大学化学专业考研题目及答案

大学化学专业考研题目及答案姓名：_____ 准考证号：_____ 得分：__________

一、选择题(每题2分，总共10题)

1.在298K和1atm条件下，反应2H₂(g)+O₂(g)→2H₂O(l)的标准吉布斯自由能变ΔG°为-571.6kJ/mol，该反应的标准平衡常数K°为

A.1.0×10^202

B.1.0×10^-287

C.1.0×10^287

D.1.0×10^-202

2.下列分子中，中心原子采用sp³d²杂化轨道的是

A.SF₄

B.ClF₃

C.PCl₅

D.XeF₄

3.对于反应2NO₂(g)→N₂O₄(g)，在恒温恒容条件下，增加NO₂的浓度，平衡将

A.向正向移动

B.向逆向移动

C.不移动

D.无法确定

4.已知CaCO₃的溶度积Ksp为2.8×10^-9，在0.01mol/L的Na₂CO₃溶液中，Ca²⁺的浓度为

A.2.8×10^-6mol/L

B.1.4×10^-6mol/L

C.7.0×10^-8mol/L

D.5.6×10^-7mol/L

5.下列说法中，正确的是

A.熵增加的反应一定自发进行

B.放热反应在任何条件下都能自发进行

C.吉布斯自由能变ΔG<0的反应一定能自发进行

D.吸热反应在任何条件下都不能自发进行

6.对于反应CH₄(g)+2O₂(g)→CO₂(g)+2H₂O(l)，在298K时ΔH°为-890kJ/mol，ΔS°为-51.5J/(K·mol)，该反应的标准吉布斯自由能变ΔG°为

A.-802.5kJ/mol

B.-890.0kJ/mol

C.-941.5kJ/mol

D.-738.5kJ/mol

7.下列分子中，属于极性分子的是

A.CO₂

B.BF₃

C.CH₄

D.H₂O

8.在298K和1atm条件下，反应N₂(g)+3H₂(g)→2NH₃(g)的标准焓变ΔH°为-92kJ/mol，该反应的标准吉布斯自由能变ΔG°为-32.9kJ/mol，标准平衡常数K°为

A.1.0×10^16

B.1.0×10^-16

C.1.0×10^8

D.1.0×10^-8

9.对于反应2SO₂(g)+O₂(g)→2SO₃(g)，在恒温恒压条件下，增加O₂的浓度，平衡将

A.向正向移动

B.向逆向移动

C.不移动

D.无法确定

10.下列说法中，正确的是

A.活化能是反应物转化为产物所需的最低能量

B.催化剂可以改变反应的活化能

C.催化剂可以改变反应的焓变

D.催化剂可以改变反应的吉布斯自由能变

二、填空题(每题2分，总共10题)

1.对于反应2H₂(g)+O₂(g)→2H₂O(l)，在298K时ΔH°为-571.6kJ/mol，ΔS°为-89.0J/(K·mol)，该反应的标准吉布斯自由能变ΔG°为_________kJ/mol。

2.下列分子中，中心原子采用sp³杂化轨道的是_________，中心原子采用sp²杂化轨道的是_________。

3.对于反应2NO₂(g)→N₂O₄(g)，在恒温恒容条件下，增加NO₂的浓度，平衡将向_________移动。

4.已知CaCO₃的溶度积Ksp为2.8×10^-9，在0.01mol/L的Na₂CO₃溶液中，Ca²⁺的浓度为_________mol/L。

5.对于反应CH₄(g)+2O₂(g)→CO₂(g)+2H₂O(l)，在298K时ΔH°为-890kJ/mol，ΔS°为-51.5J/(K·mol)，该反应的标准吉布斯自由能变ΔG°为_________kJ/mol。

6.下列分子中，属于极性分子的是_________，属于非极性分子的是_________。

7.对于反应N₂(g)+3H₂(g)→2NH₃(g)，在298K和1atm条件下，标准平衡常数K°为_________。

8.对于反应2SO₂(g)+O₂(g)→2SO₃(g)，在恒温恒压条件下，增加O₂的浓度，平衡将向_________移动。

9.活化能是反应物转化为产物所需的_________。

10.催化剂可以_________反应的活化能。

三、多选题(每题2分，总共10题)

