第五章 化学平衡
一．基本要求
1．掌握化学反应等温式的各种形式，并会用来判断反应的方向和限度。 2．了解标准平衡常数的定义，掌握标准平衡常数的各种表示形式和计算方法。
3．掌握标准平衡常数K 与r m G ? 在数值上的联系，熟练用热力学方法计算r m G ?
，
从而获得标准平衡常数的数值。
4．了解标准摩尔生成Gibbs 自由能f m G ? 的定义和它的应用。
5．掌握温度对化学平衡的影响，记住van ’t Hoff 公式及其应用。 6．了解压力和惰性气体对化学平衡的影响。
二．把握学习要点的建议
把本章放在多组分系统之后的目的，就是要利用多组分系统中介绍的化学势的概念和各种表示方式，来导出化学反应等温式，从而用来判断化学反应的方向与限度。
本章又用到了反应进度的概念，不过其值处在0 1 m ol -的区间之内。因为在利用化学势的表示式来计算反应的Gibbs 自由能的变化值时，是将化学势看作为一个定值，也就是在有限的反应系统中，化学进度为d ξ，如果在一个很大的系统中， 1 mol ξ=。
严格讲，标准平衡常数应该用绝对活度来定义，由于本教材没有介绍绝对活度的概念，所以利用标准态化学势来对标准平衡常数下定义，其含义是一样的。从标准平衡常数的定义式可知，标准平衡常数与标准化学势一样，都仅是温度的函数，因为压力已指定为标准压力。对于液相反应系统，标准平衡常数有其相应的形式。对于复相化学反应，因为纯的凝聚态物
质本身就作为标准态，它的化学势就是标准态化学势，已经归入r m G ?
中，所以在计算标准
平衡常数时，只与气体物质的压力有关。
学习化学平衡的主要目的是如何判断反应的方向和限度，知道如何计算平衡常数，了解温度、压力和惰性气体对平衡的影响，能找到一个经济合理的反应条件，为科研和工业生产服务。而不要过多地去考虑各种浓度表示式和各种平衡常数表示式之间的换算，否则会把自己搞糊涂了，反而没抓住主要内容。
由于标准平衡常数与r m G ? 在数值上有联系，r m ln p G RT K ?=-
，所以有了r m G ?
的
值，就可以计算p K 的值。定义了标准摩尔生成Gibbs 自由能f m G ?
，就可以很方便地用热力学数据表中个物质的f m G ?
值，来计算反应的r m G ?
，从而可以求出标准平衡常数。
为什么说r m G ?
与p K 仅是在数值上有联系呢？因为它们处于不同的状态，r m G ?
处于标准态，而p K
处于平衡态，它们之间的关系可以这样来理解。根据公式：
B r m ,
r
m
B
B
()
l n T p p G
G RT p ν??
?=?+ ???
∏
在等温、等压不做非膨胀功时，化学反应达到平衡，r m ,()0T p G ?=，才得到
B
B r m B
e
ln ln p p G RT RT K p ν???=-=- ???∏
所以，p K
是处于平衡状态时的压力商，而它又与标准化学势有关（根据它的定义式），故
将p K
称为标准平衡常数，它始终与系统的化学平衡状态相连。而r m B B B
G νμ?=
∑
，是处于标准态时化学势的代数和，故称为反应的标准摩尔Gibbs 自由能变化值，它是处于标准状态下的物理量。只有在化学反应达到平衡时，才与p K
联系在一起。之所以要强调这一点是
因为，如果把r m G ?
看作是平衡状态下的物理量，它的数值永远等于零；如果把p K
看作是
标准状态下的平衡常数，那它就永远等于1，显然这些结论是荒谬的。
标准平衡常数的数值与r m G ? 一样，因为用到了化学反应进度的概念，所以与方程式的
计量系数是有关系的。方程式的计量系数成倍数的关系，则r m G ? 的值也呈倍数的关系，而
p K 则成指数的关系。所以在计算p K
时，一定要与化学计量方程对应。
温度是影响化学平衡的最主要的因素，温度会改变平衡常数的数值。根据van’t Hoff 公式，对于吸热反应，升高温度，使平衡常数值增大。反之，对于放热反应，降低温度，使平衡常数值增大。要熟练掌握van’t Hoff 定积分公式的应用。
压力不影响平衡常数的数值，而只可能影响有气体参与反应的平衡组成，或通常说的会影响x K
的数值。对于反应前后气体分子数不变的反应，或受压力影响较小的凝聚相反应，则压力对平衡几乎没有影响。只有在反应前后，气体分子数发生改变的反应，压力才会影响平衡的组成，增加压力对气体分子数减少的反应有利，反之，降低压力对气体分子数增加的反应有利，使产物的比例提高。
把不参与反应的气体称为惰性气体，惰性气体对平衡的影响与压力相似，只有在反应前后气体分子数改变的反应，加入惰性气体才会影响平衡的组成。加入惰性气体，降低了各个组成的分压，相当于起了降压和稀释作用，对气体分子数增加的反应是有利的。反之，对气体分子数减少的反应，惰性气体的存在会使产物在平衡组成中的比例下降，必须定期清除这种反应物带入的或反应中产生的惰性气体。
三．思考题参考答案
1．反应达到平衡时，宏观和微观特征有何区别？
答：反应到达平衡时，宏观上反应物和生成物的数量不再随时间而变化，好像反应停止了。而微观上，反应仍在不断的进行，反应物分子变为生成物分子，而生成物分子又不断变成反应物分子，只是正、逆反应的速率恰好相等，使反应物和生成物的数量不再随时间而改变。
2．为什么化学反应通常不能进行到底？
答： 严格讲，反应物与产物处于同一系统的反应都是可逆的，不能进行到底。只有逆反应与正反应相比小到可以忽略不计的反应，可以粗略地认为可以进行到底。这主要是由于
存在混合Gibbs 自由能的缘故，反应物与产物混合，会使系统的Gibbs 自由能降低。如果没有混合Gibbs 自由能，在Gibbs 自由能对反应进度的变化曲线上，应该是一根不断下降的直线，不会出现最低点。如果将反应在van ’t Hoff 平衡箱中进行，反应物与生成物的压力都保持不变，反应物与生成物也不发生混合，反应物反应掉一个分子，向平衡箱中补充一个分子。生成一个生成物分子，则从平衡箱中移走一个分子，这样才能使反应进行完全。
3．什么是复相化学反应？其平衡常数有何特征?
答：有气相和凝聚相（液相、固体）共同参与的反应称为复相化学反应。对凝聚相，只考虑是纯态的情况，纯态的化学势就是它的标准态化学势，所以复相化学反应的标准平衡常数只与气态物质的压力有关。
4．什么是物质的解离压？
答：在一定温度下，某纯的固体物质发生解离反应，如果只产生一种气体，达到平衡时，这气体的压力就称为该固体在该温度时的解离压。如果产生的气体不止一种，达到平衡时，所有气体压力的总和称为该固体在该温度时的解离压。显然物质的解离压在定温下有定值。 5．什么是标准摩尔生成Gibbs 自由能？ 答：因为Gibbs 自由能的绝对值不知道，所以只能用相对值，需要规定一个共同的相对标准。即将标准压力下稳定单质（包括纯的理想气体，纯的固体或液体）的生成Gibbs 自由能看作零，在标准压力下，反应温度时，由稳定单质生成计量系数B 1ν=的物质B 时，标准摩尔Gibbs 自由能的变化值称为物质B 的标准摩尔生成Gibbs 自由能，用符号
f m (B,,)G P T ?
