中国石油大学物化考研真题99-05 ? ? ? ? ? ? 1 石油大学 1999年考研物理化学试题 (选择题 25分,简答题 25分,计算题 50分,共 100分) 注意事项:答案必须写在答题本纸上 一、选择题(每题 1分,共 25分,各题均为单选) 1、活塞筒中盛有空气和水(液态),设空气不溶于水。若定温下推进活塞使体积减少,水 (气态)的分压 (A)增大 (B)减小 (C)不变 (D)不一定 2、在以下哪个过程中,由理想气体组成的封闭物系的熵减少: (A)绝热不可逆压缩 (B)恒压降温 (C)不同类物种的恒温恒压混合 (D)绝热可逆膨...
试题
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(选择,简答,计算题,共 100分) 注意事项:答案必须写在答题本上
一、选择题 (各题均为单选)
1、实际气体 p→0时,pVm:
(A)→0 (B)→RT (C)Z→∞ (D)不确定
2、理想气体应该具备的两个特征是:
(A) 分子本身有体积,但无分子间作用力
(B) 分子本身无体积,但有分子间作用力
(C) 分子本身有体积,也有分子间作用力
(D) 分子本身无体积,也无分子间作用力
3、下面哪一个物理量是过程函数
(A)折射率 (B)温度 (C)热 (D)热力学能
4、下面哪一个物理量与体系中物质的量无关?
(A) 定容摩尔热容 (B) 内能 (C) 质量 (D)体积
5、反应体系在有或无催化剂存在时,下列哪些特征将不发生变化?
(A) 反应的总级数 (B)化学反应的速率 (C) 反应的历程 (D)反应的平衡转化率
6、化学势
B
被定义为:
(A) (B) (C) (D)
BC
npT
B
n
G
,,
BC
npT
B
n
U
,,
BC
npT
B
n
H
,,
BC
npT
B
n
H
,,
7、以下的哪一个体系,其组分在全部组成范围内都符合拉乌尔定律?
(A) 水-乙醇 (B) 乙醇-苯
(C) 乙醇-环己烷 (D) 邻二甲苯-间二甲苯-对二甲苯
8、在一定温度下用一个只能使溶剂透过的半透膜将纯溶剂与溶液隔开,两边压力相同。纯溶剂与溶液
中的溶剂化学势两者相比,
(A)前者较大 (B)后者较大 (C)相等 (D)不确定
9、由图可知,甲醇-氯仿溶液可以具有
(A) 最高恒沸点 (B) 最低恒沸点 (C)最高会溶点 (D)最低会溶点
10、如果某种水合盐的蒸气压低于相同温度下空气中水的蒸气压,这种盐也许会发生
(A)起泡 (B)风化 (C)潮解 (D)与空气反应
11、有一组成为 A2B的难溶盐,若在水溶液中达溶解平衡时 CA=x,CB=y则 Ksp=
(A) x2y (B) xy (C)(2x)2y (D) xy1/2
12、影响 Zn/Zn2+的标准电极电势大小的因素是:
(A) Zn2+活度 (B)温度 (C)溶液的离子强度 (D)电流密度
13、乳状液类型取决于:
(A) 水与油的密度差 (B)水和油哪个溶剂化层较厚
(C) 水和油哪个较多 (D)乳状剂对体系界面张力降低的程度
14、固体表面湿润条件是
(A) 固-气< 固-液 (B) 气-液> 固-液 (C) 固-气≥ 固-液+ 液-气 (D) θ=900
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2
15、电导率仪测出的是
(A) 溶液的电导 (B)溶液的电导率 (C) 溶液的摩尔电导率 (D)溶液的电阻
二、简答题
1、实验室如何保存双氧水 H2O2)才能防止它分解?为什么?
2、CO的临界点是-139℃、35atm,液态 CO在-171℃时蒸气压为 5atm,试由此绘制 CO的 p~Vm 图 ,
并由图判断下列说法对错
(A)20℃时一罐 CO可能具有 5atm的压力
(B)CO的正常沸点在-171℃到-139℃之间
3、什么是热力学第二定律?第二定律可以解决哪些类型的问题?
