复旦大学2021年物理化学考研真题库

复旦大学2021年物理化学考研真题库

第一部分名校考研真题

说明：本部分根据各高校的教学大纲、考试大纲等设计章节，从考研科目为物理化学的名校历年真题中挑选最具代表性的部分，并对其进行了详细的解答。所选考研真题既注重对基础知识的掌握，让学员具有扎实的专业基础；又对一些重难点部分（包括教材中未涉及到的知识点）进行详细阐释，以使学员不遗漏任何一个重要知识点。

第1章气体的pVT关系

一、填空题

1．道尔顿分压定律适用于混合气体中的组分气体在单独存在于与混合气体具有相同______、相同______条件下，组分气体的分压与混合气体总压的关系。[南京航空航天大学2011研]

【答案】温度；体积查看答案

2．温度越______，使气体液化所需的压力越大，对于一个确定的液体存在一个确定的温度，在此温度之上，压力再大，也不会使气体液化，该温度称为该气体的______。[南京航空航天大学2011研]

【答案】高；临界温度查看答案

3．当真实气体的压缩因子Z______1时，说明真实气体的V m比相同条件下理想气体的V m要大，此时的真实气体比理想气体______被压缩。[南京航空航天大学2011研]

【答案】＞；难于查看答案

二、计算题

1．在容积为5.00 L的容器内，有温度为20 ℃的N2和O2的混合气体，测得该容器中N2的30.00 g，O2的分压为50.66 kPa，求该容器内混合气体的总压力。[南京航空航天大学2012研]

解：将该气体可看做是理想气体。

根据pV＝nRT可知：

N2的分压：

总压：p总＝(50.66+108.81) kPa＝159.47 kPa。

2．有压力为101.325 kPa的湿空气2.000 dm3，其中水蒸气的分压为12.33 kPa。设空气中仅含有氧气和氮气，且两种气体的体积分数分别为：N2 0.790，O2 0.210。分别求该湿空气中的水蒸气、N2和O2的分体积。[南京航空航天大学2011研]

解：N2和O2的总压力为：

根据道尔顿分压定律，可得：

根据阿马加分体积定律（其中为B的分体积），可得：

XX1-2 用伞形式表达下列化合物的两个立体异构体。

（i）

（ii）

（iii）

解：题中每一个化合物分子中均含有一个手性碳原子，因此每个化合物均有两个立体异构体，分别是本身和其对映体。

（i）

（ii）

（iii）

XX1-3 写出下列分子或离子的一个可能的Lewis结构式，如有孤对电子，请用黑点标明。

（i）H2SO4

（ii）CH3CH3

（iii）＋CH3

（iv）NH3

（v）

（vi）

（vii）H2NCH2COOH

解：对于Lewis结构式，常用短线表示成键电子，孤电子对用黑点表示。故各分子或离子的Lewis结构式如下所示：

（i）

（ii）

（iii）

（iv）

（v）

（vi）

（vii）

XX1-4 根据八隅规则，在下列结构式上用黑点标明所有的孤对电子。（i）

（ii）

（iii）

解：根据八隅规则，题中各化合物的孤对电子如下所示：

（i）

（ii）

（iii）

XX1-5 下列化合物中，哪些是离子化合物？哪些是极性化合物？哪些是非极性化合物？

NaCl；Cl2；CH4；CH3Cl；CH3OH；CH3CH3；LiBr

解：含有离子键的化合物称为离子化合物；具有偶极矩的共价化合物为极性化合物，正负电荷中心重叠的共价化合物为非极性化合物，如双原子分子、结构对称的分子等。上述化合物按题意分类如下所示：

