(完整word版)南京大学《物理化学》每章典型例题课件

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

）

2O(s ，1 mol ，-5℃，θp ） ↓△H 2 ↑△H 4

H 2O （l,1 mol ， 0℃，θp 2O （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 θm 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θm 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 =θm 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） θm c H ∆=θm f H ∆(CO 2） + 2θm 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 ）－θm c H ∆

= ［－393。51+2×（－285.83)－（－726。86) ] kJ·mol －1

=－238.31 kJ·mol －1

(3) CH 3OH (l ） →CH 3OH （g) ，θ

m vap ΔH

= 35。27 kJ·。mol －1

θm f H ∆[CH 3OH （g)］ =θm f H ∆［CH 3OH (l)］ +θ

m

v ap H ∆

= (－38.31+35。27)kJ·。mol

－1

=－203.04 kJ·mol －1

第二章 热力学第二定律

例1. 1mol 理想气体从300K ，100kPa 下等压加热到600K ，求此过程的Q 、W 、U 、H 、S 、

G 。已知

此理想气体300K 时的S m =150.0J·K －1·mol －1，c p ，m =30.00 J·K －1·mol －1

。

解：W ＝－p V =－p (V 2-V 1) =－pV 2+pV 1= —nRT 2+ nRT 1= nR (T 1—T 2）

=1mol×8.315J·K －1·mol －1

×（300K-600K ）= -2494。5J

U = n c V ，m (T 2—T 1） =1mol×(30。00—8。315)J·K －1·mol －1×（600K —300K)= 6506J H = n c p ，m （T 2—T 1） =1mol×30.00J·K －1·mol －1×(600K -300K)= 9000J Q p =H =9000J

S = n c p ，m ln(T 2/T 1) =1mol×30。00J·K －1·mol －1×ln(600K/300K)

= 20。79J·K －1·mol －1

由 S m (600K)=S m (300K ）+S =（150.0+20。79）J·K －1·mol －1

=170。79J·K －1·mol －1

TS =n （T 2S 2－T 1S 1)

=1mol×(600K×170.79J·K －1·mol －1－300K×150。0J·K －1·mol －1

) ＝57474J

G =H －TS ＝9000J －57474J =－48474J 。

例2：l mol 单原子理想气体由始态(273K,p )经由下列两个途径到达终态( T 2，p /2）:(l)可逆绝热膨胀;（2）反抗p /2的外压绝热膨胀．试分别求出T 2，W ，D S m 和D G m ．并回答能否由D G m 来判断过程的方向？ 已知S

（298K ）=100J ·K —1

·mol -1

。

解：(1）可逆绝热膨胀过程

Q r = Q = 0 J

D S = 0 J·K —1

（可逆过程为恒熵过程)

单原子理想气体的绝热系数 g =1。667，利用绝热可逆公式

667

.1667.111)2/(273K )(2112--⨯==θθγ

γp p p p T T = 207K

∴W =D U =nC V,m (T 2 - T 1） =1mol× （1.5×8.3145J·K —1·mol -1

）×（207K — 273K ）= —823.1 J D H =nC P ，m （T 2 - T 1) =1mol× (2。5×8.3145J·K —1

·mol -1

）×(207K - 273K ）= —1371.9 J D G = D H — D （TS ） =D H - （T 2S 2 - T 1S 1)=D H - S (T 2- T 1) = —1371.9 J — 100 J·K -1

×（207K —273K) = 5228 J

过程为非恒温过程,不能用D G 来判断过程的方向。

(2) 恒外压绝热膨胀过程，利用Q =0，D U =W 建立方程求出T 2.

D U = n C V ，m （T 2 - T 1) = n (1。5×R )×（T 2 - T 1）

W = - p 外(V 2 - V 1）= - p 2（V 2 — V 1)= — nR [T 2 — （T 1/ p 1） p 2］ = — nR （T 2 - T 1/2）

∴ n （1。5×R )×（T 2 — T 1) = — nR （T 2 — T 1/2) T 2 = 0。8T 1 = 0。8×273K = 218.4 K

W=D U =nC V ,m （T 2 - T 1) =1mol×(1.5×8.3145J·K -1

·mol -1

）×（218。4K-273K ） =—681.0 J

12

,21ln ln T T

nC p p nR S m p +=∆ 1

θθK J )273218.4

ln 8.31452.52/ln 314581(-⋅⨯⨯+⨯⨯=p p . = 1。125 J·K -1

D H =nC p ，m （T 2 — T 1) =1mol× (2。5×8。3145J·K —1

·mol —1

）×（218。4K — 273K ）= -1135J D G = D H - D(TS ） =D H - ［T 2 D S -+ （T 2-T 1)S 1]

= -1135 J - ［218.4K×1.125J·K —1

+(218.4K — 273K)×100J·K -1

] = 4079 J

过程为非恒温过程，不能用D G 来判断过程的方向。

例3 水的蒸汽压与温度之间可用如下关系式表示： lg (p /Pa) ＝－A /T ＋B

若已知水在77℃时的饱和蒸汽压为41。847kPa ，求： （1）常数A ，B 的值以及水的摩尔蒸发焓；

(2）在多大外压下水的沸点可以改变为101℃；（共8分）

解：（1) 给出的关系式实际上为克－克方程的不定积分式。题目只给出一个温度下的蒸汽压，代入方程无法求解。所以必须考虑其他条件或常识，即水在100℃时的饱和蒸汽压为101。325kPa ，代入自然就可得到A ，B.至于

vap H m

可用与A 的关系计算：

vap H m ＝ －2.303×AR

亦可用克－克方程的定积分式计算。

(2) 外压压力即为101℃时的水的饱和蒸汽压。

例4：苯的正常沸点为353K ，摩尔汽化焓为30.77kJ •mol -1

， 现将353K ，标准压力下的1摩尔液态苯向真空等温蒸发为同温同压的苯蒸汽（设为理想气体）。

A ．计算该过程苯吸收的热量和做的功;

B ．求过程的 G 和S ；

C ．求环境的熵变；

D ．可以使用何中判据判断过程的性质。 解：设计如下途径计算:

A ．因真空蒸发， p 环=0

⎰=-=∴0dV p W 环 Q =ΔU =ΔH -Δ(pV ）

压力变化不大时，压力对凝聚系统的焓、熵影响不大，所以ΔH 1=0、ΔS 1=0。 又理想气体恒温ΔH 3=0 ，所以

ΔH =ΔH 1+ΔH 2+ΔH 3=ΔH 2= n Δvap H m

则 Q =n Δvap H m - p Δ(V g -V l )= n Δvap H m — p ΔV g ≈ n Δvap H m — nRT

= 1×30770 J — 1mol×8。3145 J·K —1·mol -1

×353K = 27835J

B. ΔS =ΔS 1+ΔS 2+ΔS 3=ΔS 2+ΔS 3= (ΔH 2/T )+ nR ln(p 1/p 2)

= （30770J/353K ）+1×8.3145J·K —1

×ln(101。325kPa/100kPa)

= 87.28J·K -1

ΔG =ΔH — T ΔS = 30770J - 353K×87。28J·K -1

= —39.84J

C 。 环境熵变 :设系T =环T

ΔS 环= -Q 系/T 环= -27835J/353K = —78。85 J·K -1

D . 可用熵判据判断过程的性质，此过程

ΔS 隔=ΔS 系+ΔS 环= 87.28J·K -1+（—78。85J·K -1）= 8。43J·K -1

> 0 故为不可逆过程。

第三章 多组分系统热力学

例1：已知甲苯的摩尔质量为 92´10—3 kg·mol -1，沸点为383.15K ，平均摩尔气化焓为 33.84kJ·mol -1

;苯的摩尔质量为 78´10

—3

kg·mol -1，沸点为353.15K ，平均摩尔气化焓为 30.03kJ·mol —1

。有一含苯 100g 和

甲苯 200g 的理想液态混合物,在373.15K,101.325 kPa 下达气液平衡。求

（1） 373。15K 时苯和甲苯的饱和蒸气压； （2） 平衡时液相和气相的组成；

（3） 由两组分物质形成该理想液态混合物时的混合焓和混合熵。

解: （1） 求p *(苯)和p ＊

(甲苯),可由克—克方程:

