2025年材料科學(xué)與工程專(zhuān)升本物理化學(xué)（含答案）考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。在每小題列出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一個(gè)是符合題目要求的，請(qǐng)將正確選項(xiàng)字母填在題后的括號(hào)內(nèi)。）1.下列過(guò)程中，ΔS(體系)>0的是（）。A.理想氣體等溫膨脹B.理想氣體等溫壓縮C.理想氣體絕熱可逆膨脹D.理想氣體絕熱可逆壓縮2.在恒溫恒壓條件下，一個(gè)自發(fā)的物理化學(xué)過(guò)程（）。A.ΔG>0，ΔS(體系)<0B.ΔG<0，ΔS(體系)>0C.ΔG>0，ΔS(環(huán)境)<0D.ΔG<0，ΔS(環(huán)境)<03.對(duì)于一個(gè)由理想氣體構(gòu)成的系統(tǒng)，下列關(guān)系式中正確的是（）。A.(dU/T)?<0xE2><0x82><0x99>=n(dS/dT)?<0xE2><0x82><0x99>B.(dH/T)?<0xE2><0x82><0x99>=n(dS/dP)?<0xE2><0x82><0x99>C.(dG/P)?<0xE2><0x82><0x99>=-T(dS/dT)?<0xE2><0x82><0x99>D.(dA/V)?<0xE2><0x82><0x99>=-T(dS/dP)?<0xE2><0x82><0x99>4.已知反應(yīng)2SO?(g)+O?(g)?2SO?(g)在高溫下進(jìn)行。為提高SO?的產(chǎn)率，可以采取的措施是（）。A.降低溫度B.增大總壓C.使用催化劑D.增大O?分壓5.標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，下列哪個(gè)物質(zhì)的生成吉布斯自由能ΔfG<0xE2><0x82><0x99>(298K)為零？（）A.H?O(l)B.NaCl(s)C.CO?(g)D.CH?(g)6.對(duì)于一個(gè)簡(jiǎn)單的凝聚系統(tǒng)，在恒定溫度和壓力下，當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到平衡時(shí)，其化學(xué)勢(shì)μ<0xE1><0xB5><0xA2>滿(mǎn)足的關(guān)系是（）。A.μ<0xE1><0xB5><0xA2>隨相數(shù)的增加而增加B.各共存相中的μ<0xE1><0xB5><0xA2>不一定相等C.在各共存相中，μ<0xE1><0xB5><0xA2>相等D.μ<0xE1><0xB5><0xA2>僅由溫度決定7.在恒定溫度和壓力下，反應(yīng)2A(g)?B(g)的平衡常數(shù)K<0xE1><0xB5><0xA3>與標(biāo)準(zhǔn)生成吉布斯自由能變?chǔ)G<0xE2><0x82><0x99>的關(guān)系是（）。A.K<0xE1><0xB5><0xA3>=ΔrG<0xE2><0x82><0x99>/RTB.K<0xE1><0xB5><0xA3>=-ΔrG<0xE2><0x82><0x99>/RTC.K<0xE1><0xB5><0xA3>2=ΔrG<0xE2><0x82><0x99>/RTD.K<0xE1><0xB5><0xA3>=ΔrG<0xE2><0x82><0x99>8.已知某反應(yīng)的活化能Ea=100kJ/mol。當(dāng)溫度從300K升高到400K時(shí)，該反應(yīng)的指前因子A大約變化多少倍？（假設(shè)指前因子A不隨溫度變化）（）A.2倍B.4倍C.7.4倍D.15倍9.對(duì)于一個(gè)二級(jí)反應(yīng)aA+bB→products，其速率常數(shù)k的表達(dá)式為（）。A.k=(1/t)*(ΔcA/a)*(ΔcB/b)B.k=(1/t)*(-ΔcA/a)C.k=(1/t)*(-ΔcB/b)D.k=(1/t)*(ΔcA/a)210.電解池中，發(fā)生還原反應(yīng)的電極是（）。A.陽(yáng)極B.陰極C.正極D.負(fù)極二、填空題（每小題2分，共20分。請(qǐng)將答案填在題中的橫線(xiàn)上。）1.熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式為_(kāi)_______。2.熵是________的狀態(tài)函數(shù)。3.在恒定溫度和壓力下，系統(tǒng)的吉布斯自由能減少時(shí)，自發(fā)過(guò)程進(jìn)行的方向是________。4.對(duì)于理想氣體，其狀態(tài)方程為_(kāi)_______。5.范德華方程是對(duì)理想氣體狀態(tài)方程修正的方程，引入的常數(shù)a和b分別表示________和________。6.根據(jù)反應(yīng)級(jí)數(shù)n的定義，對(duì)于n級(jí)反應(yīng)，速率常數(shù)k的單位是________。7.能斯特方程描述了電極電勢(shì)與________之間的關(guān)系。8.表面張力γ是指________。9.膠體粒子之所以能穩(wěn)定存在，原因之一是________。10.晶體的特征是在________上原子（或離子、分子）排列呈現(xiàn)周期性。三、計(jì)算題（每小題10分，共30分。