2020年中国科学院大学硕士研究生（考研）入学考试试题物理化学（甲）.pdf

1、 科目名称：物理化学（甲） 第 1 页 共 6 页 中国科学院大学中国科学院大学 2020 年招收攻读硕士学位研究生入学统一考试试题年招收攻读硕士学位研究生入学统一考试试题 科目名称：物理化学（科目名称：物理化学（甲甲） 考生须知：考生须知： 1本试卷满分为 150 分，全部考试时间总计 180 分钟。 2所有答案必须写在答题纸上，写在试题纸上或草稿纸上一律无效。 3. 可以使用不具有储存及编程功能的计算器。 下列一些基本常数供解题时参考： 普朗克常数 h = 6.626 10-34 J s； 玻兹曼常数 kB = 1.381 10-23 J K-1； 摩尔气体常数 R = 8.314 J m

2、ol-1 K-1； 法拉第常数 F = 96500 C mol-1 一、是非题一、是非题 (每小题每小题 1 分，共分，共 19 分分) (判断下列各题是否正确，正确用判断下列各题是否正确，正确用“ ”表示，表示，错误用错误用“ ”表示表示) 1. 处于相同温度下的 H2，O2和 CO2三种气体，根均方速率最大的是 CO2。 2. 两种不同的理想气体，它们的平均平动能相同，密度也相同，但是它们的压力不一定相同。 3. 理想气体的混合物不属于独立粒子体系。 4. 对于定域粒子体系和离域粒子体系，热力学函数 U 与分子配分函数的关系式相同。 5. 亨利定律只适用于稀溶液中的溶剂。 6. 理想溶液中

3、某组分的偏摩尔体积等于其纯组分的摩尔体积。 7. 催化剂可以改变反应的活化能和活化熵，所以有时发现同一反应在不同的催化剂上反应，其活化能相差不大，而活化熵的改变导致反应速率相差很大。 8. Vant Hoff 公式是从动力学角度说明温度对平衡常数的影响， 而 Arrhenius 公式是从热力学的角度说明温度对反应速率常数的影响。 9. 在任何两相界面上的表面层都具有某些特殊性质，对于单组分系统和多组分系统，这种特性主要源于同一物质在不同相中的密度不同。 10. 曲面施于液体的附加压力随曲率而变，所以不同曲率的曲面所包围的液体的状态并不相同。 11. 对于理想气体反应，式crm2plnK U=T

4、RT成立。 科目名称：物理化学（甲） 第 2 页 共 6 页 12. 当体系状态一定时，若选取的标准态不同，各物质的标准态化学势不同，则等温反应的rm G也不同。 13. 一台实际热机在 120 和 30 的两热源之间工作，若希望该热机做功 1000 J，则该热机从高温热源吸热必为 4367 J。 14. 300 K 时，5 mol 理想气体从 10 升恒温可逆膨胀至 100 升，体系熵变为 S1，在 100 K 时重复上述过程，体系熵变为 S2，S1 = S2。 15. 原电池放电时，电解液中的阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移。 16. 强电解质的摩尔电导率与浓度无关，弱电解质的摩尔电导率

5、随浓度增大而降低。 17. 通常所见的三相共存的水不一定处于三相点。 18. 只有在定压条件下，二组分形成的恒沸混合物才有恒定的组成。 19. 若 A、 B 二组分混合物的 T - x 图上有最低点， 则该混合物对拉乌尔定律产生最大正偏差。 二二、单项选择题、单项选择题 (每小题每小题 2 分，共分，共 54 分分) 1. 放射性元素都有半衰期，其值是： (A) 12ln2t =k (B) 1202tkc= (C) 122tk= (D) ()122021t3kc= 2. 恒温恒压下，在 A 与 B 组成的均相体系当中，若 A 的偏摩尔体积随浓度的改变而增加时，则 B 的偏摩尔体积将如何变化：