2

112*1*

2

)(ln T RT T T H p p m -=

∆

得 5482.0K 15.373K 15.353mol K 8.3145J )K 15.353K 15.373(mol J 1003.30kPa 325.101)(ln 1113*=⨯⨯⋅⋅-⋅⨯=---苯p

p *

（苯)=175.30kPa

真空等温蒸发 ΔH 、ΔS

ΔH 3、ΔS 3 (3)

(1) ΔH 1、ΔS 1

苯 (l) 1 mol 353K ，p θ

苯 ( l ) 1 mol 353 K

p = 101.325 k Pa

苯 ( g ) 1 mol 353 K ，p θ

苯 (g ) 1 mol 353 K

p = 101.325 kPa

(2) ΔH 2、ΔS 2

同理

2850

.0

K

15

.

373

K

15

.

383

mol

K

8.3145J

)

K

15

.

383

K

15

.

373

(

mol

J

10

874

.

33

kPa

325

.

101

)

(

ln

1

1

1

3

*

-

=

⨯

⨯

⋅

⋅

-

⋅

⨯

=

-

-

-

甲苯

p

p＊(甲苯）=76.20kPa

(2) 液相组成及气相组成可由拉乌尔定律求得：

p（总) = p＊(苯）x(苯)+p＊（甲苯) {1-x(苯）｝

x(苯) = { p（总)- p＊（甲苯）｝ / ｛ p*（苯) —p*(甲苯）｝

=(101。325-76.20)kPa /(175.30-76。20）kPa

=0。2535

x（甲苯）=1 - x(苯） = 1- 0。2535 = 0。7465

y(苯）= p*(苯）x(苯)/ p(总) = 175.30kPa×0.2535/101.325kPa = 0.4386 y(甲苯）=1— y(苯)=1 - 0.4386 = 0.5614

(3) △mix H = 0

n（苯)=100g/(78g·mol-1)=1.282mol

n（甲苯）=200g/(92g·mol—1）=2。174mol

△mix S =

∑

-

B

B

B

x

n

R ln

= —R [n(苯）ln x（苯) + n(甲苯) ln x（甲苯）]

= - 8.3145 J·mol-1·K-1×（1。282×ln0。2535+2.174×ln0。7465) mol

= 19。91 J·K-1

例2. 1kg 纯水中，溶解不挥发性溶质B 2.22g，B在水中不电离，假设此溶液具有稀溶液的性质。已知B 的摩尔质量为111。0g·mol－1，水的K b=0。52K·mol－1·kg,vap H m（H2O) = 40。67 kJ · mol－1为常数，该溶液的密度近似为1 kg·dm－3。试求：

（1) 此溶液的沸点升高值。

(2) 此溶液在25℃ 时的渗透压。

（3）纯水和此溶液25℃时的饱和蒸气压.已知纯水100℃的饱和蒸气压为101325Pa。

解：(1）b B=（2.22g/111。0 g·mol－1)/1kg=0.02mol·kg－1

T b=K b b B=0.52K·mol－1·kg×0.02mol·kg－1 =0。01K

(2) c B≈b B≈0.02mol·kg－1×1 kg·dm－3=0。02mol·dm－3

= c B RT=0。02×1000 mol·m－3×8.315J·K－1·mol－1×298。15K=49。58kPa

（3）已知T=373。15K时水饱和蒸气压p＝101325Pa，利用克－克方程求T'=298.15K时的饱和蒸气压p’:

ln(p’/p)= －[Δvap H m(H2O）/R］（1/T’－1/T)

ln(p’/101325Pa）=－（40670 J·mol－1/8。315J·K－1·mol－1)×(1/298。15K－1/373.15K）

p’=3747Pa

x A= n A/（n A+ n B）=（1000/18)mol/[(1000/18）+(2.22/111)]mol =0.9996

此溶液的饱和蒸气压＝p A= p’x A= 3747Pa×0.9996＝3745Pa

第四章相平衡

例1：（NH4)2SO4－H2O所组成的二组分系统，在－19.1℃时有一个低共熔点，此时冰、（NH4）2SO4(s）和浓度为38.4％(质量分数，下同）的(NH4）2SO4水溶液平衡共存.在108.9℃时(NH4）2SO4饱和溶液（浓度为51.8％)沸腾。

(1)试绘出相图示意图.

(2) 分析各组分存在的相平衡。

(3) 含30%的（NH 4）2SO 4水溶液冷却能否得到纯固体(NH 4)2SO 4？若不能，如何得到纯固体（NH 4)2SO 4？

（4) 1kg 含51.8％的（NH 4)2SO 4水溶液在何温度下能得到最多的纯固体（NH 4）2SO 4，计算出最多能得到的(NH 4）2SO 4的量。

解:(1) 相图和各相组成如下

-200

20406080100120

S

R

H 2O

(NH 4)2SO 4

M N

P

L

Q

溶液 + (NH 4)2SO 4(s)

冰 + (NH 4)2SO 4(s)

冰 + 溶液

水蒸气 + (NH 4)2SO 4(s)

溶液

t / ℃

%(质量)

(3） 不能.可通过加热蒸发使硫酸铵的浓度增大至超过38。4％(或51。8％)即可。 (4) 冷却到接近－19。1℃时能得到最多的纯固体。设固体量为W s ，利用杠杆规则则有, （51.8－38.4）(1kg －W s ）= （100－51。8)W s W s=0。218kg

例2： 对MnO —FeO 二组分系统,已知MnO 和FeO 的熔点分别为1785℃和1370℃；在1430℃时，含有40％和70％FeO(质量%)两固溶体间发生转熔变化，与其平衡的液相组成为85％FeO ；在1200℃，两个固溶体的组成为36％FeO 和74％FeO 。

(1) 试绘制出该系统的相图；

(2) 指出个区域和三相线对应的相态和自由度；

(3) 当一含74％FeO 的二相组分系统，由1650℃缓慢冷至1100℃时,作出冷却曲线，简述其相态的变化。 (4) 当一含74％FeO 的二相组分系统，由1650℃缓慢冷至无限接近1430℃,试分析此时各相的组成和质量。

假设系统的总质量为1kg.

解：(1) 系统相图如下

1200

130014001500

1600

1700

1800D

B

A

f

e

d

c

b

a

V

IV

VI

I III

II

I MnO

FeO

% FeO (质量)

t /℃

图 MnO-FeO 系统的液-固恒压相图和a 点的步冷曲线

（2) 各区相态：

I:固溶体 II ：固溶体+固溶体 III ：固溶体 IV ：溶液+ 固溶体 V ：溶液+固溶体 VI ：溶液 三相线ABD ：固溶体 + 固溶体 + 溶液 自由度F =C +1-P =3-P ：

单相区P =1，F =2;两相区P =2，F =1;三相线P =3,F =0

（3) 由相图可看出相态变化如下:

1650℃−−→−溶液1508℃（溶液+ 固溶体)−−−−→−两相平衡

1430℃（固溶体 + 溶液 + 固溶体)−−

−−−−−→−+β固溶体溶液1410℃（溶液+固溶体）

−−−−→−β固溶体1290℃−−−−−−−−→−+βα固溶体固溶体1100℃(固溶体 +固溶体)

(4) 当一含74％ FeO 的二组分系统,由1650℃缓慢冷至无限接近1430℃，存在固溶体a 和溶液两相，其组成分别接近40％和85％ FeO ，设其质量分别为M s ,M l ,根据杠杆规则，则有 M s ×AC=M l ×CD

