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1、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：认真阅读答题纸上的注意事项；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；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 C2、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
2、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 B3、2分 在一定T，p下,汽化焓vapH,熔化焓fusH和升华焓subH的关系为： ( ) (A) subHvapH (B) subHfusH (C) subH=vapH+fusH (D) vapHsubH 上述各式中,哪一个错误? D4、2分 理想气体绝热向真空膨胀，则： ( ) (A) S = 0，W = 0 (B) H = 0，U = 0 (C) G = 0，H = 0 (D) U = 0，G = 0 B5、2分 有三个大热源,其温度T3T2T1，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
3、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 则上述两过程中功的大小为： ( ) (A) W1 W2 (B) W1= W2 (C) W1 0，rG 0 (B) rU 0，rH 0，rG 0，rS 0，rG 0，rH 0，rS = 0，rG 0 C7、2分 1 mol 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： S体系/JK-1mol-1 ; S环境/JK-1mol-1 ; S隔离/JK-1mol-1 ( ) (A) 5.
4、76 - 5.76 0 (B) 5.76 0 5.76 (C) 0 0 0 (D) 0 5.76 5.76 A 8、2分 FeCl3和 H2O 能形成 FeCl36H2O，2FeCl37H2O，2FeCl35H2O， FeCl32H2O 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 F分别为: ( ) (A) C= 3，F = 4 (B) C= 2，F = 4 (C) C= 2，F = 3 (D) C= 3，F = 5 C9、2分 理想气体反应CO(g) + 2H2(g)=CH3OH(g)的rG 与温度T的关系为：rG =-21 660+52.92T,若要使反应的平衡常
5、数K1,则应控制的反应温度：( ) (A) 必须低于409.3 (B) 必须高于409.3 K (C) 必须低于409.3 K (D) 必须等于409.3 K C10、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) E1E2 (B)E1 0 (2分) 因为 S(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
6、$)= -11168K/T-14.701ln(T/K)+115.6979 试求该化合物的： (1) 正常沸点Tb ； (2) 摩尔汽化焓与温度T的关系式； (3) 298.15 K时的汽化焓vapHm ； (4) 298.15 K时汽化过程的标准摩尔吉布斯自由能变化vapG ； (5) 298.15 K时的标准摩尔汽化熵vapS 答 (1) 正常沸点时, ln(p/p$)= 0 , 解得 Tb= 410 K (2分) (2) vapHm(T) = RT2dln(p/p$)/dT 19. 半导体工业为了获得氧含量不大于 110-6的高纯氢,在298 K，101 kPa下让电解水制得的氢气 (99
7、.5% H2，0.5% O2) 通过催化剂，发生反应： 2H2(g)O2(g)2H2O(g) 达到消除氧的目的。试问反应后氢气的纯度能否达到标准要求？ 已知：fG (H2O,g)-228.59 kJmol-1 答 恒温恒压下体积分数就是物质的量分数, 现设100 mol原料气, 反应后剩余的氧为 n mol。 2H2(g) + O2(g) = 2H2O(g) 反应前/mol 99.5 0.5 0 平衡时/mol 99.5-2(0.5-n)=98.5+2n n 2(0.5-n) 因为 p=p$, 所以 K=Kx(p/p$)B=Kx (2分) K=exp(-rG /RT) =1.381080 (4