4、列出至少三种由海水获得淡水的方法
三、计算题
1、1摩尔理想气体在 300K由 30 L膨胀至 100 L,试求下列过程的S,Q、W、U。
(A)恒温可逆膨胀至终态
(B)向真空膨胀至终态
2、已知:25℃时 E {Cu2+ | Cu}=0.3402V,E {Ag+ | Ag}=0.7996V
(A) 计算 25℃时反应 Cu+2Ag+== Cu2++2Ag的平衡常数
(B) 若 25℃时在 AgNO3溶液中加入铜粉,则溶液颜色是否可能改变?
3、甲醇和乙醇可形成理想液态混合物。已知甲醇(l)和甲醇(g)的△fGmø为-166.4 kJ.mol-1和-162.0
kJ.mol-1。乙醇正常沸点为 78.5℃,汽化热为 38.57 kJ.mol-1。
试求:x=0.50 的理想液态混合物在 25℃时,其饱和蒸气的组成。
4、反应 A(g)+2B(g)= C(g)+D(g)在一密闭容器中进行。假设速率方程形式为 。
2
1
BA
pkpv
实验发现:
(1)当初浓度 pA,0=200mmHg,pB,0=800mmHg时,反应过程中 lnpA随时间的变化率 与 pA
dt
pd
A
ln
无关
(2)当初浓度 pA,0=400mmHg,pB,0=800mmHg 时, 为常数,且测得 500K和 510K 该常数为2
A
p
v
0.200(atm.min)-1和 0.400(atm.min)-1
试求:(A)α、β和 500K 时的 k
(B)化学反应活化能 Ea
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3
石油大学 2000年考研物理化学 参考答案
一、选择题(各题均为单选)
1. B 2、D 3、 C 4. A 5. D 6. A 7. D 8. A 9. B 10. C
11. A (KSp应为 KSp=
C
y
C
x
2
12. B 13、D 14、C (C是铺展条件) 15、B
二、简答题
1、保存在棕色瓶中(现改用聚乙烯瓶),置于阴凉处,因双氧水不稳定,光、热会加速双氧水的分解。
2、(A)√ (B)×
3、热力学第二定律有几种形式:①克劳修斯说法…;②开尔
文说法;③卡诺定理;④熵增加原理(见教科书)
第二定律可以解决的问题:①热功转换的效率问题;②能量的质量及有效利用;③过程进行的方
向和限度问题等。
4、①蒸馏,②逆渗透,③电渗析,④离子交换(如用阳离子交换剂将 Na+交换为 H+),⑤冷却析出冰等。
依淡水的用量、用途及经济效益而定。
三、计算题
1、(A) 1摩尔理想气体 300K由 30 L恒温可逆膨胀至 100 L
U=0 W=-nRT ln =-3003 J
1
2
V
V
Q=-W =3003 J S= Q/T=10.01 J.K-1
(B) 问真空膨胀是不可逆过程;U、S同(A),Q=0 ,W=0
2、(A) 电池:Cu | Cu2+ || Ag+ | Ag 的反应为 Cu+2Ag+== Cu2++2Ag
其标准电动势 E = E {Ag+ | Ag}-E {Cu2+ | Cu}=0.7996-0.3402=0.4594V
E = lnK lnK = =35.78
F
RT
2 RT
FE
2
K =3.46×1015
(B) 若 25℃时在 AgNO3溶液中加入铜粉,铜取代 Ag 而溶解,溶液颜色由无色改变为蓝色。
3、解:缺点是未说明△fGmø是 298K的。先求出纯乙醇(B)、甲醇(A)在 25℃的饱和蒸气压,再求混合物
的饱和蒸气压。
(1) 纯乙醇:T1=351.5K p1*=101.325kPa T2=298K p2*=? 的饱和蒸气压
ln = 其中 vapHm=38570 J.mol-1*
1
*
2
p
p
R
H
mvap
21
11
TT
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4
求得 p2*=9.477kPa
(2) CH3OH(l)= CH3OH(g) 可看作反应,△rGmø=-162.0+166.4=4.4 kJ.mol-1
△rGmø=-RTlnKø
Kø=exp = exp =0.169
RT
G
mr
298314.8
4400
Kø= p*甲醇= Køpø=0.169×101.325kPa=17.124 kPa
p
p
*