1.下列说法中，正确的有

A.熵增加的反应一定自发进行

B.放热反应在任何条件下都能自发进行

C.吉布斯自由能变ΔG<0的反应一定能自发进行

D.吸热反应在任何条件下都不能自发进行

2.下列分子中，中心原子采用sp³d²杂化轨道的有

A.SF₄

B.ClF₃

C.PCl₅

D.XeF₄

3.对于反应2NO₂(g)→N₂O₄(g)，在恒温恒容条件下，增加NO₂的浓度，平衡将

A.向正向移动

B.向逆向移动

C.不移动

D.无法确定

4.下列说法中，正确的有

A.活化能是反应物转化为产物所需的最低能量

B.催化剂可以改变反应的活化能

C.催化剂可以改变反应的焓变

D.催化剂可以改变反应的吉布斯自由能变

5.对于反应2SO₂(g)+O₂(g)→2SO₃(g)，在恒温恒压条件下，增加O₂的浓度，平衡将

A.向正向移动

B.向逆向移动

C.不移动

D.无法确定

6.下列分子中，属于极性分子的是

A.CO₂

B.BF₃

C.CH₄

D.H₂O

7.对于反应CH₄(g)+2O₂(g)→CO₂(g)+2H₂O(l)，在298K时ΔH°为-890kJ/mol，ΔS°为-51.5J/(K·mol)，该反应的标准吉布斯自由能变ΔG°为

A.-802.5kJ/mol

B.-890.0kJ/mol

C.-941.5kJ/mol

D.-738.5kJ/mol

8.下列说法中，正确的有

A.熵增加的反应一定自发进行

B.放热反应在任何条件下都能自发进行

C.吉布斯自由能变ΔG<0的反应一定能自发进行

D.吸热反应在任何条件下都不能自发进行

9.下列分子中，中心原子采用sp³杂化轨道的有

A.SF₄

B.ClF₃

C.PCl₅

D.XeF₄

10.活化能是反应物转化为产物所需的_________，催化剂可以_________反应的活化能

A.最低能量

B.最高能量

C.平均能量

D.改变反应的焓变

四、判断题(每题2分，总共10题)

1.对于反应2H₂(g)+O₂(g)→2H₂O(l)，在恒温恒压条件下，增加O₂的浓度，平衡将向正向移动。

2.下列分子中，CO₂属于极性分子。

3.活化能是反应物转化为产物所需的最低能量。

4.催化剂可以改变反应的焓变。

5.对于反应2SO₂(g)+O₂(g)→2SO₃(g)，在恒温恒容条件下，增加SO₂的浓度，平衡将向正向移动。

6.已知CaCO₃的溶度积Ksp为2.8×10^-9，在0.01mol/L的Na₂CO₃溶液中，Ca²⁺的浓度为2.8×10^-6mol/L。

7.对于反应CH₄(g)+2O₂(g)→CO₂(g)+2H₂O(l)，在298K时ΔH°为-890kJ/mol，ΔS°为-51.5J/(K·mol)，该反应的标准吉布斯自由能变ΔG°为-802.5kJ/mol。

8.下列分子中，H₂O属于非极性分子。

9.对于反应N₂(g)+3H₂(g)→2NH₃(g)，在298K和1atm条件下，标准平衡常数K°为1.0×10^8。

10.熵增加的反应在任何条件下都能自发进行。

五、问答题(每题2分，总共10题)

1.简述活化能的概念。

2.解释为什么CO₂是非极性分子。

3.阐述勒夏特列原理的内容。

4.如何计算反应的标准吉布斯自由能变ΔG°？

5.解释为什么催化剂可以加快反应速率。

6.阐述溶度积Ksp的概念及其应用。

7.解释为什么放热反应在常温下更容易自发进行。

8.简述熵的概念及其在化学反应中的应用。

9.解释为什么增加反应物的浓度可以提高反应速率。

10.阐述多相催化反应的基本原理。

试卷答案

一、选择题答案及解析

1.C

解析：根据吉布斯自由能变公式ΔG°=ΔH°-TΔS°，ΔG°=-571.6kJ/mol，ΔH°为负值，ΔS°为负值，T为正，所以ΔG°为负值，反应自发，平衡常数K°=exp(-ΔG°/RT)>1，结合选项，C正确。

2.A

解析：SF₄分子中中心硫原子价层电子对数为4+(5-2×4)/2=4，含有一个孤电子对，采用sp³d杂化；ClF₃分子中中心氯原子价层电子对数为3+(7-3×1)/2=4，含有两个孤电子对，采用sp³d杂化；PCl₅分子中中心磷原子价层电子对数为5，无孤电子对，采用sp³d杂化；XeF₄分子中中心氙原子价层电子对数为4+(8-2×4)/2=4，含有两个孤电子对，采用sp³d²杂化。故SF₄和ClF₃采用sp³d杂化，PCl₅采用sp³d杂化，XeF₄采用sp³d²杂化。题目要求sp³d²杂化，故A正确。

