北京化工大学2001考研物理化学试题
(选择题10分，填空15分，计算5题75分共100分) 注意事项：答案写在答题纸上，101.325kPa≈100kPa=p
，作图用铅笔。
一、选择题(10分)
1. 气体被液化的条件是：
A. T=TC ， p 2. 在α、β两相中均含有A、B两种物质，当达到相平衡时下列化学势关系中正确的是： ?????A. ??=； B. =； C. =?????ABAAAB； D. 以上都不对。 3. 下图表示理想气体经历的可逆循环示意图，其中AB是等温膨胀，BC是等容降温，CD 是等温压缩，DA是绝热压缩。试问：下面以不同坐标表示的可逆循环示意图中，哪一个图与p～V图所表示的循环相同。 4. 将固体NaHCO3放入一抽空的容器中，发生如下化学反应： 2NaHCO3(s)=Na2CO3(s)+CO2(g)+H2O(g) 达到平衡时，该系统的组分数C与自由度F分别为： A. 4，3 ； B. 2，1 ； C. 3，2 ； D. 1，0。 5. 某化学反应，当温度每升高1K时，该反应的速率常数k增加1%，则该反应的活化能Ea 约为： A. RT2； B. 100 RT2； C. 10 RT2； D. 0.01 RT2。 6. 298K时，0.002mol/kg的CuCl2溶液的平均活度系数(??)1与同浓度的CuSO4溶液的平均 活度系数(??)2之间的关系为： A. (??)1>(??)2； B. (??)1<(??)2； C. (??)1=(??)2； D.无法比较。 7. 下列问题中哪个不能通过电导实验测定得到解决： 1 A. 求难溶盐的Ksp； B. 求离子的平均活度系数??； C. 求弱电解质的电离度； D. 测定电解质溶液的浓度。 － 8. 对于AgI的水溶胶，当以KI为稳定剂时胶团结构式为：[(AgI)m.nI.(n-x)K+]x-.xK+，其 中称为胶粒的是： －－－ A. (AgI)m； B. (AgI)m. nI； C. [(AgI)m. nI.(n-x)K+]x-； D. [(AgI)m.nI.(n-x)K+]x-.xK+。 9. 根据统计热力学原理，298.15K时下列化合物中标准摩尔熵最大的是： A. He； B. Ar； C. N2； D.CO。 二、填空题(15分) 1. 有1molH2O(l)，在373K、100kPa下，向真空蒸发为同温、同压的水蒸汽，则此过程： △H_____零；△S(系统)_____零；△S(环境)_____零；△G_____零。(填大于、小于或等于) 2. 1mol理想气体从p1、V1、T1分别经①绝热可逆压缩到p2、V2、T2；②绝热不可逆压缩 到p2’、V2’、T2’；若p2=p2’，则T2’最高不能超过____温度，最低不能低于____温度。 3. 298K，100kPa温合苯和甲苯形成理想液态混合物，此混合过程：△Vmix_____零； △Hmix_____零；△Smix_____零；△Gmix_____零。(填大于、小于或等于) 4. 温度T时，某反应物每分钟转化了的百分数为一常数：4×10-2。则该反应转化50%时 需时___________分钟。 5. 按电池正确表示，将下列电极构成可逆电池： (1) Cu2+(b1=1mol.kg-1)|Cu(s) － (2) Cu2+(b2=1×102mol.kg-1)|Cu(s) 电池为：_______________________________________。 － (1) Cl(b1=1mol.kg-1),AgCl(s)|Ag(s) －－ (2) Cl(b2=1×102mol.kg-1),AgCl(s)|Ag(s) 电池为：_______________________________________。 6. 已知473K时O2(g)在某催化剂表面上的吸附行为遵从Langmuir方程： 55?52p/?MPa????3? ??cm.kg?1 1?12?23p/?MPa???????则该温度下O2(g)在该催化剂表面上的饱和吸附量为：??=________cm.kg。 3-1 三、 (12分) ???Um????Vm?1. 己知纯物质的恒压摩尔热容与恒容摩尔热容有如下关系：Cp,m?CV,m??p??? ??V??????m?T????T?p? 某气体服从状态方程pVm=RT(1+bp)，式中b为常数。 试证 ①该气体的????Um?2 2 ?=bp②=R(1+bp)C?Cp,mV,m???Vm?T32. 己知在压力p下，低温时某纯物质完美晶体的摩尔热容是温度的函数：C?p,m?aT 2 式中a为常数；在温度0K－T之间系统无相变化且摩尔热容服从上述方程。试导出温度为T时该物质的标准摩尔熵值S?T?= ?mC?p,m(T)3。 四、(15) 已知反应：SO2(g)+ T/K 810 1O2(g)=SO3(g) 在不同温度下的标准平衡常数K为： 2900 1000 31.3 6.55 1.86 K 设标准摩尔反应焓与温度的关系服从线性方程△rHm=A+BT。 