第二章热力学第一定律
第一章 热力学第一定律与热化学 例题1 1mol 理想气体于27℃ 、101325Pa 状态下受某恒定外压恒温压缩到平衡，再由该状态恒容升温到97 ℃ ，则压力升到。求整个过程的W 、Q 、△U 及△H 。已知该气体的C V ，m 恒定为? ?K -1 。 解题思路：需先利用理想气体状态方程计算有关状态： (T 1=27℃, p 1=101325Pa ，V 1)→(T 2=27℃, p 2=p 外=，V 2=) →(T 3=97℃, p 3=，V 3= V 2) 例题2水在 -5℃ 的结冰过程为不可逆过程，计算时要利用0℃ 结冰的可逆相变过程，即 H 2O （l ，1 mol ，-5℃ ，θ p ） s ，1 mol ，-5℃，θ p ） ↓△H 2 ↑△H 4 H 2O （l ，1 mol ， 0℃，θp ）（s ，1 mol ，0℃，θ p ） ∴ △H 1=△H 2＋△H 3＋△H 4 例题3 在 时，使 5.27 克的甲醇(摩尔质量为32克) 在弹式量热计中恒容燃烧，放出 的热量。忽略压力对焓的影响。 (1) 计算甲醇的标准燃烧焓 θ m c H ?。 (2) 已知时 H 2O(l) 和CO 2(g)的标准摩尔生成焓分别为－ kJ·mol －1 、－ kJ·mol －1 ， 计算CH 3OH(l)的θ m f H ?。 (3) 如果甲醇的标准蒸发焓为 ·mol －1 ，计算CH 3OH(g) 的θ m f H ?。 解：(1) 甲醇燃烧反应：CH 3OH(l) + 2 3 O 2(g) → CO 2(g) + 2H 2O(l) Q V =θ m c U ?=－ kJ/32)mol =－ kJ·mol －1 Q p =θ m c H ?=θ m c U ?+ ∑RT v )g (B = (－－×××10－3 )kJ·.mol －1
第八章电解质溶液
第九章 1.可逆电极有哪些主要类型?每种类型试举一例，并写出该电极的还原反应。对于气体电极和氧化还原电极在书写电极表示式时应注意什么问题? 答：可逆电极有三种类型： (1)金属气体电极如Zn(s)|Zn2+ (m) Zn2+(m) +2e- = Zn(s) (2)金属难溶盐和金属难溶氧化物电极如Ag(s)|AgCl(s)|Cl-(m)， AgCl(s)+ e- = Ag(s)+Cl-(m) (3)氧化还原电极如：Pt|Fe3+(m1),Fe2+(m2) Fe3+(m1) +e- = Fe2+(m2) 对于气体电极和氧化还原电极，在书写时要标明电极反应所依附的惰性金属。 2.什么叫电池的电动势?用伏特表侧得的电池的端电压与电池的电动势是否相同?为何在测电动势时要用对消法? 答：正、负两端的电势差叫电动势。不同。当把伏特计与电池接通后，必须有适量的电流通过才能使伏特计显示，这样电池中发生化学反应，溶液浓度发生改变，同时电池有内阻，也会有电压降，所以只能在没有电流通过的情况下才能测量电池的电动势。 3.为什么Weslon标准电池的负极采用含有Cd的质量分数约为0.04~0.12的Cd一Hg齐时，标准电池都有稳定的电动势值?试用Cd一Hg的二元相图说明。标准电池的电动势会随温度而变化吗? 答：在Cd一Hg的二元相图上，Cd的质量分数约为0.04~0.12的Cd一Hg齐落在与Cd一Hg固溶体的两相平衡区，在一定温度下Cd一Hg齐的活度有定值。因为标准电池的电动势在定温下只与Cd一Hg齐的活度有关，所以电动势也有定值，但电动势会随温度而改变。 4.用书面表示电池时有哪些通用符号?为什么电极电势有正、有负？用实验能测到负的电动势吗？ 答：用“|”表示不同界面，用“||”表示盐桥。电极电势有正有负是相对于标准氢电极而言的。不能测到负电势。5.电极电势是否就是电极表面与电解质溶液之间的电势差?单个电极的电势能否测量?如何用Nernst方程计算电极的还原电势?