6、(A) 增加 (B) 减小 (C) 不变 (D) 不一定 3. 理想气体经自由膨胀过程，其 G： (A) 大于 0 (B) 小于 0 (C) 等于 0 (D) 无 p、V、T 数据，不能估计其符号 4. pVm/RT = Z，当 Z l 时，表示实际气体具有的性质是： (A) 容易压缩 (B) 不容易压缩 (C) 容易液化 (D) 不容易液化 5. A 与 B 组成理想液态混合物，气相为理想气体。若A T( lnp/p )/ y 0，即气相中 A 组分增加 dyA，总压 p 降低，则下列结论中正确的是： (A) 气相中 A 组分浓度小于液相中 A 组分浓度 (B) 气相中 A 组分浓度大于液相

7、中 A 组分浓度 (C) 气相中 A 组分浓度等于液相中 A 组分浓度 (D) 上述结论都不对 6. 对于反应 H2O(g) + CO(g) = CO2(g) + H2(g)，下列哪些因素变化不影响其转化率： (A) 升高温度 (B) 通入 H2气 (C) 降低温度同时增加压力 (D) 通入惰性气体 科目名称：物理化学（甲） 第 3 页 共 6 页 7. 理想气体反应 CO(g) + 2H2(g) = CH3OH(g)的rG与温度 T 的关系为rG2166052.92T= +，若要使反应的平衡常数 K 1，则应控制反应温度： (A) 必须低于 409.3 (B) 必须高于 409.3 (C)

8、必须低于 409.3 K (D) 必须高于 409.3 K 8. 无限稀释时，在相同温度、相同浓度、相同电位梯度条件下，HCl(1)与 KCl(2)两种溶液中 Cl- 的迁移数 t 及迁移速率 r 之间关系正确的是： (A) r1 = r2 (B) r1 r2 (C) t1 = t2 (D) t1 t2 9. 在 Langmuir 吸附等温式中， 当 p 0 时， 在每克吸附剂上吸附质的量正比于： (A) p2 (B) p (C) 1/p (D) p 10. 在统计热力学中，等几率假设的正确叙述为： (A) N、V、U 给定的体系中，每一个可能的微观状态出现的几率相同 (B) N、V、U 给定

9、的体系中，每一种分布有相同的几率 (C) N、V、T 给定的体系中，每一种分布有相同的几率 (D) N、V、p 给定的体系中，每一个微观态具有相同的几率 11. 以下各式能代表 Boltzmann 分布定律的是： (A) *iiiBn(N/g )exp(/k T)= (B) *iiBiiBnNexp(/k T)/g exp(/k T)= (C) *iiBiiBnNexp(/k T)/g exp(/k T)= (D) *iiiBiiBnNg exp(/k T)/g exp(/k T)= 12. 温度影响反应速率，主要原因是温度变化时： (A) 活化能改变 (B) 指前因子改变 (C) 反应物浓度

10、改变 (D) 玻耳兹曼因子 exp(-E/RT)改变 13. 已知某反应机理为，11kkAB ；2kA2CY+ ，则 Y 的浓度随时间的变化率 dcY /dt 为： (A) 22ACk c c (B) 1 B-1 Ak c + k c (C) 2AC1 Ak c c - k c (D) 2-1 B2ACk c + k c c 14. 溶液离子强度对溶液反应速率的影响称为： (A) 质量作用定律 (B) 原盐效应 (C) Debye-H ckel 极限公式 (D) 笼效应 15. BET 吸附理论与 Langmuir 吸附理论的基本区别是： (A) 固体表面是均匀的 (B) 被吸附分子间无相互作

11、用 (C) 吸附是多分子层 (D) 吸附与脱附间能建立动态平衡 16. Debye-H ckel 理论导出时，未考虑的影响因素是： (A) 强电解质在稀溶液中完全电离 (B) 每一个离子都是溶剂化的 (C) 每一个离子都被相反电荷的离子所包围 (D) 离子间的静电引力导致溶液与理想行为的偏差 17. 25时水的电导率为 5.80 10-6 S m-1，密度为 0.997 kg dm-3，则水的摩尔电导 科目名称：物理化学（甲） 第 4 页 共 6 页 率(S m2 mol-1)应为： (A) 1.05 10-10 (B) 1.05 10-7 (C) 5.80 10-9 (D) 5.80 10-

