物化下学期试题及答案华南理工考研真题

一、选择题（共20题，每题1分。需简要说明选择的理由，否则不给分）：

1．下列各系统中属于粒子系统的是：

A. 绝对零度的晶体 B. 理想液体混合物 C. 纯气体 D. 理想气体的混合物 答案：（ ） 原因：

2. 双原子分子振动的零点能等于：

A. kT B. (1/2)kT C. hv D. (1/2)hv 答案：（ ） 原因：

3. 一个体积为 V，粒子质量为 m 的离域子系统，其最低平动能级和其相邻 能级的间隔是:

A. h2/ 8mV2/3 B. 3h2/ 8mV2/3 C. 5h2/ 8mV2/3 D. 8h2/ 8mV2/3 答案：（ ） 原因：

4. CO2分子的转动运动对内能的贡献是

A. Ur=RT/2 B. Ur=RT C. Ur=3RT/2 D. Ur=5RT /2 答案：（ ） 原因：

5. 子系统的分子全配分函数,可分解为彼此的各种运动形式的配分函数的乘积,各配分函数中与压力有关的是

A. 平动配分函数 B. 转动配分函数 C. 振动配分函数 D. 电子配分函数 答案：（ ） 原因：

6. 已知CO和N2的质量,转动特征温度皆基本相同,若电子均处于非简并的最低能级且振动对熵的贡献可忽略,则

A. S(CO)=S(N2) B. S(CO)S(N2) 答案：（ ） 原因：

7. 有两根半径相同的玻璃毛细管插入水中，水面上升高度为 h，其中一根在 1/3 h 处使其弯曲向下，试问水在此毛细管端的行为是

A 水从毛细管端滴下； B 毛细管端水面呈凸形弯月面； C 毛细管端水面呈凹形弯月面； D 毛细管端水面呈水平面。 答案：（ ） 原因：

8. 讨论固体对气体的等温吸附的兰格缪尔(Langmuir)理论其最重要的基本假设为 A. 气体是处在低压下 B. 固体表面的不均匀性 C. 吸附是单分子层的 D. 吸附是多分子层的 答案：（ ） 原因：

9. 同时具有亲水和亲油基团的分子作为表面活性剂是因为 A. 在界面上产生负吸附 B. 能形成胶囊

C. 在界面上定向排列降低了表面能 D. 使溶液的表面张力增大 答案：（ ） 原因：

10. 温度T时某一级反应A--→B,为了使A的浓度改变1/5, 需时4s, 则反应的半衰期为 A. 12.42s B. 15.53s C. 4.14s D. 6.21s 答案：（ ） 原因：

11. 对行反应

当温度一定时由纯A开始反应,下列说法中哪一点是不对的? A.起始时A的消耗速率最快

B.反应进行的净速率是正逆两向反应速率之差 C.k1/k-1的值是恒定的

D.达到平衡时正逆两向的速率常数相同。 答案：（ ） 原因：

12. 下面描述的平行反应:

k1A 的特点,哪一点是不正确的? A. k1 和k2 比值不随温度而改变

BC

k2 B.反应的总速率等于两个平行的反应速率之和 C.反应产物B和C的量之比等于两个平行反应的速率比 D.反应物消耗的速率主要决定于反应速率大的一个反应 答案：（ ） 原因：

13.已知某反应的级数为一级，则可确定该反应一定是： A. 简单反应 B. 单分子反应 C. 复杂反应 D. 上述都有可能 答案：（ ） 原因：

14. 当一反应物的初始浓度为 0.04 mol.dm时，反应的半衰期为 360 s，初始浓度为 0.024 mol.dm时，半衰期为 600 s，此反应为： A. 0 级反应 B. 1.5 级反应 C. 2 级反应 D. 1 级反应 答案：（ ） 原因：

15. 一个光化反应的量子效率是

-3

-3

A.一定大于1 B.一定等于1

C.一定小于1 D.大于1,小于1,等于1都有可能 答案：（ ） 原因：

16．根据气体反应的碰撞理论，反应的速率与那些因素有关？ A．碰撞频率 B. 碰撞能 C. 碰撞频率和碰撞能 D. 反应焓 答案：（ ） 原因：

17．根据林德曼机理，单分子反应为

A．一级反应 B. 二级反应

C．一级基元反应 D. 低压时表现为2级，高压时为1级的复合反应 答案：（ ） 原因：

18．某反应在恒温恒压下进行，当加入催化剂时，反应速率明显加快。若无催化剂时反应平衡常数为K，活化能为E，有催化剂时反应平衡常数为K'，活化能为E'。则存在下述关系： A．K'>K, EE' C. K'=K, E'=E D. K'19. 胶体粒子的电势是指

