2005物理化学与有机化学解析
2005物理化学与有机化学
S2= [H－G＋T1S1]/T2= [－2909.9－15957＋300×191.83]/200=193.41 J/K.mol
S= 193.41－191.83=1.58 J/K.mol
∵S= Cpln(T2/T1)+Rln(p1/p2)=3.5Rln(200/300)+Rln(5p /p2)=1.58
Qp=H=(G+TS)=G +TS=-nFE+Qr
Qp=－10270 J
(3)∵Cp= d(H)/dT
J.K-1
(4)对于题给的反应，可以设计为下列电池：
（－）Cu| CuSO4(m)|CuHg(s), Hg(l) (*O＝H＋＋OH－在298K时的弛豫时间＝37s，试求该反应的正向和逆向反应速率常数kf和kr。
M武汉大学
2005年攻读硕士学位研究生入学考试试题答案
科目名称：物理化学和高分子化学科目代码：
注意：所有的答题内容必须答在答题纸上，凡答在试题或草稿纸上的一律无效。
物理化学部分（75分）
k: 1.381×10-23J·K-1h: 6.626×10-34J·s
1．（15分）一．有一双原子分子理想气体，T1=300K，p1=5p ，Sm (300K,5 p )=191.83 J/K.mol，经历一途径到达末态，已知此始末两态间的G＝15957 J/mol，G－F＝－831.4 J。试求：此始末两态间的U、H、S、F；以及末态的温度和压力?
(1)分别写出相区A、B、C、D、E、F的相态、相数和自由度；
(2)指明图中自由度为零的地方，并标明相态。
(3)绘出点x的溶液体系降温过程的步冷曲线；
(4)北极爱斯基摩人根据季节的变换，从海水中取出淡水，根据相图分析其科学依据；
(2021年整理)2005物理化学
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青岛科技大学2005年研究生入学考试试卷(A)考试科目：物理化学（答案全部写在答案纸上）一．填空与选择题(每题3分，共30分)1。
某系统为被隔板分隔成等体积两部分的刚性绝热箱，左边装空气,压力为 200kPa，右边也为空气，压力为 100kPa。
抽掉隔板后，至两边空气的压力相等，此过程 W0 和∆U0 （填〉，〈或 =).2。
0℃，101。
3kPa下，1mol冰溶化成水，吸热 6.02kJ，此过程∆G =。
3．动电电位为双电层的电位,只有在和作反向移动时，才能显出电位差。
4．质量摩尔浓度为1mol·kg—1的 Na2SO4水溶液，平均活度系数为γ± ，该溶液的平均活度a±＝γ± 。
5. 非理想气体进行某不可逆循环，则.（A）∑δQ/T = 0 (B) ∑δQ/T 〈0 (C) ∑δQ/T > 0 (D）∆S > 0 6。
物理化学B-第一章-热力学第一定律
处于热力学平衡的系统必须满足 下列平衡：
热平衡 热
力
学 力平衡 平
衡
相平衡
物质平衡
化学平衡
(1) 热平衡（thermal equilibrium):
如果没有绝热壁存在，系统内各部分之间 以及系统与环境之间没有温度差别。
热力学第零定律
如果系统A与B成热平衡，系统B与C成热平衡， 则系统A与C也必然成热平衡。一切互为热平衡的 物体具有相同的温度。（热平衡定律）
(2) 一般Q ≠-Q逆， W ≠-W逆； 但Y ＝- Y逆
6、内能 (Internal energy)
热力学能(thermodynamic energy)
系统的能量
动能 势能
机械能
➢ 定义：
内能
是系统内部所有粒子的各种运动和相互作用 的能量总和，包括体系内分子运动的平动能、转动 能、振动能、电子及核的能量以及分子与分子相互 作用的位能等能量。也叫热力学能，用符号 U 表 示，单位焦耳（J）。
3、平衡状态的描述与状态函数
(1) 定义：用于描述系统状态的各宏观物理性 质（如物质的量、温度、压力、体积等）称为 系统的热力学性质，习惯称为状态函数。