(3) = = = =0.644
A
y
p
p
A
BBAA
AA
xpxp
xp
**
*
5.0477.95.0125.17
5.0125.17
yB=1- =0.356
A
y
4、反应 A(g)+2B(g)== C(g)+D(g) 速率方程为 ,
2
1
BA
pkpv
即:- = ①
dt
dp
A
BAA
ppk
(A) = =- ②
dt
pd
A
ln
dt
dp
p
A
A
1
BAA
ppk
1
由(1)知, 与 pA无关,由式②得:α=1
dt
pd
A
ln
由(2)知, 为常数,pB=2pA ,2
A
p
v
而 = = = ③
BAA
ppk
AAA
ppk 2 12
AA
pk
= = =C(常数),故:β=1
2
A
p
v
2
12
A
AA
p
pk
12
AA
pk
(B) 由 =C(常数) =12
AA
pk
A
k2
500K :C(常数) 1 =0.200 (atm.min)-1 =0.100 (atm.min)-11Ak
510K :C(常数)2 =0.400 (atm.min)-1 =0.200 (atm.min)-12Ak
ln =
1
2
A
A
k
k
R
Ea
21
11
TT
= =147 kJ.mol-1
a
E
510
1
500
1
2lnR
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1
石油大学 2001 年考研物理化学试题
(选择 20 分,简答 30 分,计算题 5 道 50 分,共 100 分) 注意事项:答案必须写在答题本纸上
一、选择题(各题均选唯一答案,每小题 1 分,共 20 分)
1、实际气体 P→0 时,
(A)Z→0 (B)Z→1 (C)Z→∞ (D)均有可能
2、大部分 VanderWalls气体 a相差很大,b相差较小,其原因为:
(A)大部分分子直径相差较大
(B)中、低压下的气体分子间力以引力为主
(C)在高温低压下,r.g 分子是紧密排列的
(D) Van der Walls 方程仅考虑分子间作用力的影响
3、下面哪一个物理量是状态函数
(A)Cm (B)p (C)Q (D)W
4、下列物理量种哪一个为广延函数?
(A)Cv,m (B)Um (C)m(质量) (D)μ(化学势)
5、催化剂的特征之一为:
(A) 改变反应体系的终态
(B) 改变反应的平衡转化率
(C) 改变反应的历程
(D) 以上全部
6、下列哪一个物理量被定义为偏摩尔量?
(A) (B) (C) (D)
PT
m
T
H
,)(
B
nncPT
B
m
n
H
,,)(
B
nncVS
B
m
n
U
,,)(
B
nncVT
B
m
n
A
,,)(
7、以下的哪一个体系,其组分在全部组成范围内都符合拉乌尔定律?
(A) 乙醇-氯仿
(B) 苯-环己烷
(C) 乙醇-环己烷
(D) 邻尔甲苯-间二甲苯-对二甲苯
8、在一定温度下用一个半透膜将纯溶剂与溶液隔开,两边压力相同,则体系中物质的扩
散特性为:
(A) 溶剂→溶液扩散
(B) 溶液中溶质→溶剂扩散
(C) 溶质、溶剂双向扩散,但速率不同
(D) 溶液中的溶剂向纯溶剂扩散
9、甲醇-氯仿体系相图如左,当体系处于 a 组分时,精馏的结果为:
(A) 塔顶得纯甲醇,釜底得纯氯仿
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2
(B) 塔顶得纯氯仿,釜底得纯甲醇
(C) 塔顶得甲醇-氯仿混合物,釜底得纯氯仿
(D) 塔顶得纯氯仿,釜底得甲醇-氯仿混合物
10、下列公式中,哪一个与稀溶液的依数性无关?
(A)pA=pA*xB (B)Tf=KfbB (C) =cBRT (D)pBVm=RT
11、有一组成为 A2B 的难溶盐,且 A为一价离子,若在水溶液中达溶解平衡时 CA=x,CB=y,
则其饱和溶液的离子强度为:
(A)x+2y (B)2x+y (C)1/2x+2y (D)2x2+y
12、影响 Zn/Zn2+的标准电极电势大小的因素是:
(A) Zn2+活度 (B)温度 (C)溶液的离子强度 (D)电流密度
13、乳状液类型主要取决于:
(A) 水与油的体积比 (B)乳状液体系的温度 (C)体系中盐浓度 (D)乳状剂的特性
14、下列哪一条件下,液体一般容易在固体表面发生湿润或铺展?