即 M s ×(0。74-0。40)=M l ×(0.85-0。74) 可得 M s =1kg×0.11 / 0。45 =0。244kg

M l =1kg — M s =1kg — 0.244kg = 0。756kg 其中固溶体含FeO ：M s ×0。40=0.244kg×0。40=0.098kg MnO: 0。244kg-0。098kg=0。146kg

其中溶液含 FeO ：M l ×0。85=0。756kg×0。85=0。643kg MnO: 0。756kg-0。643kg=0。113kg

第五章 电化学

例1： 25℃时,电池Zn(s ） | ZnCl 2 (b ＝0。555mol·kg —1

） | AgCl(s ） | Ag(s) 的电动势E ＝1。015V ，

（¶E /¶T ）p = －4。02×10-4 V·K －1.已知θE （Zn 2+/Zn)＝-0。7630V ， θE (AgCl/Ag,Cl —

）=0.2220V 。

（1) 写出电池反应。

(2) 求上述反应的平衡常数θK 。

（3) 求电解质溶液ZnCl 2的平均活度系数。

（4) 求上述反应在定浓条件下，在恒压无其他功的反应器中进行或在电池中可逆地进行时吸放的热量各为多少？

解:（1) 电极反应:

Zn(s ） →Zn 2+ + 2e —

AgCl(s) + e -→ Ag（s ） + Cl —

电池反应: Zn （s ） + 2AgCl(s ） →2 Ag(s） + ZnCl 2（2ZnCl a ）

(2) θK = exp(zF θE /RT ) = exp[2×96500×（0.2220+0.7630）/8.315/298。2]= 1.983×1033

（3）

])(4ln[2ln 23θ3θZnCl θ2b b F RT E F RT E E ±-=-

=γα

3

θ3

ZnCl 2

⎪⎭⎫ ⎝⎛==±±±b b a a γ ，而b b b b b b 3

/13/12/14])2([)(=⨯==-

+

-+±ννν，

代入 1。015=(0.2220+0.7630)－(0。05916/2)lg(4×γ±3×0。5553

）

γ± = 0。521

(4) 可逆电池 Q r = zFT (¶ E /¶T )p = 2×96500×298。2×(－4.02×10-4） J·mol -1

= —23136J·mol -1

非电池反应：

Q p = Δr H = Δr G ＋T Δr S = Δr G ＋Q r = －zFE + Q r = [—2×96500×1.015+(—23136）］ J·mol -1

= -219031J·mol -1

例题2:(1） 25℃时，将某电导池充以0.1000mol·dm —3

KCl ， 测得其电阻为23。78W ；若换以0.002414mol·dm -3

醋酸溶液，则电阻为3942W 。 已知0。1000 mol·dm —3

KCl 的电导率k KCl =1。289 S·m -1

, 醋酸的极限摩尔电导 L ¥

HAc = 0。03907 S·m 2

·mol -1

. 计算该醋酸溶液的电离度和标准电离常数．

（2) 可以将煤的燃烧反应 C （石墨) + O 2 ® CO 2设计成电池。 已知25℃、θp 时，C （石墨)的燃烧焓为 －393.51kJ·mol -1

；C （石墨)、CO 2(g ）、O 2(g ）的标准摩尔熵分别为5.69、213。64和205。03J·mol -1

·K —1

。 (a) 求该电池的标准电动势θE ;

(b) 若25℃时，CO 2的压力为101325Pa ，, 电池电动势E =1.012V ， 求此时氧的压力. (c) 试将反应设计成电池（电解质为氧化物）, 并写出电极反应。

解:(1）

HAC KCl

KCl HAC R R

=κκ同一电导池 08244.003907.0/10221.3/ mol m S 10221.3Ω

2.394m mol 414.2Ω78.23m S 289.1 3

HAc HAc 1

233

1HAc HAc KCl KCl HAc HAc

=⨯==⋅⋅⨯=⨯⋅⨯⋅==⎪⎭⎫

⎝⎛=∴-∞----ΛΛακκΛR c R c

K = ( c / θc ）α2/(1－α) =（0。002414)×0。082442 / (1－0。08244） = 1。788×10－5

（2) (a) D r H = -393.51kJ ， D r S

= 2。92 J·K —1

D r G

= D r H

－ T D r S = －393。51kJ －298。15K×2.92k J·K -1

/1000 = －394.38 kJ

E = （－D r G

)/zF = 394380J/ (4×96500C) = 1.022V

(b) 若E = 1。012 V ， p （CO 2）=101.325kPa

E = θE － （RT/z

F ） ln {[p (CO 2)/θp ］ / [p （O 2）/ θp ］}

即 1.012V = 1。022V － （0.05916V/4）lg ［101325Pa /p （O 2）］

则 p （O 2)=21359Pa

（c) 设计的（燃料）电池为： C(石墨） | 氧化物电解质（熔融物) | O 2 ｜ Pt

负极： C + 2 O 2- ® CO 2 + 4e - 正极： O 2 + 4e —

® 2O 2—

电池反应： C （s ） + O 2（g) ® CO 2（g ）

第六章 化学动力学

例题1:乙醛热分解CH 3CHO → CH 4＋CO 是不可逆反应，在518℃及恒容条件下，有数据：

初始压力（纯乙醛）

0。400kPa 0.200kPa 100秒后系统总压 0。500kPa 0。229kPa

求(1)乙醛分解的反应级数；（2)计算518℃时的速率常数；(3)实验测得在538℃时的速率常数是518℃时的两倍，计算该反应的活化能。 解：

设甲醛为A ，因为是恒温恒容反应，可用压力代替浓度进行有关计算。

A → CH 4 ＋ CO

t =0 p A0 0 0 总压p =p A0 t =t p A p A0－p A p A0－p A 总压p =2p A0－p A 所以 p A =2p A0－p

（1) 可用多种方法求解。比较简单的是积分法。假设为级数n ＝1，

则 k =ln(p A0/p A ）/t =ln ［p A0/（2p A0－p ）]/t 代入数据:

k 1=ln[0.400/(2×0。400－0.500)]/100s=0。00288s －1

k 2=ln ［0。200/(2×0。200－0。229）]/100s=0。00157s －1

速率常数相差太多，可否定为一级反应。

假设为二级反应，则 k =(p A －1－p A0－1

) t 代入数据得：

k 1=[(2×0.400-0.500）-1－0.400-1］ kPa —1/100s ＝0。00833 kPa -1·s －1

k 2=[（2×0.200-0。229）-1－0。200—1] kPa —1/100s ＝0.00848 kPa —1·s －1

速率常数非常接近,所以可认为是二级反应。

用n 级反应的压力与时间式代入建立一个方程，用尝试法求n 亦可.

(2) 速率常数 k =（k 1+k 2)/2 =0.00841 kPa —1·s －1

. (3） E a =RT 1T 2ln(k ’/k ）/（ T 2－T 1）

＝(8。315×793。15×813。15×ln2/20）J·mol －1

＝186 kJ·mol －1

例题2：有下列反应

A(g)B(g) + C(g)

k k 2

式中k 1和k 2分别是正向和逆向基元反应的速率常数，它们在不同温度时的数值如下：

温度/K 300 310

k 1/s —1 3。50×10-3 7.00×10—3

k 2/（s·p )-1

7。00×10-7 1.40×10-6

(1) 计算上述可逆反应在300K 时的平衡常数K p 和K 。 (2) 分别计算正向反应与逆向反应的活化能E 1和E 2. (3) 计算可逆反应的反应焓ΔH .