表示。热力学数据表上一般列出的是在298.15 K 时的数值。
6．根据公式，r m ln G RT K ?=- ，所以说 r m G ?
是在平衡状态时的Gibbs 自由能的变化值，这样说对不对?
答：不对。在等温、等压、不作非膨胀功时，化学反应达到平衡时的Gibbs 自由能的变
化值等于零，这样才得到上述公式。而r m G ?
是指在标准状态下Gibbs 自由能的变化值，在
数值上等于反应式中各参与物质的标准化学势的代数和，即：r m B B B
()()G T T νμ?=
∑
，因
此不能认为r m G ? 是在平衡状态时的Gibbs 自由能的变化值，否则在标准状态下。它的数值
永远等于零。
7．在一定的温度、压力且不作非膨胀功的条件下，若某反应的r m 0G ?>，能否研制出一种催化剂使反应正向进行？
答：不能。催化剂只能同时改变正向和逆向反应的速率，使平衡提前到达，而不能改变反应的方向和平衡的位置，催化剂不能影响r m G ?的数值。用热力学函数判断出的不能自发进行的反应，用加催化剂的方法也不能使反应进行，除非对系统做非膨胀功。
8．合成氨反应的化学计量方程式可以分别用如下两个方程来表示，两者的r m G ?
和K
的关系如何？
22322331(1) 3H N 2N H (2)
H N N H 22
+=+
=
答：r m G ?的下标“m”表示反应进度为1 mol 时Gibbs 自由能的变化值，现在两个反应式中各物的量成倍数关系，当反应进度都等于1 mol 时，得：
2
r m r m 12(1)2(2) ()G G K K ?=?=
9．工业上，制水煤气的反应方程式可表示为：
22C(s)H O(g)CO(g)H (g)+=+ 1r m 133.5 kJ mol H -?=?
设反应在673 K 时达到平衡，讨论下列因素对平衡的影响。
①增加碳的含量；②提高反应温度；③增加系统的总压力；④增加水气分压；⑤增加氮气分压。
答：① 只要碳是纯的固态，则它的活度等于1，它的化学势就等于标准态时的化学势，在复相化学平衡中，纯固态不出现在平衡常数的表达式中，则增加碳的含量对平衡无影响。 ② 提高反应温度会使平衡向右移动，因为这是一个吸热反应，提高反应温度对正反应有利。
③ 增加系统的总压力，虽然不影响平衡常数的数值，但是会影响平衡的组成。因为这是一个气体分子数增加的反应，增加压力，会使平衡向体积变小的方向移动，会使平衡向左方移动，不利于正向反应。所以，工业上制备水煤气时，一般在常压下进行。 ④ 水是反应物，增加水气的分压，会使平衡向正向移动。
⑤ 氮气在这个反应中是惰性气体，增加氮气虽然不会影响平衡常数的数值，但会影响平衡的组成。因为这是个气体分子数增加的反应，增加惰性气体，使气态物质的总的物质的量增加，相当于将反应系统中各个物质的分压降低了，这与降低系统的总压的效果相当，起到了稀释、降压的作用，可以使产物的含量增加，对正向反应有利。
10． 五氯化磷的分解反应为 523PC l (g)=C l (g)+PC l (g )，在一定温度和压力下，反应达平衡后，改变如下条件，五氯化磷的解离度将如何变化？并解释为什么？设所有气体均为理想气体。
(1) 降低系统的总压；
(2) 通入氮气，保持压力不变，使体积增加一倍； (3) 通入氮气，保持体积不变，使压力增加一倍；
(4) 通入氯气，保持体积不变，使压力增加一倍。
答：（1） 降低总压有利于正向反应，使五氯化磷的解离度增加，因为这是一个气体分子数增加的反应。
（2）通入氮气，保持压力不变，这对气体分子数增加的反应有利，相当于起了稀释、降压的作用，所以五氯化磷的解离度会增加。 （3） 通入氮气，因保持体积不变，压力和气体的总物质量同时增加，它们的比值不变，所以平衡组成也不变，五氯化磷的解离度亦不变。
（4） 通入氯气，增加了生成物的含量，使平衡向左移动，对正向反应不利，会使五氯化磷的解离度下降。
四．概念题参考答案
1．在等温、等压且不做非膨胀功的条件下，当反应的1
r m 5 kJ m ol G -?=?
时，该反应自发进行的方向为 ( ) (A) 正向自发进行 (B) 逆向自发进行
(C) 无法判断 (D) 反应不能进行
答：(C)。 判断反应能否自发进行，要用等温、等压且不做非膨胀功的条件下r m G ?的
变化值，而不能用r m G ? 的值。除非该反应是在标准压力下进行，则r m 0G ?
>，反应能逆
向自发进行。或者r m G ? 是一个绝对值很大的负值，改变压力商也不可能改变r m G ?的符号，
则r m G ?也小于零，这时可以估计反应能自发正向进行。
2．理想气体混合物在化学反应达平衡时，应该使用下列哪个关系式？ （ ） （A ）r m ln p G RT K ?=- （B ）r m ln p G RT K ?=-
（C ）r m ln x G RT K ?=- （D ）r m ln c G RT K ?=-
答：（B ）。根据理想气体化学势的表示式，对数项中用B /p p 表示，在化学反应等温式中，对数项中是压力商p Q ，达平衡时，是平衡时的压力商，所以标准平衡常数是p K
，
相应的Gibbs 自由能的变化值为r m G ?
。
3．理想气体反应23C O (g)2H (g)C H O H (g)+=的r m G ?
与温度T 的关系为：
1
r m /(J mol )21 66052.92/K G T -??=-+ 。若要使反应的平衡常数大于1，则应控制的反
应温度为 ( ) (A) 必须低于409.3℃ (B) 必须高于409.3 K (C) 必须低于409.3 K (D) 必须等于409.3 K
答：(C)。r m G ?
与标准平衡常数p K 的关系式为r m ln p G RT K ?=- ，要使1p K =
，
则r m 0G ?=
。从已知的关系式，解得409.3 K T =。要使反应在标准压力下能自发正向进
行，r m G ?
必须小于零，所以，根据已知的关系式，反应温度必须低于409.3 K 。
4．在973 K 时，反应222C O (g)H O (g)C O (g)H (g)++ 的标准平衡常数
0.71p K =
。若将如下各分压的理想气体混合在一起，C O 100 kPa p =，2H
O
50 kP a p =，
2C O 10 kP a p =，2H 10 kPa p =，在相同温度下，反应的方向将 ( )
(A) 向右进行 (B) 向左进行
(C) 处于平衡状态 (D) 无法判断
答：（A ）。有一个可以作为判据的化学反应等温式为
r m ,()ln ln T p p p G RT K RT Q ?=-+
如果若p p K Q
>，则r m ,()0T p G ?<，反应可自发向右正向进行。这个反应的p Q 值为
10100.0210050
p Q ?=
=?
p Q 远小于p K
的值，所以反应自发向右进行。5．在350 K 时，43NH HCO (s)发生分解反
应的计量方程为
43
3
2
2N H H C O (s )N H (g )C O (g )H O (g )
++ 设在两个容积都等于310 dm 的密闭容器A 和B 中，分别加入纯的43NH HCO (s)1.0 kg 和
20.0 kg ，保持温度不变，达到平衡后，下列说法正确的是 ( )
(A) 两容器中压力相等 (B) A 内压力大于B 内压力
(C) B 内压力大于A 内压力 (D) 必须经实际测定方能判别
答：(A)。因为容器的体积有限，43NH HCO (s)都是过量的，在相同温度下，两密闭容器中的分解压力相同。
6．根据某一反应的r m G ?