容量性质：与n成正比，有加和性。 （广延性质） 如m，V；是n的一次齐函数
(2) 分类：
强度性质：与n无关，无加和性。 如T，p，Vm；是n的零次齐函数
-
A＋B
C
(4) 可逆过程的重要性
实际过程能量利用的极限
实际过程状态函数的变化计算（如熵函数）
§1-5 热的计算 (How to calculate heat)
1、 等容热（Qv）
过程特点：dV=0
W＝0
U QV (W W ) QV W
[物理化学(上册)完整习题答案解析]第五版高等教育出版社
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第一章 气体pVT 性质1-1物质的体膨胀系数V α与等温压缩系数T κ的定义如下：1 1TT p V p V V T V V ⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂-=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=κα 试导出理想气体的V α、T κ与压力、温度的关系？ 解：对于理想气体，pV=nRT111 )/(11-=⋅=⋅=⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=T TVV p nR V T p nRT V T V V p p V α 1211 )/(11-=⋅=⋅=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=p p V V pnRT V p p nRT V p V V T T T κ 1-2 气柜内有121.6kPa 、27℃的氯乙烯（C 2H 3Cl ）气体300m 3，若以每小时90kg 的流量输往使用车间，试问贮存的气体能用多少小时？解：设氯乙烯为理想气体，气柜内氯乙烯的物质的量为mol RT pV n 623.1461815.300314.8300106.1213=⨯⨯⨯== 每小时90kg 的流量折合p 摩尔数为13353.144145.621090109032-⋅=⨯=⨯=h mol M v Cl H C n/v=（14618.623÷1441.153）=10.144小时1-3 0℃、101.325kPa 的条件常称为气体的标准状况。
试求甲烷在标准状况下的密度。
解：33714.015.273314.81016101325444--⋅=⨯⨯⨯=⋅=⋅=m kg M RT p M V n CH CH CHρ 1-4 一抽成真空的球形容器，质量为25.0000g 。
充以4℃水之后，总质量为125.0000g 。
若改用充以25℃、13.33kPa 的某碳氢化合物气体，则总质量为25.0163g 。
试估算该气体的摩尔质量。
解：先求容器的容积33)(0000.10010000.100000.250000.1252cm cm V l O H ==-=ρn=m/M=pV/RTmol g pV RTm M ⋅=⨯-⨯⨯==-31.301013330)0000.250163.25(15.298314.841-5 两个体积均为V 的玻璃球泡之间用细管连接，泡内密封着标准状况条件下的空气。
化学有机物物理化学性质及方程式
烷烃：化学性质不活泼，尤其是直链烷烃。
它与大多数试剂如强酸、强碱、强氧化剂，强还原剂及金属钠等都不起反应，或者反应速率缓慢。
但是在适当的温度、压力和催化剂的条件下，也可与一些试剂反应。
主要有：氧化、裂化和取代等反应。
烯烃：1`与X2，H2，H2O，HX等加成反应2`加聚反应3 氧化反应炔烃加成反应；氧化反应苯易进行取代，只在特定条件下进行加成和氧化反应，主要：硝化反应；卤代反应；磺化反应苯的同系物氧化反应，取代反应（甲苯和溴能发生取代反应，但条件不同，取代位置不同，发生在苯环上，即侧链对苯环的影响，发生在侧链上，即类似烷烃的取代反应，还能继续进行。