热力学第一定律 功：δW ＝δW e ＋δW f （1）膨胀功 δW e ＝p 外dV 膨胀功为正，压缩功为负。 （2）非膨胀功δW f ＝xdy 非膨胀功为广义力乘以广义位移。如δW （机械功）＝fdL ，δW （电功）＝EdQ ，δW （表面功）＝rdA 。 热 Q ：体系吸热为正，放热为负。 热力学第一定律： △U ＝Q —W 焓 H ＝U ＋pV 理想气体的内能和焓只是温度的单值函数。 热容 C ＝δQ/dT （1）等压热容：C p ＝δQ p /dT ＝ （?H/?T ）p （2）等容热容：C v ＝δQ v /dT ＝ （?U/?T ）v 常温下单原子分子：C v ，m ＝C v ，m t ＝3R/2 常温下双原子分子：C v ，m ＝C v ，m t ＋C v ，m r ＝5R/2 等压热容与等容热容之差： （1）任意体系 C p —C v ＝[p ＋（?U/?V ）T ]（?V/?T ）p （2）理想气体 C p —C v ＝nR 理想气体绝热可逆过程方程： pV γ＝常数 TV γ-1＝常数 p 1-γT γ＝常数 γ＝C p / C v 理想气体绝热功：W ＝C v （T 1—T 2）＝1 1 －γ（p 1V 1—p 2V 2） 理想气体多方可逆过程：W ＝1 nR －δ（T 1—T 2） 热机效率：η＝ 2 1 2T T T － 冷冻系数：β＝－Q 1/W 可逆制冷机冷冻系数：β＝ 1 21 T T T － 焦汤系数： μJ －T ＝H p T ???? ????＝－()p T C p H ?? 实际气体的ΔH 和ΔU ： ΔU ＝dT T U V ??? ????＋dV V U T ??? ???? ΔH ＝dT T H P ??? ????＋dp p H T ? ??? ???? 化学反应的等压热效应与等容热效应的关系：Q p ＝Q V ＋ΔnRT 当反应进度 ξ＝1mol 时， Δr H m ＝Δr U m ＋∑B B γRT 化学反应热效应与温度的关系：()()()dT B C T H T H 2 1 T T m p B 1m r 2m r ? ∑??，＋＝γ 热力学第二定律
物理化学下册课后复习题答案 第八章电解质溶液 第九章可逆电池电动势及其应用 第十章电解与极化作用 第十一章化学动力学（一） 第十二章化学动力学基础（二） 第十三章 1.比表面有哪能几种表示方法？表面张力与表面Gibbs自由能有哪些异同点？ 答：A0= As/m或A0= As/V； 表面张力又可称为表面Gibbs自由能，二者数值一样。 但一个是从能量角度研究表面现象，另一个是从力的角度研究表面现象；故二者物理意义不同；单位不同。 2.为什么气泡、小液滴、肥皂泡等都呈圆形？玻璃管口加热后会变得光滑并缩小（俗称圆口），这些现象的本是什么？用同一滴管滴出相同体积的苯。水和NaCl 溶液，所得的液滴数是否相同弯曲液面有附加压力，其最终会将不规则的液面变为圆形或球形； 球形表面积最小，表面自由能最低，最稳定； 不相同。 3.用学到的关于界面现角的知识解释以下几种做法或现象的基体原理：①人工降雨；②有机蒸馏中加沸石；③多孔固体吸附蒸气时的毛细凝聚；④过饱和溶液，过饱和蒸气，过冷液体等过饱和现象；⑤重量分析中的“陈化”过程；⑥喷洒农药时，为何常常在农药中加入少量表面活性剂这些现象都可以用开尔文公式说明，①、②、④、⑤是新相刚形面时的体积小，曲率半径小，对与之平衡的旧相有更加苛刻的条件要求。③多孔固体吸附蒸气时，被吸附的气体的液相对毛细管是润湿的，其曲率半径小零，当气体的分压小于其饱和蒸气压时，就可以发生凝聚。⑥喷洒农药时，在农药中加入少量表面活性剂，可以降低药液的表面张力，使药液在叶面上铺展。 4.在三通活塞的两端涂上肥皂液，关断右端通路，在左端吹一个大泡，然后关闭左端，在右端吹一个小泡，最后让左右两端相通。试问当将两管接通后，两泡的大小有何变化？到何时达到平衡？讲出变化的原因及平衡时两泡的曲率半径的比值。 小球更小，大球更大； 最后小泡变成一个与大泡曲率半径相同的弧； 由于小泡的附加压力大，所以大泡变大，小泡变小，最后使两泡的曲率半径相同 5.因系统的Gibbs自由能越低，系统越稳定，所以物体总有降低本身表面Giibs自由能的趋势。请说说纯液体、溶液、固体是如何降低自己的表面Gibbs自由能的。 纯液体：缩小液体表面积； 溶液：表面与本相中溶质的浓度不同； 固体：吸附作用。 6.为什么小晶粒的熔点比大块固体的熔点低，而溶解度却比大晶粒大？ 根据开尔文公式
