【考研题库】2022年中国矿业大学(徐州)化工学院716物理化学考研

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一、问答题

1． 什么是状态函数？它们有什么特点？

【答案】由系统状态决定的物理量，当状态改变时，这些物理量也随之而改变，改变的数量只取决于系统的始、状态，而与变化的途径无关，这些物理量就称为状态函数。一个系统的状态函数很多，最常用的有8个，

和

，还有质量、密度、黏度等。

状态函数是状态的单值、连续、可微的函数。任意一个状态函数发生变化，状态也随之而改变；状态改变也必然会导致状态函数的改变，但不一定都改变，如等温过程和等压过程等。状态函数可以进行相加减、相乘或相除，所得的结果也都是状态函数。对于单组分均相封闭系统，联系状态函数之间的数学关系式称为状态方程，如理想气体和范德华气体都有描述状态函数之间关系的状态方程。

设状态函数Z 的变量是

，即

，在数学上必定具有如下关系式，这些数学式可

以作为证明Z 是状态函数的充分必要条件。

(1)全微分式。

(2)环程积分等于零。

(3)存在归一化关系

。

2． 题:298K

时，从一稀肥皂水溶液上刮下极薄的一层液体，液膜表面积为

，得到

溶液(水重

)，其中肥皂含量为，而液体相内同样体积的溶

液中含肥皂

。试根据吉布斯吸附公式和

计算溶液的表面张力。已知

298K 时纯水的表面张力

。

【答案】

3． 已知CO 和

的质量，转动特征温度等基本相同，若电子都处于非简并的最低能级，而振动

对熵的贡献可忽略不计，则同样温度下的标准摩尔熵

与哪个较大？

【答案】

，因为

，

的

，CO

的

，所以，

，而其余部分的贡献几乎都一样，所以

。

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4． 如何通过同时改变总压及温度使反应

的平衡浓度不变？

【答案】此反应是放热反应，根据范特荷夫等压方程可知：降低温度有利于产量增大。

另外，此反应是气态物质计量系数减小的反应，根据

与

关系

可知时，若(

)和T 不变，增大压力P 值，则减小。但因T

不变，

不变，所以

增大，即若在恒温下增加压力，将有利于

产量增大。综上分析可得出

如下结论:若使此反应的平衡产量不变，则当体系温度上升时就需同时增加压力。反之当体系温度有所下降时就需同时降低压力。

5． 根据范特霍夫经验规则：“温度每增加10K ，反应速率增加2?4倍”。在298

?

308K 的温度

区间内，服从此规则的化学反应的活化能的范围为多少？为什么有的反应温度升高，速率反而

下降？

【答案】活化能的定义式为，取温度的平均值为303K,温度增加10K ，反应速

率增加2倍，则

，代入定义式计算得

。同理，当

时，

，活化能大约处于这范围之内。

对于复杂反应，如果有一步放出很多热，大于决速步的活化能，或激发态分子发生反应，产物回到基态时放出很多热，使表观活化能为负值，这两种现象都会出现负温度系数效应，即反应

温度升高，速率反而下降。这种反应不多，一般与NO 氧化反应有关。

6． 在稀溶液中，通入气体可生成溶胶。已知过量的在水溶液中电离成

和。在四个烧杯中分别盛

溶胶，分别加入

，

溶

液使其

聚沉，

最少

需加入

电解质的量

为

溶液；溶液

；

溶

液

；

0.001溶液。计算上述各电解质的聚沉值，写出聚沉能力大小的排列

顺序，并解释和

的聚沉能力为何不同？ 【答案】用过量的

气体作为稳定剂，

发生一级解离，生成

，生成的

胶核优

先吸附

，胶粒带负电。则胶团的结构式为

外加电解质中正离子电价越低，聚沉能力越弱，聚沉值越大。所以聚沉值由大到小的顺序为:。

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7． 由下列所给物质的数据，通过计算并根据热力学原理判断在298.15K 的

气氛中，各物质的

分压皆为101.325kPa 时，

与

何者稳定？(设气体为理想气体

)

【答案】

所以

反应正向进行，即

稳定。

8． 设J 为转动量子数，能级简并度为

，今已知CO 的转动特征温度

，

找出在270K 时CO 能级分布数最多的J 值。

【答案】

T 一定时，q 为常数，与J 无关，故求极值应满足

=0的条件。

9． 对FeO-MnO 二组分系统，已知FeO 及MnO 的熔点分别是1643K 及2058K 。在1703K 时，含MnO 的质量分数为0.3及0.6的两种固溶体间发生转熔反应，与其平衡的液相组成为的MnO 溶液。在1473K 时，两种固溶体的组成为0.26及0.64的MnO 。

(1)试绘制相图； (2)指出各相区的相态；

(3)将质量分数为0.28的MnO 系统由1873K 缓慢冷却到1473K 时，途经哪些变化？ 【答案】(1)绘制的相图如下图1所示； (2)各相区的相态已标在图中；

(3)1873K0.28的MnO 物系如P 点所示。当降温到1793K 时，进入两相区，此时有固溶体与液相1二相共存。到1703K 时，有固溶体(E 点)、固溶体(D 点)及液相l(C 点)三相平衡共存，温度保持不变。待固溶体消失(转变为与液相1)后，温度才下降，系统呈与1二相共存。继续降温时，系统呈固溶体一相；待降温到1473K 时，呈固溶体及两相共存。

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