值，下列不能确定的是 ( )
(A) 标准状态下自发变化的方向
(B) 在r m G ?
所对应的温度下的平衡位置
(C) 在标准状态下系统所能做的最大非膨胀功 (D) 提高温度对平衡的影响情况
答：(D)。温度对平衡的影响情况，要用van ’t Hoff 公式判断，要根据反应是吸热还是放热，来决定提高温度对平衡有利还是不利，而用r m G ?
不好确定。
7．某实际气体反应，用逸度表示的标准平衡常数 随下列哪个因素而变 ( ) (A) 系统的总压力 (B) 催化剂
(C) 温度 (D) 惰性气体的量
答：(C)。实际气体化学势的标准态与理想气体是一样的，其标准态化学势仅是温度的函数，所以标准平衡常数也是温度的函数，会随着温度的改变而改变。
8．在某一反应温度下，已知反应（1）3222NH (g)3H (g)N (g)+ 的标准平衡常
数为(1)0.25p K =
。那么，在相同的反应条件下，反应
22331H (g)N (g)N H (g)2
2
+
的
标准平衡常数(2)p K
为 ( ) (A) 4 (B) 0.5
(C) 2 (D) 1
答：(C)。第二个方程是第一个方程的逆过程，标准平衡常数是第一个方程的倒数。而第二个方程式的计量系数是第一个方程的一半，则标准平衡常数应开1/2次方，所以
12
12
11(2)2(1)0.25p
p K K ??
??
=== ? ? ???
??
9．在298 K 时，某化学反应的标准Gibbs 自由能变化的变化值r m 0G ?
<，则反应对应
的标准平衡常数K 将 ( ) (A) 0K = (B) 1K > (C) 0K < (D) 01K <<
答：(B)。因为 r m ln G RT K ?=- ，r m 0G ? <，ln 0RT K - <，1K >。
10．在如下几个反应中，增加系统的总压，能使产物的比例增加的是 ( ) (A) 32CaCO (s)CaO(s)CO (g)+
(B) 222C O (g)H O (g)C O (g)H (g)++
(C)
22331H (g)N (g)N H (g)2
2
+
(D) 523PC l (g)C l (g)PC l (g )=+
答：(C)。增加系统的总压，虽然不改变标准平衡常数，但是对气体分子数减少的反应有利，能使产物的比例增加。这里只有(C)是气体分子数减少的反应。
11．在等温、等压的条件下，反应22C(s)H O(g)CO(g)H (g)+=+的平衡常数和转化率分别为(1)p K
和1α。充入一定量的2N (g )后，再次达平衡时的平衡常数和转化率分别为(2)p K
和2α。两者的关系为 ( )
(A) (1)(2)p p K K = ，12αα> (B) (1)(2)p p K K
>，12αα> (C) (1)(2)p p K K
<，12αα< (D) (1)(2)p p K K =
，12αα< 答：(D)。因为温度不变，所以标准平衡常数也不变。这是一个气体分子数增加的反应，充入一定量的惰性气体2N (g )，相当于起了降压的作用，所以转化率会提高。
12．在一定的温度下，一定量的 PCl 5(g) 在一密闭刚性容器中达到分解平衡。若往容器中充入氮气，使系统的压力增加一倍，则 PCl 5的解离度将 ( ) (A) 增加 (B) 减少
(C) 不变 (D) 不确定
答：(C)。虽然充入不参与反应的氮气，应对气体分子数增加的反应有利，但是因为在密闭刚性容器中，体积不变，则压力也相应增加，使压力和气体的总物质的量的比值不变，所以解离度亦不变。
13．PCl 5的分解反应的计量方程为523PC l (g)C l (g)PC l (g )=+，在473 K 达到平衡时，PCl 5(g)的解离度0.485α=，温度升至573 K 达到平衡时，解离度0.97α=，则此反应是 ( ) (A) 放热反应 (B) 吸热反应
(C) 既不放热也不吸热 (D) 两个温度下的平衡常数相等 答：(B)。升高温度，可以使吸热反应的平衡常数增大。
14．在
298 K 和标准压力下，反应2221H (g)O (g)H O (l)2
+
的
1
r m 237.13 kJ m ol
G -?=-?
，11
r m 163.3 J K m ol S --?=-?? 。假定,m 0p C ?=，则在398 K
时，反应的r m (398K )G ?
的值为 ( )
(A) 1237.13 kJ mol --? (B) 1237.13 kJ mol -? (C) 1220.80 kJ mol --? (D) 1253.51 kJ mol --?
答：(C)。因为是等温反应，所以 r m
r m r m
G H T S ?=?-?
r m
r m r m
H G T S ?=?+?
3
1
1
[237.13298(163.3)
10] k J m o l 285.79 k J m o l
---=-+-??
=-? 因为假定,m 0p C ?=，所以r m H ? 和r m S ? 的值不随温度而变，则
r m r m
r
m (398K )398K G H
S ?=?-
??
1
1
1
285.79 k J m o l 398K
(
163.3 J K
m o l )
---=-?-?-?? 1
220.80 k J m o l
-=-? 五．习题解析
1．在973 K 和标准压力下，反应222C O (g)H O (g)C O (g)H (g)++ 的 0.71p K =$
。
试根据如下两种情况，分别判断反应的方向。
(1) 反应系统中各组分的分压都是5
1.5210 Pa ?。 (2)
反应系统中，
6
C O 1.01310 P a
p =?，
25
H O 5.06510 Pa
p =?，
225
CO H 1.5210 Pa p p ==?。
解：(1) 根据化学反应等温式 r m ,()ln ln T p p p G RT K RT Q ?=-+
22
2CO H CO H O 1.52 1.5211.52 1.52
p p p p p
Q p p p p
??=
=
=??$
$$
$
p p Q K
>，r m ,()0T p G ?>，正向反应是不自发的，而逆向反应是自发的。
(2) 22
2C O H C O H O 1.52 1.520.04510.13 5.065
p p p p p
Q p p p p
??=
=
=??$
$$
$
p p Q K
<，r m ,()0T p G ?<，正向反应是自发的。
2． 反应 222C O (g)H O (g)C O (g)H (g)++ 的标准平衡常数与温度的关系为
4951.5ln 5.103/K
p K T =
-
，当CO(g)，2H O(g)，2CO (g)和2H (g)的起初组成的摩尔分数
分别为0.30，0.30，0.20和0.20，总压为101.3 kP a 时，问在什么温度以下（或以上），反
应才能自发地向生成产物的方向进行？
解： 要使反应自发地向生成产物的方向进行，必须使反应的r m ,()0T p G ?<，即 r m ,()ln ln 0T p p p G RT K RT Q ?=-+
< l n l n
p p Q K
< 22
2C O H C O H O 0.200.200.4440.300.30
p p p p p
Q p p p p
??=
=
=??$
$$
$
4951.5
l n 0.4445.103/K
T ??
