华东理工大学物理化学97-02历年研究生入学试题

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1997年物化试题一、(16分)(1) 理想气体温度计以 为测温性质。

(2) 实际气体的压缩因子Z 。

( ①不会等于1;②可以大于、等于、小于1。

) (3) 已知1mol CO 2气体分子的已占体积 b = 0.0427×10-3m 3mol -1。

若气体可视为van der Waals 流体,则1mol CO 2气体分子本身的体积为 。

(4) 在两个不同温度热源间运转着两个可逆热机,其工作介质分别为水和理想气体,则这两个可逆热机的效率 。

(相同,不相同)(5) 一绝热、密闭容器中的氢气和氧气经点燃后迅速化合成水,其熵变∆S 0。

(>,=,<)(6) 如下两个偏导数,何者是偏摩尔量。

( )①∂∂G n T V ni j [i]⎛⎝ ⎫⎭⎪,, ; ②∂∂H n T p ni j [i]⎛⎝ ⎫⎭⎪,,(7) 对于化学反应0=∑νB BB ,其化学平衡条件为 。

(8) 若化学反应系统可视为理想溶液,则o K K x 。

(>,=,<) (9) 系统存在弯曲界面时的力平衡条件通式为 。

(10) 气体在固体表面上吸附的BET 理论与兰缪尔理论,它们最显著的不同是 。

(11) 在相同温度下移动子、线型刚体转子、单维简谐振子,何者的配分函数最大。

(12) 能量标度零点设在基态能级上的电子配分函数q 0 e 与电子基态能级的简并度g e 0之间的关系为 。

(13) 正反应放热的对峙反应的基本特征是 。

(14) 过渡状态理论认为,双分子基元反应的模式为_________________________ 。

(15) 已知25℃时,在无限稀释水溶液中 Na + 和21SO 42—的摩尔电导率分别为50.1×10 -4S ∙m -2∙mol -1和79.8×10 -4S ∙m -2∙mol -1,则 Na 2SO 4 的___________m =Λ∞。

(16) 电池 Ag, AgCl(s) |Cl — ¦ ¦A g + | Ag 应该用 做盐桥。

二、(12分)将一定量的理想气体置于右图所示的绝 Ⅰ Ⅱ 热容器Ⅰ中,另一绝热容器Ⅱ是抽空的。

开 启连接两绝热容器的活塞后,理想气体便从 容器Ⅰ流向容器Ⅱ,直至两容器压力相等, 发现气体温度没有变化。

试由该实验证明: (1) 理想气体的内能U 仅是温度T 的函数。

(2) 对于理想气体的任何过程,公式d U = nC v,m d T 都成立。

三、(12分)(1) 将2mol 、-10℃、101325Pa 的H 2O(s)变为25℃、101325Pa 的H 2O(l ),试求其熵变。

已知H 2O(s)在0℃的熔化热为333.4J ∙g -1,-10~0℃范围内H 2O(s)的平均比热容为2.067J ∙K -1∙g -1,0~25℃范围内H 2O(l )的平均比热容为4.184J ∙K -1∙g -1,H 2O 的摩尔质量为18.02g ∙mol -1。

(2) 已知在0℃和101325Pa 下H 2O(s)和H 2O(l )的密度分别为0.9175与1.000g ∙cm -3。

试计算当压力变化多少时,其熔点才能下降0.01℃。

四、(12分)(1). CaF 2 和CaCl 2 的二元液固相图具有如下特征:CaF 2 和CaCl 2 分别于1360℃和772℃熔化;当摩尔比n n C a F Ca C l 22:=1:1时形成不稳定化合物CaF 2∙CaCl 2。

不稳定化合物于727℃分解为纯固体CaF 2和含CaCl 258%(摩尔百分数,下同)的液态溶液;该系统有一最低共熔点,温度为625℃。

在此温度下固态CaCl 2、CaF 2∙CaCl 2 与含CaCl 278%的液态溶液平衡共存。

(a) 试根据上述特征在下图中画出该二元系的示意液固相图。

(b) 画出a 点所代表的系统的冷却曲线。

1600 1400t /℃ 1200 t /℃ 1000 800 600 4000 x CaCl 2 1.0 τ (时间) CaF 2 CaCl 2-- a - - -(2). 在661K ,液态K 和Hg 的饱和蒸气压分别为0.433kPa 和170.6kPa 。

现有一K 和Hg 的等摩尔液态溶液在该温度下达气液平衡,实验测得K 和Hg 的蒸气压分别为0.142kPa 和1.73kpa 。

试按照活度标准状态的惯例 I ,求K 和Hg 的活度系数及活度。

五、(12分)NaHCO 3(s)的热分解反应为2NaHCO 3(s) = Na 2CO 3(s) + H 2O(g) + CO 2(g)已知数据如下:物 质 1mol kJ )298(o m f -⋅∆HS m o J K mol11()298⋅⋅--NaHCO 3(s) -947.7 102.1 Na 2CO 3(s) -1130.9 136.0 H 2O(g) -241.84 188.74 CO 2(g)-393.51213.68(1) 求25℃时反应的标准平衡常数。