答:对电解质瀋液来说电导G 是其呆电的能力，以1 1型电解质洛腋为例. 第八章电解质溶液 L Faraday 电解定律的基本内容是什么？这定律在电牝学中有何用魁？ 答:拉第电解定律的基本内容込： 通电于电解质溶液之后，（1）在电楼上（聘相界面八发生化学窘化的物质的駅勻通入电荷成正比.（2）若 将几亍电解池申联■通人一定的电荷議后?衽各个电解池的电极卜.发生化学变比的物质的帚祁相等. Qf-i> —z^-eL —z± F 根据Faraday 定律,通过分析电解过程中反应物在电极上物质的址的变化，就可求出电的址的数值?在 电化学的定駁研究和电解工业上有車要的应用. 2. 电池中正极、负极、阴极、阳极的定义分别晶什么？为什么盘煤电池中负极是阳极而正极是阴极？ 笞:给出陀了?到外电路的电极叫做电池的负极，在外砲路中电勢*低. 从外电路接受电子的电极叫做电池的止槻?在外电路中电势较高. 发生氧化柞用的电极称为阳极■发生还原作用的一极称为阴极?原电池杓阳扱发生麵化作用?阴橈发生 还甌作用.内电路的电子由阳极运动到阴极.所械电池的阴彊是正彊，阳极是负极. 3*电解质涪液的电导車和摩尔电导率与电解质溶液浓度的关采有何不同。为什么？ 答匕蹑电解质漳液的电导率随若浓度的增大而升高（导电粒子数但大到一定程度以后，由于 正、负禹子之间的相f 作用增大?因而使离子的运动速率降低.电导率反而下降?弱电解质的电导率随故度 的变化不显蒼?浓度增加电离度减少.离子数目变化不天?摩尔电导率随灌廈的变化与电导率不同?浓度降 低，粒子之闾相互作用减弱?正、负薦子的运动速率因而增加?故摩爼电导率增加* 4. 怎样分别求强电解嵐和弱电解质的无限稱降摩尔电錚率？为什么翌用车同的方袪？ 答:庄低威度尸,强电解陪液的摩尔电导率*枚线性关慕. Am*銘（1 一0Q 在一定温度下，一定电解质溶液来说甲是定偵.通过作阳?宜线勺纵坐标的交点即为无限稀秫时落液 的辱尔电导率AS 1,即外推袪. 弱电解质的无限廉释摩尔电导率A ;?跟据离了独立移动迄律?可由强电解质溶薇的无限稀释摩尔电 导率 A 計设计求算，不能由外惟陆求出，由于购电解质的幡涪液在很低报度F ，Am 与丘不垦总线关系.并且 浓度 的変化对的值影响很大.实验的谋差很大?由实验值直接求弱电解质的厲：很困难. 5. 离子的摩尔电导率、离子的迁移速率、离子的电迁移率和离P 迁移数之间有哪些建址关系式？ 答，定図关系式* j uit* dE/dl r- = — dE/'dl 牛t r_离子迁移連率*+川一厲产的电迁移率* A ；=（?7+u-）E 6?在某电解质落液中?若丫门种离『疗在’则溶液的总电导应该用下列哪牛公式表示’ (1) G =臣 +臣 + …*〔2〉G ■ 无限稀释强电解质溶液 十 A ：,
第一章 热力学第一定律与热化学 例题1 1mol 理想气体于27℃ 、101325Pa 状态下受某恒定外压恒温压缩到平衡，再由该状态恒容升温到97 ℃ ，则压力升到1013.25kPa 。求整个过程的W 、Q 、△U 及△H 。已知该气体的C V ，m 恒定为20.92J ?mol -1 ?K -1。 解题思路：需先利用理想气体状态方程计算有关状态： (T 1=27℃, p 1=101325Pa ，V 1)→(T 2=27℃, p 2=p 外=?