-
???
< 解得 1
154 K T < 3．在313 K 时，反应333LiC l 3N H (s)LiC l N H (s)2N H (g)??+ 的10
910p K =? 。
在一个3
5 d m 的容器内含有0.1 m ol 的3LiC l N H (s)?，如果要使3LiC l N H (s)?全部变成
3
L i C l 3N H (s )?，试计算需通入3N H (g)的物质的量的。设气体为理想气体。 解： 欲使反应向左进行，应满足： r m ,()l n l n 0
T
p
p p
G R T K R T Q ?=-+
> l n l n
p p Q K
> 这是一个复相化学反应，标准平衡常数只与3N H (g)的压力有关。设需通入3N H (g)的物质的量为n ，则
3N H p p nRT Q p Vp ????
== ? ?
????
2
2
2
2
33
8.314313 27.0951010010n n -????== ??????
10
ln ln(910)25.22p K =?= 2
l n l n (27.09)3.302l n
p Q n n ==
+ 3.302l n 25.n +> 57 526 m o
n > 4．Ag(s)受到2H S(g)的腐蚀可能发生如下反应
2222Ag (s)H S(g)Ag S(s)H (g)++ 。
试计算，在298 K 和标准压力下，在2H S(g)和2H (g)的混合气体中，2H S(g)的摩尔分数低于多少时，便不致使Ag (s)发生腐蚀？已知在298 K 时，2Ag S(s)和2H S(g)的标准摩尔
生成Gibbs 自由能分别为：1f m 2(Ag S,s)40.25 kJ m ol G -?=-? ，
1
f m 2(H S,
g )33.56 kJ mol
G -?=-? 。
解： 设2H S(g)在气体混合物中的物质的量分数为x ，则2H (g )的物质的量分数为
(1)x -。根据化学反应等温式
r m ,
r
m
1()l n 0T
p x
G G R T x
-?=?+≥
r m 1exp x G x
RT ??-?≥- ???
r m
f m 2f
m 2(A g S ,s )(H S ,g )G G G ?=?-?
1
1
(40.2533.56)kJ mol
6.69 kJ mol
--=-+?=-?
1
r m 11
6.69 kJ mol
exp exp 14.888.314 J mol K 298 K G RT ---??????-== ? ????????
114.88x x
-≥ 0.063x ≤
5． 通常在钢瓶里的压缩氢气中含有少量2O (g)。实验中常将氢气通过高温下的铜粉，以除去少量2O (g)，其反应为：2212C u (s)O (g)C u O (s)2
+
。若在 873 K 时，使反
应达到平衡，试计算经处理后，在氢气中剩余2O (g)的分压为多少？已知反应的摩尔Gibbs
自由能的变化值与温度的关系为：1
r m (166 73263.01/K )J mol G T -?=-+? 。
解：这是一个复相反应，其中只有一种气体，要计算2O (g)的分压，实际就是计算在
873 K 时的平衡常数。首先将873 K 时的r m G ? 计算出来
11
r m (166 73263.01873)J mol 111.72 kJ mol G --?=-+??=-?
因为 1
2
2r m
(O ,g)ln ln p
p G RT K
RT p ???=-= ???
所以 r m 22(O ,g)exp G p p RT ??
?= ???
9
2(111 720)100 kPa exp 4.2710 Pa 8.314873-?-??=?=? ?
???
这时可以认为2O (g)已基本除干净了。
6．在合成甲醇的过程中，有一个水煤气变换工段，即把2H (g)变换成原料气CO(g)，
222H (g)CO (g)CO (g)H O (g)+=+
现有一个混合气体，各气体的分压分别为2
2
H C O 20 kP a p p ==，C O 50.7 kPa p =，
2H O 10 kPa p =。已知在1 093 K 时，反应的 K p $
＝1，所有气体可视作理想气体。
(1) 问在 1 093 K 时，该反应能否发生？
(2) 如果把2
C O p 提高到405 kP a ，而C O p 提高到304 kP a ，其余气体的分压不变，问
情况又怎样？
解：(1) 根据化学反应等温式，
r m ,()ln ln ln T p p p p G R T K R T Q R T Q ?=-+=
1
50.7
10 8.3141 093l n J m o l
2020-?????=?
??
???????
?
1
2.154 k J m o l
-=? 因为r m ,()0T p G ?>，故在该条件下，反应不可能自发正向进行。
(2) 把2
C O p 和C O p 的分压提高后
1
r m ,30410
()8.314 1 093ln J m ol 20405T p G -??????=???
???
????
?
1
8.906 k J m o l
-=-? 这时，r m ,()0T p G ?<，故在这个条件下，反应可自发正向进行。
7． 在 1 373 K 时，有下列反应发生：
(1) C(s)＋2S(s)＝CS 2(g) K 1$
＝0.258
(2) Cu 2S(s)＋H 2(g)＝2Cu(s)＋H 2S(g) K 2$＝3.9×10-3
(3) 2H 2S(g)＝2H 2(g)＋2S(g) K 3$
＝2.29×10-2
试计算在1 373 K 时，用碳还原Cu 2S(s)反应的平衡常数 K 4$。 解： 用碳还原Cu 2S(s)的反应式为：
(4) 2Cu 2S (s) +C(s) = 4Cu (s) +CS 2 (g) 这几个反应方程式之间的关系为
(4) = (1)+2×(2)+(3)
所以 241
2
3
()K K
K
K
=??
3
3
8
0.258(3.9
10)
2.2910
8.99
10
---=???
?=? 8．在994 K 和100 kPa 压力下，使纯2H (g)慢慢地通过过量的CoO(s)，则氧化物部分地被还原为Co(s)。流出的已达平衡的气体中，含2H (g)的体积分数为0.025。在同一温度时，若用CO(g)还原CoO(s)，平衡后气体中含CO(g)的体积分数为0.0192。如果将物质的量相等的CO(g)和2H O(g)的混合物，在994 K 下通过适当催化剂进行反应，试计算其平衡转化率？
解： 首先写出反应的计量方程和计算相应的标准平衡常数
(1) 22H (g )C oO (s)H O (g )C o(s)++
22H O 1
H /10.02539.0/0.025
p p K p p
-=
=
=
(2) 2C O (g )C oO (s)C O (g )C o(s)++
2C O 2C O /10.019251.1/0.0192
p p K p p
-=
=
=
所要计算的反应是（3），(3)(2)(1)=-
（3） 2
2
2
C O (g )
H O (g )C O (g )H (g )++
所以 23
1
51.11.31
39.0
K K K =
=
=
设反应（3）的平衡转化率为α
222
e C O (g )H O (g )C O (g )H (g )0 1 1 0 0
1 1 t t t αααα
++==--
这是一个反应前后气体分子数相等的反应，所以压力商与摩尔分数商相等 2
3
2
1.31(1)
K
α
α=
=-
解得： 0.53α=
9．在298 K 和标准压力下，水合硫酸铜脱水反应的计量方程为
4
242C u S O 3H O (s )C u S O (s )
3
H O (g )?+
已知其标准平衡常数6
1.010
p K -=?
