天津大学2010年839物理化学（含答案）考研真题

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天津大学招收2010年硕士学位研究生入学考试试题

考试科目名称：物理化学考试科目代码：839

所有答案必须写在答题纸上，并写清楚题号，答案写在试题上无效。

一、填空题(32分)

1.封闭系统发生一循环过程，Q。

A.>0；B.<0；C.=0；D.不确定

2.封闭系统理想气体的真空膨胀过程(焦耳实验)，S。

A.>0；B.<0；C.=0；D.不确定

3.101.325kPa下，5°C的水变为5°C的冰，。

HHH

A.；B.；C.；D.与H关系不定

TTT

S

4.对于一组成固定的封闭系统。

pT

VVCpV

A.；B.；C.；D.

TTppTH

溶液

5.饱和蔗糖(C12H22O11,A)水溶液中AsA。

A.>；B.<；C.=；D.不确定

6.理想气体反应aAbBxXyY在恒压、绝热条件下进行。若非体积功为零，则

rH。

A.>0；B.<0；C.=0；D.不确定

dlnpH

7.克劳修斯克拉佩龙方程相变m适用于、相变，公式推

dTRT2

导中采用的近似条件为、。

8.某双原子分子可看作一维谐振子，其振动能级分布数分别为n0,n1,n2,等。已知温度

T下系统处于热平衡时nn100.528，则nn30。

9.1.00mol苯(CH66)和4.00mol甲苯(C6H5CH3)在25°C，100kPa下混合形成理想液

态混合物，则该过程的熵变S。(写出公式及结果)

10.某温度、压力下Hg2、Ng2和NH3g反应达到化学平衡的系统中，组分数

C；自由度数F。

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天津大学招收2010年硕士学位研究生入学考试试题

考试科目名称：物理化学考试科目代码：839

11.某气相基元反应ABC的活化能为Ea,1，摩尔反应焓为rmH，则其逆反应

BCA的活化能Ea,1。

3

12.某二级反应2A产物，A的浓度由初始浓度cA,02.0moldm降至cA,11.0

33

moldm所需时间为90s，问从cA,1再降至cA,20.5moldm所需时间t。

13.写出下面三个表面化学公式

开尔文公式；

杨氏方程；

朗缪尔吸附等温式；

14.若有一物质加入到水中后，可令液体的表面张力降低，则该物质在表面的浓度

其在溶液本体的浓度。判断所依据的公式为(写出具体公式)。

15.憎液溶胶在热力学上是不稳定的，它能够相对稳定存在的三个重要原因

是，，。

二、(18分)

在恒定温度125°C下，100kPa1molHg2和100kPa0.5molOg2完全反应生

成100kPa1molH2Og，求过程的H、S、U、G及A。25下各组分标准

摩尔生成焓、标准摩尔熵及25~125°C间的平均摩尔定压热容见下表：

Hg2Og2H2Og

$1

fmHkJmol00241.818

$11

SmJmolK130.684205.138188.825

CJmol11K

p,m29.0529.7133.96

三、(14分)

煤炭化工中，为了将煤转化成有用的化工原料，常将煤在高温下与水蒸气反应，生

成重要的合成气(COH2)，反应式如下：

C(s)H22O(g)CO(g)H(g)

已知在1000K、101.325kPa的条件下，反应物H2Og的平衡转化率0.844。求：

(1)1000K下反应的标准平衡常数；

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天津大学招收2010年硕士学位研究生入学考试试题

考试科目名称：物理化学考试科目代码：839

(2)若已知反应在1200K的标准平衡常数K$＝38.08，试计算此温度范围内的平均

$

摩尔反应焓rmH；

$$

(3)计算1200K下反应的rmG以及平均摩尔反应熵rmS。

四、(12分)

1.在30°C下实验测得苯(C66H,A)和甲苯(C6H53CH,B)混合物的蒸气总压为8.19

kPa，气相和液相的组成分别为yA0.582，xA0.30。设该混合物可看作理想液态混合

物，求30时苯和甲苯的饱和蒸气压。

1

2.实验测得bB0.10molkg的乙酸水溶液的凝固点降低了0.191°C。水的凝固点

1

降低系数Kf1.86Kmolkg。该溶液可看作理想稀溶液，求该溶液0°C时H离子的

质量摩尔浓度bH。

五、(15分)

