在考研这场没有硝烟的战争中，清华大学 837 - 物理化学科目以其高难度和广泛的知识覆盖面，成为众多考生攀登学术高峰途中的一大挑战。盛世清北十余年专注清北硕博辅导的经验来看，深入剖析历年真题，精准把握考试重点和命题规律，是考生制定科学备考策略、提升备考效率的关键所在。本文将围绕 2021 年清华大学 837 - 物理化学真题展开详细解析，并为考生提供切实可行的备考指南。

单选题详解

1. 绝热压缩做功比较

理想气体由相同初始状态经绝热可逆压缩和绝热不可逆压缩到相同体积时，绝热可逆压缩需要做功更多。这是因为绝热可逆过程是准静态过程，系统始终处于平衡态，能量转化效率更高，外界对系统做的功全部转化为系统的内能；而绝热不可逆过程存在耗散效应，部分能量以热的形式散失，所以外界对系统做的功相对较少。答案选 A。

2. 铝热反应内能变化

铝热反应在完全绝热的刚性容器中进行，根据热力学第一定律，绝热过程 Q = 0，刚性容器体积不变，W = 0，所以 ΔU = Q - W = 0，即反应前后系统的内能不变。答案选 C。

3. 理想气体分子平均速率变化

摩尔数不变的条件下将刚性容器中理想气体的热力学温度升至原来的两倍，根据分子平均动能公式 ε = (3/2)kT 和平均速率公式 v = √(8kT/πm)，可知气体分子运动的平均速率变为原来的 √2 倍。答案选 C。

4. 绝热过程 p - T 图线

系统做绝热膨胀和绝热压缩至相同体积，绝热不可逆膨胀过程温度降低得更快，在 p - T 图上对应的曲线更陡峭；绝热不可逆压缩过程温度升高得更快，曲线也更陡峭。根据常见的 p - T 图特征，绝热不可逆膨胀和绝热不可逆压缩对应的 p - T 图线分别为 14。答案选 B。

5. 不可逆热机温熵图

Carnot 热机各步骤都是可逆的，其温熵图为矩形。而某种热机的工作循环类似于 Carnot 热机，但各步骤都是不可逆的，不可逆过程会导致熵增加，所以其循环过程的温熵图（T - S 线）会向外扩张，不再是矩形。

6. 反应速率衰减时间计算

根据反应速率与反应物浓度的关系，对于不同级数的反应，反应速率衰减为初始速率的 1/4 时，所需时间的计算方法不同。需要先确定反应的级数，再根据相应的动力学方程进行计算。

7. 汽化热效应比较

A 液体通过两种方式汽化为同温同压下的 A 蒸汽，一种是直接汽化，热效应为 Q₁；一种是先吸附在汽化膜上，再脱附成为蒸汽，热效应为 Q₂。吸附过程是放热过程，脱附过程是吸热过程，但总体来看，两种方式汽化达到的终态相同，所以 Q₁ = Q₂。答案选 C。

8. 液态水节流膨胀状态

120°C、300MPa 的液态水节流膨胀至 100kPa，节流膨胀是等焓过程，由于液态水在该条件下的相变情况复杂，需要根据水的相图和具体数据进行判断，一般会出现部分汽化的情况。答案选 B。

9. 绝热容器中加入乙醇的影响

向盛有 1kg 水和 1kg 冰的绝热容器中加入 1kg 乙醇，乙醇的加入会降低水的凝固点，同时乙醇溶解会吸收热量，但由于冰和水的量相对较多，冰会部分融化。答案选 B。

10. 钢瓶放气压力变化

钢瓶中装有液化气，拧开阀门，放气过程中开始时压力会先维持不变，这是因为液化气在钢瓶中处于气液平衡状态，放气时气体先逸出，液体的蒸发补充了气体的损失，压力保持不变；当液体全部汽化后，压力会随着气体的放出而减小。答案选 B。

11. 蛋白质结构改变熵变

蛋白质结构的改变会失去活性，这一过程中蛋白质从有序结构变为无序结构，混乱度增加，所以熵变 ΔS > 0。答案选 A。

12. 绝热稳定流反应器出口温度比较

绝热稳定流反应器中发生放热反应 A→B，P 为惰性物质。比较 A 与 P 不同投料比时出口的温度，需要根据反应的热效应和投料比对反应进程的影响来分析。投料比不同，反应物的浓度不同，反应速率和反应程度也不同，从而影响出口温度。

13. 反应标准电极电势计算

已知 298K 和标准压力下，反应 Cu + 2e → Cu 的 φ = 0.34V，Cu + e → Cu 的 φ = 0.52V，根据盖斯定律，可以通过设计电池反应来计算反应 Cu + e → Cu 的 φ。

14. 连通器气相平衡分析

a 容器内装有少量纯水，b 容器内装有大量的水 - 乙醇溶液（视作理想溶液），用连通器将两个容器的气相相互连接，达到平衡后，水会由 a 进入 b，醇会由 b 进入 a。这是因为纯水的蒸气压大于水 - 乙醇溶液中水的分压，而水 - 乙醇溶液中醇的分压大于纯醇的蒸气压（假设存在纯醇的情况，这里实际是溶液中醇的逸出倾向更大）。答案选 A。

15. Langmuir 理论分压计算

某气体 A 在石墨烯上吸附，分压 40Pa 时 A 的覆盖度 θ = 0.0005，根据 Langmuir 理论 θ = Kp/(1 + Kp)，当 θ = 0.5 时，可求出此时 A 的分压。