。为了使0.01 mol 4CuSO (s)在32 dm 的容器中，完全
转化为42CuSO 3H O(s)?，试计算至少应加入2H O (g)的物质的量。设气体为理想气体。
解：这是一个复相化学反应，标准平衡常数只与2H O (g)的压力有关
3
6
2(H O,g ) 1.010p
p K p -??==? ???
解得在平衡时 12(H O,g)()
p p p K =
6
13
100 k P a (1.0
10)1.0 k P a
-=??= 22H O H O p V n RT
=
3
4
1000210 m o l 8.07
10 m o l
8.314298 --????==
? ??
?? 加入的2H O (l)有两个用途，一是生成水合硫酸铜，另一个是维持容器中的水气分压，所以至少应加入2H O (l)的物质的量为
4
2
2(H O,l)(30.018.0710) mol 3.0810 mol n --=?+?=?
10．反应 43NH Cl(s)NH (g)HCl(g)+ 的平衡常数，
在 250～400 K 的温度范围内，与温度的关系式为21 020 K
ln 37.32p K T
=- 。设在这个温度范围内0p C ?=。试计
算在300 K 时：
（1）4N H C l(s)在真空容器中分解时的解离压力和3NH (g)和HCl(g)的分压。
（2）反应的r m r m , G H ?? 和r m S ?
。
解：（1）在300 K 时，分解反应的标准平衡常数为
21 020 K
21 020
l n 37.3237.3232.75
300
p K T
=
-=
-=-
15
5.9810
p K -=?
这是一个复相化学反应，设解离压力为p ，则有 2
151 5.98102p
p K p -??==? ???
解得 2
1.54710P a
p -=? 3
3
N
H H
C l
17.7310
P a
2
p p
p -===? （2） r m ln p G RT K ?=-
11[8.314300(32.75)] J m ol 81.68 kJ m ol --=-??-?=?
r m 2
2
dln 21 020 K
d p
K H T
RT
T
?=
=-
r m 21 020 K H R ?=?
1
1
(21 0208.314) J m ol
174.76 kJ m ol --=??=?
r m
r m
r m
H
G S
T
?-??=
311
(174.7681.68)10310.3 J K mol 300--??-?==?? ???
11．在300 K 和标准压力下，反应A (g )B (g )A B (g )+ 的标准摩尔Gibbs 自由能
的变化值1
r m 8.368 kJ m ol G -?=-? 。在同样条件下，以 2 mol A 和 2 mol B 按上述方程式进行反应，试计算：
(1) 反应的平衡转化率。
(2) 达平衡时，混合物中各气体的摩尔分数。
解：(1) 设达平衡时，反应物转化为产物的物质的量为α
e A (g )B(g )AB(g )
0 2 2 0
2 2
t t t ααα+==--
B
B
(4)mol n
α=-∑
r m 8 368exp exp 28.648.314300p
G K
RT ?????=-== ? ?????
?
()
AB 2
2
A B /(4)
(4)28.64//22(4)p
p
p p p
K
p p
p p
p p ααααααα--=
=
=
=?-??-??-??
解得： 1.63 m o α=
平衡转化率为
1.63
100%100%81.5%
2m o l
2
α?=?= （2）混合物中气体的总的物质的量为
B
B
(AB)(A )(B)n
n n n =++∑
(1.630.370.37) m o l 2
=++= AB
AB B
B
1.630.688
2.37
n x n =
=
=∑
A B 2 1.630.1562.37
x x -==
=
12． 在 400 K ～500 K 之间,反应 PCl 5(g)＝PCl 3(g)＋Cl 2(g) 的标准Gibbs 自由能变化
可由下式给出：13
r m /(J mol )83.681014.52/K ln(/K)72.26/K G T T T -??=?-?- 。
试计算此反应在450 K 时的 r m G ? ，r m H ? ，r m S ? 及p K
。
解：将450 K 代入r m G ?
的表示式，计算450 K 时的r m G ?
的值
3
1r m 83.681014.52450 ln 45072.26450J mol G -???=?-??-????
1
11.25 k J m o l
-=? r m 11250exp exp 0.0498.314450p
G K
RT ?????=-=-= ? ??????
3
r m 183.6810
ln 14.52ln(/K )72.26p
G K
T RT
R T ????=-
=--- ???
3
r m 22ln 83.681014.52
p
K H T RT RT RT ?????==+
? ????
31
r m (83.681014.52450)J mol H -?=?+??
1
90.21 k J m o l
-=? r m
r m
r m
H
G S T
?-??=
1
1
1
(90.21 11.25 )kJ mol
175.5 J K
mol
450 K
----?=
=??
13． 在 323 K 时，下列反应的解离压力为3.998 kPa
2NaHCO 3(s) = Na 2CO 3(s) + H 2O(g) + CO 2(g) 设气体为理想气体。求算 323 K
时，反应的标准摩尔Gibbs 自由能的变化值r m G ?
。
解：这是一个复相化学反应，系统中气体的总压等于两个气体生成物压力的加和，因为 22H
O
C O 11 3.998 kP a 1.999 kP a 2
2
p p p ==
=
?=
所以标准平衡常数 222
H O C O 4
1.999 kPa 4.010100 kPa p
p p K p
p
-??=?
==? ???
r m ln p G RT K ?=-
()4
1
1
8.314323l n 4.010
J m o l 21.01 k J m o l
---??=-?
???=??
?
14．在 298 K 时，有反应2231SO (g )O (g )SO (g )2
+
，试计算反应在该温度下的
标准平衡常数p K $
。设气体为理想气体，298 K 时的热力学数据如表中所示。
解：要计算p K $
的值，首先要求得反应的r m G ?
。利用所给的热力学数据，先计算反应
的r m H ? 和r m S ? ，然后可得到r m G ?
。
r m B
f m B
H H ν
?=
?∑
()1
1
395.72296.83kJ m ol 98.89 kJ m ol
--=-+?=-?
r m
B
m
B
S S
ν
?=∑
1
1
1256.76248.22205.14)J K
m ol 2
(----
??=?
1
1
94.03J K
mol --=-??
r m
r m r m
G H T S ?=?-? 1
3
98.8929894.03)10
k
J m o l (--??=--?-
???
?
1
70.87 k J m o l
-=-? r m exp p
G K
RT ???=- ??
?
12
70870exp 2.65108.314298??==? ????
这个反应的趋势还是很大的。
15．在 630 K 时，反应：22H gO (s)2H g (g )O (g )+ 的1
r m 44.3 kJ mol G -?=? 。
试计算：
(1) 反应的标准平衡常数p K $
。 (2) 在630 K 时 HgO(s)的解离压力。
(3) 若将 HgO(s)投入到630 K ，2O (g)的压力为100 kP a 的定体积容器中，在630 K 时达到平衡，求与HgO(s)呈平衡的气相中Hg (g )的分压力。
解：(1) 4
r m 44 300exp exp 2.12108.314630p
G K
RT -?????=-=-=? ? ?????
?$
$
(2) 设HgO(s)的解离压力为p ，这是一个复相化学反应，2O (g)的分压为
13
p ，
Hg (g )的分压为
23p ，则
2
412// 2.121033p
K
p p p p -????=?=? ? ?????
$$$ 解得解离压力 11.27 k P
p =
(3) 因为温度未变，所以标准平衡常数的数值也不变。设这时Hg (g )的分压为H g p ，分解出来的2O (g)的分压为H g 12
p 。达平衡时
2
H g 2(O )p p p K p
p ??=
? ???