下图所示为AB二组分凝聚系统相图

(1)标出给定标号的各相区的稳定相；

(2)绘出图中状态点为a的样品的冷却曲线，并注明各阶段时的相变化。

六、(10分)

已知铅酸蓄电池

1

PbPbSO4sH2SO4b1.00molkg,H2OPbSO4s,PbO2sPb

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天津大学招收2010年硕士学位研究生入学考试试题

考试科目名称：物理化学考试科目代码：839

在25°C时的电动势E=1.9283V，E$2.0501V。该电池的电池反应为：

2

PbsPbO2s2SO444H22PbSOs2HO

(1)请写出该电池的电极反应；

(2)计算该电池中硫酸溶液的活度a、平均离子活度a及平均离子活度因子。

七、(6分)

N2和CO的转动特征温度分别为2.863K和2.766K。试求25°C时N2和CO的标准

$$

摩尔转动熵Sr,mCO、Sr,m2N，并说明造成它们不同的主要原因。

八、(12分)

1.将材质相同半径不同的两根毛细管插入同一液体中，利用两毛细管中弯液面的高

4

度差h可测量该液体的表面张力。现已知两毛细管的半径分别为r15.0010m，

323

r21.0010m，测得h1.4710m，液体密度950kgm。设液体可完全润湿

管壁，试计算该液体的表面张力。

33

2.以等体积的0.08moldm的AgNO3溶液与0.10moldm的KI溶液混合制备AgI

溶胶。

(1)写出其胶团结构的表示式，并指出该胶体粒子在电场中的移动方向；

(2)比较下列聚沉剂使该溶胶聚沉时的聚沉值大小，并将其按由大到小的顺序排

列：MgNO，，CaNO，，AlNO。

32KNO332NaNO333

九、(16分)

1.一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮

2NO(g)+O(g)==2NO(g)

22

假设有以下机理：

k1

2NO井N22O

k2

N22O井2NO

k3

N2O2+O2井2NO2

(1)根据上述机理推导以O2的消耗速率表示的反应速率方程。

(2)实验表明该反应对NO为二级，对O2为一级。在何种条件下所推导的速率方程

符合实验的动力学规律？

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天津大学招收2010年硕士学位研究生入学考试试题

考试科目名称：物理化学考试科目代码：839

2.高温下氯乙烷发生气相分解反应

k

CH3CH22Cl2CHCHHCl

实验测得675K和775K下该反应的速率常数分别为2.511041s和4.731021s。

(1)试求该反应的活化能；

(2)675K下，密闭容器中氯乙烷的初始压力为200kPa。求反应进行了1200s时系

统的总压及CH2CH2的摩尔分数。

十、(15分)

$$

AgCls在25°C下的标准摩尔生成吉布斯函数DfmG、标准摩尔生成焓DfmH可用

电化学的方法加以测定。

$$

(1)设计测定AgClsfmG和fmH的电池(给出电池的图示表示)，并写出相应的电

极、电池反应；

(2)给出实验所用主要仪器，并简述实验原理；

(3)简述实验需要测量哪些数据，数据如何处理。

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天津大学招收2010年硕士学位研究生入学考试试题参考答案

考试科目名称：物理化学考试科目代码：839

一、填空题(32分)

1.D；2.A；3.B；4.B；5.C；6.C

7.液-气固-气气相看作理想气体忽略凝聚相的体积

8.0.147

1

9.mixBSBRnClnlnxCnx，20.802JK。

10.2，1

11.EHRTa,1rm

12.180s

bp

13.ln2ppVrRT；slslcos；

rm1bp

cd

14.大于，

RTcd

15.胶粒带电，溶剂化作用，布朗运动

二、(18分)

$$$

解：HmolfHm398.15KfHm298.15KrCp,mT

29.71

C33.9629.059.945JK11mol

rp,m2

H241.811039.945100242.813kJ

UHBgRTH0.5RT1mol

B

242.8131030.58.314398.15241.158kJ

$11

fmS298.15K188.825130.684205.138244.828JKmol

398.15

SS$298.15KC$ln1mol

fmrp,m298.15

398.15

44.8289.945ln47.704JK1

298.15

AUTS241.158103398.1547.704222.164kJ

GHTS242.813103398.1547.704223.820kJ

三、(14分)