(4) 在300K 时，若反应容器中开始时只有A,其初始压力p 0为θp ，问系统总压p ’,

达到1。5θp 时所需时间为多少？（可适当近似）。

解：（1) K p =k 1/k 2=3.50×10－3s －1/7。00×10－7（s·p )—1

＝2000 p K ＝K p /p =2000

（2） E 1=RTT ’ln(k 1’/k 1）/（ T ’－T '）= ［8.315×300×310×ln（7.00/3。50)/(310－300）］J·mol －1

＝53。6k J·mol －1

E 2=RTT ’ln(k 2’/k 2)/( T ’－T ’）

= [8。315×300×310×ln(1.40×10－6/7。00×10－7)/(310－300）］J·mol －1

＝53。6k J·mol －1

（3) ΔH = E 1－E 2＝ 0

(4) A （g ） = B(g) + C （g ） t =0 θp p = θp

t =t ’ p A

θp -p A θp -p A p = 2θp -p A 即p A ＝2θp －p

速率方程

-d p A /d t = k 1 p A －k 2 （θp —p A ）2

≈k 1 p A （ ∵ p k 2〈

t =ln （p A 0/p A )/k 1=ln ［θp /(2θp －p ）]/t =ln ［θp /（2θp －1。5θp )]/3.50×10—3s —1

=198s

例题3：已知反应 NO 2(g ） =NO(g ） + （1/2）O 2（g) 以NO 2的消耗速率表示的反应速率常数与温度的关系为

ln （k /dm 3·mol －1·s －1

）＝－12884K/T +20。2664 (1) 试求反应的级数，活化能E a 及指前因子A 。

(2） 若在400 ℃ 时将压力为26664Pa 的NO 2(g)通入反应器中，使之发生分解反应,试计算反应器的压力达到31997Pa 时所需时间。

解: （1） 速率常数k 的单位为dm 3·mol －1·s －1

，所以反应为2级.与阿累尼乌斯方程的对数式 ln (k/ dm 3·mol －1·s －1)= －E a /RT + ln （A / dm 3·mol －1·s －1

） 对比，可得

E a ＝12884K×R ＝12884K×8.315J·K －1·mol －1＝107。1kJ·mol －1

A = exp(20.2664) dm 3·mol －1·s －1 =6.33×108 dm 3·mol －1·s －1

注：代入两种温度分别计算k ,再算E a 亦可。

(2) 400 ℃ 时的速率常数: ln （k /dm 3·mol －1·s －1

)＝－12884K/673。15K +20。2664=1.1265

k =3.085dm 3·mol －1·s －1

设NO 2（g)=A ， 对于二级反应，反应时间与浓度的关系如下 t =(1/c A -1/c A0）/k 需知道浓度，可通过压力进行计算：

NO 2（g ） = NO （g) + (1/2）O 2(g)

t =0 p 0=26664Pa 0 0

t =t 26664Pa －p x p x (1/2） p x 总压p =26664Pa+p x /2=31997Pa 所以 p x ＝10666Pa

c A =(26664—10666)Pa/RT =15998Pa/RT ，c A0=26664Pa/RT t =（1/c A -1/c A0）/k ＝RT （1/15998Pa －1/26664Pa ）/k

=8。315J·K －1·mol －1×673.15K×(1/15998Pa－1/26664Pa)/ (3。085×10－3m 3·mol －1·s －1

）

＝45.37s

例题4：．有一平行反应

ln

()k k Ea R T T 212111

=--

在500K 时，k 1、k 2分别为4。65s —1

和3。74s -1

。求(1) A 转化90％所需要的时间；(2）求总反应的表观活化

能.已知两平行反应的活化能E 1、E 2分别为20kJ·mol -1和26 kJ·mol —1

。 解：本题需掌握一级平行反应的规律才容易做。

(1） A 的转化率x 与时间的关系如下：

t = －ln （1－x )/(k 1+k 2） ＝－ln （1－0.90)/（4。65s -1+3。74s —1)= 0.2744s

(2) E =(k 1 E 1+k 2 E 2)/ （k 1+k 2)=（4。65×20＋3。74×26) kJ·mol -1

/(4.65+3.74) =22。67 kJ·mol —1

第七章 胶体化学

例题1：混合等体积的0.1 mo1·dm －3

KI 和0。09 mo1·dm －3

AgNO 3溶液所得的溶胶。

(1) 试写出胶团结构式； (2) 指明电泳方向；

(3) 比较MgSO 4，Na 2SO 4,CaCl 2电解质对溶胶的聚沉能力并简述原因。（6分）

解：（1） －x －

· x K

胶粒

胶团

胶

核

(完整word版)南京大学《物理化学》每章典型例题课件（2）胶粒带负电,往正极移动

（3）聚沉能力为： Na2SO4〈 MgSO4< CaCl2

因为胶粒带负电，反离子起聚沉作用,其价数越高，聚沉能力越大，故Ca2+、Mg2+〉 Na+。又因与胶粒带同种电荷的离子能削弱反离子作用，高价强于低价，即聚沉能力有SO42－〈 Cl－，因此可得到上面的聚沉能力次序。

例题2:在浓度为10 mol·m-3的20cm3 AgNO3溶液中，缓慢滴加浓度为15 mol·m-3的KBr溶液10cm3 ，以制备AgBr溶胶.

（1）写出AgBr溶胶的胶团结构表达式，指出电泳方向。

(2）在三个分别盛10cm3 AgBr溶胶的烧杯中，各加入KNO3、K2SO4、K3PO4溶液使其聚沉，最少需加电解质的数量为：1.0 mol·m—3的KNO3 5.8 cm3 ;0。01 mol·m-3的K2SO4；8。8 cm3 ；1。5×10－3mol·m-3的K3PO4 8.0 cm3 ；计算各电解质的聚沉值以及它们的聚沉能力之比。

（3） 293K时，在两极距离为35cm的电泳池中施加的电压为188V，通电40min 15s，测得AgBr溶胶粒子移动了 3.8cm。问该溶胶的ξ电势为多大?已知293K时分散介质的相对介电常数εr＝80，粘度ρ＝1。03×10-3 Pa·s ,真空介电常数ε0＝8.854×10-12F·m-1.(10分）

解：（1) AgNO3过量，为稳定剂,胶团结构为

［(AgBr)m n Ag＋·（n－x)NO3－］x+·x NO3－

胶粒带正电，电泳时向负极移动。

（2) KNO3的聚沉值: 1.0mol·dm—3×5。8cm3 / （10+5.8） cm3 = 0。367 mol·dm—3

K2SO4的聚沉值: 0.01 mol·dm—3×8.8cm3 / （10+8。8） cm3= 4.68×10—3mol·dm-3

K3PO4的聚沉值；0。0015 mol·dm-3×8。0cm3 / （10+8.0） cm3 = 6。67×10-4mol·dm—3

聚沉能力之比KNO3：K2SO4:K3PO4

= （1/0.357)：（1/4。48×10—3)：（1/6。67×10—4) =1：79.7:535

(3) 由公式u=E=V/l) 得

= ul V = ul r0 V

= (0.038m/2415s) ×0。35m ×1.03×10-3Pa·s/ （80×8。854×10-12F·m-1×188V)

