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考 试 科 目 ： 物 理 化 学 第 1页 共 5页1 北京市联合命题2019 年 硕 士 学 位 研 究 生 入 学 考 试 试 题 （ 答 案 ）（ 物 理 化 学 ） 需 使 用 计 算 器 不 使 用 计 算 器一 、 选 择 一 个 正 确 的 答 案 ： （ 本 题 共 计 60 分 ， 每 小 题 3 分 ）1-5:ABCAC 6-10:DCABB11-15:DCAAB 16-20:CADAC 二 、 回 答 下 列 问 题 ： （ 本 题 共 计 40 分 ， 每 小 题 5 分 ）1. 答 ： 不 能 这 样 说 ， 要 在 一 定 条 件 下 才 能 说 ， 在 绝 热 系 统 或 孤 立 系 统 中 达 平 衡 时 ，熵 值 最 大 ； 在 等 温 等 压 ， 不 做 非 体 积 功 条 件 下 ， 系 统 达 平 衡 时 ， Gibbs自 由 能 最 小 ，也 就 是 说 ， 使 用 判 据 时 一 定 要 符 合 判 据 所 要 求 的 适 用 条 件 。2. 答 ： 对 于 纯 物 质 B， B,m B,m)TG Vp （ ， 对 于 溶 液 中 的 B， B B)T Vp （ 。 由 于 B,m BV V ，增 加 压 力 时 ， B在 溶 液 中 的 自 由 度 增 量 比 纯 B时 小 ， 故 溶 解 度 增 加 。 例 如 制 造 汽 水 、啤 酒 等 。 也 可 以 这 样 理 解 ： 反 应 B(纯 )B(溶 液 )， B B,m 0V V V ， 增 加 压 力 ，平 衡 向 右 移 动 ， B在 A中 的 溶 解 度 增 加 。3. 答 ： （ 1） 因 为 碳 是 纯 固 态 ， 它 的 活 度 等 于 1， 其 化 学 势 就 等 于 标 准 态 化 学 势 ，在 复 相 化 学 平 衡 中 ， 纯 固 态 浓 度 不 出 现 在 平 衡 常 数 的 表 达 式 中 ， 因 此 增 加 碳 的 含 量对 平 衡 无 影 响 。 （ 2） 该 反 应 是 一 个 吸 热 反 应 ， 提 高 反 应 温 度 会 使 平 衡 向 右 移 动 。 （ 3） 该 反 应 是 一 个 气 体 分 子 数 增 加 的 反 应 ， 增 加 系 统 的 总 压 力 使 平 衡 向 左 方 移 动 ，不 利 于 正 向 反 应 的 进 行 ， 所 以 工 业 上 制 备 水 煤 气 一 般 在 常 压 下 进 行 。 （ 4） 通 入 惰性 气 体 虽 然 不 会 影 响 平 衡 常 数 的 数 值 ， 但 会 影 响 平 衡 组 成 ， 因 为 这 是 一 个 气 体 分 子数 增 加 的 反 应 ， 增 加 惰 性 气 体 ， 使 气 态 物 质 总 的 物 质 的 量 增 加 ， 降 低 各 反 应 组 分 分压 ， 这 与 降 低 系 统 总 压 的 效 果 相 当 ， 使 反 应 向 右 移 动 。4. 答 ： 恒 温 恒 压 条 件 下 ， 气 体 在 固 体 表 面 的 吸 附 是 一 个 自 发 过 程 ， 因 而 0G ，该 过 程 中 ， 气 体 分 子 从 原 来 的 空 间 自 由 运 动 变 成 限 制 在 固 体 表 面 上 的 二 维 运 动 ， 运 所 有 试 题 答 案 写 在 答 题 纸 上 ， 答 案 写 在 试 卷 上 无 效 考 试 科 目 ： 物 理 化 学 第 2页 共 5页2 动 自 由 度 减 少 ， 0S ， 依 照 公 式 G H T S ， 可 推 知 0H ， 因 此 气 体 在固 体 表 面 吸 附 一 定 是 放 热 过 程 。