A. 固体表面处与本体溶液之间的电势降。

B. 紧密层，扩散层分界处与本体溶液之间的电势降。 C. 扩散层处与本体溶液之间的电势降。

D. 固液之间可以相对移动处（滑动面）与本体溶液之间的电势降。 答案：（ ） 原因：

20．超显微镜观察到的是

A. 粒子的实像 B. 粒子的虚像 C. 散射光 D. 透过光 答案：（ ） 原因：

二、填空题（10小题，每题1分）

1．一个体积为 V，粒子质量为 m 的离域子系统，平动能级为 14 h2/ 8mV2/3 时的简并度为_______。

2．润湿与不润湿的区分在于__________________________。

3．化学吸附与物理吸附的本质差别在于____________________________。 4．吉布斯吸附等温式为________________________________。

5．化学反应 aA + bB → gG + hH 用各组分表示的速率关系式存在的关系为 dcA /（__）dt = dcB /（__）dt =dcG /（__）dt = dcH /（__）dt

6. 一般情况下，温度升高10K，反应速率约为原来的____ 倍。

7. 连串反应 A→B→C 中 B 为主产物，生产时为提高产量，应该控制___________。 8. 引起爆炸的原因除热爆炸外，还有更重要的原因是__________反应。 9. 丁达尔效应的本质是__________________________________。 10．布郎运动是_________________________________________。

三、计算题（5小题，50分）

1· 已知H2的物性常数如下表

分子

M / (kg·mol-1)

I / (kg·m2)

v/s-1

H2 2.0×10-3 4.715×10-48 1.271×1014

在298.15K时计算：

(1) (1) 运动在1m3盒子里的H2分子在平动基态的能量和平动配分函数qt。 (2) (2) H2分子处于转动第一激发态与基态的粒子数之比。 (3) (3) H2分子的振动特征温度v和振动配分函数qv0。

(4) (4) H2分子的恒容摩尔热容CV,m（振动、电子贡献可忽略）。

-23 -1-34-23

已知k = 1.381×10J·K，h=6.626×10J·s，L=6.023×10 mol1。(10分)

2. 在 101.325kPa 外压，100℃的水中产生一个半径为 10-5m 的小气泡。已知该温度下水的表面张力= 58.85×10-3Nm-1，密度 1000kgm-1，饱和蒸气压为 101.325kPa， 摩尔质量 M = 18.02×10-3kgmol-1。求 ： （1）（1）小气泡内水的饱和蒸气压； （2）（2）小气泡内水的附加压力；

（3）（3）小气泡内的压力，并判断气泡能否溢出液面。(10分) 3· 反应 4A(g) → C(g) + 6D(g) 的动力学数据如下

p总 / kPa T / K 950 1000 0 13.33 13.33 t / min 40 20.00 21.47 80 22.22 22.99 反应开始时只有A。计算： （1）（1）反应级数和速率常数。

（2）（2）反应的活化能及800K时的速率常数。(12分)

4. 用波长为 313nm 的单色光照射气态丙酮，发生下列分解反应 (CH3)2CO (g) + hv → C2H6(g) + CO(g)

反应温度 840K，起始压力 102.16kPa，照射 7h 后，终了压力为 104.42kPa。已知反应池的体积为 0.059dm 3，入射能为 48.1J·s-1，丙酮吸收入射光的分数为 0.90, 计算此反应的

8---量子效率。已知c = 2.998×10 m·s1，h=6.626×1034J·s，L=6.023×1023 mol1。(8分)

5．（1）298K时，在直径为1.0mm、长为1m的毛细管两端加40V的电压，介质水通过该

----毛细管的电渗速率为1.415×106 m·s1。已知水的粘度 为 0.001kg·m1·s1, 介电常

---数 =8.×109C·V1·m1，试计算水和玻璃界面的电势。

- （2）在 50 cm3 的某正溶胶溶液中，最少需加入 1.0 mol·dm3 NaCl 溶液 52 cm3 ，

---3-2.0×102 mol·dm3 Na2SO4 溶液 33.1 cm3 ，3.5×10 mol·dm3 Na3PO4 溶液 12.5 cm3 ，

才能使其聚沉，分别计算 NaCl、Na2SO4 、Na3PO4的聚沉值和这三种电解质的聚沉值之比。 (10分)

四、问答题（4小题，每题5分）

1．简要说明表面活性剂的去污原理。

2．对于反应 C2H6 + H2 → 2CH4 ，其可能的机理为 (1) C2H6  2CH3 K (2) CH3 + H2 → CH4 + H k2 (3) H + C2H6 → CH4 + CH3 k3