= 0.0426V

(完整word版)物理化学习题集及答案2

相平衡 一、选择题： 1. 二组分体系恒温时．可能同时存在的最大相数为 （ ） (A) Φ=2 (B) Φ=3 (C) Φ=4 2. 在α、β两项中都含有A 和B 两种物质，当达相平衡时，下列哪种情况正确 （ ） A B A A A B A B (A ) (C) (D) (B )αααβαβββμμμμμμμμ==== 3. 在101325Pa 下，水、冰和水蒸气平衡的系统中，自由度为 （ ） (A) 0 (B) 1 (C) 2 4. 在密闭容器中有食盐饱和溶液，并且存在着从溶液中析出的细小食盐结晶，则系统的自由度是 （ ） (A) 0 (B) 1 (C) 2 (D) 3 5. 系统是N 2和O 2两种气体的混合物时，自由度应为 （ ） (A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4 6. 在101325 Pa 下，水和水蒸气呈平衡的系统，其自由度f 为 （ ） (A) 0 (B) 1 (C) 2 (D) 3 7. NH 4Cl(s)在真空容器中分解达到平衡NH 4Cl(s) → HCl(g) + NH 3(g) （ ） (A) K =3, Φ=2, f =2 (B) K =2, Φ=2, f =1 (C) K =1, Φ=2, f =1 (D) K =4, Φ=2, f =1 8. 25 ℃及标准压力下，NaCl(s)与其水溶液平衡共存 （ ） (A) K =1, Φ=2, f =1 (B) K =2, Φ=2, f =1 (C) K =2, Φ=2, f =0 (D) K =4, Φ=2, f =1 9. 已知在318 K 时纯丙酮的的蒸气压为43.063 kPa ，今测得氯仿的摩尔分数为0.30的丙酮－氯仿二元溶液上丙酮的蒸气压为26.77 kPa ，则此溶液： （ ） (A) 为理想液体混合物 (B) 对丙酮为负偏差 (C) 对丙酮为正偏差 (D) 无法确定 10. 苯(A)与甲苯(B)形成理想混合物，当把5 mol 苯与5 mol 甲苯混合形成溶液，这时，与溶液相平衡的蒸汽中，苯(A)的摩尔分数是： （ ）

南京大学物理化学下册(第五版傅献彩)复习题及解答

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?

(完整版)南京大学物理化学下册(第五版傅献彩)复习题及解答

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 ：,

物理化学第四版课件

物理化学第四版课件 物理化学第四版课件：探索化学反应的深度与广度 一、引言 物理化学，作为化学科学的一个重要分支，致力于揭示化学反应的内在机制以及微观粒子的行为。随着科学技术的不断进步，物理化学在理论和实践上都有了显著的发展。今天，我们将一起探索物理化学第四版课件，深入了解物理化学的最新研究成果和前沿动态。 二、课件内容 物理化学第四版课件涵盖了广泛的议题，包括热力学、动力学、电化学、表面与胶体化学、量子力学以及光谱学等。这些内容不仅与日常生活息息相关，而且在许多工业和生物医学应用中发挥着关键作用。 1、热力学：热力学研究的是系统能量的转化与传递，以及与之相关的系统和过程。在第四版课件中，我们将学习到关于热力学第一定律、第二定律以及熵等核心概念的新知识。此外，还将探讨气体的性质、相平衡和化学平衡等实际应用。 2、动力学：动力学研究的是化学反应速率以及反应机制。在第四版课件中，我们将学习到如何利用速率方程、活化能等工具来描述和预测化学反应的速率。此外，还将探讨催化、光化学和电化学反应的最

新研究成果。 3、电化学：电化学研究的是在电场作用下的化学反应。在第四版课件中，我们将学习到关于电池和电解槽的基本知识，以及电化学在能源转换和环境治理方面的应用。 4、表面与胶体化学：表面与胶体化学研究的是固体表面和液体中的胶体粒子的性质。在第四版课件中，我们将学习到关于表面张力和界面现象的基本概念，以及在工业制造、材料科学和生物医学领域中的应用。 5、量子力学：量子力学研究的是微观粒子的运动和相互作用。在第四版课件中，我们将学习到关于量子化学和超快光谱学的基本知识，以及在材料科学、能源技术和生物医学中的应用。 6、光谱学：光谱学研究的是物质对光子的吸收和发射。在第四版课件中，我们将学习到关于红外光谱、拉曼光谱和核磁共振等分析技术的基本原理，以及在化学分析、生物医学和环境科学中的应用。 三、总结 物理化学第四版课件为我们揭示了化学反应的深度与广度，让我们更加了解微观世界中的奇妙现象。通过对热力学、动力学、电化学、表面与胶体化学、量子力学以及光谱学等知识的学习，我们不仅能够理解日常生活中的化学现象，还能为工业和生物医学领域的创新提供理

南京大学《物理化学》考试 第十章 化学动力学基础(一)

第十章化学动力学基础（一） 物化试卷（一） 1. 气相反应A + 2B ─> 2C，A 和 B 的初始压力分别为 p(A)和 p(B)，反应开始时并无 C，若 p 为体系的总压力，当时间为 t 时，A 的分压为： (A) p(A)- p(B) (B) p - 2p(A) (C) p - p(B) (D) 2(p - p(A)) - p(B) 2. 如果反应 2A + B ＝ 2D 的速率可表示为： r = -1/2 dc(A)/dt = - dc(B)/dt = 1/2dc(D)/dt 则其反应分子数为： (A) 单分子(B) 双分子 (C) 三分子(D) 不能确定 3. 某反应进行完全所需时间是有限的，且等于c0/k，则该反应是： (A) 一级反应(B) 二级反应 (C) 零级反应(D) 三级反应 4. 某反应A → B，反应物消耗 3/4 所需时间是其半衰期的 5 倍，此反应为： (A) 零级反应(B) 一级反应 (C) 二级反应(D) 三级反应

5. 某反应无论反应物的起始浓度如何，完成 65% 反应的时间都相同，则反应的级数为： (A) 0 级反应(B) 1 级反应 (C) 2 级反应(D) 3 级反应 6. 一个反应的活化能是33 kJ/mol, 当 T = 300 K 时，温度每增加 1K，反应速率常数增加的百分数约是： (A) 4.5% (B) 90% (C) 11% (D) 50% 7. 已知某反应的级数为一级，则可确定该反应一定是： (A) 简单反应(B) 单分子反应 (C) 复杂反应(D) 上述都有可能 8. 1-1 级对峙反应由纯 A 开始反应，当进行到 A 和 B 浓度相等的时间为： (正、逆向反应速率常数分别为 k1 ，k2) (A) t = ln(k1/k2) (B) t =1/(k1-k2)×ln(k1/k2) (C) t = 1/(k1+k2)×ln[2k1/(k1-k2)]

(完整word版)南京大学《物理化学》每章典型例题课件

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 ） 2O(s ，1 mol ，-5℃，θp ） ↓△H 2 ↑△H 4 H 2O （l,1 mol ， 0℃，θp 2O （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 θm 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θm 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 =θm 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） θm c H ∆=θm f H ∆(CO 2） + 2θm 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 ）－θm c H ∆ = ［－393。51+2×（－285.83)－（－726。86) ] kJ·mol －1 =－238.31 kJ·mol －1 (3) CH 3OH (l ） →CH 3OH （g) ，θ m vap ΔH = 35。27 kJ·。mol －1

(完整word版)物理化学重要概念公式总结

第一章 热力学第一定律 一、基本概念 系统与环境，状态与状态函数，广度性质与强度性质，过程与途径，热与功，内能与焓。 二、基本定律 热力学第一定律：ΔU =Q +W 。 焦耳实验：ΔU =f (T ) ; ΔH =f (T ) 三、基本关系式 1、体积功的计算 δW = －p e d V 恒外压过程：W = －p e ΔV 可逆过程： W =nRT 1221ln ln p p nRT V V = 2、热效应、焓 等容热：Q V =ΔU （封闭系统不作其他功） 等压热：Q p =ΔH （封闭系统不作其他功） 焓的定义：H =U +pV ; d H =d U +d(pV ) 焓与温度的关系：ΔH =⎰2 1d p T T T C

