郑州大学2010年925物理化学B（含答案）考研真题

化学考研真题下载/u-9748568.html

郑州大学

2010年攻读硕士学位研究生入学试题B卷答案

学科、专业：化学

研究方向：工业催化，应用化学

考试科目：物理化学（五），科目代码925（共8页）

答案一律写在考点统一发的答题纸上，否则无效。

1.1molO2由298.15K，100kPa的压力下经等温可逆压缩增至600kPa的终态。试求Q，W，U，

H，G，A，S（）体以及S（）隔？（20分）

解：∵是理想气体的等温可逆过程

∴U02分

H02分

p1100

QWnRTln18.314298.15lnJ4441J4分

p2600

W4441J2分

Q4441

S（体）rJK114.90JK12分

T298.15

p2600

AGnRTln18.314298.15lnJ4441J2分

p1100

SS（隔）=（体）+S（环）2分

Q4441

S（环）=-JK1114.90JK2分

T环298.15

∴S（隔）=02分

2.在－5℃时，过冷液体苯的蒸气压为2632Pa，而固体苯的蒸气压为2280Pa。已知1mol过冷液

11

体苯在－5℃凝固时的Sm35.65JKmol，气体为理想气体，求该凝固过程的G及H。

（20分）

解：在相同的始终态间可设计可逆过程如下：

1

化学考研真题下载/u-9748568.html

根据状态函数法：GG12345GGGG8分

因为过程(1)和(5)为凝聚相的等温变压过程，所以G10，G50，过程(2)和(4)为可

逆相变过程，所以GG240。

22802280

分

GGnRT3ln18.314268lnJ319.9J6

26322632

HGTS319.92681(35.65)J9874J6分

3.某一级反应测得其半衰期在65℃时为2.50min，在80℃时为0.50min。(1)求反应在65℃、

80℃时的速率常数k1、k2(2)求反应的活化能。(3)在什么温度下方使该一级反应1min完成

90%？（20分）

解：：该反应是一级反应

（1）t1/2=ln2/k

-1

k1=ln2/t1/2=0.277min4分

-1

k2=ln2/t1/2=1.386min4分

(2)由公式ln(k2/k1)=Ea/R(1/T1-1/T2)

代入数据，得：Ea=106.58KJ/mol4分

-1

(3)-ln(1-x)=kt代入数据，得k3=2.303min

由ln(k3/k1)=Ea/R(1/T1-1/T3)代入数据，得T3=356.8K8分

4.气相反应H2(g)+Br2(g)=2HBr(g)的历程为:

(1)Br2→2Br(k1)

2

化学考研真题下载/u-9748568.html

(2)Br+H2→HBr+H(k2)

(3)H+Br2→HBr+Br(k3)

(4)H+HBr→H2+Br(k4)

(5)2Br→Br2(k5)

试证明反应的动力学方程式为:

d[HBr]][H[k]Br2/1

22（10分）

dt[HBr]

k'1

2][Br

d[HBr]

证：=[k]H][Br+[k]Br][H-H[k]HBr][(1)

dt22324

d[Br]

=]Br[2k-[k]H][Br+[k]Br][H+H[k]HBr][-2k]Br[2=0(2)

dt21223245

d[H]

=[k]H][Br-[k]Br][H-H[k]HBr][=0(3)2分

dt22324

d[HBr]

(1)-(3)得:=2[k]Br][H(4)

dt32

2

(2)+(3)2k21]Br[-2k5]Br[=0

2/1

k

1(5)2分

[Br][2]Br

k5

2/1

k

]H[k1[]Br1/2

22k2

以(5)代入(2)式移项得：]H[5（6）2分

423[k]Br[k]HBr

2/1

k12/3

223]H[k2k[2]Br

d[HBr]k

以（6）代入（4）式得：5（7）

dt423HBr[k]Br[k]

2/1

kk

（7）式分子、分母各除以，并令1，4

3Br[k2]2kk2k'

k5k3

d[HBr]][H[k]Br2/1

224分

dt[HBr]

k'1

2][Br

3

化学考研真题下载/u-9748568.html

5.有二元凝聚系统相图如图所示。已知A、B可生成化合物。解答下列问题：（18分）

(1)写出A与B生成稳定化合物和不稳定化合物的组成；

(2)指出相图上条件自由度为0的线；

(3)根据此二元凝聚系统相图列表分析所标区域的相数、相态及自由度数；

(4)画出从系统点O→O′的步冷曲线，并说明冷却过程的相变化。

FO

C

Ⅵ

DK

TJG

ⅢⅣ

HI

E

Ⅰ

Ⅴ

LMN

O'

