北京科技大学2011年硕士学位研究生入学考题物理化学B

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北京科技大学

2011年硕士学位研究生入学考试试题

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试题编号： 627 试题名称：物理化学B （共 5 页）适用专业：化学说明： 1.所有答案必须写在答题纸上，做在试题或草稿纸上无效。

2.符号$在右上角表示标准态, 例如p$表示一个标准大气压100kPa. E$表示标准电动势等。

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一、选择题 ( 共17题，每题2分，34分 )

1. 理想气体经历绝热不可逆过程从状态 1 (p1,V1,T1)变化到状态 2 (p2,V2,T2)，所做的功为： ( ) (A) p2V2-p1V1； (B) p2(V2-V1)；

2. 若已知某溶液中物质B的偏摩尔混合Gibbs自由能为-889.62 J?mol-1, 温度为300 K，则B的活度ax(B)为: ( )

(A) 0.65； (B) 0.7； (C) 0.8； (D) 0.56

3. 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。

4. 下列表达式中不正确的是： ( ) (A) (?U/?V)S = -p （适用于任何物质）； (B) dS = Cpdln(T)- nRdln(p)（适用于任何物质）； (C) (?S/?V)T = (?p/?T)V （适用于任何物质）；(D) (?U/?p)T = 0（适用于理想气体）。

5. 在一绝热箱中装有水，水中通一电阻丝，由蓄电池供电，通电后水及电阻丝的温度均略有升高，今以水和电阻丝为体系，其余为环境，则有： ( )

(A) Q < 0 , W = 0 , ΔU < 0 ； (B) Q = 0 , W < 0 , ΔU > 0； (C) Q > 0 , W = 0 , ΔU > 0 ； (D) Q < 0 , W = 0 , ΔU > 0

6. 298 K时，HCl(g，Mr=36.5)溶解在甲苯中的亨利常数为245 kPa?kg?mol-1，当HCl(g)在甲苯溶液中的浓度达2%时，HCl(g)的平衡压力为： ( )

(A) 138 kPa； (B) 11.99 kPa； (C) 4.9 kPa； (D) 49 kPa

7. 某理想气体从同一始态(p1,V1,T1)出发，分别经恒温可逆压缩和绝热可逆压缩至同一体积

V2，若环境所做功的绝对值分别为WT和WA，问WT和WA的关系如何? ( ) (A) WT>WA； (B) WT

8. 纯液体苯在其正常沸点等温汽化，则： ( )

$$$$$

(A) ΔvapU=ΔvapH，ΔvapF=ΔvapG，ΔvapS> 0 ；

$$$$$

(B) ΔvapU<ΔvapH，ΔvapF<ΔvapG，ΔvapS> 0 ；

$$$$$

(D) ΔvapU<ΔvapH，ΔvapF<ΔvapG，ΔvapS< 0 。

9. 理想气体反应CO(g) + 2H2(g)=CH3OH(g)的ΔrG $m与温度T的关系为：

ΔrG $m=-21 660+52.92T，若要使反应的平衡常数K>1，则应控制的反应温度： ( ) (A) 必须低于409.3℃； (B) 必须高于409.3 K； (C) 必须低于409.3 K； (D) 必须等于409.3 K。

10. 电池在恒温、恒压及可逆情况下放电, 则其与环境的热交换为 ( ) (A) ?rH ； (B) T?rS ； (C) 一定为零； (D) 与?rH与T?rS均无关

11. 25℃时, H2在锌上的超电势为 0.7 V，? (Zn2+/Zn) = -0.763 V，电解一含有 Zn2+(a=0.01) 的溶液，为了不使 H2析出，溶液的 pH值至少应控制在 ( )

(A) pH > 2.06； (B) pH > 2.72； (C) pH > 7.10； (D) pH > 8.02

12. 下述电池的电动势应该为（设活度系数均为1）：（）

(A) - 0.059 V； (B) 0.059 V； (C) 0.059 V/2； (D) -0.118 V

13. 298 K 时，? (Au+/Au) = 1.68 V，? (Au3+/Au) = 1.50 V，

? (Fe3+/Fe2+) = 0.77 V 则反应 2Fe2++ Au3+= 2Fe3++ Au+的平衡常数K: ( ) (A) 4.33×1021； (B) 2.29×10-22； (C) 6.61×1010； (D) 7.65×10-23 14. 下列电池的电动势，哪个与Br -的活度无关：（）