(2) 设反应的∆C p = 0,求60℃时NaHCO3(s)的分解压力。

六、(10分)计算298K 、101325 Pa 下1mol H 2 的移动配分函数q t 和移动对内能的贡献U t 。

已知H 2 的摩尔质量为2.016 g ∙mol -1,普朗克常数 h = 0.6626×10-33J ∙s ,玻尔兹曼常数 k = 13.81⨯10-24J ∙K -1,阿伏加德罗常数N A = 6.022⨯1023mol -1。

假定H 2可视为理想气体。

七、(14分)化学反应 A + 2B → P 的动力学方程式为:-=d d A A A B c tk c c 0515.. (1) 当A 和B 的初始浓度分别为100.0⨯10-3mol ∙dm -3和200.0⨯10-3 mol ∙dm -3时,实验测得300K 下,反应进行20s 后,A 的浓度c A =10.0⨯10-3mol ∙dm -3。

试求再继续反应20s 后它的浓度c ’A 。

(2) 试求300K 时速度常数k A 、k B 及反应物A 的半衰期。

(3) A 和B 的初始浓度如上,实验测得400K 下,反应进行20s 后c A =3.9⨯10-3mol ∙dm -3,试求该反应的活化能。

设在300~400K 温度范围内活化能不随温度而变。

八、(12分)已知电池:-)Ag, AgCl(s) | HCl(0.1m) | Cl 2(101325Pa), Pt (+ (1) 试写出电极反应和电池反应;(2) 计算25℃时该电池的电动势; (3) 计算25℃时该电池电动势的温度系数; (4) 计算25℃时AgCl(s)的分解压力。

已知数据如下:物 质 1molkJ )298(o m f -⋅∆HS m o J K mol()29811⋅⋅-- AgCl (s) -127.03 96.11 Ag (s) 42.70 Cl 2 (g)222.96九、(14分)A 的分解反应 A(g) → B(g) + C(g) 在380K 下于一密闭容器中进行,反应开始时只有A 存在。

当初压力为50.0 kPa 时,实验测得反应到180 s 和720 s 时系统的总压分别为93.8 kPa 和98.3 kPa 。

设气体服从理想气体状态方程。

(1) 试求该二级反应的速度常数(以Pa -1∙s -1为单位表示); (2) 试求此反应的半衰期;(3) 以dm 3∙mol -1∙s -1为单位表示此反应的速度常数。

十、(12分)已知饱和韦斯顿标准电池的电动势E (V)与温度t (℃)的关系式为:E = 1.01865-4.05×10-5(t -20)-9.5×10-7(t -20)2试求298K 下2F 电量通过该电池时电池反应的∆r G m 和∆r H m 。

1998年试题说明:应届考生做:一、二、三、四、五、六、七、八题 在职考生做:一、二、三、四、五、六、七、九题 一、(16分)(1) 物质的量的基本单元可以是原子、分子、离子、自由基、电子等,也可以是这些粒子的特定组合。

(对、错)(2) 某实际气体的温度 T 低于它的波义耳温度T B 。

试在右图中画出该气体在温度 T 下Z -p Z 恒温线的大致形状。

(3) 对于组成不变的均相封闭系统,公式 d H m = C p ,m d T 的适用条件是___________________________________________。

(4) 用 Joule -Thomson 效应使某气体致冷, 它必须在μ JT ______0 的区域节流膨胀。

(>,=,<)(5) 在什么条件下,克劳修斯不等式 0 p d S -d Q / T ≥ 0可以简化为d G ≤ 0的形式?___________________________。

(6) 多组分多相封闭系统的相平衡条件可以表达为________________。

(7) 对于K 个组分,各组分物质的量分别为n 1,n 2,…,n k 的均相系统,其容量性质X 与偏摩尔量X i 之间的关系为_____________________。

(8) 在何种情况下拉乌尔定律和亨利定律才相一致?______________________ (9) 将凝聚相中的化学反应设计成可逆的原电池,得到其∆H 和∆G 随温度的变 化如右图。

据此能斯特得到了p K0lim C T ∆→= ______和S T ∆→K0lim =________。

试表述能斯特热定理 ∆G ∆G_________________________________________。

(10) 写出任意一个表面相的热力学基本方 ∆H ∆H 程___________________________。

(11) 试写出子分配函数的析因子性质 ________________________________________。

(12) 试写出玻尔兹曼关系式________ 0 T _________________。

阐明其物理意义______________________________________。

T / K(13) 阿仑尼乌斯方程k Ae E R T =-a /是否适用于所有的化学反应?________。

(是,不是) 二、(10分)H 2O 2水溶液在KI 存在下发生分解反应:H 2O 2−→−KIH 2O + 12O 2。

今在一定温度下将5.00g H 2O 2水溶液与5cm 3一定浓度的KI 水溶液混合,并以排水集气法于集气管中收集氧气,直至H 2O 2分解完毕。