）加成反应物理性质烷烃都是无色的，碳原子数5-11时常温常压下为液态，以下为气态，以上为固态。
标准状况下密度都比水小。
熔点和沸点都很低,并且熔点和沸点随分子量的增加而升高.烯烃物理性质和烷烃相似，如烯烃是不溶于水的，虽然在水中的溶解度比烷烃还略大一点。
烯烃还能与某些金属离子以π键相结合，从而大大增加烯烃的溶解度，生成水溶性较大的配合物。
烯烃也易于苯、乙醚、氯仿等非极性有机溶剂中。
一般C2~C4的烯烃是气体，C5~C18的为气体，C19以上的高级烯烃为固体。
烯烃的沸点也随着分子量的增加而升高，双键在碳链终端的烯烃的沸点比相应的烷烃为固体。
烯烃的沸点也随着分子量的增加而升高，双键在碳链中间的沸点比相应的烷烃还略低一点。
与烷烃一样，直链烯烃的沸点比带支链的高炔烃和烷烃,烯烃基本相似. 炔烃的沸点,相对密度等都比相应的烯烃略高些.4个碳以下的炔烃在常温常压下为气体.随着分子中碳原子数的增多,它们的沸点也升高苯无色有特殊气味的液体，易挥发，比水轻，不溶于水苯的同系物在性质上跟苯有许多相似之处,如燃烧时都发生带有浓烟的火焰,都能发生取代反映等，不能使溴水褪色（不发生反应），但能使溴水层褪色（物理性质）归纳同系物的物理性质不同,但有相同的官能团,所以化学性质相似烷烃.烯烃.炔烃物理性质相似检举回答人的补充 2010-08-29 17:48 物理性质烷烃都是无色的，碳原子数5-11时常温常压下为液态，以下为气态，以上为固态。
[物理化学(上册)完整习题答案解析]第五版高等教育出版社
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第一章 气体pVT 性质1-1物质的体膨胀系数V α与等温压缩系数T κ的定义如下：11TT p V pV V T V V⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=κα 试导出理想气体的V α、T κ与压力、温度的关系？ 解：对于理想气体，pV=nRT111 )/(11-=⋅=⋅=⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=T T VV p nR V T p nRT V T V V p p V α 1211 )/(11-=⋅=⋅=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=p p VV pnRT V p p nRT V pV V T T T κ 1-2 气柜内有121.6kPa 、27℃的氯乙烯（C 2H 3Cl ）气体300m 3，若以每小时90kg 的流量输往使用车间，试问贮存的气体能用多少小时？解：设氯乙烯为理想气体，气柜内氯乙烯的物质的量为mol RT pV n 623.1461815.300314.8300106.1213=⨯⨯⨯== 每小时90kg 的流量折合p摩尔数为 133153.144145.621090109032-⋅=⨯=⨯=h mol M v Cl H Cn/v=（14618.623÷1441.153）=10.144小时1-3 0℃、101.325kPa 的条件常称为气体的标准状况。
试求甲烷在标准状况下的密度。
解：33714.015.273314.81016101325444--⋅=⨯⨯⨯=⋅=⋅=m kg M RT p M V n CH CH CHρ 1-4 一抽成真空的球形容器，质量为25.0000g 。
充以4℃水之后，总质量为125.0000g 。
若改用充以25℃、13.33kPa 的某碳氢化合物气体，则总质量为25.0163g 。
试估算该气体的摩尔质量。