（C）Pt,H2(g)|HBr(aq)|Br2(l),Pt；（D）Hg(l)|Hg2Br2(s)|KBr(aq)||AgNO3(aq)|Ag(s)

15. 某二级反应，反应物消耗 1/3 需时间 10 min，若再消耗 1/3 还需时间为： ( ) (A) 10 min； (B) 20 min； (C) 30 min； (D) 40 min

16. 满足电池能量可逆条件的要求是：（）

（A）电池内通过较大电流；（B 没有电流通过电池

（C）有限电流通过电池; (D) 有一无限小的电流通过电池

17. 化学反应速率常数的 Arrhenius 关系式能成立的范围是： ( )

(A) 对任何反应在任何温度范围内; (B) 对某些反应在任何温度范围内; (C) 对任何反应在一定温度范围内; (D) 对某些反应在一定温度范围内.

二、填空题 (17题，除18题和20题3分外，其余每题均为2分，共30分 )

18. 若反应 C(s) + O2(g) = CO2(g) 在恒温、恒压条件下发生，其 ΔrHm< 0，若在恒容绝热条

件下发生，则ΔrUm _____ 0，ΔrSm _____ 0。（填：＞、＜、＝）

19. 实际气体绝热自由膨胀，ΔU 0，ΔS _____ 0。（填：＞、＜、＝）

20. A，B二组分形成下列各体系时，B物质的亨利常数kx,B与其饱和蒸气压pB相比，应该是：

(1) 当A，B形成理想液态混合物时，kx,B____ pB

(2) 当A，B形成一般正偏差体系时，kx,B____ pB

(3) 当A，B形成一般负偏差体系时，kx,B____ pB

（填：＞、＜、＝）

21. 在一绝热刚性容器中进行某一化学反应，该体系的内能变化为 ______ ，

焓变化为 _______ 。

22. 理想气体经节流膨胀，ΔS _____ 0，ΔG _____ 0。（填：＞、＜、＝）

23. 2 mol氢气由20p,300 K进行等温膨胀,终态压力为p。已知终态的逸度与始态的逸度之比f2/f1=0.050 58,则终态与始态的化学势之差值为____________________。

24. 理想气体等温过程的?F ΔG。（填> 、< 、=）

25. 在体积一定的条件下，反应体系中加入惰性气体，平衡应向哪个方向移动：。（填：向左、向右，不移动）

26. 水的临界点的温度是647 K，在高于临界点温度时，不可能用方法使气体液化。

27. 测定电动势必须在______= 0条件下进行，因此采用_______法。

28. 2NO + O2 ＝ 2NO2 的反应机理拟定为：

2NO ? N2O2 (达到平衡，平衡常数为 K1)

N2O2+ O2＝ 2NO2 (慢，速率常数为 k2)

总包反应对 O2是级；对 NO 是级。

29. NiO(s)与Ni(s)，H2O(g),H2(g),CO2(g)及CO(g)呈平衡, 则该体系的独立组分数为 ,自由度数为。

30. 由水和正丁醇组成的部分互溶体系，有两个液相、一个气相，为了确定该体系的状态，

除了水和正丁醇的数量之外，还需要确定个独立变量

31. 已知 ? (Zn2+,Zn)＝－0.763 V, ? (Fe2+,Fe)＝－0.440 V 。这两电极排成自发电

池时, E＝________V, 当有 2 mol 电子的电量输出时,电池反应的K＝________。

三、计算题 (8题，共70分)

32. （10分）试计算 0℃，p下的1 mol液体水转变成 200℃，3p 下的水蒸气过程中，体

系的 ΔU，ΔH及ΔS。假设水具有恒定的密度和热容，且水蒸气为理想气体，已知水的摩尔汽化热为 40.60 kJ·mol-1，摩尔定压热容的计算公式如下： Cp, m /J·K-1·mol-1=36.86-7.95×10-4(T/K) + 9.20×10-7(T/K)2