Ⅱ

A0.330.5B

x

B

图二元凝聚系统相图

解：(1)稳定化合物AB；不稳定化合物A2B；2分

(2)自由度为0的线：HEI、LMN、DJK；2分

(3)相图分析列表如下6分

区域相数相态自由度

Ⅰ1a2

Ⅱ2a＋A2B(s)1

Ⅲ2l＋a1

Ⅳ2l＋A2B(s)1

Ⅴ2A2B(s)＋AB(s)1

Ⅵ2l＋AB(s)1

(4)冷却过程相态经历如下变化8分

/Ka

Tc

b

e

d

时间

4

化学考研真题下载/u-9748568.html

步冷曲线

a.由一相液相析出固相化合物AB，进入两相区；

b.由液相和化合物AB生成不稳定化合物A2B，达到三相平衡；

c.三相平衡中AB消失，进入液相和不稳定化合物A2B两相平衡区；

d.由液相和不稳定化合物A2B生成固溶体a，达到三相平衡；

e.三相平衡中液相消失，进入两相区，即不稳定化合物和固溶体a。

6.盐AB(s)与H2O可以形成以下几种稳定水合物：AB·H2O(s)，2AB·5H2O(s)，2AB·7H2O(s)

和AB·6H2O(s)，这个盐水体系的组分数为2，有5个低共熔点，最多可有3

相同时共存。（6分）

7.液态X2在331.4K时沸腾，X2(l)在282.5K时的蒸气压为13.33kPa，计算298.2K时X2(g)

的标准生成吉布斯自由能。（20分）

解：X22(l)X(g)

p

KBr2

pp

当T=-331.4K时，pp，K(331.4K)1

Br2p

当T=-282.5时，pp0.1316，K(282.5K)0.1316

Br2p

GRTKHmpm(331.4K)ln(331.4K)(331.4K)(331.4K)Sm(331.4K)

GRTKHmpm(282.5K)ln(282.5K)(282.5K)(282.5K)Sm(282.5K)

设Hm和Sm同温度无关，上两式即为

HSmm(331.4K)0

-1-1

HSmm(282.5K)(8.314JmolK)(282.5K)ln0.1316

解得

-1

Hm32.28kJmol6分

-1-1

Sm97.40JmolK6分

-1

GHSmm(298.2K)(298.2K)m3.23kJmol8分

5

化学考研真题下载/u-9748568.html

-1

rmGG(Br2,g,298.2K)m(298.2)3.23kJmol

﹣1

8电池Zn(s)|ZnCl2(0.05mol·kg)|AgCl(s)|Ag(s)的电动势与温度的关系为：

E/V＝1.015﹣4.92×10-4(T/K-298)

试计算在298K时，当电池有2mol电子的电荷量输出时电池反应的ΔrGm、ΔrSm、ΔrHm以及此

过程的可逆热效应Qr。（10分）

解：根据电动势与温度的关系E/V＝1.015﹣4.92×10-4(T/K-298)

T=298K时，E＝1.015V2分

-1-1

ΔrGm＝－zFE=－2×96485×(1.015)J·mol=-195.90kJ·mol;2分

E

41111分

rmSzF296485(4.9210)JmolK94.94JmolK2

Tp

11

ΔrmH=ΔrmG+TΔrmS[195.901000298(94.94)]Jmol224.19Jmol2分

-1

Qr＝TΔrSm=298×（-94.94）J=-28.29kJ·mol2分

9.用Pt作电极电解SnCl2水溶液，在阴极上因为H2有超电势，故先析出Sn(s)。在阳极上析

出O。已知＝0.10，＝0.01，O在阳极上析出的超电势为0.5V。

2Sn2+H+2

(1)写出电极反应，计算实际分解电压。

2+

(2)若H2在阴极上析出时的超电势为0.5V，问刚开始析出氢气时α（Sn）＝？10分

解：（1）阴极：Sn2++2e–→Sn；

$RT1

ln

阴析出,Sn2+/SnSn2+/Sn2F

Sn2+

8.31452981

(0.140ln)V2分

2964850.1

0.170V

阳极：HO→1O(g)+2H+()+2e–

222H+

$RT1

阳析出,++ln2O

O22/H,HOO22/H,HO2F2

H+

8.31452981

(1.23ln0.5)V2分

2964850.012

1.612V

2分

E分解阳,,析出阴析出2++2+(1.6120.170)V1.782V

Sn/SnO22/H,HOSn/Sn

+2++

（2）由于阳极上有O2析出，溶液中H浓度会增加。当Sn基本析出时，溶液中H的活度为为

6

化学考研真题下载/u-9748568.html

0.1020.010.21。当H开始析出时，其电极电势与Sn2+的析出电势相等。即

H+2

2++H

Sn/SnH/H22

RT11RT

即

0.140lnln20.5

22FF2+

SnH+

8.314529818.3145298

代入数据0.140lnln0.210.5

29648596485

Sn2+

解得：2.921014

Sn2+

2+

说明当H2开始析出时，Sn已基本析出完毕了。4分

10.常压下，水的比表面自由能与温度的关系表示为

γ=(7.654×10-21.40×10-4t/℃)J·m-2

若在10℃时，保持水的总体积不变而改变其表面积，试求：

①使水的表面积可逆地增加1.00cm2，必须做多少功？

②上述过程中的△U、△H、△F、△G以及所吸收的热各为若干？

③上述过程后，除去外力，水将自动收缩到原来的表面积，此过程对外不做功，试计算此

过程中的Q、△U、△H、△F及△G值。10分

解：①10℃时，水的比表面自由能为：

(7.5641024-1.401010)Jm27.424102-Jm2

等温等压下，可逆表面功：

'

WdArT()dG,p，

'246

WAr(7.42410110)J7.4210JG

②对于单组分系统：dG