12、6 18. 关于对消法测量电池的电动势，下列说法中不正确的是： (A) 应尽量防止电极上发生化学反应 (B) 应使电路中通过的电流无限小 (C) 在测量过程中电池尽量接近平衡状态 (D) 标准电池应与待测电池串联 19. 已知 (Zn2+，Zn) = - 0.763 V，则下列电池反应的标准电动势 E是： +2+2Zn(s) + 2H (a=1) = Zn (a=1) + H (p ) (A) - 0.763 V (B) 0.763 V (C) 0 (D) 无法确定 20. 已知：氢在某金属 M 上的交换电流密度 j010-2 A cm-2，当氢在阴极析出，其过电位为 0.004 V，那么该过

13、电位主要是： (A) 电阻过电位 (B) 浓差过电位 (C) 电化学过电位 (D) 活化过电位 21. 室温环境中， 将铅酸蓄电池在 10.0 A 电流下充电 1.5 小时， PbSO4 (M = 303.3)分解的克数为： (A) 169.8 (B) 115.8 (C) 84.9 (D) 57.9 22. 以下说法错误的是： (A) 大分子溶液的渗透压可用 Vant Hoff 方程式求得 (B) 大分子电解质溶液中溶质电离度对渗透压有影响 (C) 处于等电点的蛋白质可不考虑电离对渗透压的影响 (D) 稀溶液的依数性中，只有渗透压测定才有恰当的灵敏度 23. (1) As2O3(稀溶液) +

14、3H2S As2S3(溶胶) + 3H2O (2) 2HAuCl4(稀溶液) + 3HCHO(少量) + 11KOH 2Au(溶胶) + 3HCOOK + 8KCl + 8 H2O (3) Fe(OH)3(新鲜沉淀)3FeCl Fe(OH)3(溶胶) (4) FeCl3 +3H2OFe(OH)3(溶胶) +3HCl 以上制备溶胶的方法中属于化学凝聚法的是： (A) (1)(3) (B) (2)(3) (C) (3)(4) (D) (1)(2)和(4) 24. Donnan 平衡的现象是在有大分子电解质存在的条件下，小离子在膜两边浓 度不相等，产生此现象的原因是： (A) 溶液黏度大，大离子迁移

15、速度慢 (B) 小离子浓度大，影响大离子通过半透膜 (C) 大离子不能透过半透膜，因静电作用妨碍小离子的均匀分布 (D) 大离子浓度大，妨碍小离子通过半透膜 25. 下列公式中，仅适用于封闭体系等温可逆过程的是： (A) dG = -SdT + Vdp (B) dU = Q + W (C) dU = TdS - pdV (D) S = H/T 26. 下列说法中，不正确的是： 科目名称：物理化学（甲） 第 5 页 共 6 页 (A) mG是标准状态下化学反应的吉布斯自由能改变值 (B) mG是化学反应的吉布斯自由能改变值 (C) 在一定温度下给定反应的mG的值是确定的 (D) 当选用不同的浓度

16、标度时，mG的值相同 27. 对于平行反应2k1112BP (1), BP(2) 1k，已知活化能 Ea,1 Ea,2，频率因子 A1 = A2，增加产物 P2的产率的方法是： (A) 降低反应温度 (B) 增加反应温度 (C) 延长反应时间 (D) 不断移去 P1 三、计算和简答（共三、计算和简答（共 77 分）分） 1. （6 分）用银电极来电解 AgNO3水溶液，通电一定时间后阴极上有 0.065 g 的Ag(s)析出。经分析，阳极部含有的 AgNO3 为 0.136 g，水为 21.14 g。已知原来所用溶液每克水中溶解的 AgNO3为 0.00539 g，试求 Ag+和 NO3-离子

