天津大学2010物理化学考研真题.doc

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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），。

A.>0；B.<0；C.=0；D.不确定

3.101.325kPa下，的水变为的冰，。

A.；B.；C.；D.与关系不定

4.对于一组成固定的封闭系统。

A.；B.；C.；D.

5.饱和蔗糖（,A）水溶液中。

A.>；B.<；C.=；D.不确定

6.理想气体反应在恒压、绝热条件下进行。

若非体积功为零，则。

A.>0；B.<0；C.=0；D.不确定

7.克劳修斯-克拉佩龙方程适用于、相变，公式推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等。

已知温度T下系统处于热平衡时，则。

9.1.00mol苯（）和4.00mol甲苯（）在25，100kPa下混合形成理想液态混合物，则该过程的熵变。

（写出公式及结果）

10.某温度、压力下、和反应达到化学平衡的系统中，组分数；自由度数。

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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

11.某气相基元反应的活化能为，摩尔反应焓为，则其逆反应的活化能。

12.某二级反应，A的浓度由初始浓度降至所需时间为90s，问从再降至所需时间。

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下，100kPa1mol和100kPa0.5mol完全反应生成100kPa1mol，求过程的、、、及。

25下各组分标准摩尔生成焓、标准摩尔熵及25~125间的平均摩尔定压热容见下表：

0

0

-241.818

130.684

205.138

188.825

29.05

29.71

33.96

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（），反应式如下：

已知在1000K、101.325kPa的条件下，反应物的平衡转化率。

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＝38.08，试计算此温度范围内的平均摩尔反应焓；

（3）计算1200K下反应的以及平均摩尔反应熵。

四、（12分）

1.在30下实验测得苯（）和甲苯（）混合物的蒸气总压为8.19kPa，气相和液相的组成分别为，。

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。

2.实验测得的乙酸水溶液的凝固点降低了。

水的凝固点降低系数。

该溶液可看作理想稀溶液，求该溶液时离子的质量摩尔浓度。

五、（15分）

下图所示为A-B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

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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时的电动势E=1.9283V，。

该电池的电池反应为：

（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、平均离子活度及平均离子活度因子。

七、（6分）

和CO的转动特征温度分别为2.863K和2.766K。

试求时和CO的标准摩尔转动熵、，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度差可测量该液体的表面张力。

现已知两毛细管的半径分别为，，测得，液体密度。

设液体可完全润湿管壁，试计算该液体的表面张力。

2.以等体积的的溶液与的溶液混合制备溶胶。

（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：

，，，，。

九、（16分）

1.一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮

假设有以下机理：

（1）根据上述机理推导以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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考试科目名称：

物理化学考试科目代码：

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2.高温下氯乙烷发生气相分解反应

实验测得675K和775K下该反应的速率常数分别为和。

（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）

在25下的标准摩尔生成吉布斯函数、标准摩尔生成焓可用电化学的方法加以测定。

（1）设计测定和的电池（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

9.，20.802。

10.2，1

11.

12.180s

13.；；

14.大于，

15.胶粒带电，溶剂化作用，布朗运动

二、（18分）

解：

三、（14分）

解：

假设的初始物质的量为1mol，平衡转化率为a，则平衡时总的物质量，平衡常数为

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考试科目名称：

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839

（1）1000K时，

（2）；

解得。

（3），

四、（12）

1.解：

假设混合物的蒸气为理想气体，根据拉乌尔定律

；

2.解：

设乙酸在的解离度为，则溶液中粒子（，和）总的质量摩尔浓度，而冰点降低，故

，即

，

五、（15分）

（1）1：

；2：

；3.；4：

；

5：

；6：

；7：

；8：

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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

阳极反应：

阴极反应：

（2）电池的能斯特方程为

；

七、（6分）

解：

双原子分子的平动熵

；

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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

两者不同在于为对称分子。

由于两个N原子的全同性，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

由于液体可完全润湿管壁，所以

2.解：

（1）过量，胶体粒子带负电

该胶体粒子在电场中向正极移动。

（2）聚沉值顺序（由大到小）：

，，，，

九、（16分）

1.解：

（1）用的消耗速率表示反应速率

；

（2）要使导出的速率方程符合实验结果，须，此种情况下

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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.解：

（1）假设活化能在所给温度范围内为常数，根据阿伦尼乌斯方程

，解得

（2）由k的单位分析该反应为一级反应，因此用压力表示速率的速率常数。

分别以A，B和C表示氯乙烷，乙烯和氯化氢。

由一级反应速率方程的积分式，反应1200s后氯乙烷的分压

系统总压

乙烯的摩尔分数为

十、（15分）

答：

（1）设计电池

阳极反应：

；阴极反应：

电池反应：

（2）所用的主要仪器有电位差计，检流计，标准电池，工作电池及恒温槽。

用对消法进行测量。

（3）精确测量25时电池的电动势；在25附近选择数个温度，在每个温度下精确测量电池电动势；对所得E-T数据作图，通过曲线的斜率计算电池电动势的温度系数。

利用公式，及进行计算得到所要求结果。

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