33. （10 分）333 K时,苯胺和水的蒸气压分别是0.760 kPa和19.9 kPa,在此温度下苯胺和水

部分互溶形成两相,两相中苯胺的摩尔分数分别为0.732和0.088，(1)假设每一相中溶剂遵守拉乌尔定律、溶质遵守亨利定律,计算两个亨利常数k1(苯胺层中)和k2. (水层中)， (2)求出水层中每个组分的活度系数，活度的标准态分别先以拉乌尔定律为参考,后以亨利定律为参考。

34. （5分）甲烷转化反应

CH4(g)＋H2O(g)＝CO(g)＋3H2(g)

在 900 K 下的平衡常数 Kp＝128×102(kPa)2,若取等物质的量的甲烷与水蒸气反应，问在 900 K 及 p$压力下达平衡时物系的组成。

35. （10 分）1 mol单原子分子理想气体，始态为p1=202 650 Pa，T1=273 K，沿可逆途径p/V=a (常数)至终态，压力增加一倍，计算V1, V2, T2, ΔU, ΔH, Q, W及该气体沿此途径的热容C。已知CV,m=3R/2，R=8.314（J/（K?mol））。

36. （10 分）在 373 K 时，水的饱和蒸气压为 101.3 kPa，表面张力??为 0.0580 N·m-1，在373 K条件下，水中有一个含有 50 个气态水分子的蒸气泡，试求泡内水的饱和蒸气压（373 K 时，水的密度 ? = 0.950×103 kg·m-3）。

37. （5分）二乙醚的正常沸点为307.6K,若将此二乙醚贮存于可耐103 kPa压力的铝桶内，

试估算此种桶装二乙醚存放时可耐受的最高温度? 38．（10 分） 298 K 时，某一电导池中充以 0.1 mol·dm-3的KCl溶液（其k = 0.14114 S·m-1），其电阻为 525 ?，若在电导池内充以 0.10 mol·dm-3 的 NH3·H2O 溶液时，电阻为2030?。已知这时纯水的电导率为 2×10-4 S·m-1。?m(OH-) = 1.98×10- 2S·m2·mol-1 ?m(NH4) = 73.4×10-4 S·m2·mol-1。

（甲）求该 NH3·H2O 溶液的解离度；(乙) 若该电导池充以纯水，电阻应为若干？

39. （10 分） 321 K下，在200 ml 0.1 mol·dm-3 d-莰酮-3-羧酸的酒精溶液中，发生下列

两个反应并得到如下结果，试求k1, k2各为多少？

C10H10COOH

k1???$$

C10H10O + CO2 (1)

k2C2H5OH + C10H10COOH

C10H10COOC2H5 + H2O (2)

t/min 中和20 ml 0.1 mol·dm-3 原酸需0.05 mol·dm-3 Ba(OH)2 ml数产生CO2的质量/g 0 20 — 10 16.26 20 13.25 30 10.68 0.2095 0.0841 0.1545

四、问答题 ( 3题，除40题6分外，其余每题均为5分，共16分 ) 40. 对于理想气体, 试证明： (?T/?p)S =V/Cp

41. 在 1.01325×105 Pa 下， CaCO3(s) 于 1169 K 分解为 CaO(s) 和 CO2(g)并呈平衡。 (1) 请绘出 CaO-CO2二组分体系在 1.01325×105 Pa 下的等压相图； (2) 标出各个相区的相态。

42. 在25℃ 时，A，B 和 C 三种物质互不发生反应，这三种物质所形成的溶液与固相 A 和

由 B 和 C 组成的的气相同时呈平衡。 (1) 试问此体系的自由度数为几？

(2) 试问此体系中能平衡共存的最大相数为多少？

(3) 在恒温条件下，如果向此溶液中加入组分 A，体系的压力是否改变？如果向体系

中加入组分 B，体系的压力是否改变？

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