解：假设H2Og的初始物质的量为1mol，平衡转化率为，则平衡时总的物质量

n1，平衡常数为

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天津大学招收2010年硕士学位研究生入学考试试题参考答案

考试科目名称：物理化学考试科目代码：839

2

12

$pp

K$$2

11pp1

0.8442101.325

(1)1000K时，K$2.509

10.8442100

KT$H$1138.08H$11

2rm；rm

(2)ln$ln

KTR112TT2.5098.31410001200

$1

解得rmH135.67kJmol。

$$$1

(3)rmGRTKln，rmG8.3141200ln38.0836.312kJmol

HG$$135.6736.31210

S$rmrm143.32JK11mol

rmT1200

四、(12)

1.解：假设混合物的蒸气为理想气体，根据拉乌尔定律

*yA0.582*1ypA0.418

ppA8.1915.89kPa；pB8.194.89kPa

xA0.301xA0.70

2.解：设乙酸在0°C的解离度为，则溶液中粒子(CH32COH，CH32CO和H）

总的质量摩尔浓度b0.101，而冰点降低TffKb，故

Tf0.191

0.101KTff，即110.0269

0.10Kf0.101.86

b0.102.691031molkg，

H

五、(15分)

(1)1：；2：l；3.αD；4：lD；

5：lC；6：CD；7：lD；8：ll12

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天津大学招收2010年硕士学位研究生入学考试试题参考答案

考试科目名称：物理化学考试科目代码：839

(2)

六、(10分)

解：(1)电极反应

2

阳极反应：PbSO44PbSOs2e

2

阴极反应：PbO244s4H+SO22ePbSOs2HO

(2)电池的能斯特方程为

RTaaHO2PbSOs

EE$ln24

2FaPbsaPbOsa2SO2a4H

24

$$RT22RT

ElnaSO4aHElna

FF

EE$F1.92832.050196485.309

aexpexp

RT8.314298.15

3

8.730510

aa13338.305100.2059；b34molkg1

abb$0.2059340.1297

七、(6分)

解：双原子分子的平动熵SRlnqR

r,mr

T298.15KT298.15K

qN52.07qCO107.79

r2；r

r2N22.863KrCO12.766K

11

Sr,mN28.314ln52.78.31441.18JKmol

SCO8.314ln107.798.31447.23JK11mol

r,m

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天津大学招收2010年硕士学位研究生入学考试试题参考答案

考试科目名称：物理化学考试科目代码：839

两者不同在于N2为对称分子。由于两个N原子的全同性，N2分子绕通过两原子中心且

垂直于两原子连线的轴旋转180o得到的构型与原构型不可区分，因此引入对称数来

对这种现象加以校正。

八、(12分)

1.解：液体在毛细管中上升的高度

2cos

h

rg

gh

由于液体可完全润湿管壁cos1，所以

211rr12

9509.81.47102

0.0684Nm1168.4mNm

220001000

2.解：(1)KI过量，胶体粒子带负电

x

AgInInxKxK

m

该胶体粒子在电场中向正极移动。

(2)聚沉值顺序(由大到小)：

，，MgNO，CaNO，AlNO

NaNO3KNO3323233

九、(16分)

解：(1)用O2的消耗速率表示反应速率vdO2dt

1.

dNO2

22kNOkNOkNOO0

dt12223222

2

k1NO

NO22；

kk23O2

dOkkNO2O

v2132

dOtk2k32

(2)要使导出的速率方程符合实验结果，须kk23O2，此种情况下

dO2kk132

vNOO2

dtk2

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