2017年陕西科技大学陕西科技大学804物理化学复试实战预测五套卷
● 摘要
一、简答题
1． 请回答下列问题：
（1）常见的亚稳态有哪些？为什么产生亚稳态？如何防止亚稳态的产生？
（2）在一个封闭的钟罩内，有大小不等的两个球形液滴，问长时间放置后，会出现什么现象？ （3）下雨时，液滴落在水面上形成一个大气泡，试说明气泡的形状和理由。
（4）物理吸附与化学吸附最本质的区别是什么？
（5）在一定温度、压力下，为什么物理吸附都是放热过程？
【答案】（1）常见的亚稳态有过饱和蒸气、过热和过冷液体及过饱和溶液。产生亚稳态的原因是新相种子难以生 成。如在蒸气冷凝、液体凝固和沸腾以及溶液结晶等过程中，由于要从无到有生成新相，因而最初生成的新相的种子是极其微小的，其比表面积和表面吉布斯函数都很大，因此新相难以生成，进而会产生过饱和蒸气、过热和 过冷液体以及过饱和溶液等亚稳状态。为了防止亚稳状态的产生可预先在系统中加入将要产生的新相的种子。
（2）若钟罩内还有该液体的蒸气存在，则长时间恒温放置会出现大液滴越来越大，小液滴越来越小的现象，最终小液滴消失，大液滴不再变化。其原因在于，一定温度下，液滴的半径不同，其饱和蒸气压不同，液滴越小， 其饱和蒸气压越大，当钟罩内气体的饱和蒸气压达到大液滴的饱和蒸气压时，对于小液滴尚未达到饱和，小液滴会继续蒸发，则蒸气会在大液滴上凝结，因而出现了上述现象。
（3）气泡的形状近似于半球状，如不考虑重力影响，则应为半球状。雨滴落在水面上形成气泡的过程基本上是恒温恒压生成内外表面的过程，当气泡达到稳定状态时，要求其表面吉布斯函数处于最低，而相同体积的气泡则以球状表面积最小，这就是气泡为半球状的原因。
（4）物理吸附与化学吸附最本质的区别在于吸附剂与吸附质间的相互作用力不同，前者是范德华力，而后者则为化学键力。
（5） 在一定温度、压力下，物理吸附过程是一个自发过程，由热力学原理可知，此过程系统的同时，气体分子吸附在固体表面，由三维运动变为二维运动，系统的混乱度减小，因
根据可得，物理吸附过程的在一定的压力下，吸此过程系统@
附焓就是吸附热，故物理吸附过程都是放热过程。
2． 下图为最大泡压法测定液体表面张力的实验装置，实验要求毛细管顶端与待测液面相切。实验时，滴液漏斗工作，体系压力下降，压力计两臂液柱的高度差增大，同时毛细管顶端液面逐步向外凸出，如下图。但是高 度差增大到一最大值后会突然下降，然后再上升，下降，重复以上过程=在最大值出现的同时，会在毛细管顶端 产生一个气泡。请根据表面化学的知识：
（1）解释这一实验现象；
（2）说明这一实验装置测量表面张力的原理。
【答案】（1）当滴液漏斗工作时，体系压力下降，体系压力低于大气压。毛细管顶端液面两边压力不平衡，该液面发生弯曲，弯曲液面的附加压与体系压力方向一致，可以使得液面两边受力平衡，根据公式，此时式子：成立
当压力差增大时，毛细管顶端液面逐步向外凸出，曲率半径下降。但是当液面向外凸出形成半球时，曲率半径达到最小值，此时滴液漏斗继续工作，弯曲液面将破裂，形成气泡，同时压力差达到最大值》
（2）由以上分析可知，
本装置测量依赖如下公式最大压力差与表面张力成正比，比例系数为仪器常数，这样通过对一个已知表面张力的标准样品测量后确定仪器常数，对任一未知样品即可由测量最大压力差确定表面张力
3． 试从热力学第一定律的原理出发，论证封闭系统，理想气体不做非体积功的恒压绝热过程不可能发生。
【答案】对不做非体积功的恒压、绝热过程又因故必有 故系统状态未变化。
4． 假设水作为Carnot 循环中的工作物质，试证明：在绝热可逆膨胀中，水温冷却不到4°C 。假设水的密度为最大值时，体积随温度变化的关系不受压力影响。
【答案】4°C时，水有dV/dT=0（不考虑压力）
而
水在4°C以上时，可逆膨胀中，
故不可能等于零，故水温冷却不到4°C。
在卡诺循环的绝热
5． 反应活化能愈大表示反应分子愈易活化还是愈不易活化，活化能愈大的反应受温度的影响愈大还是愈小，为什么？
【答案】因为反应的活化能愈大，由普通分子变为活化分子所需吸收的能量越多，即能峰越髙，因而反应分子不易活化；由公式可知，活化能愈大的反应，受温度的影响也愈大。因此活化能愈大，反应速率系数k 随温度T 的变化率越大。
6． 试推导对峙反应，正逆反应活化能与反应焓之间的关系。
【答案】对于对峙反应
由
由
得
又由化学反应的范特霍夫方程式
对比可得：
方程
当正逆反应的速率相等时，反应物和产物处于平衡态。
可知，平衡常数
二、计算题
7． 由下述给定条件，写出电池反应并计算
（i ）电池：
（ii ）25°C , 水的标准摩尔生成焓
（iii ）25°C 时下列物质的标准摩尔熵值见下表：
在25°C 时的分解压。
【答案】负极：
正极：
电池反应：
水生成反应：
分解:
对于电池反应（a ）有
对于反应式（b ）有