3、等压热容与等容热容 热容定义：V V )(T U C ∂∂=；p p )(T H C ∂∂= 定压热容与定容热容的关系： nR C C =-V p 热容与温度的关系：C p =a +bT +c’T 2 四、第一定律的应用 1、理想气体状态变化 等温过程：ΔU =0 ; ΔH =0 ; W =－Q =⎰-p e d V 等容过程：W =0 ; Q =ΔU =⎰T C d V ; ΔH =⎰T C d p 等压过程：W =－p e ΔV ; Q =ΔH =⎰T C d p ; ΔU =⎰T C d V 可逆绝热过程： Q =0 ; 利用p 1V 1γ=p 2V 2γ求出T 2, W =ΔU =⎰T C d V ;ΔH =⎰T C d p 不可逆绝热过程：Q =0 ; 利用C V (T 2-T 1)=－p e (V 2-V 1)求出T 2, W =ΔU =⎰T C d V ;ΔH =⎰T C d p 2、相变化 可逆相变化：ΔH =Q =n Δ＿H ； Ｗ＝－p (V 2-V 1)=－pV g =－nRT ; ΔU =Q +W

物理化学第四章例题Word版

第四章例题 1. 一封闭钟罩中放一杯纯水A 和一杯糖水B ，静止足够长时间后有何现象发生？ (A) A 杯水减少，B 杯水满后不再变化 (B) A 杯变空杯，B 杯水满后溢出 (C) B 杯水减少，A 杯水满后不再变化 (D) B 杯变空杯，AB 杯水满后溢出 1. [答] (B) A 杯为纯水， B 杯为稀溶液，因而B 杯中水的蒸气压小于A 杯中水的蒸气压 A 杯达饱和而B 杯未饱和因而水蒸气从A 杯蒸发而凝结于B 杯 2. 保持压力不变，在稀溶液中溶剂的化学势随温度降低而 (A) 降低 (B) 不变 (C) 增大 (D) 不确定 2. 答： (C) () 0,<-=∂∂m B p T S B μ 3 .温度为273K ，压力为10×O p 下液态水和固态水的化学势 (l)和 (s)之间 的关系为 (A) (l) > (s) (B) (l) = (s) (C) (l) < (s) (D) 不确定 3 . (C) m T B V p =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂μ对纯物 则 m T B V p ∆=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∆∂μ ()()()()[]010<-=∆=-⎰ dp s V l V s l O O p p m m μμμ 4. 有四杯含不同溶质，相同浓度 m=1 mol ·kg -1 的水溶液，分别测其沸点。则沸点升得最高者是 (A) Al 2(SO 4)3 (B) Mg SO 4 (C) K 2 SO 4 (D) C 6H 5 SO 3H 4.答 (A) 沸点上升值取决于溶质数量（此处为离子数） 5. 烧杯A 中装有0.1 kg 273K 的水；烧杯B 中装有0.1 kg 273K 的冰水混合物，(水和冰各占一半)。用滴管分别向两烧杯中各滴入数滴浓H 2SO 4，则两烧杯中的温度将如何变化？(假设无其他热损失) (A) T A 升，T B 升 (B) T A 升，T B 降 (C) T A 降，T B 升 (D) T A 降，T B 降 5 . [答] (B) 由于H 2SO 4溶于水放出溶解热，故A 杯中温度升高；由于稀溶液 的冰点降低，故只要达平衡时，B 杯中的冰未全部熔化，则B 杯中温度降低。 6 . 在温度T 时，纯液体A 的饱和蒸气压为*A P ，化学势为*A μ，并且已知在O p 压 力下的凝固点为

(word完整版)物理化学试题及答案(两份题)分解,推荐文档

物理化学试题之一 一、选择题(每题2分，共50分,将唯一的答案填进括号内) ( )1. 下列公式中只适用于理想气体的是 A. ΔU=Q V B. W=nRTln(p 2/p 1) C. ΔU=dT C m ,V T T 21⎰ D. ΔH=ΔU+p ΔV ( )2. ΔH 是体系的什么 A. 反应热 B. 吸收的热量 C. 焓的变化 D. 生成热 ( )3. 2000K 时反应CO(g)+1/2O 2(g)=CO 2(g)的K p 为 6.443,则在同温度下反应为2CO 2(g)=2CO(g)+O 2(g)的K p 应为 A. 1/6.443 B. (6.443)1/2 C. (1/6.443)2 D. 1/(6.443)1/2 ( ) 4. 固态的NH 4HS 放入一抽空的容器中，并达到化学平衡，其组分数、独立组分数、相数及自由度分别是 A. 1，1，1，2 B. 1，1，3，0 C. 3，1，2，1 D. 3，2，2，2 ( ) 5. 下列各量称做化学势的是 A. i j n ,V ,S i )n ( ≠∂μ∂ B. i j n ,V ,T i )n p (≠∂∂ C. i j n ,p ,T i )n (≠∂μ∂ D. i j n ,V ,S i )n U (≠∂∂ ( ) 6. A 和B 能形成理想溶液。已知在100℃时纯液体A 的饱和蒸汽压为133.3kPa, 纯液体B 的饱和蒸汽压为66.7 kPa, 当A 和B 的二元溶液中A 的摩尔分数为0.5时，与溶液平衡的蒸气中A 的摩尔分数是 A. 1 B. 0.75 C. 0.667 D. 0.5 ( ) 7. 理想气体的真空自由膨胀，哪个函数不变？ A. ΔS=0 B. V=0 C. ΔG=0 D. ΔH=0 ( ) 8. A 、B 两组分的气液平衡T-x 图上，有一最低恒沸点，恒沸物组成为x A =0.7。现有一组成为x A =0.5的AB 液体混合物，将其精馏可得到 A. 纯A 和恒沸混合物 B. 纯B 和恒沸混合物 C. 只得恒沸混合物 D. 得纯A 和纯B ( ) 9. 实验测得浓度为0.200mol ·dm -3的HAc 溶液的电导率为0.07138S ·m -1，该溶液的摩尔电导率Λm (HAc)为 A. 0.3569S ·m 2 ·mol -1 B. 0.0003569S ·m 2 ·mol -1 C. 356.9S ·m 2 ·mol -1 D. 0.01428S ·m 2 ·mol -1 ( ) 10. 表面活性物质溶于水时，关于溶液的表面张力和溶液表面的描述正确的是 A. 表面张力升高，正吸附 B. 表面张力降低，正吸附 C. 表面张力升高，负吸附 D. 表面张力显著降低，正吸附 ( ) 11. 一体积的氢气在0℃，101.3kPa 下等温膨胀至原来体积的3倍，其内能变化是多

(完整word版)物理化学复习题 (2)

一. 填空题 1. 20 ℃下，含25.6％O2 、4.4％CO2和70％N2 ( 质量百分比) 的混合气体的压力为200 kPa ，则O2的分压为47 kPa. 2. 在300 K下2 mol理想气体从300 kPa不可逆地压缩至1.66 dm3，并放热10 kJ，此过程的ΔS = -38.3J.K-1. 3. 乙苯脱氢制苯乙烯的反应: C6H6C2H5(g)＝C6H5C2H3(g) + H2(g). 保持温度不变的情况下，要提高乙苯的平衡转化率可采取的措施是降压或通入惰性气体. 4. 将1摩尔的H2(g) 与1摩尔的I2(g) 放在真空容器中, 发生反应H2(g)＋I2(g) ＝2HI(g) , 达到平衡时, 系统的独立组分数C = 1, 自由度数f =2. 5. 质量摩尔浓度为1 mol·kg-1的Na2SO4水溶液, 平均活度系数为γ±，该溶液的平均活 度a±＝ 1.59γ±. 6. 已知25 ℃时下列物质的无限稀释摩尔电导率Λm/(S.cm2.mol-1): 氯化铵＝149.8、氢氧化钠＝248.11、氯化钠＝26.5，则氢氧化氨的Λm = 271.4S.cm2.mol-1. 7. 在一定温度下, 弯曲液面的附加压力与液体的表面张力成正比, 与液面的曲率半径成反比。 8. 1 mol H2(可看作理想气体)等温可逆地由 100 kPa、20 dm3压缩至 200 kPa，终态体 积 V ＝ 10dm3。 9. 101.3 kPa下, 1 kg 100 ℃的水蒸气冷凝为同温度下的水,此过程ΔS(系统)< 0, ΔS(总)=0 ( 填 >, < 或 = ). 10. 一定量的 PCl5(g)在 25 ℃、101.3 kPa下分解为 PCl3(g)和 Cl2(g). 达到平衡时混 合气体的体积为 1 dm3, PCl5(g)的离解度为 50 ％. 若将气体总体积扩大至 2 dm3,此时 PCl5(g)的离解度增大(填增大、减小或不变). 11. 在 N2, H2和 NH3组成的系统中,存在 N2(g) + 3H2(g)＝ 2NH3(g)的平衡,且系统中 N2(g): H2(g) = 1:3,此系统的独立组分数为1,自由度数为2. 12. 25 ℃时,反应 2H2O(l) ＝ 2H2(g) ＋ O2(g) 所对应电池的标准电动势 Eθ＝－ 1.229 V. 反应 H2(g)＋1/2O2＝ H2O(l) 所对应的电池标准电动势应为 1.229v .