請(qǐng)寫(xiě)出必要的計(jì)算過(guò)程、公式和結(jié)果。）1.1mol理想氣體在恒定壓力下從300K等壓膨脹到600K，體積增加了1倍。計(jì)算該過(guò)程的Q、W、ΔU和ΔH，假設(shè)理想氣體的C<0xE1><0xB5><0xA3>P=20.8J/(mol·K)。2.在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（298K,1bar），反應(yīng)2H?(g)+O?(g)→2H?O(l)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯自由能變?chǔ)G<0xE2><0x82><0x99>=-571.6kJ/mol。計(jì)算該反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K<0xE1><0xB5><0xA3>。3.對(duì)于反應(yīng)A(g)+B(g)?C(g)，已知在373K時(shí)，該反應(yīng)的活化能Ea=100kJ/mol，指前因子A=1.0×1011cm3/(mol·s)。計(jì)算該反應(yīng)在373K時(shí)的速率常數(shù)k。假設(shè)指前因子A不隨溫度變化。四、簡(jiǎn)答題（每小題10分，共20分。請(qǐng)扼要回答下列問(wèn)題。）1.解釋什么是吉布斯相律，并說(shuō)明其適用條件。2.簡(jiǎn)述溫度、壓力以及催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)平衡的影響。五、論述題（10分。請(qǐng)結(jié)合具體實(shí)例或原理進(jìn)行闡述。）試述表面張力產(chǎn)生的原因及其對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響。試卷答案一、選擇題1.A2.B3.A4.B5.A6.C7.B8.C9.A10.B二、填空題1.ΔU=Q+W2.系統(tǒng)混亂度3.吉布斯自由能減小的方向4.PV=nRT5.氣體分子間引力；氣體分子被束縛在液相內(nèi)的液-氣界面膜上的力6.mol?1·s???1(或cm3·mol?1·s?1)7.電極電勢(shì)8.液體表面層中分子受到向內(nèi)拉力的宏觀表現(xiàn)9.膠體粒子的布朗運(yùn)動(dòng)和電泳；DLVO力（或：靜電斥力和范德華引力）10.晶體格子（或：晶面）三、計(jì)算題1.解：對(duì)于恒壓過(guò)程，W=-PΔV。ΔV=V?-V?=2V?-V?=V?，所以W=-P(V?)=-nRT=-1mol×8.314J/(mol·K)×300K=-2494.2J。ΔU=nC<0xE1><0xB5><0xA3>PΔT=1mol×20.8J/(mol·K)×(600K-300K)=20.8×300J=6240J。ΔH=nC<0xE1><0xB5><0xA3>PΔT=6240J(恒壓過(guò)程)。Q=ΔU+W=6240J+(-2494.2J)=3745.8J。答：Q=3745.8J，W=-2494.2J，ΔU=6240J，ΔH=6240J。2.解：根據(jù)ΔrG<0xE2><0x82><0x99>=-RTlnK<0xE1><0xB5><0xA3>，得lnK<0xE1><0xB5><0xA3>=-ΔrG<0xE2><0x82><0x99>/(RT)=-(-571600J/mol)/(8.314J/(mol·K)×298K)=233.017K<0xE1><0xB5><0xA3>=e233????≈1.0×101??答：K<0xE1><0xB5><0xA3>≈1.0×101??。3.解：根據(jù)Arrhenius方程k=A*exp(-Ea/(RT))，得k=1.0×1011cm3/(mol·s)×exp[-100000J/(mol×8.314J/(mol·K))/(373K)]k=1.0×1011cm3/(mol·s)×exp[-3168.8/310.5]k=1.0×1011cm3/(mol·s)×exp(-10.20)k≈1.0×1011cm3/(mol·s)×3.24×10??=3.24×10?cm3/(mol·s)答：k≈3.24×10?cm3/(mol·s)。四、簡(jiǎn)答題1.答：吉布斯相律指出，對(duì)于包含C個(gè)組分的多相系統(tǒng)，在恒溫恒壓條件下，系統(tǒng)獨(dú)立組分?jǐn)?shù)N<0xE1><0xB5><0xA3>與相數(shù)P的關(guān)系為F=C-P+2。其中F為系統(tǒng)的自由度數(shù)，表示在恒溫恒壓下可以獨(dú)立改變的強(qiáng)度變量（如溫度、壓力）的數(shù)目。適用條件為：系統(tǒng)處于熱力學(xué)平衡狀態(tài)，且不考慮表面張力、體積變化等引起的額外自由度。2.答：溫度升高，正逆反應(yīng)速率均加快，但活化能較高的反應(yīng)速率增加更顯著，導(dǎo)致平衡常數(shù)K<0xE1><0xB5><0xA3>增大，平衡向吸熱方向移動(dòng)。增大壓力，對(duì)于氣體反應(yīng)，平衡向氣體分子數(shù)減少的方向移動(dòng)。使用催化劑能同等程度地增大正逆反應(yīng)速率，但不改變平衡常數(shù)和平衡位置，但能顯著降低反應(yīng)所需活化能，加快達(dá)到平衡的速率。五、論述題答：表面張力產(chǎn)生的原因是：液體表面層