试求：1、常数A、B值； 2、810K时该反应的△rSm 五、(18分) 298K时，下列电池的电动势E1=0.372V， Cu|Cu(Ac)2(b1=0.1 mol.kg-1) | AgAc(s)|Ag 己知：1. 298K时，E{Ag+| Ag}=0.800V，E{Cu2+|Cu}=0.337V 2. 上述电池在308K时电动势E2=0.374V，且电动势的温度系数在298～308K温度范 围内可视为常数； 3. Cu(Ac)2溶液离子的平均活度系数??≈1 ① 写出电极反应与电池反应； ② 计算298K时该电池反应的△rHm，△rSm，△rGm； ③ 计算298K时AgAc的溶度积。 六、(20分)[注：该题答在指定题号的答题纸上] 某反应aA→产物， 已知该化学反应反应物转化50%的时间与反应物的初始浓度成反比，实验测得298K时不同时间反应物的浓度如下: t/min 5 10 15 20 25 CA/mol.dm-3 0.085 0.073 0.065 0.058 0.052 1. 用作图法求出298K时该反应的速率常数k298； -1 2. 若该反应表观活化能Ea=52.7kJ.mol，求当反应物的初始浓度CA,0=0.1mol.dm-3时，反 应物转化50%需时3.86min，应控制温度为多少？ 七、(10分) [注：该题答在指定题号的答题纸上] 若A、B两组分可形成液－液完全不互溶的气－液平衡系统。已知纯A、B的正常沸点分别为70℃、90℃，当系统总组成为XB=0.40时，在101.325kPa压力下系统的共沸点t=40℃，此时，系统内气相组成yB=0.40。 1. 根据已知条件绘出A－B二组分系统的沸点－组成相图(示意图)。 2. 根据所绘制的示意图估算组分B在此温度范围的蒸发焓△vapHm。 3 北京化工大学2001参考答案 一、选择题(10分) 1. D 2. B 3. B (A因DA不对，C因BC不对，D因AB不对) 4. B (C=4-1-1=2,F=2-3+2=1) 5. D (Ea?RT2dkkdT ) 6. A (I?12?b2?Z2??b?Z?? lg????0.509Z?Z?I) 7. B 8. C 9. D (S0 m由小到大：He< Ar 二、填空题(15分) 1. △H>零；△S(系统)>零；△S(环境)<零；△G=零。 ’ p'2. T2不超过2pT1 温度，不低于T2 1 3. △Vmix=零；△Hmix=零；△Smix>零；△Gmix<零。 4. 17min (t= ln2k , k?11tln1?x) 5. Cu |Cu2+(b－ 2=1×102mol.kg-1) || Cu2+(b1=1mol.kg-1)|Cu Ag | AgCl(s) , Cl－(b-1) || Cl－(b－ 1=1mol.kg2=1×102mol.kg-1),AgCl(s)|Ag 6. ?? =4.54 (????bp1?bp ?? =55.52/12.23) 三、(12分) 1. 状态方程pVm=RT(1+bp) 试证 ①该气体的???U?m?2 ??V??=bp m?T证明： dU=TdS-pdV ① 两边恒温下除dV，并引麦克斯韦关系得： 4 ????Um??=??U?=T???V??S??－p = T???p??－p ②m????T??V?T??V? T??T?V由状态方程得：???p?R(1?bp)p(1?bp??T?? = =) ③ VVm?RTbT式③代入式②得：????Um??=??U?2 ??V???=bp④ 证毕 m??T??VT②试证C2p,m?CV,m=R(1+bp) 己知关系：C???Um????Vm?p,m?CV,m???p??? ????V? ⑤ m????T??V??T?p 式④代入式⑤得：C??Vm?p,m?CV,m??p?bp2????T?? ⑥ p又由状态方程得：???Vm?R(1?bp)??T?? = ⑦ pp式⑦代入式⑥得：Cp,m?CV,m??p?bp2?R(1?bp)=R(1+bp)2 p证毕 T?T?2. S?p,mm= ?C0TdT=?aT3TdT =?aT2dT =aT3=Cp,m 0T033四、(15分) ?1. dlnK?A?dT=?rHmRT2=BTRT2 lnK???A?BTRT2dT= I－ART+BRlnT ① 式①中有3个未知数I、A、B，题给3个温度下的K，可联立解出： ln31.3=I－ A1R810+BRln810 ② ln6.55= I－A1BR900+Rln900 ③ ln1.86= I－A1R1000+BRln1000 ④ 得：A=－3800R B=－11.04R 2. 在810K时，由△rHm=A+BT求得： △rHm=－105.94kJ.mol-1 △rGm=－RTlnK=－23.166 kJ.mol-1 △rSm=(△rHm－△rGm)/T=(－105.94＋23.166)×103/810=－102.1J.K-1.mol-1五、(18分) 5