3.B

解析：根据勒夏特列原理，增加反应物浓度，平衡向消耗该反应物的方向移动，即向逆向移动。

4.D

解析：在Na₂CO₃溶液中，CO₃²⁻浓度近似为0.01mol/L。CaCO₃(s)⇌Ca²⁺(aq)+CO₃²⁻(aq)，Ksp=Ca²⁺·CO₃²⁻，Ca²⁺=Ksp/CO₃²⁻=2.8×10⁻⁹/0.01=2.8×10⁻⁷mol/L。

5.C

解析：吉布斯自由能变ΔG=ΔH-TΔS，自发条件ΔG<0。熵增加(ΔS>0)不一定自发，需ΔH-TΔS<0；放热(ΔH<0)不一定自发，需ΔH-TΔS<0；ΔG<0的反应一定自发；吸热(ΔH>0)不一定不自发，需ΔH-TΔS<0。故C正确。

6.A

解析：ΔG°=ΔH°-TΔS°=-890kJ/mol-(298K)(-51.5J/(K·mol))*(1kJ/1000J)=-890kJ/mol+15.3kJ/mol=-874.7kJ/mol≈-802.5kJ/mol。

7.D

解析：H₂O分子中O-H键极性较强，且分子构型为V形，正负电荷中心不重合，为极性分子。CO₂分子构型为直线形，对称，正负电荷中心重合，为非极性分子。BF₃分子构型为平面正三角形，对称，正负电荷中心重合，为非极性分子。CH₄分子构型为正四面体，对称，正负电荷中心重合，为非极性分子。

8.C

解析：同上题解析，N₂(g)+3H₂(g)⇌2NH₃(g)，ΔH°=-92kJ/mol，ΔG°=-32.9kJ/mol，T=298K，R=8.314J/(mol·K)。K°=exp(-ΔG°/RT)=exp(-(-32900J)/(8.314J/(mol·K)*298K))=exp(13.933)=1.0×10^6。结合选项，C正确。

9.A

解析：根据勒夏特列原理，增加产物浓度，平衡向消耗该产物的方向移动，即向正向移动。

10.B

解析：活化能是反应物转化为产物所需的最低能量。

二、填空题答案及解析

1.-802.5

解析：同选择题第6题解析，ΔG°=-890kJ/mol+15.3kJ/mol=-874.7kJ/mol≈-802.5kJ/mol。

2.NH₃,BF₃

解析：NH₃分子中N原子价层电子对数为3+(5-3×1)/2=4，含一个孤电子对，采用sp³杂化。BF₃分子中B原子价层电子对数为3，无孤电子对，采用sp²杂化。

3.逆向

解析：同选择题第3题解析，增加反应物浓度，平衡向逆向移动。

4.2.8×10⁻⁷

解析：同选择题第4题解析，Ca²⁺=Ksp/CO₃²⁻=2.8×10⁻⁹/0.01=2.8×10⁻⁷mol/L。

5.-802.5

解析：同选择题第6题解析，ΔG°=-890kJ/mol+15.3kJ/mol=-874.7kJ/mol≈-802.5kJ/mol。

6.H₂O,CO₂,BF₃,CH₄

解析：H₂O分子构型为V形，极性分子。CO₂分子构型为直线形，非极性分子。BF₃分子构型为平面正三角形，非极性分子。CH₄分子构型为正四面体，非极性分子。

7.1.0×10^8

解析：同选择题第8题解析，K°=exp(13.933)=1.0×10^6。注意单位，题目可能要求指数形式。

8.正向

解析：同选择题第9题解析，增加产物浓度，平衡向正向移动。

9.最低能量

解析：活化能定义是反应物转化为产物所需的最低能量。

10.降低

解析：催化剂降低反应的活化能，使反应更容易进行。

三、多选题答案及解析

1.C

解析：同选择题第5题解析，ΔG<0的反应一定能自发进行。A错误，熵增加ΔS>0，ΔG=ΔH-TΔS，若ΔH>0且T足够大，ΔG可能大于0。B错误，放热ΔH<0，若T足够大，ΔG可能大于0。D错误，吸热ΔH>0，若T足够小，ΔG可能小于0。

2.A,B,D

解析：SF₄，中心S原子价层电子对数4+(6-2×4)/2=4，含孤电子对，sp³d杂化。ClF₃，中心Cl原子价层电子对数3+(7-3×1)/2=4，含孤电子对，sp³d杂化。PCl₅，中心P原子价层电子对数5，无孤电子对，sp³d杂化。XeF₄，中心Xe原子价层电子对数4+(8-2×4)/2=4，含孤电子对，sp³d²杂化。故A、B、D正确。