离子化合物有：KBr；极性化合物有：CH3Br、CH3OH；非极性化合物有：I2、CH3CH3。

XX1-6 结合教材表1-3中的数据回答下列问题：

（i）下列化合物中，编号所指三根C—H键的键长是否相等？为什么？

（ii）下列化合物中，编号所指碳碳键的键长是否相等？为什么？

（iii）卤甲烷中，碳氟键与碳碘键的键长为什么不同？

（iv）氯甲烷和氯乙烷中，碳氯键的键长是否相等？为什么？

解：（i）箭头所指三根C—H键的键长不相等。因为C的杂化轨道方式不同，则对电子的吸引力就不同。杂化轨道中s成分的含量越多，该碳原子的电负性就

越大。电负性大的碳原子对电子的吸引强，最终导致相应的C—H键键长会短一些。因此三根键键长的大小顺序为：②＞①＞③。

（ii）箭头所指五根C—C键的键长不相等。通常情况下，单键最长，双键次之，三键最短。①是碳碳双键，由一根C sp2—C sp2σ键和一根C p—C pπ键构成。④是碳碳三键，有一根C sp—C spσ键和两根C p—C pπ键构成。②③⑤均为碳碳单键，但碳原子的杂化方式不同，即②为C sp3—C sp2σ键，③为C sp3—C sp3σ键，⑤为C sp3—C spσ键。由于杂化轨轨道不同，不同的C对电子的吸引力也不相同。杂化轨道中s成分的含量越多，该碳原子的电负性就越大，键长就越短。故这五根键的键长顺序为③＞②＞⑤＞①＞④。

（iii）不同的卤甲烷中，因卤原子的电负性不同，电负性越大，对电子的吸引能力越强，导致碳卤键键长越短；卤原子半径越大，导致碳卤键的半径越长。I的电负性比F小，且原子半径比F大，所以碳氟键与碳碘键的键长不同，而且碳碘键的键长长于碳氟键。

（iv）不相等。与卤原子相连的中心碳原子周围的电子云环境不同，则会导致碳卤键的键长不相同。氯乙烷存在一根C—CH3，由于甲基具有给电子效应，使得C—Cl键具有更大的极性，最终导致中心碳原子和氯原子之间的距离更近。所以氯乙烷的碳氯键要比氯甲烷更短。

XX1-7 下列化合物中有几个sp3杂化的碳原子？有几个sp2杂化的碳原子？有几个sp杂化的碳原子？最多有几个碳原子共平面？最多有几个碳原子共直线？哪些原子肯定处在两个互相垂直的平面中？

解：根据价键理论可知，上述有机物中，有5个sp3杂化的碳原子，有2个sp2杂化的碳原子，有3个sp杂化的碳原子。最多有8个碳原子共平面。最多有4个碳原子共直线。联烯结构存在时，由于分子的稳定性导致存在两个互相垂直的平面。垂直结构如下所示：

故在如下图所示的结构中，1号碳原子所连的两个氢原子和3号碳原子所连的一个碳原子和一个氢原子处在一个垂直的平面上。

XX1-8 将下列各组化合物中有下划线的键按键解离能由大到小排列成序。（i）

（ii）

（iii）

解：参考教材表（P21）1-5中的一些常见键的解离能，可知：

（i）

（ii）

（iii）CH2＝CHCN＞CH3CH2F＞CH4＞CH3CHCl＞CH2＝CHCH2OH＞CH3COI XX1-9 按酸碱的质子论，下列化合物哪些为酸？哪些为碱？哪些既能为酸，又能为碱？