分析题详解

1. Langmuir 吸附理论和 BET 吸附理论要点及比较

Langmuir 吸附理论要点：单分子层吸附、吸附位点均匀、吸附和解吸达到动态平衡、吸附热与覆盖度无关。BET 吸附理论要点：多分子层吸附、第一层吸附热与后续层吸附热不同、吸附平衡时各层吸附量达到动态平衡。不同之处在于吸附层数、吸附热和适用范围等方面，BET 理论更适用于多孔材料和相对压力较高的吸附情况。

2. 理想气体化学势表达式证明相关公式

由理想气体化学势的表达式 μ = μ⁰ + RTln(p/p⁰)，结合化学势与吉布斯自由能的关系 ΔG = nRTln(p₂/p₁)（等温等压可逆过程），可证明 pV = nRT。对于 Cp - Cv = nR 的证明，可根据热力学基本关系和理想气体的性质进行推导。

3. 热力学第二定律和 Le Chatelier 原理及评价

热力学第二定律表明孤立系统的熵永不减少，自然界的一切自发过程都朝着熵增加的方向进行。Le Chatelier 原理指出，如果改变影响平衡的一个条件（如浓度、压强或温度等），平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。虽然两者都与系统的平衡和变化方向有关，但热力学第二定律是普遍的自然规律，而 Le Chatelier 原理是针对化学平衡的具体规律，不能说两者等价。

4. 滑冰刀刃厚度与摩擦的热力学分析

从热力学的观点来看，滑冰时为了减小摩擦，刀刃应该薄一些。刀刃薄时，接触面积小，在相同压力下压强大，容易使冰局部熔化形成一层水膜，起到润滑作用，从而减小摩擦。

5. 相图分析及步冷曲线绘制

根据给定的相图，标明各区域的相态、相数、自由度需要运用相律 f = C - P + 2（对于凝聚系统 f = C - P + 1）。画 ab 两条虚线处的步冷曲线时，要根据相变过程中的温度变化和相组成变化来确定曲线的形状。

计算题详解

1. 乙苯脱氢制苯乙烯转化率计算

根据乙苯脱氢制苯乙烯的平衡常数 K⁰ = 0.178，在等温等压下反应，设乙苯的初始浓度为 c₀，转化率为 x，根据化学平衡表达式列出方程，分别计算乙苯和水蒸气按 1:9 和 1:1 投料时的转化率，并比较两种投料比下转化率不同的原因，主要是水蒸气的加入降低了乙苯的分压，有利于反应向正方向进行。

2. 理想气体绝热膨胀过程计算

计算 300℃的 2mol 理想气体在 100kPa 的等外压下绝热膨胀至平衡过程的 Q、W、ΔU、ΔH，需要根据绝热过程的性质和热力学第一定律进行计算。已知热容 Cvm 和初始压力 p，可先求出初始体积，再根据等外压膨胀的特点求出末态体积，进而计算各物理量。

3. 完全不互溶液体蒸馏计算

a、b 两种液体完全不互溶，根据纯 a 和纯 b 的蒸气压 Pa、Pb，摩尔质量 Ma、Mb，可利用拉乌尔定律计算气相中 b 物质的摩尔分数 y。对 a、b 混合而成的液体进行蒸馏时，根据蒸馏过程中气液平衡关系，计算蒸出 1kg a 需要多少 kg 的 b。

4. 连续反应浓度表达式推导

连续反应 A→I→P（两步的速率常数为 k₁、k₂），开始时反应器中只有 A，推导 P 物质的浓度随时间的表达式时，需要考虑反应物 A 的消耗和中间产物 I 的生成与消耗，通常采用稳态近似法，即假设中间产物 I 的浓度不随时间变化，从而推导出 P 物质的浓度随时间的表达式。

备考指南

夯实基础

物理化学的知识体系庞大，概念和公式繁多。考生要认真阅读教材，理解每一个概念和公式的含义和推导过程，建立扎实的知识基础。可以通过做笔记、总结归纳等方式加深对知识点的理解和记忆。

多做练习

真题是最好的复习资料，考生要认真研究历年真题，了解考试的题型、难度和命题规律。同时，要多做一些模拟题和课后习题，提高解题能力和应试技巧。在做题过程中，要注重总结解题方法和思路，学会举一反三。

关注热点

物理化学与社会热点和学科前沿密切相关，考生要关注相关领域的最新研究成果和发展趋势，将所学知识与实际应用相结合。例如，关注新能源、新材料、环境保护等领域中涉及的物理化学问题，拓宽自己的知识面。

定期复习

物理化学的知识点容易遗忘，考生要定期进行复习，巩固所学知识。可以制定复习计划，按照章节或知识点进行系统复习，通过做练习题和总结归纳来检验复习效果。

结语

2021 年清华大学 837 - 物理化学真题涵盖了物理化学的各个知识点，考查了考生的基础知识、解题能力和综合素养。通过对真题的详细解析，考生可以了解考试的命题规律和重点难点，有针对性地进行备考。盛世清北希望广大考生能够认真对待备考过程，坚持不懈地努力，在考研中取得优异的成绩，实现自己的学术梦想。在未来的学术道路上，愿每一位考生都能凭借扎实的物理化学知识，为科学事业的发展贡献自己的力量。