(A) 固液> 固气 (B) 气液> 固液 (C) 固液> 气液 (D) 固气> 固液
15、采用 DDS-11A 型电导率仪测量饱和 KCl 溶液电导时,应采用:
(A) 光亮铂电极,低周 (B) 光亮铂电极,高周
(C) 铂黑电极,低周 (D) 铂黑电极,高周
16、Langmuir 吸附等温线中的吸附常数 b:
(A) 与压力有关 (B)与吸附热有关 (C)与温度有关 (D)与吸附剂特性无关
17、下列各物理量中,与能量零点取法有关的是:
(A) 内能 (B)熵 (C)热容 (D)简并度
18、对 AgI 正溶胶沉聚能力最大的是:
(A) NaOH (B)LiCl3 (C)MgSO4 (D)K3Fe(CN)6
19、对于一个平衡转化率较小的化学反应,下列措施哪一个可能有利于提高其平衡常数:
(A)改变反应时间 (B)加入催化剂 (C)从体系中不断移去产物 (D)改变反应温度
20、用 HCl 滴定 NaOH 溶液,体系的电导率将
(A) 不断下降 (B)不断上升 (C)先上升、后下降 (D)先下降、后上升
二、简答题(每题 5 分,共 30 分)
1、采用热量法测量酸碱反应恒压中和热的方法之一为:
(1)在绝热反应体系中导入一定量电功,同时测量体系的温升(T1)
(2)让酸碱反应在同一体系中反应,同时测量反应热导致的体系温升(T2)
酸碱反应的中和热,可按式: 计算。
1
2
T
T
Vc
IU
H
HH
其中各项含义及相对误差为:I,通电电流,5‰;U,通电电压,5‰;τ:通电时间 ,
1‰;T,温差,0.2‰; ,酸液浓度,0.2‰; ,酸液体积,0.2‰。
H
C
H
V
试根据以上数据用误差理论分析,并排出该实验对 H 测量影响大→小的因素次序。
2、过氧化氢分解反应速度测量实验中,反应的催化剂和阻滞剂各是什么?速度测量采用
了什么方法?
3、CO2的临界点是 30.98℃、7.375Mpa,液态 CO2在 27℃时蒸气压为 6.8Mpa,试由此绘
制 CO2的 p~Vm 图,并由图判断下列说法对错
(A) 40℃时一罐 CO2可能具有 5Mpa 的压力
(B) CO2的正常沸点在 27℃到 40℃之间
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3
4、什么是热力学第一定律?第一定律可以解决那些类型的问题?
5、举例说明使 rGm(T,p)>0 反应发生的方法
6、写出四个热力学基本方程,说出他们的使用条件。
三、计算题(每题 10 分,共 50 分)
1、A、B 为部分互溶液-液混合物,25℃时,pA*=10kPa, pB*=15kPa,当 100kPa 下 A+B 平
衡时分两相,其中 xA(α相)=0.9,xA(β相)=0.1 试求:
(A) 25℃在 1molA 中加入 B,使体系由浊变清时,B的加入量;
(B) 25℃向上述混合液中继续加入 B,使体系由浊变清时,B的加入量;
(C) 若 25℃,20kPa 时,平衡气相的组成为 yA=0.6,则液相活度系数γA(α)、γA(β)=?
(D) 根据以上数据,画出 25℃时体系的气液平衡 p~x图。
(E) 体系的 T~x图是否会出现最高共沸点?
2 、 已 知 : 纯 水 Cp,m =76J/mol.K , 水 蒸 气 Cp,m =33J/mol.K , 纯 水
vapHm (100℃)=40.63kJ.mol-1
若在 10L 的绝热活塞筒,在恒压 100kPa 时放入 1mol30℃纯水,并充入 3mol 150℃水蒸
气,忽略水的体积及水蒸气的非理想性时,
试求:(A)体系的平衡相态 (B)体系的终态温度 T2 (C)始终态S、H。
3、直接式甲醇燃料电池(DMFC)是目前国内外研究的热点之一。该电池是利用化学反
应能 CH3OH(l)+ O2(g)→CO2(g)+2H2O(l)直接转化为电能的一种装置,在电池的一
2
3
极导入氧气,另一极为 CH3OH 水溶液。已知 25℃时,
试求:(A)DMFC 的电池结构式;
(B)25℃时,电池反应的 rG ;
(C)25℃时,电池反应的理论电动势;
(D)25℃、100kPa 时,电池反应的可逆热。
4. 25℃时,AgI Ksp=9.3×10-17,今有 0.01mol/L AgNO3溶液 10ml,试问:
(A)若要制备 AgI 正溶胶,则体系中加入 0.01mol/L KI 溶液体积应控制在多少范围?