，V 2=?) →(T 3=97℃, p 3=1013.25kPa ，V 3= V 2) 例题2水在 -5℃ 的结冰过程为不可逆过程，计算时要利用0℃ 结冰的可逆相变过程，即 H 2O （l ，1 mol ，-5℃ ，θp ） （s ，1 mol ，-5℃，θ p ） ↓△H 2 ↑△H 4 H 2O （l ，1 mol ， 0℃，θp ） O （s ，1 mol ，0℃，θ p ） ∴ △H 1=△H 2＋△H 3＋△H 4 例题3 在 298.15K 时，使 5.27 克的甲醇(摩尔质量为32克) 在弹式量热计中恒容燃烧，放出 119.50kJ 的热量。忽略压力对焓的影响。 (1) 计算甲醇的标准燃烧焓 θ m c H ?。 (2) 已知298.15K 时 H 2O(l) 和CO 2(g)的标准摩尔生成焓分别为－285.83 kJ·mol －1 、－ 393.51 kJ·mol － 1，计算CH 3OH(l)的θ m f H ?。 (3) 如果甲醇的标准蒸发焓为 35.27kJ·mol － 1，计算CH 3OH(g) 的θ m f H ?。 解：(1) 甲醇燃烧反应：CH 3OH(l) + 2 3 O 2(g) → CO 2(g) + 2H 2O(l) Q V =θ m c U ?=－119.50 kJ/(5.27/32)mol =－725.62 kJ·mol － 1 Q p =θ m c H ?=θ m c U ?+ ∑RT v )g (B = (－725.62－0.5×8.3145×298.15×10－ 3)kJ·.mol － 1 =－726.86 kJ·mol －1 (2) θ m c H ?=θ m f H ?(CO 2) + 2θ m f H ?（H 2O )－θ m f H ? [CH 3OH(l)] θm f H ?[CH 3OH (l)] =θm f H ? (CO 2) + 2θm f H ? (H 2O )－θ m c H ? = [－393.51+2×(－285.83)－(－726.86) ] kJ·mol － 1
大学物理化学公式集(傅献彩-南京大学第五版)
热力学第一定律 功：δW ＝δW e ＋δW f （1） 膨胀功 δW e ＝p 外dV 膨胀功为正，压缩功为负。 （2） 非膨胀功δW f ＝xdy 非膨胀功为广义力乘以广义位移。如δW （机械功）＝fdL ，δW （电功）＝EdQ ，δW （表面功）＝rdA 。 热 Q ：体系吸热为正，放热为负。 热力学第一定律： △U ＝Q —W 焓 H ＝U ＋pV 理想气体的内能和焓只是温度的单值函数。 热容 C ＝δQ/dT （1） 等压热容：C p ＝δQ p /dT ＝ （?H/?T ）p （2） 等容热容：C v ＝δQ v /dT ＝ （?U/?T ）v 常温下单原子分子：C v ，m ＝C v ，m t ＝3R/2 常温下双原子分子：C v ，m ＝C v ，m t ＋C v ，m r ＝5R/2 等压热容与等容热容之差： （1）任意体系 C p —C v ＝[p ＋（?U/?V ）T ]（?V/?T ）p （2）理想气体 C p —C v ＝nR 理想气体绝热可逆过程方程： pV γ＝常数 TV γ-1＝常数 p 1-γT γ＝常数 γ＝C p / C v 理想气体绝热功：W ＝C v （T 1—T 2）＝1 1 －γ（p 1V 1—p 2V 2） 理想气体多方可逆过程：W ＝1 nR －δ（T 1—T 2） 热机效率：η＝ 2 1 2T T T － 冷冻系数：β＝－Q 1/W 可逆制冷机冷冻系数：β＝ 1 21 T T T － 焦汤系数： μJ －T ＝H p T ???? ????＝－()p T C p H ?? 实际气体的ΔH 和ΔU ： ΔU ＝dT T U V ??? ????＋dV V U T ??? ???? ΔH ＝dT T H P ??? ????＋dp p H T ???? ???? 化学反应的等压热效应与等容热效应的关系：Q p ＝Q V ＋ΔnRT 当反应进度 ξ＝1mol 时， Δr H m ＝Δr U m ＋∑B B γRT 化学反应热效应与温度的关系：()()()dT B C T H T H 2 1 T T m p B 1m r 2m r ? ∑??，＋＝γ 热力学第二定律
