浙江大学726物理化学（甲）考研真题及辅导用书

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2012年浙江大学726物理化学（甲）考研真题及详解

浙江大学

二〇一二年攻读硕士学位研究生入学考试试题

考试科目：物理化学（甲）

编号：726

注意：答案必须写在答题纸上，写在试卷或草稿纸上均无效。

（可能用到的常数：玻尔兹曼常数，普朗克常数，阿伏加德罗常数，法拉第常数）

1．简答（每小题5分，共20分）

（1）“在化学反应过程中，当反应物和生成物具有相同温度时，所吸收或放出的热量称为化学反应的反应热；在恒温恒压的条件下，化学反应过程中吸收或释放的热量称为反应的焓变。”这样的叙述是否准确？请你进行评述。

（2）有报道：“纳米金属使金属材料固有的物理性质如熔点等也发生了变化。例如，金的熔点为1063℃，而纳米金的熔点只有330℃；银的熔点由金属银的960.8℃降低为纳米银的100℃。”请解释原因。

（3）粉尘大的工厂或矿上容易发生爆炸事故。请解释该现象。

（4）温度升高时，反应A=B的正、逆反应速率都增大，为什么反应的平衡常数K还会随温度而改变？

2．用图表示（可给出必要的标注，每小题5分，共10分）

（1）请分别在p-V和U-S坐标系上绘出卡诺循环的示意图。

（2）请将p-T相图上的纯物质的1-2-3-4-5-6-1循环表示在p-V图上。

3．（20分）

在一密闭真空容器内放置一小玻璃泡，内封有1.802 g的液态水，整个容器置于105℃的恒温箱中，设法将玻璃泡击碎后，在容器内产生105℃、0.05MPa的水蒸气。已知，水在正常沸点下的蒸发焓为40.66kJ·mol-1，水蒸气可作为理想气体，液态水的体积可忽略，在100~105℃范围内，，。水的相对分子质量为18.02。

（1）求该相变过程的热力学函数变化∆H、∆S和∆G。

（2）通过必要的计算，判断该过程是否自发？

4．（10分）

总压为202kPa的乙炔气中含有水蒸气，可以采用冷冻的方法除去一部分水蒸气。如果要控制水蒸气分压不超过0.1%，问冷冻乙炔的温度应为多少？已知冰在0℃的蒸气压为611Pa，在-15℃时为165Pa。

5．（10分）

当潜水员由深水急速上升到水面，氮气的溶解度降低，在血液中形成气泡阻塞血液流通，这称为“潜函病”。假设氮气在血液中的溶解度与水中相同，在101.3kPa时，每1kg水可溶解1.39×10^-5kg的氮气，一个人身体中有3kg血。当潜水员从60m深水中急速上升，试求在人的血液中可能形成的氮气泡的半径。

6．（10分）

在25.0℃和101kPa时，测得甲醇（1）中水（2）的偏摩尔体积与摩尔分数的关系为

，纯甲醇的摩尔体积为。计算该条件下甲醇偏摩尔体积和混合物摩尔体积的表达式。

7．（10分）

电池：的电动势E/V=1.015-4.92×10^-4

（T/K-298）。试计算在298K时当电池有2mol电子的电量输出时，电池反应的、、和此过程的可逆热效应。

8．（10分）

已知I₂（g）的振动特征温度为308.3K，摩尔总熵为260.5J·K^-1·mol^-1。计算25.0℃和101kPa时I₂（g）的振动摩尔熵占摩尔总熵的百分数。选定最低振动能级。

9．（10分）

已知在293K时，水的表面张力为72.8×10^-3N·m^-1，试计算曲率半径为10^-8m的凸形液滴的蒸气压与同样曲率半径的凹形液滴的蒸气压之比。设水的密度为1.0×10^-3kg·m^-3。

10．（10分）

反应为二级反应，某温度T时，将A置于容器中，其压力为3p₀（p₀=100kPa），反应进行到600s时，测得体系的压力为2p₀，试求速率常数k。

11．（10分）

丙酮在1000K时热分解是一级反应，请根据下面给出的反应历程进行推导证明，并计算反应的表观活化能。

（1）　 

（2）　 

（3）　

（4）

（5）　 

12．（10分）

通过单晶x射线衍射实验测得CuSO₄·5H₂O的晶体结构如下：

回答：

说明该晶体结构中的成键特点。

根据该晶体结构，其合理的化学式为：______；Cu²⁺与配体组成的空间构型为：______。

根据该晶体结构特点，它是属于离子晶体还是离子晶体？请阐述你的观点。

若要检验CuSO₄·5H₂O的5份水是否等价，可采用什么方法？说明理由。

二〇一二年攻读硕士学位研究生入学考试试题参考答案

1．简答

（1）应该是恒温恒压，条件下进行的反应其热效应称为焓变。

（2）纳米材料颗粒小，表面积大，比表面Gibbs自由能较大，比较容易熔化，故熔点较低。另外，从蒸气压来分析，小颗粒的蒸气压较高，升温在温度比较低时其蒸气压就达到液体的蒸气压，熔点也就低了。

（3）表面积大，能量高，反应快，易燃易爆。

（4）正、逆反应速率改变的倍数不同，因而平衡常数K会改变。

2．用图表示

（1）

（2）

3．（1）设计可逆过程求解

①

②

③，

④

⑤

故

（2）

故该过程为不可逆的自发过程。

4．由Arrhenius公式得，

将已知条件代入求得

再将题目要求数据代入可得T=260K，即冷冻乙炔气的温度应控制在-13℃以下。

5．

60米水深

设氮气为理想气体，减压时释放的氮气转化为101.3kPa压力下的气泡体积为：

r =0.034m=3.4cm

足以阻塞人体血管而阻滞血液流通以致造成死亡。

6．根据Gibbs-Duhem公式

有　　　　　　　　　　　　　　　　

即　　　　　　　　　　　　　　

移项整理得　　　　　　　　　　　　　

求积分得

则　　　　　　

7．其电池反应如下：

将代入电动势方程得

则

8．

故其振动摩尔熵占摩尔总熵为

9．凸面：，凹面：，由Kelvin公式可得

故

10．列出平衡状态浓度关系如下

  　0

，即

求定积分得

将t=600s代入得

11．

采用稳态近似法有

由上述各式可得

所以，

即丙酮在1000K时热分解反应为一级反应

12．（1）中心离子Cu²⁺呈八面体结构，其中四个水分子在四边形方向与其形成配位键，而硫酸根中的氧在轴向与其配位，起桥联作用，其中还有一个水分子与配位水形成氢键而共结晶。

（2）CuSO₄·5H₂O；正八面体

（3）不是离子晶体，离子晶体是以正负离子之间的静电相互作用结合在一起的，而此晶体是以配位键作用力结合在一起的。

（4）可采用热重法。因为这五份水中有一份是以氢键共结晶出来的，这一份水在加热到100℃左右就会失去，其他四份水是以配位键结合的，比氢键牢固许多，需要加热到200~300℃才会失去。

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