8、分) 1.381080 =x2(H2O,g)/x2(H2)x(O2) =(1-2n)2(99.5+n)/(98.5+2n)2n 1100/(1002n) =1/100n n7.310-83110-6 (4分) 由此可见, 催化除氧能使氢气纯度达标。 20.298 K 时，0.1 moldm-3 的 KCl 的电导率为 1.289 Sm-1，用某一电导池测得0.1 moldm-3 的 KCl 的电阻为 24.69 W，0.01 moldm-3的 HAc 溶液的电阻为1982 W，试求该 HAc 溶液的摩尔电导率和电离常数。已知： L(HAc) = 390.7210-4 Sm2mol-1。 答k(
9、HAc)/k(KCl)=R(KCl)/R(HAc) 求得： k(HAc) = 0.01623 Sm-1 (2分) Lm(HAc) = k(HAc)/c = 0.001623 Sm2mol-1 (以下各1分) a = Lm/L= 0.04154 K = (c/c$)a2/1-a = 1.810-5 21.电池 Pt,H2(p1)|H2SO4(aq)|H2(p2),Pt 中，氢气服从的状态方程为 pVm=RT+aP，a =1.4810-5 m3mol-1，且与温度、压力无关。若p1=30p$，p2=p$，请：(1) 写出电池反应；(2) 求298 K时的电动势；(3) 电池可逆作功时吸热还是放热？
10、(4) 若使电池短路，体系和环境间交换多少热量？（5分） QR=TDrSm=zFT （4分）(4) Qp=DrHm=DrGm + TDrSm = - zEF+QR= - 45.7 Jmol-1（4分）22.298 K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0.0010 min-1，同温度下N2O4的可逆解离反应很快达到平衡，平衡常数为Kp=4500 Pa。若将N2O5在压力为20 000 Pa，298 K下密闭于真空容器中，试求200 min后，N2O5, O2, N2O4, NO2各自分压是多少？ 答 N2O5N2O4 + O2 p0-x x-y x 2NO2 2y
11、kt=ln ， x=3620 Pa ，p=16 380 Pa （5分） p=1810 Pa Kp=4500 Pa y=3060 Pa ，p=16 380 Pa ，p=1810 Pa ，p=2090 Pa ，p=3060 Pa （5分）三 问答题（3题，共30分）23. 实验测定某固体的(V/T)p=a+bp+cp2,若将此固体在恒温下从pA压缩到pB,导出熵变DS的表达式。 答 因为 (V/T)p= -(S/p)T 所以 (S/p)T =-(a+bp+cp2) (2分) 故 S=a-bp-cp2)dp (积分区间：pA到pB) =-a(pB-pA) -(1/2)b()- (1/3)c() =a
12、(pA-pB) +(1/2)b() +(1/3)c() (3分) 24. 在下，Ca和Na在1423 K以上为完全互溶的溶液，在1273 K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，983 K时含Na 14%与93%的两液相与固相Ca平衡共存，低共熔点为370.5 K，Ca和Na的熔点分别为1083 K和371 K，Ca和Na不生成化合物，而且固态也不互溶。请根据以上数据绘出Ca-Na体系等压相图。并指明各区相态。 答：根据题意，Ca和Na在1423 K以上完全互溶，在1423 K以下部分互溶，1423 K为最高会溶温度，在1273 K时有一对部分互溶溶液，其
13、相点为含Na 23%，相点b含Na 82%，在983 K时有一条由一固二液共存的三相线，液相点c含Na 14%，液相点d含Na 93%，固相点为钙e点，连cabd曲线使最高点温度为1423 K。钙的熔点为1083 K，（图中A点）。连AC曲线即为钙的凝固点下降曲线。Ca和Na不生成化合物，有一低共熔点，温度为370.5 K，在该温度处有一条由二固一液组成的三相平衡线，图中FG线，延长曲线abd交FG线于g点。Na的熔点为371 K，图中B点。连BG线即为Na的凝固点下降曲线。 （10分）25.亚硝酸钠与氧的反应历程如下：(1) NO + O2NO + O(2) O + NONO(3) O + OO2 (a) 试证明以NO生成速率表达的速率方程为 dNO/dt=k1NOO2(b) 若反应(3)比反应(2)慢得多时，上述速率方程又如何表达？ 答 1) dO/dt=k1NOO2-k2ONO-k3O2=0 O=k1NOO2/(k3O+k2NO) 代入 dNO/dt=k1NOO2+k2ONO 即得 （3分）2) k3Ok2NO dNO/dt=k1NOO2 （2分）