5. 答 ： （ 1） 因 为 只 有 在 球 面 上 各 点 的 曲 率 才 相 同 ， 各 处 的 附 加 压 力 才 相 同 ， 气 泡 、小 液 滴 、 肥 皂 泡 等 要 达 到 稳 定 的 状 态 ， 因 此 都 呈 现 圆 球 形 。 另 一 方 面 ， 相 同 体 积 的物 质 ， 球 形 的 表 面 积 最 小 ， 表 面 总 的 Gibbs自 由 能 最 低 ， 所 以 变 成 球 状 最 稳 定 。 （ 2）玻 璃 管 口 刚 切 断 后 参 差 不 齐 ， 加 热 时 融 化 成 液 体 ， 要 降 低 体 系 能 量 ， 表 面 就 会 收 缩小 成 圆 形 。6. 答 ： （ 1） 特 有 的 分 散 程 度 。 胶 粒 的 大 小 一 般 为 1 100nm， 不 能 通 过 半 透 膜 ， 扩散 慢 和 对 光 的 散 射 作 用 明 显 等 特 点 。 （ 2） 多 相 不 均 匀 性 。 胶 团 结 构 复 杂 ， 胶 粒 是大 小 不 等 的 超 微 不 均 匀 质 点 ， 胶 粒 与 介 质 之 间 存 在 着 相 界 面 。 （ 3） 热 力 学 不 稳 定性 。 由 于 胶 粒 小 、 比 表 面 积 大 、 表 面 能 高 ， 所 以 有 自 动 凝 结 以 降 低 表 面 能 的 趋 势 。在 制 备 溶 胶 时 要 加 入 适 量 的 稳 定 剂 ， 这 样 在 胶 粒 外 面 就 会 形 成 带 电 的 溶 剂 化 层 ， 利用 相 同 电 荷 排 斥 的 性 质 ， 保 护 溶 胶 不 聚 沉 。 7. 答 ： 2H O (l)的 生 成 反 应 为 ： 2 2 21( g , )+ ( g , ) = 2H O H O (l , )p p p ， 要 设 计 一 个 电池 ， 使 电 池 反 应 与 之 相 同 。 方 程 式 中 ， 显 然 2( g )H 是 被 氧 化 的 ， 因 此 将 氢 电 极 放 在电 池 的 左 边 作 为 负 极 ， 2( g )O 是 被 还 原 的 ， 将 氧 电 极 放 在 电 池 右 边 作 为 正 极 。 这 是一 个 氢 氧 燃 料 电 池 。 由 于 氢 氧 燃 料 电 池 的 电 动 势 与 电 解 质 溶 液 的 pH没 有 关 系 ， 所以 两 个 电 极 中 间 的 介 质 pH为 1 14都 可 以 ， 只 要 保 持 2( g )H 和 2( g )O 的 压 力 都 是标 准 压 力 即 可 ， 所 以 设 计 的 电 池 为 ：2 2Pt H ( ) H O pH=1-14) ( ) Ptp p 溶 液 （测 定 该 电 池 的 标 准 电 动 势 E， 就 可 以 计 算 2O ( l )H 的 标 准 摩 尔 生 成 自 由 能 ：f m 2 r m(H O , l)G G zE F 8. 答 ： 纯 水 的 表 面 张 力 为 0 ， 在 纯 水 表 面 上 的 火 柴 棍 ， 由 于 棍 的 周 围 的 表 面 张 力都 是 0 ， 两 根 火 柴 棍 之 间 水 的 表 面 张 力 与 火 柴 棍 外 面 水 的 表 面 张 力 为 大 小 相 等 ， 方向 相 反 ， 所 以 火 柴 棍 能 在 水 面 上 静 止 不 动 。 