电解质溶液 法拉第定律：Q ＝nzF m ＝ M zF Q dE r U dl ++ ＝ dE r U dl －－＝ t ＋＝－＋I I ＝－＋＋r r r +＝－＋U U U ++＝∞∞ +Λm ,m λ＝() F U U F U ∞∞+∞+－＋ r +为离子移动速率，U +( U －)为正（负）离子的电迁移率（亦称淌度）。 近似：+∞+≈,m ,m λλ +∞+≈,m ,m U U m m Λ≈Λ∞ （浓度不太大的强电解质溶液） 离子迁移数：t B ＝I I B ＝Q Q B ∑B t ＝∑＋t ＋∑－t ＝1 电导：G ＝1/R ＝I/U ＝kA/l 电导率：k ＝1/ρ 单位：S·m -1 莫尔电导率：Λm ＝kV m ＝k/c 单位S·m 2·mol －1 cell l R K A ρ ρ＝＝ c e l l 1 K R k R ρ ＝＝ 科尔劳乌施经验式：Λm ＝() c 1 m β－∞Λ 离子独立移动定律：∞Λm ＝()m,m,+U U F λλ∞∞∞∞+－－＋＝＋ m U F λ∞∞ +，+＝ 奥斯特瓦儿德稀释定律：Φ c K ＝() m m m 2 m c c ΛΛΛΛ∞∞Φ－ 平均质量摩尔浓度：±m ＝() v 1v v m m － －＋ + 平均活度系数：±γ＝() v 1v v － －＋ γγ+ 平均活度：±a ＝() v 1v v a a － －＋ +＝m m γ± ± Φ 电解质B 的活度：a B ＝v a ±＝v m m ?? ? ??Φ±±γ +v v v B +a a a a ±－－＝＝ m +＝v +m B m －＝v －m B ()1 v v v B m v v m +±+－ －＝ 离子强度：I ＝ ∑i 2i i z m 21 德拜－休克尔公式：lg ±γ＝－A|z ＋z -－|I 可逆电池的电动势及其应用
第一章热力学第一定律及其应用 物化试卷（一) 1．物质的量为n的纯理想气体，该气体在如下的哪一组物理量确定之后,其它状态函数方有定值。( ） (A) p (B） V (Ｃ）T,U （D) T， p 2．下述说法哪一个正确? ( ) (A) 热是体系中微观粒子平均平动能的量度(B）温度是体系所储存热量的量度(C) 温度是体系中微观粒子平均能量的量度 (D) 温度是体系中微观粒子平均平动能的量度 3. 有一高压钢筒,打开活塞后气体喷出筒外,当筒内压力与筒外压力相等时关闭活塞，此时筒内温度将: （) （A)不变 (Ｂ)升高 (Ｃ)降低(Ｄ）无法判定 4. 1 moｌ 373 K，标准压力下的水经下列两个不同过程变成373 K,标准压力下的水气，（1) 等温等压可逆蒸发， (2) 真空蒸发这两个过程中功和热的关系为： ( ） (A) |W1｜＞ |W2| Q１> Ｑ2 （Ｂ)|W1|< |W2| Q１< Ｑ2 (C) |W１|= |W２｜ Q1= Q2 （D)|W1|> |W2| Q1< Q2 5. 恒容下，一定量的理想气体,当温度升高时热力学能将:( ) (A)降低 (B)增加 (C)不变 (Ｄ)增加、减少不能确定 6．在体系温度恒定的变化中,体系与环境之间: ( ) （A) 一定产生热交换 (B）一定不产生热交换 (C) 不一定产生热交换(D) 温度恒定与热交换无关 7. 一可逆热机与另一不可逆热机在其他条件都相同时,燃烧等量的燃料，则可逆热机拖动的列车运行的速度:( ) (A）较快 (B) 较慢(C) 一样 (Ｄ) 不一定 8. 始态完全相同(ｐ1，V1,T1)的一个理想气体体系，和另一个范德华气体体系,分别进行绝热恒外压(p0）膨胀。当膨胀相同体积之后，下述哪一种说法正确?( ) (A) 范德华气体的热力学能减少量比理想气体多 (Ｂ) 范德华气体的终态温度比理想气体低(C) 范德华气体所做的功比理想气体少 (D）范德华气体的焓变与理想气体的焓变相等 ９.ΔH ＝Qｐ , 此式适用于下列哪个过程:( ）