2013年化学AP(先修课)考试题

第一题 《science》2009
问题：
1. 从热力学角度解释“when methane dissolves in water, or hydrate phase becomes
thermodynamically stable at sufficiently low temperatures and high pressures”
2. 上述节选中提到“水化核形成过程中有两个相互竞争的能量因素可以使水化核重新溶解
或长大，它们分别是_______________________________和
__________________________________。
3. 用动力学原理解释“the rate of nucleation depends exponentially on the energetic
cost of forming a critical nucleus.”
4. 文末提出的未解决的问题是？

第二题 新浪科技讯 北京时间8月21日消息，韩国蔚山科技大学的一个科研小组开发出
一种充电速度比传统锂电池快30到120倍的新型锂电池。这个小组相信，可用它为电动汽
车制造一个电池组，这样给汽车充满电需要不到一分钟。

充电电池的一个主要问题是电池越大，充电时间越长。给一个电池充电时，总是从外向
内充电，所以电池越大，充电时间就越久。通过将大电池分成很小的数个电池，或许就可以
解决这个问题。

韩国科学家使用阴极材料——标准的锂锰氧化物(LMO)，把它浸泡在一种含有石墨的溶
液中。然后，将经石墨浸泡的锂锰氧化物进行碳化处理，石墨就会变成一个穿越阴极的导电
网。这个新阴极接着被电解质和石墨阳极包起来，就制成了快速充电的锂电池。电池的能量
密度和循环寿命等因素似乎都没有变化。

这些碳化的石墨网十分有效，像血管一样运作，使电池的每个部分都能同时充电，致使
充电速度快了30到120倍。无论从哪点来看，这都是一种标准的锂电池，可用于智能手机
和电脑产品。但这些导电网增加了电池的总尺寸，所以或许更适合用在电动汽车上。毫无疑
问，一辆充电时间不到一分钟的电动汽车是相当棒的。能快速充电非常方便，却不能回避锂
电池组非常昂贵的事实。韩国碳化锂锰氧化物电池确实不便宜。
问题：提出三个未解决的关键问题及理由
第三题 《nature》2011
“钙钛矿型氧化物催化氧分子还原的催化剂设计原理”
They found that the materials’ catalytic activity in reducing molecular oxygen is
strongly dependent on the level of occupancy of the transition metal’s eg electron
orbital.
Because of various electron interactions between atoms of the oxide this occupancy
level can vary between catalytic activity in creased by four orders of magnitude
compared with oxides that have 0 or 2 electrons in the orbital. An occupancy of less
than 1 led to an interaction with the incoming oxygen that was too strong, where
as occupy of greater than 1 wade it difficult for the catalyst to interact with and
adsorb the molecule.
问题：
1. 为何eg 轨道0占据时，金属原子与氧作用过强；2占据时作用过小？
2. 为何金属原子与氧作用不大不小时催化效果最好？
3. 不改变组成时如何提升催化效率？
图：

第四题
1你在先修课程中有什么未解决或还待完善的问题并说明其研究意义？

2你对该课题目前的研究进展的了解？
3你对该问题的看法或解决方案？