当 在 两 火 柴 棍 之 间 滴 入 肥 皂 水 后 ， 肥 皂 能 迅 速 降 低 水 的 表 面 张 力 ， 因 此 两 根 火 柴 棍 之 间 的 水 的 表 面 张 力 降 为 ， 这 样 使 得火 柴 棍 两 边 的 表 面 张 力 不 等 ， 因 为 0 ， 在 表 面 张 力 作 用 下 ， 两 根 火 柴 棍 向 两 边移 动 ， 两 根 火 柴 棍 之 间 的 距 离 增 大 ， 在 火 柴 棍 两 边 的 表 面 张 力 的 差 值 为 0 ，通 常 将 称 为 表 面 压 ， 好 像 处 于 两 火 柴 棍 之 间 的 表 面 活 性 剂 将 两 根 火 柴 棍 撑 开 一样 。 考 试 科 目 ： 物 理 化 学 第 3页 共 5页3 三 、 相 平 衡 题 （ 本 题 15 分 ）解 ： （ 1）相 区 相 态 及 成 分 l (Mg+Ag) s(Mg)+l(Mg+Ag) s(Mg+Ag) l(Mg+Ag)+s(Mg+Ag)（ 2） HGE1 线 ： s(Mg)+lE1 (Mg+Ag),s(MgmAgn) 三 相 平 衡CQI 线 ： l(Mg+Ag),s(Mg mAgn),s1(Mg+Ag) 三 相 平 衡KJE2 线 ： s1(Mg+Ag),lE2(Mg+Ag),s2(Mg+Ag) 三 相 平 衡（ 3） 四 、 计 算 题 （ 本 题 10 分 ）解 ： （ 1） p 外 =0， 故 W=0,Q=U-W=U, 通 过 设 计 的 等 温 等 压 可 逆 过 程 求 U:U=H-(pV)=H-p 外 (Vg-Vl)=H-pVg=H-nRT=1mol30770Jmol-1-1mol8.314JK-1mol-1353K=27835J(2)S=Qr/T=H/T=1mol30770Jmol-1/353K=87.17JK-1G=H-TS=0A=U-TS=U-H=27835J-30770J=-2935J.(3)S 环 =Q 环 /T=-Q/T=-U/T=-27835J/353K=-78.85JK-1(4) 用 总 熵 判 据 （ 等 温 下 ）S 总 =S+S 环 =87.17JK-1-78.85JK-1=8.32JK-10故 真 空 蒸 发 为 不 可 逆 过 程 ， 又 因 总 功 为 零 ， 故 此 不 可 逆 相 变 过 程 为 自 发 的 。 考 试 科 目 ： 物 理 化 学 第 4页 共 5页4 由 于 该 变 化 过 程 为 等 温 ， 故 也 可 用 亥 姆 霍 兹 自 由 能 判 据 ： AW（ 总 功 ）A=-2935J， W（ 总 功 ） =0A所 以 ， 电 池 可 逆 放 电 时 是 吸 热 的 ， 当 反 应 进 度 为 1mol时 ， 所 吸 热 量 为 ：r m( / )=p pG zFET T 考 试 科 目 ： 物 理 化 学 第 5页 共 5页5 R r m 1 4 -1=2 298 K 96500 C mol 1.29 10 V K7.42 kJ pEQ T S zFT T 六 、 计 算 题 （ 本 题 10 分 ）解 ： （ 1） 由 题 条 件 可 知 ， 反 应 50%的 时 间 与 再 反 应 余 下 50%的 时 间 相 同 ， 故 此 反 应为 一 级 反 应 。（ 2） 112ln2 0.693 0.033 s21k t （ 3） 由 题 意 ： 3 121 1 23 4 2422 1 1 1 1ln ln1 600 1 0.91 ln10 3.838 10 s600( ) 1 1ln ( )( )3.838 10 14.43 10 1 1ln ( ) ln0.1163 2.1520.033 8.314 5571 1 = 1.24 10557=520 Kt ak t yk T Ek T R T T TTT 故 ：
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