H2S；NH3；SO32－；H3＋O；HClO；－NH2；HSO4－；F－；HCN

解：根据酸碱质子论，酸是质子的给予体，碱是质子的接受体。根据该理论，所以：

H2S、H3＋O、HClO、HCN为酸；

SO32－、F－为碱；

NH3、－NH2、HSO4－既能为酸又能为碱。

XX1-10 按酸碱的电子论，在下列反应的化学方程式中，哪个反应物是酸？哪个反应物是碱？

（i）－NH2＋H2O→NH3＋OH－

（ii）HS－＋H＋→H2S

（iii）

（iv）

（v）

（vi）CuO＋SO2→CuSO3

解：酸碱电子理论的基本要点是，酸是电子的接受体，碱是电子的给予体。可知：（i）H2O为酸，－NH2为碱。

（ii）H＋为酸，HS－为碱。

（iii）HCl为酸，为碱。

（iv）AlCl3为酸，CH3COCl2为碱。

（v）BH3为酸，CH3OC6H5为碱。

（vi）SO2为酸，CuO为碱。

XX1-11 完成下表：

解：此表涉及的内容较多，下面只列出了部分，有兴趣的读者可以自己查阅。2000年诺贝尔化学奖授予美国科学家艾伦黑格、艾伦·马克迪尔米德和日本科学家白川英树，以表彰他们有关导电聚合物的发现（聚乙炔在1000摄氏度时导电）。2001年诺贝尔化学奖被美国的诺尔斯、夏普雷斯和日本的野依良治获得，他们发现了某些手性分子可用作某些化学反应的催化剂，为合成对人类有用的重要化合物开辟了一个全新的研究领域。

2002年，美国科学家约翰·芬恩与日本科学家田中耕一“发明了对生物大分子的质谱分析法”；另一项是瑞士科学家库尔特·维特里希“发明了利用核磁共振技术测定溶液中生物大分子三维结构的方法”，他获得2002年诺贝尔化学奖一半的奖金。

XX1-12 写出所有分子式为C4H8O且含有碳碳双键的同分异构体？

解：由于分子式为C4H8O，则不饱和度为1。只需要考虑烯烃，故只需要考虑含有一个碳碳双键化合物的异构体。即需要考虑烯醇类化合物和烯醚类化合物。烯醇类化合物的12个同分异构体如下：

（1）

（2）

（3）

（4）

（5）

（6）

（7）

（8）

（9）

（10）

（11）

（12）

烯醚类化合物的5个同分异构体如下：

（1）

（2）

（3）

（4）

（5）

XX1-13 对下列化合物

（i）根据教材表1-3，推测分子中各碳氢键和各碳碳键的键长数据（近似值）（ii）根据教材表1-4，推测分子中各键角的数据（从左至右排列）（近似值）（iii）根据教材表1-5，表1-6推测分子中各碳氢键和各碳碳键的键解离能数据（近似值）

解：（i）教材（P19）表1-3中列有一些共价键的键长，根据这些数据可知：

（ii）教材（P20）表1-4中列有一些烃类化合物的键角，根据这些数据可知：

（iii）教材（P21）表1-5中列有一些常见键的键解离能，根据这些数据可知：

XX1-14 回答下列问题：

（i）在下列反应中，H2SO4是酸还是碱？为什么？

HONO2＋2H2SO4?H3O＋＋2HSO4－＋＋NO2

（ii）为什么CH3NH3的碱性比CH3CONH2强？

（iii）下列常用溶剂中，哪些可以看做是Lewis碱性溶剂？为什么？

（1）C（CH3）4

（2）

（3）CH3OH

（4）CH3CH2OCH2CH3；

（5）CH3COCH3

（6）CH3SOCH3

（7）HCON（CH3）2

（8）

（iv）在下列反应中，哪个反应物是Lewis酸？哪个反应物是Lewis碱？

解：（i）酸碱电子理论提出给出质子就是酸，接受质子就是碱。在该反应中，H2SO4提供质子，因此H2SO4为酸。

（ii）在甲胺中，甲基既具有给电子诱导效应又具有给电子的超共轭效应；而在乙酰胺中，羰基具有强吸电子诱导效应和吸电子共轭效应。综合来看，给电子效应使得胺的碱性更强。因此CH3NH3具有更强的碱性。

（iii）根据Lewis酸碱电子理论，凡是能接受电子的都是酸，能给出电子的都是碱。因此，在给出的各种溶剂中，甲醇、乙醚、丙酮、二甲亚砜、二甲基甲酰胺上的O原子或N原子上都含有为共享的孤对电子，可作为电子的给予体，故都可以看作Lewis碱性试剂。

（iv）从反应产物可以推出，在反应过程中Br2起到接受电子的作用，故为Lewis 酸。