苏州大学2015年853物理化学（含答案）考研真题

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苏州大学

2015年硕士研究生入学考试初试试题（A卷）

科目代码：《853》满分：《150》分

科目名称：《物理化学》

注意：①认真阅读答题纸上的注意事项；②所有答案必须写在答题纸上，写在本试题纸或

草稿纸上均无效；③本试题纸须随答题纸一起装入试题袋中交回！

一、选择题（共15题，30分）

1、2分

在体系温度恒定的变化中,体系与环境之间:()

(A)一定产生热交换

(B)一定不产生热交换

（C)不一定产生热交换

（D)上述说法都不对

C

2、2分

下述说法中,哪一个错误?()

(A)体系放出的热量一定等于环境吸收的热量

(B)体系温度的降低值一定等于环境温度的升高值

(C)热力学平衡时体系的温度与环境的温度相等

(D)若体系1与体系2分别与环境达成热平衡,则此两体系的温度相同

B

3、2分

在一定T，p下,汽化焓ΔvapH,熔化焓ΔfusH和升华焓ΔsubH的关系为：()

(A)ΔsubH＞ΔvapH

(B)ΔsubH＞ΔfusH

(C)ΔsubH=ΔvapH+ΔfusH

(D)ΔvapH＞ΔsubH

上述各式中,哪一个错误?

D

4、2分

理想气体绝热向真空膨胀，则：()

(A)ΔS=0，W=0(B)ΔH=0，ΔU=0

(C)ΔG=0，ΔH=0(D)ΔU=0，ΔG=0

B

5、2分

有三个大热源,其温度T3>T2>T1，现有一热机在下面两种不同情况下工作：

(1)从T3热源吸取Q热量循环一周对外作功W1，放给T1热源热量为(Q-W1)

(2)T3热源先将Q热量传给T2热源，热机从T2热源吸取Q热量循环一周,对外作功

W2，放给T1热源(Q-W2)的热量

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则上述两过程中功的大小为：()

(A)W1>W2(B)W1=W2(C)W1<W2(D)W1≥W2

A

6、2分

2molH2和2molCl2在绝热钢筒内反应生成HCl气体，起始时为常温常压。则：()

(A)ΔrU=0，ΔrH=0，ΔrS>0，ΔrG<0

(B)ΔrU<0，ΔrH<0，ΔrS>0，ΔrG<0

(C)ΔrU=0，ΔrH>0，ΔrS>0，ΔrG<0

(D)ΔrU>0，ΔrH>0，ΔrS=0，ΔrG>0

C

7、2分

1mol理想气体在室温下进行恒温不可逆膨胀(Q=0)，使体系体积增大一倍，则有：

-1-1-1-1-1-1

ΔS体系/J·K·mol;ΔS环境/J·K·mol;ΔS隔离/J·K·mol()

(A)5.76-5.760

(B)5.7605.76

(C)000

(D)05.765.76

A

8、2分

FeCl3和H2O能形成FeCl3·6H2O，2FeCl3·7H2O，2FeCl3·5H2O，FeCl3·2H2O四种水合物,则

该体系的独立组分数C和在恒压下最多可能的平衡共存的相数分别为:()

(A)C=3，=4(B)C=2，=4

(C)C=2，=3(D)C=3，=5

C

9、2分

$

理想气体反应CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)的ΔrGm与温度T的关系为：

ΔrG=-21660+52.92T,若要使反应的平衡常数K>1,则应控制的反应温度：()

(A)必须低于409.3℃(B)必须高于409.3K

(C)必须低于409.3K(D)必须等于409.3K

C

10、2分

常见的燃料电池为:Pt,H2(p1)|NaOH(aq)|O2(p2),Pt，设其电动势为E1，如有另一电池可以表

示为：Cu(s)|Pt|H2(p)|NaOH(aq)|O2(p)|Pt|Cu(s)，其电动势为E2，若保持各物质的活度相同，

则E1与E2的关系为：（）

(A)E1>E2(B)E1<E2(C)E1=E2(D)无法判断

C

11、2分

当把金属铅插入下列四组溶液中，有可能置换出金属锡的是：()