(完整word版)物理化学第6章可逆电池电动势习题及答案概要

第六章可逆电池电动势 6.1 本章学习要求 1．掌握可逆电池、可逆电极的类型、电极电势标准态、电动势、Nernst公式及其应用； 2．掌握可逆电池热力学，可逆电池电动势的测定方法及其在化学、生命体系及土壤体系等领域中的应用； 3．了解pe、pH−电势图和生化标准电极电势。 6.2 内容概要 6.2.1 可逆电池 1.可逆电池(reversible cell)的条件：电池在充、放电时发生的反应必须为可逆反应；电池充、放电时的能量转换必须可逆，即通过电池的电流无限小，无热功转化。 2.可逆电极的类型 （1）金属电极由金属浸在含有该金属离子的溶液中构成，包括汞齐电极。如Zn电极Zn (s)│ZnSO4(aq) 电极电势(electrode potential ) φZn/ Zn = φ−ln （2）气体电极由惰性金属（通常用Pt或Au为导电体）插入某气体及其离子溶液中构成的电极，如氢电极，Pt，H2 ( p)│H(a H) 电极电势 φ= φ− ln （3）金属难溶盐电极将金属表面覆盖一薄层该金属的难溶盐，浸入含有该难溶盐的负离子的溶液中构成。如银−氯化银电极，Ag (s)，AgCl (s)│Cl(a Cl) 电极电势 φAgCl，Ag，Cl = φ− ln a Cl （4）氧化还原电极由惰性金属（如Pt片）插入某种元素两种不同氧化态的离子溶液中构成电极，如Sn、Sn电极，Pt (s)│Sn(a)，Sn(a) 电极电势

φ= φ− ln 3.电池表示法 电池的书面表示所采用的规则：负极写在左方，进行氧化反应（是阳极），正极写在右方，进行还原反应（是阴极）；组成电池的物质用化学式表示，并注明电极的状态；气体要注明分压和依附的不活泼金属，温度，所用的电解质溶液的活度等，如不写明，则指298K，p，a=1；用单垂线“│”表示接触界面，用双垂线“║”表示盐桥（salt bridge）；在书写电极和电池反应时必须遵守物料平衡和电荷平衡。 6.2.2 电极电势 1.标准氢电极（standard hydrogen electrode）用镀铂黑的铂片插入氢离子活度为1的溶液中，用标准压力的干燥氢气不断冲击到铂电极上所构成的电极，规定其电极电势为零。 2.电极电势把标准氢电极作为负极与给定电极构成电池，测出的电池电动势作为给定电极的电势，标准还原电极电势表上的值都是对标准氢电极的相对值。 3.Nernst公式对于任意给定的一个电极，其电极还原反应写成如下通式 氧化态+ n e→还原态或Ox + n e→Red 电极电势φ = φ− ln= φ+ ln 若将电极写成一般形式 a A + d D + n e →g G + h H 电极电势φ = φ− ln 可逆电池电动势(electromotive force)为E= φ−φE= φ−φ 6.2.3 可逆电池热力学 (Δr G m)T，P = W ′max (Δr G m)T，P = −nFE 如果电池两极的各种反应物均处于标准态，则Δr G= − nFE 若可逆电池反应为 a A + d D ═g G + h H 可得Nernst方程 E = E− ln E= ln K

(完整word版)物理化学简明教程(重点内容)

第一章 【理想气体的内能与焓只是温度的函数，与体积或压力的变化无关，所以对理想气体 定温过程：dU=0，dH=0，△U=0，△H=0变温过程：△U=nC v,m △T ；△H=nC p,m △T 节流膨胀：（特点）绝热、定焓，∴Q=0，△H=0，无论是理想气体还是实际气体均成立】 1.理想气体的状态方程可表示为： pV=nRT 2.能量守恒定律：自然界的一切物质都具有能量，能量有各种不同形式，能够从一种形式转化为另一种形式，但在转化过程中，能量的总值不变。 3.第一定律的数学表达式：△U=Q+W ；对微小变化：dU=δQ +δW （因为热力学能是状态函数，数学上具有全微分性质，微小变化可用dU 表示；Q 和W 不是状态函数，微小变化用δ表示，以示区别。） 4.膨胀作功：①自由膨胀：W=0；②等外压膨胀：W=-P 外(V 2-V 1)=P 2（V 1-V 2）； ③可逆膨胀：W=nRT ln 2 1V V =nRT ln 1 2P P ；④多次等外压膨胀，做 的功越多。 5.①功与变化的途径有关。不是状态函数。 ②可逆膨胀，体系对环境作最大功；可逆压缩，环境对体系作最小功。 6.恒温恒压的可逆相变 W=RT V P dV dP P dV P i V V i V V e n )(2 1 2 1 -=-=--=-⎰⎰△(恒温恒压的可 逆相变,气体符合理想气体方程) 7.焓的定义式：H=U+PV ，等压效应H =Q p △，焓是容量性质。 8.理想气体的热力学能和焓仅是温度的函数：在恒温时，改变体积或压力，理想气体的热力学能和焓保持不变。还可以推广为理想气体的Cv,Cp 也仅为温度的函数。