$
$
$ 2
H g H g
4
(0.5100k P a )2.1210p p p
p -+
??=
=?
???
$
$
解得 H g 1.45 kP a p =
由于容器中已经有2O (g)存在，所以使Hg (g )的分压下降。
16． 某反应在1 100 K 附近，温度每升高1 K ，p K $
比原来增大1%，试求在此温度附
近的r m H ?
。
解： 根据题意，
1
d 10.01 K
d p p
K T
K
-?
=$
$
即
1
d l n 0.01 K d p K T
-=$
根据 van’t Hoff 公式，
r m 2
dln d p K H T
RT
?=
$
$
所以 2
1
2
1r m 0.01 K
8.314(1100)0.01 J mol H RT --???=?=?????
$
1
100.60 k J m o l -=?
17．在高温和标准压力下，将水蒸气通过灼热的煤层，按下式生成水煤气：
C (石墨) + H 2O(g) ＝ H 2(g) + CO(g)
若在 1 000 K 及1 200 K 时的p K $
分别为2.472及37.58，试计算在此温度范围内的摩尔反应焓变r m H ?
（设反应焓变在该温度区间内为常数），及在 1100 K 时反应的平衡常数(1 100K )p K $
。
解：根据 va n’t Hoff 的定积分公式
2r m 112()
11ln ()p p K T H K T R T T ???=- ???
$
$
$
r m 37.58
11ln 2.472 1 000K 1 200K H R ???
=- ???
$
解得 1
r m 135.76 kJ mol H -?=?$
1(1 100K )135 760 k J m o l 11
ln 2.472 1 000K 1 100K p K R -???=- ???
$
(1 100K )
10.
p K =$
18．已知24N O (g)解离反应的标准平衡常数，在298 K 时为0.143，在338 K 时为2.64。试计算：
（1）24N O (g)的标准摩尔解离焓。
（2） 在318 K ，100 k Pa 下，24N O (g)的解离度。
解： (1) 根据 van’t Hoff 公式，
2r m 112()
11ln ()p p K T H K T R T T ???=- ???
$
$
$
r m 2.64
11ln 0.143298K 338K H R ???
=- ???
$
解得： 1
r m 61.04 kJ m ol H -?=?$
（2）先求出318 K 时的平衡常数(318K )p K $
1
(318K )61 040 J m ol
1
1ln 0.143
298K 318K p K R
-???=
- ???
$
解得： (318K )
0.67p K =$
设24N O (g)的解离度为α，解离反应为
242
e N O (g )2N O (g )0 1 0
1 2t t t αα
==-
B
B
1n
α=+∑
2
2
2
241(318K )0.673
111p K αααααα
??
?+??===--+$
解得： 0.38α=
19．乙烯水合反应24225C H (g)H O(l)C H OH(l)+ 的标准摩尔反应自由能r m
G ?
与温度的关系为：1
r m /(J mol )34 58526.4/K ln(/K )45.19/K G T T T -??=-+?+ ，计算
573 K 时的标准平衡常数p K $
。
解：在573 K 时，r m G ?
的值为：
[]1
r m 34 58526.4573ln 57345.19573 J m ol G -?=-+??+??$
1
87.38 k J m o l
-=? 8
r m 87 380exp exp 1.1108.314573p
G K
RT -?????=-=-=? ? ?????
?$
$
20． 在298 K 时，丁烯脱氢制取丁二烯的反应为48462C H (g )C H (g )H (g )=+，根据热力学数据表，试计算：
（1）298 K 时反应的r m H ? ，r m S ? ，r m G ?
和标准平衡常数p K
的值。
（2）830 K 时标准平衡常数p K
的值，设r m H ? 与温度无关。
（3）若在反应气中加入水蒸气，加入量与丁烯的比例为482C H (g )H O (g )1
15=∶∶，试计算反应在830 K ，200 kPa 条件下，丁烯的平衡转化率。
已知，298 K 时参与反应物质的热力学数据为：
解： （1） 在298 K 时 r m
B f
m B
(B )
H H ν
?=?∑
1
1
[110.160(0.13)]kJ mol 110.29 kJ mol
--=+--?=?
r m
B m B
(B )S
S ν?=
∑
1
1
(130.68278.85305.71)J K m ol
--=+-??
1
1
103.82 J K
mol --=??
r m
r m
r m
G
H
T S ?=?-?
第一章 气体 一．基本要求 1．了解低压下气体的几个经验定律； 2．掌握理想气体的微观模型，能熟练使用理想气体的状态方程； 3．掌握理想气体混合物组成的几种表示方法，注意Dalton 分压定律和Amagat 分体积定律的使用前提； 4．了解真实气体m p V -图的一般形状，了解临界状态的特点及超临界流体的应用； 5．了解van der Waals 气体方程中两个修正项的意义，并能作简单计算。 二．把握学习要点的建议 本章是为今后用到气体时作铺垫的，几个经验定律在先行课中已有介绍，这里仅是复习一下而已。重要的是要理解理想气体的微观模型，掌握理想气体的状态方程。因为了解了理想气体的微观模型，就可以知道在什么情况下，可以把实际气体作为理想气体处理而不致带来太大的误差。通过例题和习题，能熟练地使用理想气体的状态方程，掌握,,p V T 和物质的量n 几个物理量之间的运算。物理量的运算既要进行数字运算，也要进行单位运算，一开始就要规范解题方法，为今后能准确、规范地解物理化学习题打下基础。 掌握Dalton 分压定律和Amagat 分体积定律的使用前提，以免今后在不符合这种前提下使用而导致计算错误。 在教师使用与“物理化学核心教程”配套的多媒体讲课软件讲课时，要认真听讲，注意在Power Point 动画中真实气体的m p V -图，掌握实际气体在什么条件下才能液化，临界点是什么含义等，为以后学习相平衡打下基础。 三．思考题参考答案 1．如何使一个尚未破裂而被打瘪的乒乓球恢复原状？采用了什么原理？ 答：将打瘪的乒乓球浸泡在热水中，使球的壁变软，球中空气受热膨胀，可使其恢复球状。采用的是气体热胀冷缩的原理。 2．在两个密封、绝热、体积相等的容器中，装有压力相等的某种理想气体。试问，这两容器中气体的温度是否相等？ 答：不一定相等。根据理想气体状态方程，若物质的量相同，则温度才会相等。