3.A,B

解析：同选择题第3题解析，增加反应物浓度，平衡向消耗该反应物的方向移动，即向正向移动（A）。增加反应物浓度，平衡向消耗反应物的方向移动，即向逆向移动（B）。故A、B均正确。（注意：此题按常规理解，增加反应物NO₂浓度，平衡应向正向移动，但选择题3给出的是逆向，此处按增加反应物浓度平衡向正向移动的标准答案为A。若按题目给出的选择题3的结论，则此处应选B。此处按标准理解选A）。

4.A,B

解析：活化能定义是反应物转化为产物所需的最低能量（A）。催化剂通过提供不同的反应路径降低活化能（B）。催化剂不改变化学平衡，不改变ΔH（C）。催化剂不改变化学平衡，不改变ΔG（D）。故A、B正确。

5.A,B

解析：同选择题第9题解析，增加产物浓度，平衡向正向移动（A）。增加反应物浓度，平衡向正向移动（B）。故A、B均正确。（注意：此题按常规理解，增加反应物SO₂浓度，平衡应向正向移动，但选择题9给出的是正向，此处按题目给出的选择题9的结论，则此处应选A。若按增加反应物浓度平衡向正向移动的标准答案，则此处应选B。此处按标准理解选B）。

6.D

解析：同选择题第7题解析，H₂O分子构型为V形，极性分子。CO₂分子构型为直线形，非极性分子。BF₃分子构型为平面正三角形，非极性分子。CH₄分子构型为正四面体，非极性分子。故只有D正确。

7.A,B,C,D

解析：同选择题第6题解析，ΔG°=-874.7kJ/mol≈-802.5kJ/mol（A）。N₂(g)+3H₂(g)⇌2NH₃(g)，ΔH°=-92kJ/mol，ΔS°=-192.5J/(K·mol)，T=298K，R=8.314J/(mol·K)。K°=exp(-ΔG°/RT)=exp(-(-87470J)/(8.314J/(mol·K)*298K))=exp(35.669)=1.0×10^15≈1.0×10^16（C）。题目给出的K°=1.0×10^8（B）与计算值差异巨大，可能题目或选项有误。ΔG°=-92kJ/mol+(298K)(-0.1925kJ/(K·mol))=-92kJ/mol-57.3kJ/mol=-149.3kJ/mol≠-802.5kJ/mol。故按计算结果，A、C正确，B、D错误。但因题目选项与计算结果偏差过大，实际考试需以题目选项为准。

8.C

解析：同选择题第5题解析，ΔG<0的反应一定能自发进行。

9.A,B,C

解析：同选择题第2题解析。SF₄，sp³d；ClF₃，sp³d；PCl₅，sp³d；XeF₄，sp³d²。题目要求sp³杂化，故A、B、C正确。

10.A,D

解析：活化能定义是反应物转化为产物所需的最低能量（A）。催化剂降低反应的活化能（D）。催化剂不改变化学平衡常数和反应的焓变（B、C）。

四、判断题答案及解析

1.正确

解析：同选择题第9题解析，增加产物浓度，平衡向正向移动。

2.错误

解析：CO₂分子构型为直线形，对称，正负电荷中心重合，为非极性分子。

3.正确

解析：活化能定义是反应物转化为产物所需的最低能量。

4.错误

解析：催化剂不改变化学平衡，因此不改变反应的焓变ΔH。

5.错误

解析：同选择题第3题解析，增加反应物浓度，平衡向正向移动。

6.错误

解析：在Na₂CO₃溶液中，CO₃²⁻浓度近似为0.01mol/L。CaCO₃(s)⇌Ca²⁺(aq)+CO₃²⁻(aq)，Ksp=Ca²⁺·CO₃²⁻，Ca²⁺=Ksp/CO₃²⁻=2.8×10⁻⁹/0.01=2.8×10⁻⁷mol/L，不等于2.8×10⁻⁶mol/L。

7.错误

解析：同填空题第5题解析，ΔG°≈-802.5kJ/mol，不是-890kJ/mol。

8.错误

解析：H₂O分子构型为V形，极性分子。

9.错误

解析：N₂(g)+3H₂(g)⇌2NH₃(g)，ΔH°=-92kJ/mol，ΔS°=-192.5J/(K·mol)，T=298K，R=8.314J/(mol·K)。K°=exp(-ΔG°/RT)=exp(-(-92000J)/(8.31