2017年太原理工大学材料科学与工程学院固体物理化学复试仿真模拟三套题
● 摘要
一、简答题
1． 在过氧化氢催化分解反应实验中，是通过测定和
对t 作图来求得表观速率系数的。式中
数据的？
【答案】过氧化氢催化分解中的氧气体积。获得
是浓度为
时的
全部分解产生的实验温度、压力下的
完全分解。然后放回恒温水
的实验方法:将反应管置于
热水中。使
再根据
用
是指什么物质的体积？实验中是如何获得此
浴中，恒温5 min后，读取气体体积，即为
2． 化工生产中经常有副反应发生，即动力学中的平行反应。例如反应
只有B 和C 是目标产物。现设两个反应级数相同，指前因子近似相等，且与温度无关
，
（1）画出这两个反应的
【答案】（1）由如下图所示
的关系
的示意图；（2）比较两个反应速率的大小；（3）为
减少产品分离的成本，应尽量提高产品中B 和C 的浓度，你认为可采取什么措施？
公式可知
由题意知
则两个反应
（2）由图可知，
相同温度下
反应（1）及（2）的反应物相同，级数相同，指前因子近似相等，且与温度无关，由
公式可知，反应（2）的速率恒大于反应（1）的速率。或者直观来理解，由于活化能的物理意义可以分析得到，反应物相同的平行反应，活化能低的反应速率快。
（3）由图可知
，
增加比增加更快一些，所以升高温度对反应（1）有利。但是由于相同
温度下总有
因此单纯升温不可能使
的浓度超过
根本的解决办法是选择适当的催
化剂，增大反应（1）的速率。
3． 写出纯物质任意两相平衡的克拉佩龙方程式及气-液（或气-固）两相平衡的克劳修斯一克拉佩龙方程的微分式及积分式。并且指出各公式的运用条件。
【答案】纯物质任意两相平衡的克拉佩龙方程式，
适用条件：无条件；
气-液（或气-固）两相平衡的克劳修斯一克拉佩龙方程的微分式，
适用条件：液体体积可忽略，气体为理想气体； 克劳修斯一克拉佩龙方程的积分式：
适用条件：液体体积可忽略，气体为理想气体，
4． 将
的油酸在水中乳化为半径为
不随温度而变。
处
的小液滴，构成乳状液，系统增加界面面积
于不稳定状态。若此时再加入一定体积的力降低到
皂液就可使乳状液变为相对稳定的状态，试分析皂
加入皂液后可使油酸与水的界面张
液所起的作用。（已知油酸与水的界面张力为
【答案】乳化剂稳定乳状液的原因包括：①形成扩散双电层，使液滴间产生静电排斥力；@形成牢固的定向楔界面；③降低界面张力等。
在油酸与水形成的乳状液中皂液的稳定作用主要原因是:，
①皂液作为表面活性剂，将乳化后的油酸液滴包围起来。皂分子的憎水基团与油酸分子接触，亲水基团朝向 水分子而产生静电和空间排斥力、极性基团的溶剂化层产生的斥力。静电力和斥力阻止了高度分散的小油酸液滴 重新聚集成大液滴。
②加入皂液后，
油酸与水的界面张力从
降低到
降低了系统的界
面自由能，也即降低了界面张力。
5． 理想气体由始态101325Pa 出发在1013250Pa 恒定外压下绝热压缩至平衡态，
则
此结论对吗？
【答案】对。因为绝热Q=0，压缩时，系统得功而所以
为一维谐振子的谐
6． 设一定域子系统有三个独立的一维谐振子组成，若系统总能量为振频率。问：
（1）该宏观状态共有几种可能的能量分布？
（2）每种能量分布拥有的微观状态数是多少？ （3）哪个能量分布出现的可能性最大？ 【答案】（1）一维谐振子能级公式A 分布：三个振子都处于B 分布：一个振子处于C 分布：A 分布：B 分布:C 分布：
粒子系统总微观状态数
微观状态数为1。 二个振子都处于
微观状态数为3。 总振动能
共有三种分布
能级各分布一个振子，微观状态数为6。
（2）每种能量分布拥有的微观状态数：
（3）能量分布C 出现的可能性最大，因为拥有微观状态数最多的分布出现的几率最大。
二、计算题
7． 水中直径为
的石英粒子在电场强度E 为
电位的数值。设溶液的黏度（
【答案】
8．
为电容法拉）。
的电场中，运动速率为
介电常数
试计算石英一水界面上
的平衡核间距为（1）求
的转动惯量；
（2）某温度下
的相对原子质量为35.5。
求此时
的
的振动第一激发能级的能量为kT ，振动特征温度为
温度。
【答案】⑴
（2）第一激发能级，即其能级的能量为：
则有
又因为振动特征温度为：