设反应（1）为快速对行反应，对H可作稳态近似处理，试证明 d[CH4]/dt = 2k2 K1/2[C2H6]1/2[H2]。

-- 3．0.010dm3、0.02mol·dm3 AgNO3 溶液，缓慢地滴加到0.060dm3、0.004 mol·dm3 的KBr溶液中，可制得AgBr溶胶，写出其胶团结构的表示式，并指出该溶胶的电泳方向。 4．已知某复合反应的表观速率常数k=k1 k3/k2 ，试证明其表观活化能 Ea=Ea,1+E a,3-E a,2。

参：

一、选择题（共20题，每题1分。需简要说明选择的理由，否则不给分）：

1.D 只有理想气体是子系统 2.D （+1/2）hv = (1/2）hv

222222

3.B [(1+1+2)- (1+1+1)] h2/ 8mV2/3= 3h2/ 8mV2/3 4.B 直线分子，两个转动，Ur=RT

23/223/2

5.A qt= (2 mkT/h） V =(2 mkT/h） RT/p

6.D St(CO)≈St(N2), Sr(CO)-Sr(N2)=Rln[ (N2)/(CO)]=Rln2 7.C

8 C 吸附为单分子层是其基本假设

9.C 亲水基与憎水基各自靠在一起, 形成定向排列.

10.A 对一级反应,ln(cA,0/cA)=kt, cA =(1-1/5)cA,0 或 k=(1/t)ln[1/(1-xA)]

-1

k=(1/t)ln{cA,0/[(1-1/5)cA,0]}=(1/4s)ln(5/4)=0.0558s

-1

t1/2=ln2/ k=0.693/0.0558s=12.42s

11.D 达到平衡时, 正逆两向速率常数仍不同,但正逆两向反应速率相等.

12.A 两个平行反应的活化能不一样, 因此温度对反应速率常数的影响也不一样,k1 和k2 的比值随温度的改变而不同.

13.D 实验得到反应为一级，可能是简单反应、单分子反应或复杂反应。

14.C 初浓度降低，半衰期增加，可否定为0，1级反应。假设为2级反应，则有k=1/cA,0t1/2 , 实验结果符合这个关系式，故为2级。

15.D 光化反应的量子效率大于1,小于1,等于1都有可能 16.C 反应的速率与碰撞频率和碰撞能有关

17.D 单分子反应低压时表现为2级，高压时为1级的复合反应 18．B 催化剂降低了活化能，但不改变平衡常数。

19．D 电势固液之间可以相对移动处（滑动面）与本体溶液之间的电势降。 20. C 超显微镜利用胶粒对光的散射现象设计而成。

二、填空题（10小题，每题1分）

1． 14h2/ 8mV2/3=(12+22+32) h2/ 8mV2/3, gt=6即(1,2,3)，(1,3,2)，(2,1,3)，(2,3,1)，(3,1,2)，(3,2,1)。 2． 润湿角<90°或>90°

3． 前者为化学键力，后者为分子间力。 4． = -（c/RT）d/dc

5． -dcA /adt =- dcB / bdt =dcG / gdt = dcH / hdt 6 2~4 7．反应时间 8． 支链

9． 溶胶对光的散射现象

10． 胶粒在分散介质中的不规则的运动

三、计算题（5小题，50分）

1．解：

h2t(H2)(x2y2z2)2/38mV (1)

(6.6261034Js)2(121212)3123132/3 8[210kgmol/(6.02310mol)](1m)

-41

= 4.958 ×10 J

qt(H2)(2mkT)3/2h3

[23.142(210kg/6.0231023)1.3811023JK1298.15K)3/23V(6.6261034Js)3301m3

 2.73810(2) (2) 转动基态J=0，第一激发态J=1，简并度gr,J =（2J+1）

J(J1)h21(11)(6.6261034Js)2r(H2)r,1r,0082I83.14224.7151048kgm2 -21  2.35810J nr,1gr,1r(H2)32.3581021J()Hexp[]exp[] 1.69223-1ngkT11.38110JK298.15Kr,0 r,0

---(3) v= hv / k =6.626×1034J·s ×1.271×1014 s-1 / 1.381×1023 J·K1 = 6098 K

110q(H2) 1.00001exp(/T)1exp(6098K/298.15K)v

(4) CV,m= CV,m,t+ CV,m,r+ CV,m,v = (3/2)R + (2/2)R+ 0 =(5/2)R = 2.5×8.3145 J·K-1·mol-1 = 20.79 J·K-1·mol-1 2 解：（1）开尔文公式：

p2MlnrpRTr

22×58.85×10-3Nm-1×18.02×10-3kgmol-1-3-1-1-5 1000kgm×8.3145JKmol×373K×(-10m)= - 6.839×10-5 pr = 0.9999× p = 0.9999×101.325kPa = 101.315 kPa （2）附加压力由拉普拉斯 (Laplace)方程计算：