17、的迁移数。已知 Ag 的摩尔质量为 108。 2. （8 分） 已知在 27 和 100 时， 水的饱和蒸气压分别为 3.565 kPa 和 101.325 kPa、密度分别为 997 kgm-3和 958 kgm-3、表面张力分别为 0.0718 Nm-1和0.0589 Nm-1。 (1) 在 27时，水在半径 R1 = 0.5 mm 的毛细管内上升 0.028 m，试求水与毛细管壁的接触角。 (2) 如果以半径 R2 = 2.0 m 的毛细管作为水的助沸物，则使水沸腾需要过热多少度？（假设水的沸点及水与毛细管壁的接触角与 27时近似相等） (3) 欲提高助沸效果，毛细管半径应该加大还是减小

18、？ 3.（6 分）HBr 分子的核间平衡距离 r = 1.414 10-10 m，Br 的摩尔质量为 80，请计算： (1) HBr 的转动特征温度 r。 (2) 在 298 K，HBr 分子占据转动量子数 J = 1 的能级上的百分数。 (3) 298 K 下，HBr 理想气体的摩尔转动熵。 4.（7 分）有一个未知分子式的碳氢化合物，元素分析结果表明，碳与氢的质量分数依次为 0.9434 和 0.0566。 将 0.5455 g 该化合物溶解在 25.00 g CCl4中 （未知物不挥发） ，测得 292 K 时溶液的蒸气压 p = 11189 Pa，而纯 CCl4的蒸气压p* = 114

19、01 Pa，请确定该化合物的分子式。 5.（8 分）常压下，NaCl 和 H2O 能形成不稳定的化合物 NaCl 2H2O，该不稳定化合物在 0.9时分解为 NaCl (s) 和 wNaCl = 28.0 %的 NaCl 水溶液。在-21时有一个低共熔点，此时冰、NaCl 2H2O 和 wNaCl = 23.0%的 NaCl 水溶液平衡共 科目名称：物理化学（甲） 第 6 页 共 6 页 存。无水 NaCl 在水中的溶解度随温度升高而逐渐增大。根据上述数据： (1) 画出常压下 H2O - NaCl 系统的相图。 (2) 将 2.00 kg 组成为 wNaCl = 32.0 %的 NaCl 水

20、溶液冷却， 计算最多可分离出无水 NaCl 的质量。 6.（10 分）金属银受到 H2S(g)的腐蚀而发生如下反应： 222H S(g)+2Ag(s) = Ag S(s)+H (g) 在 298.15 K 及 1 p下，将 Ag 放在等体积的 H2与 H2S 组成的混合气中。 已知 298.15 K 时： 1fm2G (Ag S,s)40.26 kJ mol= ，1fm2G (H S,g)33.02 kJ mol= (1) 试问 Ag 是否可能发生腐蚀而生成 Ag2S(s)？ (2) 在混合气中，H2S 的体积百分数低于多少时 Ag 才不会发生腐蚀？ 7.（10 分）25下，在纯水中含有 0.

21、01 mol kg-1的 NaCl 和 0.002 mol kg-1的 Mg(NO3)2，形成均匀混合溶液。 (1) 用 Debye-H ckel 极限公式计算 Mg(NO3)2的平均活度因子 ，已知 A = 0.509 (kg mol-1)0.5； (2) 计算溶液中 Mg(NO3)2的平均活度 a和总活度 aB。 8.（10 分）反应12A(g) + 2B(g)C(g) + D(g) 在密闭容器中进行，假设速率方程的形式为pABrk p p=，实验发现： (1)当反应物的起始分压分别为00ABp26.664 kPap106.66 kPa=,=时， 反应中Alnp随时间的变化率与Ap无关；(2) 当反应物的起始分压分别为00ABp =53.33 kPa,p =106.66 kPa时， 反应的2Ar/p为常数，并测得 500 K 和 510 K 时，该常数分别为 1.974 10-3 (kPa min)-1和3.948 10-3 (kPa min)-1。试确定： (1) 速率方程中的 ， 的值。 (2) 反应在 500 K 时的速率常数。 (3) 反应的活化能。 9.（12 分）关于液体的摩尔蒸发热，有一个经验规则叫做 Trouton 规则。请简述Trouton 规则的内容和适用范围，并利用 Trouton 规则估算一个标准大气压下，液体气化过程的摩尔熵变。