解：先求容器的容积33)(0000.10010000.100000.250000.1252cm cm V l O H ==-=ρn=m/M=pV/RTmol g pV RTm M ⋅=⨯-⨯⨯==-31.301013330)0000.250163.25(15.298314.841-5 两个体积均为V 的玻璃球泡之间用细管连接，泡内密封着标准状况条件下的空气。
2005年高考化学试题解析
2005年普通高等学校招生全国统一考试理科综合能力测试（Ⅱ）化学试题6．分析发现，某陨石中含有半衰期极短的镁的一种放射性同位素28Mg，该同位素的原子核内的中子数是（）A．12 B．14 C．16 D．18思路点拨：组成原子的基本粒子（质子、中子和核外电子）之间的基本关系体现在两个重要的等式（质量关系式和电量关系式）上，理解了这两个等式就容易解答本题。
镁是12号元素，其原子核内质子数为12，该同位素的质量数为28，所以该原子核内的中子数为28－12＝16。
正确解答：C小结点评：原子结构是高考的常考知识点，虽然经常结合最新的科技成果考查，但需要用到的知识点一般都很基本。
7．下列说法正确的是（）A．常温常压下，只有一种元素的单质呈液态B．周期表中所有元素都是从自然界中发现的C．过渡元素不全是金属元素D．常温常压下，气态单质的分子都是由非金属元素的原子形成的思路点拨：本题考查的是元素周期表的基本知识，需要根据化学常识逐一筛选。
常温常压下，呈液态的单质有Hg和Br2；周期表中铀后面的元素多数是人工进行核反应制得的元素，叫做超铀元素；过渡元素全部都是金属元素。
正确解答：D小结点评：元素周期表是我们学习化学的工具，必须熟悉其基本结构和各种元素的基本性质。
8．下列单质中，最容易跟氢气发生反应的是（）A．O2B．N2C．F2D．Cl2思路点拨：本题需要根据元素的非金属性强弱作出判断。
因为F的非金属性最强，所以F2最容易与H2发生反应，混合即发生爆炸。
正确解答：C小结点评：判断元素金属性和非金属性强弱的实验依据有很多，需要在学习中不断归纳总结，这也是我们进行一些实验设计的原理和依据。
9．N A代表阿伏加德罗常数，下列说法正确的是（）A．在同温同压下，相同体积的任何气体单质所含的原子数目相同B．2 g氢气所含的原子数目为N AC．在常温常压下，11.2 L氮气所含的原子数目为N AD．17 g氨气所含的电子数目为为10N A思路点拨：根据阿伏加德罗定律，在同温同压下，相同体积的任何气体单质所含的分子数目相同，原子数目不一定相同；2 gH2即1molH2，所含H原子的数目为2N A；在常温常压下，11.2 L氮气的物质的量小于0.5mol，所含的N原子数目小于N A；1个NH3分子中有10个电子，所以1molNH3中有10mol（即10N A个）电子。
物理化学原理在有机化学教与学中的应用(四)——氢化热与有机分子稳定性的关系
烃的氢化热数据 中我们紧紧围绕“ 兴趣 ” 做文章 ． 从兴趣 的激发到
兴趣 的延续 再 到高潮 的 引发最后 到 兴趣 的再 生 一
按组的序号一字排好 ， 大家一起大声读 出来 ： ｗ—
Ｅ Ｌ 一 ０ Ｍ— Ｅ！这 时课 堂里 响起 了热烈 的 — —Ｃ 一
体． 课堂气氛和谐热烈 。 充分调动了学生学习的积 那样 ，学习中经常取得成功体验可能会导致更大 极性 ， “ 使学生易学 、 好学、 乐学 。 体现了新课程背景 的学 习兴趣 ． 改善 学生 作为 学 习的 自我 概念 。 并 学 下化学 教学 的有 效Байду номын сангаас 校 学 习将变 得更 具有 吸 引力 ．学生精 神 涣散 的 问
多， 氢化 热 越小 ， 烃就 越稳 定 。根 据表 １中 的氢 烯 化热 数 据 。 烯烃 的稳定 性顺 序一 般 如下 ：
Ｒ２ Ｃ Ｃ＝ Ｒ２＞ Ｒ Ｃ＝Ｃ ２ ＨＲ ＞ ＲＣ ＝ ＨＲ～ Ｒ２ Ｈ Ｃ Ｃ＝ Ｃ Ｈ２ ＲＣＨ＝ Ｈ２＞ Ｃ ＝ ＞ Ｃ Ｈ２ ＣＨ２