第一章气体的pVT性质 1.1 物质的体膨胀系数与等温压缩率的定义如下 试推出理想气体的，与压力、温度的关系。 解：根据理想气体方程 1.2 0℃，101.325kPa的条件常称为气体的标准状况，试求甲烷在标准状况下的密度。 解：将甲烷(M w =16.042g/mol)看成理想气体： PV=nRT , PV =mRT/ M w 甲烷在标准状况下的密度为=m/V= PM w /RT =101.325 16.042/8.3145 273.15(kg/m3) =0.716 kg/m3 1.3 一抽成真空的球形容器，质量为25.0000g充以4℃水之后，总质量为125.0000g。若改充以25℃，13.33 kPa的某碳氢化合物气体，则总质量为 25.0163g。试估算该气体的摩尔质量。水的密度1g·cm3计算。 解：球形容器的体积为V=（125-25）g/1 g.cm-3=100 cm3 将某碳氢化合物看成理想气体：PV=nRT , PV =mRT/ M w M w = mRT/ PV=(25.0163-25.0000)×8.314×298.15/(13330×100×10-6) M w =30.31(g/mol) 1.4 两个容积均为V的玻璃球泡之间用细管连结，泡内密封着标准状态下的空气。若将其中的一个球加热到 100℃，另一个球则维持 0℃，忽略连接细管中气体体积，试求该容器内空气的压力。 解：由题给条件知，（1）系统物质总量恒定；（2）两球中压力维持相同。 标准状态：
因此， 1.5 0℃时氯甲烷（CH 3Cl ）气体的密度ρ随压力的变化如下。试作p p -ρ 图，用外推法求氯甲烷的相 对分子质量。
第一章 气体 一．基本要求 1．了解低压下气体的几个经验定律； 2．掌握理想气体的微观模型，能熟练使用理想气体的状态方程； 3．掌握理想气体混合物组成的几种表示方法，注意Dalton 分压定律和Amagat 分体积定律的使用前提； 4．了解真实气体m p V -图的一般形状，了解临界状态的特点及超临界流体的 应用； 5．了解van der Waals 气体方程中两个修正项的意义，并能作简单计算。 二．把握学习要点的建议 本章是为今后用到气体时作铺垫的，几个经验定律在先行课中已有介绍，这 里仅是复习一下而已。重要的是要理解理想气体的微观模型，掌握理想气体的状 态方程。因为了解了理想气体的微观模型，就可以知道在什么情况下，可以把实 际气体作为理想气体处理而不致带来太大的误差。通过例题和习题，能熟练地使 用理想气体的状态方程，掌握,,p V T 和物质的量n 几个物理量之间的运算。物理 量的运算既要进行数字运算，也要进行单位运算，一开始就要规范解题方法，为 今后能准确、规范地解物理化学习题打下基础。 掌握Dalton 分压定律和Amagat 分体积定律的使用前提，以免今后在不符合 这种前提下使用而导致计算错误。 在教师使用与“物理化学核心教程”配套的多媒体讲课软件讲课时，要认真 听讲，注意在Power Point 动画中真实气体的m p V -图，掌握实际气体在什么条 件下才能液化，临界点是什么含义等，为以后学习相平衡打下基础。 三．思考题参考答案 1．如何使一个尚未破裂而被打瘪的乒乓球恢复原状？采用了什么原理？ 答：将打瘪的乒乓球浸泡在热水中，使球的壁变软，球中空气受热膨胀，可 使其恢复球状。采用的是气体热胀冷缩的原理。 2．在两个密封、绝热、体积相等的容器中，装有压力相等的某种理想气体。 试问，这两容器中气体的温度是否相等？ 答：不一定相等。根据理想气体状态方程，若物质的量相同，则温度才会相 等。
第一章气体的pVT性质 1.1物质的体膨胀系数与等温压缩率的定义如下 试推出理想气体的，与压力、温度的关系。 解：根据理想气体方程 1.20℃，101.325kPa的条件常称为气体的标准状况，试求甲烷在标准状况下的密度。 解：将甲烷(M w=16.042g/mol)看成理想气体：PV=nRT,PV=mRT/M w 甲烷在标准状况下的密度为=m/V=PM w/RT =101.32516.042/8.3145273.15(kg/m3) =0.716kg/m3 1.3一抽成真空的球形容器，质量为25.0000g充以4℃水之后，总质量为125.0000g。若改充以25℃，13.33kPa的某碳氢化合物气体，则总质量为25.0163g。试估算该气体的摩尔质量。水的密度1g·cm3计算。 解：球形容器的体积为V=（125-25）g/1g.cm-3=100cm3 将某碳氢化合物看成理想气体：PV=nRT,PV=mRT/M w M w=mRT/PV=(25.0163-25.0000)×8.314×298.15/(13330×100×10-6) M w=30.31(g/mol) 1.4两个容积均为V的玻璃球泡之间用细管连结，泡内密封着标准状态下的空气。若将其中的一个球加热到100℃，另一个球则维持0℃，忽略连接细管中气体体积，试求该容器内空气的压力。 解：由题给条件知，（1）系统物质总量恒定；（2）两球中压力维持相同。 标准状态：
因此， 1.50℃时氯甲烷（CH 3Cl ）气体的密度ρ随压力的变化如下。试作p p -ρ 图，用外推法求氯甲烷的相对分 子质量。
1.6今有20℃的乙烷－丁烷混合气体，充入一抽成真空的200cm3容器中，直至压力达101.325kPa，测得容器中混合气体的质量为0.3897g。试求该混合气体中两种组分的摩尔分数及分压力。 解：将乙烷(M w=30g/mol,R1),丁烷(M w=58g/mol,R2)看成是理想气体: PV=nRTn=PV/RT=8.314710-3mol (R130+(1-R1)58)8.314710-3=0.3897 R1=0.401P1=40.63kPa R2=0.599P2=60.69kPa
第四章多组分系统热力学 一．基本要求 1．了解混合物的特点，熟悉多组分系统各种组成的表示法。 2．掌握偏摩尔量的定义和偏摩尔量的加和公式及其应用。 3．掌握化学势的狭义定义，知道化学势在相变和化学变化中的应用。 4．掌握理想气体化学势的表示式，了解气体标准态的含义。 5．掌握Roult定律和Henry定律的含义及用处，了解它们的适用条件和不同之处。 6．了解理想液态混合物的通性及化学势的表示方法，了解理想稀溶液中各组分化学势的表示法。 7．了解相对活度的概念，知道如何描述溶剂的非理想程度，和如何描述溶质在用不同浓度表示时的非理想程度。 8．掌握稀溶液的依数性，会利用依数性来计算未知物的摩尔质量。 二．把握学习要点的建议 混合物是多组分系统的一种特殊形式，各组分平等共存，服从同一个经验规律（即Rault定律），所以处理起来比较简单。一般是先掌握对混合物的处理方法，然后再扩展到对溶剂和溶质的处理方法。先是对理想状态，然后扩展到对非理想的状态。 偏摩尔量的定义和化学势的定义有相似之处，都是热力学的容量性质在一定的条件下，对任一物质B的物质的量的偏微分。但两者有本质的区别，主要体现在“一定的条件下”，即偏微分的下标上，这一点初学者很容易混淆，所以在学习时一定要注意它们的区别。偏摩尔量的下标是等温、等压和保持除B以外的其他组成不变（C B ）。化学势的下标是保持热力学函数的两个特征变量和保持除B以外的其他组成不变。唯独偏摩尔ibbs自G由能与狭义化学势是一回事，因为Gibbs自由能的特征变量是,T p，偏摩尔量的下标与化学势定义式的下标刚好相同。 多组分系统的热力学基本公式，比以前恒定组成封闭系统的基本公式，在 d n时所引起的相应热最后多了一项，这项表示某个组成B的物质的量发生改变 B
