鐘。

2．所有答案必須寫在答題紙上，寫在試題紙上或草稿紙上一律無效。

3．可以使用無字典存儲和編程功能的電子計算器。

下列一些基本常數(shù)供解題時參考：

23-23-1

阿伏伽德羅常數(shù)NA=6.02×10;玻茲曼常數(shù)kB=1.38×10J·K;

摩爾氣體常數(shù)R=8.314J·mol-1·K-1；法拉第常數(shù)F=96500C·mol-1

一、是非題(每小題1分，共20分)(判斷下列各題是否正確，正確用“√”表

示，錯誤用“×”表示)

1.分子的算術平均速率與均方根速率之比為0.92。

2.兩瓶理想氣體,如果分子的平均平動能相同，密度不同，則壓力不一定相同。

3.在一定溫度、壓力下，溶劑A和溶質(zhì)B形成一定濃度的稀溶液，盡管采用不同

的濃度表示方式，A和B的活度依舊相同。

4.X、Y形成固液相圖和X、Y構(gòu)成固溶體時，若X中加入Y可使系統(tǒng)熔點升高，

則Y在固溶體中的含量比Y在液相中的含量低。

5.在101.325kPa、100℃下，1molH2O(l)與373K大熱源接觸，向真空蒸發(fā)為同溫

θ

同壓的水蒸氣時，可用△rGm來判斷過程進行的方向。

6.在P-V圖中，理想氣體恒溫可逆過程與絕熱可逆過程的曲線不可能有兩個交

點。

7.單組分液體正常沸點下沸騰變?yōu)闅怏w時，摩爾焓和摩爾體積均增加。

8.化學反應可以同時正、反兩個方向進行，在一定條件下，當正、反兩個方向的

物質(zhì)濃度相等時，系統(tǒng)就達到了平衡狀態(tài)。

9.電極極化是指：電極有電流通過時，電極電勢偏離平衡電勢的現(xiàn)象。

10.宏觀動力學所得結(jié)果是大量分子的平均行為和總反應的規(guī)律,而微觀反應動

力學則研究從確定能態(tài)的反應物到確定能態(tài)生成物的反應特征。

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11.封閉系統(tǒng)恒溫恒壓下，熱反應總是向系統(tǒng)吉布斯自由能降低的方向進行，但

許多光化學反應卻能使反應的吉布斯自由能增加。

12.恒壓條件下，向平衡體系中充入惰性氣體與減小體系壓力是等效的。

13.反應級數(shù)可以是正整數(shù)也可以是分數(shù)。

14.超電勢體現(xiàn)電勢偏離平衡電勢的程度,偏離程度小于某一值時，電極上不會發(fā)

生電化學反應。

15.一個分子中原子個數(shù)越多，其混亂度越大,熵值也就越大。

16.無論對獨立非定位系統(tǒng)還是定位系統(tǒng)，若能量零點選擇不同，則對U、H、A、

G求解值都有直接影響。

??

17.任何雙原子分子,分子占據(jù)振動第一激發(fā)態(tài)能級幾率在=In2時最大,其值

?

都是25%。

18.物質(zhì)表面自由能是單位面積的表面層分子所具有的自由能。

19.在形成沉淀的陳化過程中，小顆粒不斷溶解，大顆粒不斷長大，可歸因于溶

解度與顆粒大小有關，顆粒越小溶解度越大。

20.油箱中?；煊行∷?，油中加入一定量的有機電解質(zhì)是為了增加油的電導，

減小流動電勢,防止因儲油罐中小水滴運動形成的流動電勢給油罐帶來危險。

二、單項選擇題(每小題2分，共60分)