(完整word版)物理化学第二章热力学第二定律练习题及答案

第二章 热力学第二定律练习题 一、判断题（说法正确否）： 1 •自然界发生的过程一定是不可逆过程。 2 •不可逆过程- 3 •熵增加的过程- 自发过程。 4•绝热可逆过程的？S= 0,绝热不可逆膨胀过程的 ？S > 0,绝热不可逆压缩过程的 ？S < 0。 5 •为了计算绝热不可逆过程的熵变，可以在始末态之间设计一条绝热可逆途径来计算。 6 •由于系统经循环过程后回到始态， ？S = 0,所以一定是一个可逆循环过程。 7 •平衡态熵最大。 8 •在任意一可逆过程中 ？S = 0,不可逆过程中？S > 0。 9 •理想气体经等温膨胀后，由于 ？U=0,所以吸的热全部转化为功，这与热力学第二定 律矛盾吗？ 10 •自发过程的熵变？S > 0。 11. 相变过程的熵变可由 T 计算。 12 •当系统向环境传热时（Q < 0），系统的熵一定减少。 13 .一切物质蒸发时，摩尔熵都增大。 “ AH 14 .冰在0C, p ' T >0,所以该过程为自发过程。 15 •自发过程的方向就是系统混乱度增加的方向。 16 •吉布斯函数减小的过程一定是自发过程。 17 •在等温、等压下，吉布斯函数变化大于零的化学变化都不能进行。 18 •系统由V i 膨胀到V 2，其中经过可逆途径时做的功最多。 19 •过冷水结冰的过程是在恒温、恒压、不做其他功的条件下进行的，由基本方程可得 ?G = 0。 20 •理想气体等温自由膨胀时， 对环境没有做功，所以-pdV = 0 ,此过程温度不变，？ U = 0,代入热力学基本方程 dU = TdS - pdV ,因而可得dS = 0,为恒熵过程。 21 •是非题： ⑴“某体系处于不同的状态，可以具有相同的熵值” ，此话对否？ ⑵“体系状态变化了，所有的状态函数都要变化” ，此话对否？ ⑶绝热可逆线与绝热不可逆线能否有两个交点？ ⑷自然界可否存在温度降低，熵值增加的过程？举一例。 计算该过程的熵变? 22 •在100C 、p 时，imol 水与100C 的大热源接触，使其向真空容器中蒸发成 100C 、p 的水蒸气， 试计算此过程的 ？S 、？S （环）。 24 •指出下列各过程中，物系的 ？U 、？H 、？S 、？A 、?G 中何者为零？ ⑴ 理想气体自由膨胀过程； ⑵ 实际气体节流膨胀过程； ⑶理想气体由（p i , T i ）状态绝热可逆变化到（P 2, T 2）状态； ⑷H 2和Cl 2在刚性绝热的容器中反应生成 HCI ; ⑸0C 、p 时，水结成冰的相变过程； ⑹ 理想气体卡诺循环。 25 • a mol A 与b mol B 的理想气体，分别处于（T, V, P A ）与（T, V, P B ）的状态，等温等容混合 为 （T, V, p ）状态，那么？U 、?H 、？S 、?A 、?G 何者大于零，小于零，等于零？ 26 • 一个刚性密闭绝热箱中，装有 H 2与Cl 2混合气体，温度为 298K ，今用光引发，使其 ⑸imol 理想气V i 变到V 2,能否用公式: 23 • V 2 V i 的适用条件是什么?

《物理化学练习题》word版

2010年物理化学练习题 一、选择题 1. 在383K ，Θ p 下，1 mol 过热水蒸气凝聚成水，则体系、环境及总的熵变为（） (A) sys S ∆<0、surr S ∆<0、总S ∆<0 (B) sys S ∆<0、surr S ∆>0、总S ∆>0 (C) sys S ∆>0、surr S ∆>0、总S ∆>0 (D) sys S ∆<0、surr S ∆>0、总S ∆<0 2. 下列有关温度的描述，哪一条是不正确的？（） (A) 温度是气体分子无规则运动中的平均平动能的量度 (B) 温度是物系的宏观性质，它具有统计平均的含义 (C) 温度是决定物系热平衡状态的热力学性质 (D) 温度测量的依据是热力学第一和第二定律 3. 一个带有活塞的气缸中，放有1 mol 温度为300K 、压力为101.325kPa 的理想气体。若在绝热的情况下，于活塞上突然施加202.65kPa 的压力达到平衡后，此过程的熵变1S ∆( A )；如始态与上述相同，若在保持温度不变的条件下，于活塞上突然施加202.65kPa 的压力达到平衡后，此过程的熵变2S ∆（）。 (A) >0 (B) <0 (C) =0 (D) 无法确定 4. 1mol 液态苯在其指定外压的沸点下，全部蒸发为苯蒸气。则此过程的U ∆（A ）；G ∆（）。 (A) >0 (B) <0 (C) =0 (D) 无法确定 5. 在25o C 时，A 、B 两个抽空的容器中分别入10g 和20g 水。当达到气、液平衡时，两个容器中的水蒸气压分别为p A 和p B ，那么二者的关系是（） (A) p A >p B (B) p A =p B (C) p A

)(s μ (B) )(l μ=)(s μ (C) )(l μ<)(s μ (D) 不能确定 8. 下列各偏微分式中符合化学势定义的为（） (A) B C n n V T B n A ≠⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂,, (B) B C n n p T B n H ≠⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂,, (C) B C n n p T B n U ≠⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂,,(D) B C n n p V B n G ≠⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂,,

南京大学物理化学选择题完整版

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 =Q p , 此式适用于下列哪个过程：( ) (A) 理想气体从106 Pa反抗恒外压105 Pa膨胀到105 Pa (B) 0℃ , 105 Pa 下冰融化成水 (C) 电解 CuSO4水溶液 (D) 气体从(298 K, 105 Pa)可逆变化到(373 K, 104 Pa) 10．在100℃和25℃之间工作的热机，其最大效率为： ( ) (A) 100 % (B) 75 % (C) 25 % (D) 20 % 11．对于封闭体系，在指定始终态间的绝热可逆途径可以有:( ) (A) 一条 (B) 二条 (C) 三条 (D) 三条以上12．某理想气体的γ =C p/C v=1.40,则该气体为几原子分子气体? ( ) (A) 单原子分子气体 (B) 双原子分子气体 (C) 三原子分子气体 (D) 四原子分子气体 13．实际气体绝热恒外压膨胀时,其温度将： ( ) (A) 升高 (B) 降低 (C) 不变 (D) 不确定14．当以5 mol H2气与4 mol Cl2气混合，最后生成2 mol HCl气。若以下式为基本单元，H2(g) + Cl2(g) ----> 2HCl(g)，则反应进度ξ应是： ( ) (A) 1 mol (B) 2 mol (C) 4 mol (D) 5 mol 15．欲测定有机物燃烧热Q p,一般使反应在氧弹中进行,实测得热效应为Q v。公式Q p=Q v+Δn RT中的Δn为:( ) (A) 生成物与反应物总物质的量之差 (B) 生成物与反应物中气相物质的量之差 (C) 生成物与反应物中凝聚相物质的量之差 (D) 生成物与反应物的总热容差 16．凝固热在数值上与下列哪一种热相等： ( ) (A) 升华热 (B) 溶解热 (C) 汽化热 (D) 熔化热17．已知 1mol HCl的无限稀释溶液与 1mol NaOH 的无限稀释溶液在恒温恒压下完全反应，热效应Δr H =-55.9 kJ/mol，则 1mol HNO3的无限稀释溶液与 1mol KOH的无限稀释溶液在恒温恒压下完全反应的热效应Δr H 为：( ) (A) > -55.9 kJ/mol (B) < -55.9 kJ/mol (C) = -55.9 kJ/mol (D) 不能确定 18．在标准压力下，1mol石墨与氧气反应生成1mol二氧化碳的反应热为Δr H，下列哪种说法是错误的? ( ) (A) ΔH 是CO2(g)的标准生成热 (B) ΔH =ΔU (C) ΔH是石墨的燃烧热 (D) ΔU <ΔH 19．计算化学反应的热效应,下述说法哪些是正确的? ( ) (1) 在同一算式中必须用同一参比态的热效应数据 (2) 在同一算式中可用不同参比态的热效应数据 (3) 在不同算式中可用不同参比态的热效应数据 (4) 在不同算式中必须用同一参比态的热效应数 (A) 1,3 (B) 2,4 (C) 1,4 (D) 2,3 20． Cl2(g)的燃烧热为何值? ( ) (A)HCl(g)的生成热 (B)HClO3的生成热 (C)HClO4的生成热 (D)Cl2(g)生成盐酸水溶液的热效应 第一章热力学第一定律及其应用 物化试卷（二） 1． 1mol 单原子分子理想气体从 298 K，200.0 kPa 经历：① 等温, ② 绝热, ③ 等压三条途径可逆膨胀,使体积增加到原来的2倍，所作的功分别为W1,W2,W3，三者的关系是： ( ) (A) |W1|>|W2|>|W3| (B) |W2|>|W1|>|W3| (C) |W3|>|W2|>|W1| (D) |W3|>|W1|>|W2| 2. 下述说法哪一个是错误的? ( ) (A) 封闭体系的状态与其状态图上的点一一对应