和不 同碳架的烯烃 的相对稳定性 通过 比较各种 烯烃的氢化热（ 见表。 ， 以发现双键上有取代基 １可 ） 的烯烃的氢化热要小些 ， 取代基越多烯烃越稳定。 例如 ． 乙烯的氢化热为 １７ ． ｏ １ 中一个氢 ３ ．ｋ ｍ ］． ２ Ｊ ．其 － 被 甲基 取 代 后 的丙 烯 的氢 化 热为 １５９ｋ ． ｏ－ ２ ． Ｊｍ １． １ 而乙烯的四个氢都被甲基取代后的 ２３ 二甲基一 ．一 ２ 丁烯 的氢化热 只有 １１１ ＪｍＯ１ 一 ．ｋ ． １ １ － 烯烃 的稳定性还可以用超共轭效应 （ 一种 由 于 Ｃ Ｃ双键的 １ 电子云和相邻 的 ｃ Ｈ盯键 电子 ＝ 『 — 云相互交盖而引起的离域效应 ． 叫做 仃 霄超共 也 一 轭效应 ） 来解释。以丙烯为例 （ 参见 图 １ ， ） 由于甲 基上三个 ｃ Ｈ仃键 电子的离域 ．使得丙烯 ｃ ｃ — — 单键的键长缩短为 ０１０姗 （ ． ５ 一般烷烃 的 ｃ Ｃ单 — 键的键长为 ０１４ｎ ， ． ｍ）分子因共轭而稳定 。 ５ 同理 ， 在 ２ 丁烯 中．有六个 Ｃ Ｈ键与双键发生超共轭 一 — 效 应 ： 在 １ 丁烯 中 ， 而 一 仅有 两 个 Ｃ Ｈ键 与 双键 发 — 生 超共 轭效 应 故 ２ 丁烯 比 １丁烯 稳 定 。 一 一
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物理化学部分（75分）
k: 1.381×10-23 J·K-1h: 6.626×10-34J·s
1．（15分）一．有一双原子分子理想气体，T1=300K，p1=5p，S m(300K,5 p)=191.83 J/K.mol，经历一途径到达末态，已知此始末两态间的∆G＝15957 J/mol，∆G－∆F＝－831.4 J。
试求：此始末两态间的∆U、∆H、∆S、∆F；以及末态的温度和压力?
解：∵∆G=∆(F+pV)
∴∆G－∆F＝∆(F+pV)－∆F＝∆ (pV)=RT2－RT1= －831.4 J
T2= T1＋（－831.4/R）= 300－100＝200 K
∆U＝C V∆T＝2.5R·（200-300）＝－2078.5 J
∆H＝C p∆T＝3.5R·（200-300）＝－2909.9 J
∆F= ∆G+831.4=16788.4 J
∆G=∆H－∆(TS) =∆H－(T2S2－T1S1)
S2= [∆H－∆G＋T1S1]/T2= [－2909.9－15957＋300×191.83]/200=193.41 J/K.mol
∆S= 193.41－191.83=1.58 J/K.mol
∵∆S= C p ln(T2/T1)+Rln(p1/p2)=3.5Rln(200/300)+Rln(5p/p2)=1.58
Rln(5p/p)=1.58－3.5Rln(2/3)=1.58+11.80=13.38
ln(5p/p2)=1.609p2=1p
解得：∆U=－2078.5 J∆H=－2910 J∆F= 16788.4 J
∆S= 1.58 J/K T2=200K p2=1p
2．（10分）NaCl-H2O体系的定压相图如图所示：
(1) 分别写出相区A、B、C、D、E、F的相态、相数和自由度；
(2) 指明图中自由度为零的地方，并标明相态。
(3) 绘出点x的溶液体系降温过程的步冷曲线；
(4) 北极爱斯基摩人根据季节的变换，从海水中取出淡水，根据相图分析其科学依据；
(5) 如能从海水中取出淡水，试计算1吨海水能取出淡水的最大量是多少？已知海水的组
成为含NaCl 2.5%(质量分数)三相点时溶液组成含NaCl23.4%(质量分数)。
273K
A
F x
a
4730=m 33.5=-m S 0.00210s 正反应的的活化能；m 在此温度范围内不变，且）由阿仑尼乌斯方程m r m H ≈∆
m 在此温度范围内不变，可求得4730m r m r m G H T S =∆-⋅∆=-exp exp m a G ⎛⎫-∆==⎪⎭不包括在平衡常数表示式或速率方程式中，且近似认为2.216a =。