1.一杯水放在剛性絕熱箱中，若以箱及其內(nèi)的空氣和杯中的水作為研究對象時，

該體系屬于

A.孤立體系B.敞開體系C.封閉體系D.絕熱體系

2.封閉體系中進行不可逆循環(huán)過程,其熱溫商之和

A.＞0B.＜0C.＝0D.無法確定

3.基爾霍夫定律：△H＝△H＋?2，由T下的△H計算T下的

21∫?1∑????,?(?)??112

△H2

A.只能直接用于反應物和生成物都為氣體的化學反應過程

B.能直接應用于任何反應過程

C.只能直接用于等壓過程中無相變、無其他功的化學反應過程

D.只能用于均相體系在等壓過程中的化學反應過程

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4.下列說法正確的是

A.理想氣體的焦耳-湯姆孫系數(shù)μ不一定為0

B.非理想氣體的焦耳-湯姆孫系數(shù)μ一定不為0

C.使非理想氣體的焦耳-湯姆孫系數(shù)為0的P、T的值只有一組

D.理想氣體不能用作電冰箱的工作介質(zhì)

5.已知1.6324g蔗糖在量熱計中燃燒時，溫度升高2.854K,蔗糖的燃燒熱為

5646.73kJ·mol-1,蔗糖的摩爾質(zhì)量為342g·mol-1,則量熱計與其中水的總熱容為

A.12.00J·mol-1·KB.11.96J·mol-1·K

C.9.444kJ·K-1D.8.361kJ·K-1

6.等溫下，反應aA+Bb=cC+dD的△rCp=0,那么

θθθ

A.△rHm與T無關，△rSm與T無關，△rGm與T無關

θθθ

B.△rHm與T無關，△rSm與T無關，△rGm與T有關

θθθ

C.△rHm與T無關，△rSm與T有關，△rGm與T有關

θθθ

D.△rHm與T無關，△rSm與T有關，△rGm與T關

7.熵是體系混亂度的量度，下列敘述中明正確的是

A.同種物質(zhì)：Sm(g)＞Sm(l)＞Sm(s)

B.同種物質(zhì),溫度越高熵值越大

C.分子內(nèi)含原子數(shù)越多,熵值越大

D.0K時,任何純物質(zhì)的值都等于0

8.NaCl(l)和恒壓下純水經(jīng)半透膜達成滲透平衡時，該體系的自由度為

A.1B.2C.3D.4

θ

9.Zn(s)＋CSO4(aq)＝Cu(s)＋ZnSO4(aq),在298.15K,p下：

(1)在燒杯中發(fā)生化學反應

(2)原電池中放電對外做電功

下列關系式成立的是

A.△H1＝△H2B.Q1＝Q2C.△H2＝Q2D.△H1＞△H2

10.測定反應活化能常用的方法是

A.測定等容反應熱，由等容反應熱計算反應活化能

B.測定不同溫度下的反應速率常數(shù)k，以lnk對1/T作圖，由斜率計算

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C.測定不同溫度下的反應速率常數(shù)k，以lnk對1/T作圖，由截距計算