2258.85103Nm1pr105m = -11770Pa

（3）要使液体内气泡逸出，必须满足 pr > p气泡 。 气泡承受的压力

p气泡= p外- p+ p静压力≈p外- p = 101325Pa-(-11770Pa) = 113095Pa > pr = 101315Pa 所以气泡不能溢出液面。 3. 解：（1）

4A → C + 6D

t=0 pA0 0 0 p总= p总0

t=t pA (pA0 - pA)/4 (pA0 - pA)6/ 4 p总=(7pA0 - 3pA)/4 pA=(7pA0 - 4p总)/3

用尝试法，假设为一级计算速率常数 k = ln(pA0/pA) / t 列于下表:

T k1/ s-1 k2 / s-1 k平/ s-1

950K 1000K 0.02747 0.04209 0.02752 0.0421 0.02749 0.04209

由计算结果可知，同温下的速率常数非常接近，故可肯定为一级反应，平均速率常数已列于表中。

（2）（2）Ea = [RT T’/( T’-T)] ln(k’/k) = [8.3145J·K-1·mol-1×950K×1000K/(1000K-950K)] ln(0.04209s-1/0.02749 s-1) = 67294 J·mol-1 = 67.29 kJ·mol-1

T”=800K时，

k”=kexp[-Ea(1/T”-1/T)/R] = 0.02749s-1×exp[-67290J·mol-1(1/800K-1/950K)/8.3145 J·K-1·mol-1] = 5.566×10-3 s-1

4. 解： (CH3)2CO起反应的量

n = n终 - n始 =（p终V/RT）-（p始V/RT） =（104420-102.16）Pa×5.9×10-5m3 / (8.3145 J·K-1·mol-1×840K)

-5

= 1.909×10mol

1摩尔光子的能量Em = (0.1196m/) J·mol-1 = (0.1196m/313×10-9m) J·mol-1 = 3.821×105 J·mol-1 吸收光子的量=（48.1×10-4 J·s-1）×7×3600s×0.90/ 3.821×105 J·mol-1 = 2.855×10-4 mol 量子效率= 1.909×10-5mol/2.855×10-4 mol =0.06687

---- 5. 解：（1） uE = 1.415×106 m·s1×0.001kg·m1·s1 / （8.×---109C·V1·m1×40V/1m） = 0.00398V

或  4uE = 0.0500V

-- （2） NaCl 的聚沉值： 1.0mol·dm3×52cm3 / (50+52) cm3 = 0.510 mol·dm3

--- Na2SO4的聚沉值： 0.02 mol·dm3×33.1cm3 / (50+33.1) cm3 = 7.97×103 mol·dm3

--4- Na3PO4 的聚沉值；0.0035 mol·dm3×12.5cm3 / (50+12.5) cm3 = 7.00×10 mol·dm3

--4

聚沉值之比 NaCl：Na2SO4 ：Na3PO4= 0.510：7.97×103 ：7.00×10 =1：0.01563：0.00137

四、问答题（4小题，每题5分）

降低附着力 1. 见左图，油类润湿衣物而在衣物上自动铺展，但很难溶

与水。将脏物放入水中，油污洗不掉。若加入洗衣粉(或肥皂) 等表面活性剂，表面活性剂的亲油基与污物作用，活性剂分子渗透到油污与衣物之间，从而减弱了油污在衣物上的附着力，经机械摩擦和水分子的吸引，油污便容易脱落，乳化，分散到水中，达到洗涤的作用。

2. 证： d[CH4]/dt = k2 [CH3][H2] +k3[H][C2H6]

由 d[H]/dt = k2 [CH3][H2] - k3[H][C2H6] =0 ，得k3[H][C2H6]= k2 [CH3][H2]

由 K=[CH3]2/[C2H6] 得 [CH3]=K1/2[C2H6]1/2

所以 d[CH4]/dt =2 k2 [CH3][H2] =2k2 K1/2[C2H6]1/2[H2]。

乳化作用 去污作用原理图

3. 答：该系统KBr过量，起稳定剂作用，其胶团结构如左。

-[(AgBr)m nBr ( n - x )K+] x-  胶粒带负电，电泳时往正极移动。

xK+

胶核 滑动面

胶粒 胶团 4.证明：Ea=RT2dlnk/dT= RT2dln(k1 k3/k2 )/dT

= RT2dln(k1)/dT+ RT2dln(k3)/dT -RT2dln(k2)/dT =Ea,1+E a,3-E a,2。

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