(A)2+=1.0,2+=0.1(B)=1.0,=1.0

aSnaPb

(C)=0.1,=1.0(D)=0.5,=0.5

B

12、2分

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当一定的直流电通过一含有金属离子的电解质溶液时，在阴极上析出金属的量正比于：

（）

(A)阴极的表面积

(B)电解质溶液的浓度

(C)通过的电量

(D)电解质溶液的温度

A

13、2分

在298K时，已知A液的表面张力是B液的一半，其密度是B液的两倍。如果A，

B液分别用相同的毛细管产生大小相同的气泡时，A液的最大气泡压力差等于B液的：

()

(A)1/2倍(B)一倍(C)二倍(D)四倍

A

14、2分

某反应，当反应物反应掉5/9所需时间是它反应掉1/3所需时间的2倍，则该反应是：

()

(A)一级反应(B)零级反应

(C)二级反应(D)3/2级反应

C

15、2分

在催化剂表面上进行的双分子气相反应,已知表面反应为控制步骤,且测得反应速率

r与反应物气相压力之间有下面如图关系,则反应可能的历程为：()

(A)L－H历程(B)R历程

(C)A,B分子直接反应(D)A,B皆可能

B

二．计算题（共７题，９0分）

16.在100~120K的温度范围内，甲烷的蒸气压与绝对温度T如下式所示：

lg(p/Pa)=8.96-445/(T/K)

甲烷的正常沸点为112K。在1.01325×105Pa下，下列状态变化是等温可逆地进行的。

CH4(l)＝CH4(g)(p,112K)

$

试计算：(1)甲烷的ΔvapHm，ΔvapG，ΔvapS及该过程的Q，W；

(2)环境的ΔS环和总熵变ΔS。

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$-1

[答](1)ΔvapHm=8.52kJ·molΔvapG=0(4分)

-1-1

ΔvapS=76.10J·molQp=8.52kJ·mol

W=pΔV=931J·mol-1(3分)

-1-1

(2)ΔS环=-76.1J·K·mol

ΔS总=ΔvapS+ΔS环=0(3分)

17.绝热等压条件下,将一小块冰投入263K,100g过冷水中,最终形成273K的冰水体系,以

100g水为体系,求在此过程中的Q,H,S,上述过程是否为可逆过程?通过计算说明。已知：

-1

fusHm(273K)=6.0kJ·mol

-1-1

Cp,m(273K,l)=75.3J·K·mol

-1-1

Cp,m(273K,s)=37.2J·K·mol

[答]ΔH=Qp=0(绝热)(2分)

ΔH=ΔH1(变温)+ΔH2(相变)

=nCp,m(T2-T1)-nxΔfusHm

-1-1-1-1

=100g×75.3J·K·mol×(273-263)K/18.0g·mol+nx(-6000J·mol)

=0(2分)

nx(l→s)=0.697mol(即12.55g)(2分)

-1

ΔS=ΔS1+ΔS2=nCp,mln(T2/T1)-nxΔfusHm/T=0.46J·K>0(2分)

因为ΔS(绝)>0

所以过程是不可逆的(2分)

18.2,2－二甲基丁醇的饱和蒸气压可用下式表示：

ln(p/p)=-11168K/T-14.701ln(T/K)+115.6979

试求该化合物的：

(1)正常沸点Tb；

(2)摩尔汽化焓与温度T的关系式；

(3)298.15K时的汽化焓ΔvapHm；

(4)298.15K时汽化过程的标准摩尔吉布斯自由能变化ΔvapG；

(5)298.15K时的标准摩尔汽化熵ΔvapS

[答](1)正常沸点时,ln(p/p)=0,解得Tb=410K(2分)

2

(2)ΔvapHm(T)=RTdln(p/p)/dT

19.半导体工业为了获得氧含量不大于1×10-6的高纯氢,在298K，101kPa下让电解水制

得的氢气(99.5%H2，0.5%O2)通过催化剂，发生反应：

2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(g)