D.測定一個溫度下的速率常數(shù)k和指前因子A，由阿倫尼烏斯方程計算

11.某理想氣體由始態(tài)(P、V1、T1)分別經(jīng)：等溫可逆過程(T、R)、絕熱可逆過程

(A、R)、絕熱不可逆過程(A、IR)膨脹至壓力相同的終態(tài)(P、V2、T2)，則

A.△ST、R＞△SA、IR＞△SA、R＝0B.△ST、R＞△SA、IR＞△SA、R＞0

C.△ST、R＞△SA、R＞△SA、IR＞0D.△ST、R＝△SA、IR＝△SA、R＝0

12.一個電池反應確定的電池E值的正或負可用來說明

A.電池是否可逆

B.電池反應是否已達平衡

C.電池反應的限度

D.電池反應自發(fā)進行的方向

13.298K、0.1mol·dm-3的HCI(l)中氫電極的熱力學電勢-0.06V,電解此溶液時，

氫在銅電極上的析出電勢E為

A.大于-0.06VB.-0.06V

C.小于-0.06VD.不能確定

14.對于反應A＋B＝C＋D,需要經(jīng)過若干步基元反應來完成，則總反應速率為

A.各基元反應速率之和

B.反應速率最快的一步?jīng)Q定

C.反應活化能最大的一步?jīng)Q定

D.反應活化能最小的一步?jīng)Q定

15.在溫度和壓力一定時，純水的化學勢u與水溶液中水的化學勢u*的關系為

A.u*＞uB.u*＜uC.u*＝uD.不能確定

16.NH4S(s)和任意量的NH3(g)及H2S(g)達到平衡時,系統(tǒng)的自由度為

AB.2C.3D.4

17.在一定溫度下，純NH4HS(s)置于抽空容器中，分解達到平衡時體系總壓力為

p，則平衡常數(shù)Kp

A.0.25p2B.0.25pC.p2D.0.5p2

18.水在三相點附近,汽化熱和熔化熱分別為44.82kJ·mol-1、5.994kJ·mol-1,則

在三相點附近冰的升華熱為

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A.38.83KJ·mol-1B.50.81KJ·mol-1

C.-38.83KJ·mol-1D.-50.81KJ·mol-1

19.下列說法正確的是

A.活化能不可能為負值

B.活化能僅對基元反應而言

C.不是每個反應都有阿倫尼烏斯活化能

D.阿倫尼烏斯活化能是一個微觀量

20.CaCO3(s)＝CaO(s)＋CO2(g)，在標準壓力下使反應能在一定速率下進行，試估

θθ

算該反應進行的溫度(已知298K時,該反應的△rHm和△rSm分別為

177.86kJ·mol-1、160.6J·mol-1·K-1)

A.835KB.1107KC.1200KD.1800K

2-1

21.反應203＝3O2的速率方程可表示為-d[O3]/dt＝k[O3]·[O2]或d[O2]/dt=k＇

2-1

[O3]·[O2]，則速率常數(shù)k和k＇的關系為

A.2k＝3k＇B.k＝k＇C.3k=2k＇D.-k/2＝k＇/3

22.下列說法不正確的是

A.對封閉體系、無非體積功的理想氣體而言，溫度從T1到T2，Cp為常數(shù)，則△

H=Cp(T2-T1)

B.Cp與氣體本性有關，且隨溫度變化

C.對封閉體系、無非體積功的理想氣體而言，溫度從T1到T2，Q=Cp(T2-T1)

D.對于氣體,Cp,m＞Cv,m

23.粒子的配分函數(shù)q是

A.對一個粒子的所有可能狀態(tài)的玻耳茲曼因子取積

B.對一個粒子的玻耳茲曼因子取和

C.粒子的簡并度和玻耳茲曼因子的乘積取和

D.對一個粒子的所有可能狀態(tài)的玻耳茲曼因子取和

22/3

24.三維平動子的平動能εt＝6h/8mV能級的筒并度為

A.1B.3C.6D.O

25.1mol理想氣體，298K時q=1.6，ε0＝0，g0＝1,基態(tài)分子數(shù)為

A.3.76×1023mol-1B.6.02×1023mol-1

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C.1.88×1023mol-1D.9.64×1023mol-1

26.氣體CO和N2有相近的轉(zhuǎn)動慣量和相對分子質(zhì)量，在相同溫度和圧力吋，兩者

平動和轉(zhuǎn)動熵的大小為

A.St,m(CO)＝St,m(N2),Sr,m(CO)＞Sr,m(N2)B.St,m(CO)＞St,m(N2),Sr,m(CO)＞Sr,m(N2)

C.St,m(CO)＝St,m(N2),Sr,m(CO)＜Sr,m(N2)D.St,m(CO)＝St,m(N2),Sr,m(CO)＝Sr,m(N2)

27.已知某溶液溶于水后，溶液的表面張力與活度α的關系為γ＝γ0－Aln(1＋B

α),其中γ0為純水的表面張力，A、B均為常數(shù)，則此溶液中溶質(zhì)的表面過剩Γ

與活度α的關系為

A.Γ＝-Aα/RT(1＋Bα)B.Γ＝-ABα/RT(1＋Bα)

C.Γ＝ABα/RT(1＋Bα)D.Γ＝-Bα/RT(1＋Bα)