(B)试写出该 AgI 正溶胶的胶团结构式。
5、实验发现γ射线照射 I2—C6H6体系将按下式反应:
C6H12 C6H11·+H· (1)
C6H11·+I2 C6H11I+I· (2)
H·+I2 HI+I· (3)
2I· I2 (4)
其中 k2、k3、k4均以 I2浓度表示。
试导出: (A)基元反应(1)~(4)的速率方程微分式
(B)体系中 I· 、 H· 、 C6H11· 、 I2 浓度随时间的变化率。
(C)体系中 I2浓度随时间的变化率。
CH3OH(l) O2(g) CO2(g) H2O(l)
△fHmø/kJ.mol-1 -238.7 0 -393.51 -285.83
Smø/J.K-1.mol-1 127 205.14 213.7 69.91
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4
石油大学 2001 年考研物理化学 参考答案
一、选择题(各题均为单选,每小题 1 分,共 20 分)
1. B
2. B (引力不同)
3. B (Cm与过程有关)
4. C
5. C
6. B(但不对,应为 H 而不是 Hm)
7. D
8. A
9. C
10. D
11. C
12. B
13. D
14. D
15. D (实验讲义)
16. B
17. A
18. D
19. D
20. D
二、简答题(30 分)
1、 = + + + + + +
H
H
)(
I
I
U
U
2
2
T
T
1
1
T
T
H
H
C
C
H
H
V
V
=5‰+5‰+1‰+0.2‰+0.2‰+0.2‰+0.2‰=11.8‰=1.18%
酸碱反应的中和焓相对误差为 1.18%,
对 H 测量影响大→小的因素次序:I=U> >T= =
H
C
H
V
2、催化剂为 Fe3+,阻滞剂是 H+(浓硫酸中止),用 KMnO4溶液滴定 H2O2的方法。与有些
实验书不同(参见吴肇亮编物理化学实验讲义)。
3、
(A)√ (B)×
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5
4、热力学第一定律的叙述:隔离系统无论经历何种变化,能量守恒。对封闭系统的数学
表达式是:U= Q+W
解决热力学过程中系统与环境之间热、功交换量的问题,但不解决过程进行的方向和
限度。
5、例 1:用 1mol H2(g)和 0.5mol O2(g)合成 1mol 水,rGm(T,p)<0。反过来用 1mol 水分
解为 1mol H2(g)和 0.5mol O2(g),rGm(T,p)>0,可以用电解的方法来实现。
例 2:用 CO2(g)和水合成淀粉的反应,rGm(T,p)>0,但在植物吸收光的条件下可
以进行。
例 3:反应耦合,反应 CH3OH+ O2=HCHO+H2O 的 rGm(T,p)>0,但以
2
1
H2+ O2=H2O(rGm(T,p)<0)耦合,即可进行。(见胡英编物化书下)
2
1
6、 dU=TdS-pdV dH=TdS+Vdp dA=-SdT-pdV dG=-SdT+Vdp
使用条件有:封闭系统,可逆,W’=0;但对单纯 pVT 变化只要系统内平衡,可以不
要求“可逆,W’=0”两项,也可使用。
三、计算题(每小题 10 分,共 50 分)
1、 (A) 在 1molA 中加入 nBB,xA(α相)=0.9= , = -1=0.111mol
B
n1
1
B
n
9.0
1
(B) xA(β相)=0.1 ,xA(α相)=0.1= , =9mol
B
n1
1
B
n
(C) (α)= = = =1.333
A
AA
A
xp
p
*
AA
A
xp
py
* 9.010
6.020
(β)= = =12
B
BB
B
xp
py
* 1.010
6.020
(D)
(E) 体系的 T~x 图不会出现最高共沸点,而会出现最低共沸点。
2、绝热恒压
(A)1mol 水由 30℃→100℃需吸热:Q1=1×76×(100-30)=5320 J
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6
3mol 水蒸气由 150℃→100℃放热:Q2=3×33×50=4950 J
Q2