达到消除氧的目的。试问反应后氢气的纯度能否达到标准要求？

-1

已知：ΔfG(H2O,g)＝-228.59kJmol

[答]恒温恒压下体积分数就是物质的量分数,现设100mol原料气,反应后剩余的氧为

nmol。

2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)

反应前/mol99.50.50

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平衡时/mol99.5-2(0.5-n)=98.5+2nn2(0.5-n)

$

因为p=p,所以Kp=Kx(p/p)∑νB=Kx(2分)

$80

K=exp(-ΔrGm/RT)=1.38×10(4分)

8022

1.38×10=x(H2O,g)/[x(H2)x(O2)]

=(1-2n)2(99.5+n)/[(98.5+2n)2n]

≈1×100/(1002n)=1/100n

n≈7.3×10-83<<1×10-6(4分)

由此可见,催化除氧能使氢气纯度达标。

20.298K时，0.1mol·dm-3的KCl的电导率为1.289S·m-1，用某一电导池测得0.1mol·dm-3

的KCl的电阻为24.69，0.01mol·dm-3的HAc溶液的电阻为1982，试求该HAc溶液

的摩尔电导率和电离常数。

-42-1

已知：m(HAc)=390.72×10S·m·mol。

[答]k(HAc)/k(KCl)=R(KCl)/R(HAc)求得：k(HAc)=0.01623S·m-1(2分)

2-1

m(HAc)=k(HAc)/c=0.001623S·m·mol(以下各1分)

=m/m=0.04154

K=(c/c)·2/1-=1.8×10-5

21.电池Pt,H2(p1)|H2SO4(aq)|H2(p2),Pt中，氢气服从的状态方程为pVm=RT+P，=1.48×

-53-1

10m·mol，且与温度、压力无关。若p1=30p，p2=p，请：

(1)写出电池反应；

(2)求298K时的电动势；

(3)电池可逆作功时吸热还是放热？

(4)若使电池短路，体系和环境间交换多少热量？

G1p2

(2)ErmVdp

m

zFzFp

1（5分）

11p2RTp

()dp[RTln2(pp)]0.0439V

zFpzFp21

p11

ERp1

(3)()pln

TzFp2

Ep1

QR=TrSm=zFT()RTln8427J,吸热。

Tpp

2（4分）

-1

(4)Qp=rHm=rGm+TrSm=-zEF+QR=-45.7J·mol（4分）

-1

22.298K时，N2O5的不可逆分解反应在一般压力下为一级反应，其速率常数为0.0010min，

同温度下N2O4的可逆解离反应很快达到平衡，平衡常数为Kp=4500Pa。若将N2O5在压力为

20000Pa，298K下密闭于真空容器中，试求200min后，N2O5,O2,N2O4,NO2各自分压是多

少？

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k1

[答]NONO+O

252422

p0-xx-yx

2NO2

2y

p

kt=ln0，x=3620Pa，p=16380Pa（5分）

N2O5

p0x

p=1810Pa

O2

(2y)2

K==4500Pa

p3620Pay

y=3060Pa，p=16380Pa，p=1810Pa，

p=2090Pa，p=3060Pa（5分）

N2O4NO2

三．问答题（3题，共30分）

2

23.实验测定某固体的(V/T)p=a+bp+cp,若将此固体在恒温下从pA压缩到pB,导出熵变S的

表达式。

[答]因为(V/T)p=-(S/p)T

2

所以(S/p)T=-(a+bp+cp)(2分)

故Δ2积分区间：到

S=(a-bp-cp)dp(pApB)

2233

=-a(pB-pA)-(1/2)b(ppBA)-(1/3)c(ppBA)

2233

=a(pA-pB)+(1/2)b(ppAB)+(1/3)c(ppAB)(3分)

24.在p$下，Ca和Na在1423K以上为完全互溶的溶液，在1273K时部分互溶。此时两液

相的组成为33%(质量分数，下同)的Na与82%的Na，983K时