28.298K時,蒸氣苯在石墨上的吸附，符合朗繆爾吸附等溫式,在40Pa時,覆蓋

度θ=0.05，當θ＝1/2時，苯氣體的平衡壓力為

A.400PaB.760PaC.1000aD.200Pa

29.已知在某溫度下水銀的表面張力為0.48Nm-1,密度為13.6×103kg·m-3,重力

加速度g=9.8m·s-1,設接觸角近似等于18，將內(nèi)徑為0.1mm的毛細管插入該

水銀中，液面將

A.上升0.141mB.上升0.0705mC.下降0.141mD.下降0.0705m

30.已知293K時,水－辛醇的界面張力為0.009N·m-1,水－汞的界面張力為

0.375N·m-1,汞－辛醇的界張力為0.348N·m-1,故可以斷定

A.辛醇不能在水－汞界面上鋪展開B.辛醇可以在水－汞界面上鋪展開

C.辛醇可以溶于汞D.辛醇浮在水面上

三、計算和簡答(共6小題，共70分)

1.(14分)1mol單原子分子理想氣體，從始態(tài)為273K、100kpa分別經(jīng)下列可逆變

化到達各自的終態(tài)，試計算各過程的Q、W、△U、△H、△S、△A、△G。

(假定在273K、100kpa下，該氣體的摩爾熵為100J·mol-1·K-1)

(1)恒溫下壓力加倍

(2)恒壓下體積加倍

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2.(12分)稀溶液的依數(shù)性是什么？產(chǎn)生依數(shù)性的根本原因是什么?弱電解質(zhì)溶

于水，用亨利定律計算溶質(zhì)蒸汽壓與計算依數(shù)性所用的濃度是否相同?請說明理

由。

*

3.(10分)353K時，P水＝47.335kPa,溴苯水蒸氣蒸餾溫度為368K,在實驗室大氣

壓力101.32kPa下，水蒸氣蒸餾時，試求水蒸氣中溴苯的質(zhì)量分數(shù)。

(溴苯的摩爾質(zhì)量為0.1569kg·mol-1)

4.(12分)潮濕的AgCO3(s)在110℃下用空流干燥，如果要避免AgCO3(s)分解為

AgO(s)和CO2(g)，則空氣中CO2的分壓至少是多少?

(298.15K、100kPa下相關熱力學數(shù)據(jù)如下表，假設Cp，m在298K到384K為常數(shù))

θ-1-1θ-1-1-1

Sm(298.15K)/J·mol·K△fHm(298.15K)/J·molCp,m/J·mol·K

AgCO3167.36-501700109.6

AgO121.75-2908068.6

CO2213.80-39346040.2

θ＋

5.(12分)已知燃料電池H2(p1)，Pt∣H2SO4(a)∣Pt,O2(p2)。已知p1＝p,a(H)=1,

θ

空氣為O2源，不考慮空氣中其他組分對電池的影響，空氣圧強為p，工作溫度

為25℃。

(1)寫出正負、極反應及總反應

θ＋-1

(2)已知?(O2/H,H2O)＝1.2V,氫氣完全燃燒的標準摩爾焓是-285.9kJ·mol，試

算電池的理論熱效率

(3)結(jié)合熱力學解釋燃料電池在能量利用上的優(yōu)勢

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2+3+-

6.(12分)反應[Co(NH3)5F]＋H2O→[Co(NH3)5H2O]＋F是一個酸催化反應，設反應

2+2+a+b

的速率公式可表示為:-d[Co(NH3)5F]/dt=k{[Co(NH3)5F]}·[H]，現(xiàn)測得某

三次實驗數(shù)據(jù)并列于下表中：

2+-3+-3

{[Co(NH3)5F]}/mol·dm[H]/mol·dmT/℃t1/2/ht3/4/h

0.10.012512

0.20.02250.51

0.10.01350.51

試求：

(1)a、b

(2)速率常數(shù)k

(3)該反應的活化能Ea

(請將試卷與答題卷一同交回)

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中國科學院大學2022