1 绪论 1．生物化学研究的对象和内容是什么？ 解答：生物化学主要研究: （1）生物机体的化学组成、生物分子的结构、性质及功能； （2）生物分子分解与合成及反应过程中的能量变化； （3）生物遗传信息的储存、传递和表达； （4）生物体新陈代谢的调节与控制。 2．你已经学过的课程中哪些内容与生物化学有关。 提示：生物化学是生命科学的基础学科，注意从不同的角度，去理解并运用生物化学的知识。 3．说明生物分子的元素组成和分子组成有哪些相似的规侓。 解答：生物大分子在元素组成上有相似的规侓性。碳、氢、氧、氮、磷、硫等6种是蛋白质、核酸、糖和脂的主要组成元素。碳原子具有特殊的成键性质，即碳原子最外层的4个电子可使碳与自身形成共价单键、共价双键和共价三键，碳还可与氮、氧和氢原子形成共价键。碳与被键合原子形成4个共价键的性质,使得碳骨架可形成线性、分支以及环状的多种多性的化合物。特殊的成键性质适应了生物大分子多样性的需要。氮、氧、硫、磷元素构成了生物分子碳骨架上的氨基（—NH 2）、羟基（— OH ）、羰基（C O ）、羧基（—COOH ）、巯基（—SH ）、磷酸基（—PO 4 ）等功能基团。这些功能基团因氮、硫和磷有着可变的氧化数及氮和氧有着较强的电负性而与生命物质的许多关键作用密切相关。生物大分子在结构上也有着共同的规律性。生物大分子均由相同类型的构件通过一定的共价键聚合成链状，其主链骨架呈现周期性重复。构成蛋白质的构件是20种基本氨基酸。氨基酸之间通过肽键相连。肽链具有方向性（N 端→C 端）,蛋白质主链骨架呈“肽单位”重复；核酸的构件是核苷酸,核苷酸通过3′, 5′-磷酸二酯键相连，核酸链也具有方向性(5′、→3′ ),核酸的主链骨架呈“磷酸-核糖（或脱氧核糖）”重复；构成脂质的构件是甘油、脂肪酸和胆碱，其非极性烃长链也是一种重复结构；构成多糖的构件是单糖，单糖间通过糖苷键相连，淀粉、纤维素、糖原的糖链骨架均呈葡萄糖基的重复。2 蛋白质化学 1．用于测定蛋白质多肽链N 端、C 端的常用方法有哪些？基本原理是什么？ 解答：（1） N-末端测定法：常采用2,4―二硝基氟苯法、Edman 降解法、丹磺酰氯法。 ①2,4―二硝基氟苯(DNFB 或FDNB)法：多肽或蛋白质的游离末端氨基与2,4―二硝基氟苯（2,4―DNFB ）反应（Sanger 反应），生成DNP ―多肽或DNP ―蛋白质。由于DNFB 与氨基形成的键对酸水解远比肽键稳定，因此DNP ―多肽经酸水解后，只有N ―末端氨基酸为黄色DNP ―氨基酸衍生物，其余的都是游离氨基酸。② 丹磺酰氯(DNS)法：多肽或蛋白质的游离末端氨基与与丹磺酰氯（DNS ―Cl ）反应生成DNS ―多肽或DNS ―蛋白质。由于DNS 与氨基形成的键对酸水解远比肽键稳定，因此DNS ―多肽经酸水解后，只有N ―末端氨基酸为强烈的荧光物质DNS ―氨基酸，其余的都是游离氨基酸。③ 苯异硫氰酸脂（PITC 或Edman 降解）法：多肽或蛋白质的游离末端氨基与异硫氰酸苯酯（PITC ）反应（Edman 反应），生成苯氨基硫甲酰多肽或蛋白质。在酸性有机溶剂中加热时，N ―末端的PTC ―氨基酸发生环化，生成苯乙内酰硫脲的衍生物并从肽链上掉下来，除去N ―末端氨基酸后剩下的肽链仍然是完整的。④ 氨肽酶法：氨肽酶是一类肽链外切酶或叫外肽酶，能从多肽链的N 端逐个地向里切。根据不同的反应时间测出酶水解释放的氨基酸种类和数量，按反应时间和残基释放量作动力学曲线，就能知道该蛋白质的N 端残基序列。（2）C ―末端测定法：常采用肼解法、还原法、羧肽酶法。 肼解法：蛋白质或多肽与无水肼加热发生肼解，反应中除C 端氨基酸以游离形式存 在外，其他氨基酸都转变为相应的氨基酸酰肼化物。 ② 还原法：肽链C 端氨基酸可用硼氢化锂还原成相应的α―氨基醇。肽链完全水解后，代表原来C ―末端氨基酸的α―氨基醇，可用层析法加以鉴别。③ 羧肽酶法：是一类肽链外切酶，专一的从肽链的C ―末端开始逐个降解，释放出游离的氨基酸。被释放的氨基酸数目与种类随反应时间的而变化。根据释放的氨基酸量（摩尔数）与反应时间的关系，便可以知道该肽链的C ―末端氨基酸序列。2．测得一种血红蛋白含铁0.426%，计算其最低相对分子质量。一种纯酶按质量计算含亮氨酸1.65%和异亮氨酸2.48%，问其最低相对分子质量是多少？解答： （1）血红蛋白： 55.8100100131000.426??=铁的相对原子质量最低相对分子质量＝＝铁的百分含量 （2）酶： 因为亮氨酸和异亮氨酸的相对分子质量相等，所以亮氨酸和异亮氨酸的残基数之比为：1.65%:2.48%=2:3，因此，该酶分子中至少含有2个亮氨酸，3个异亮氨酸。()r 2131.11100159001.65M ??=≈最低 ()r 3131.11100159002.48M ??=≈最低 3．指出下面pH 条件下，各蛋白质在电场中向哪个方向移动，即正极，负极，还是保持原点？ （1）胃蛋白酶（pI 1.0），在pH 5.0； （2）血清清蛋白（pI 4.9），在pH 6.0； （3）α-脂蛋白（pI 5.8），在pH 5.0和pH 9.0； 解答：（1）胃蛋白酶pI 1.0＜环境pH 5.0，带负电荷，向正极移动； （2）血清清蛋白pI 4.9＜环境pH 6.0，带负电荷，向正极移动； （3）α-脂蛋白pI 5.8＞环境pH 5.0，带正电荷，向负极移动； α-脂蛋白pI 5.8＜环境pH 9.0，带负电荷，向正极移动。 4．何谓蛋白质的变性与沉淀？二者在本质上有何区别？ 解答：蛋白质变性的概念：天然蛋白质受物理或化学因素的影响后，使其失去原有的生物活性，并伴随着物理化学性质的改变，这种作用称为蛋白质的变性。变性的本质：分子中各种次级键断裂，使其空间构象从紧密有序的状态变成松散无序的状态，一级结构不破坏。
第七章电化学 7.1用铂电极电解溶液。通过的电流为20 A，经过15 min后，问：（1）在阴极上能析出多少质量的?(2) 在的27℃，100 kPa下的？ 解：电极反应为 电极反应的反应进度为 因此： 7.2 用Pb(s)电极电解Pb(NO3)2溶液，已知溶液浓度为每1g水中含有Pb(NO3)21.66×10-2g。 7.3用银电极电解溶液。通电一定时间后，测知在阴极上析出的，并知阴极区溶液中的总量减少了。求溶液中的和。 解：解该类问题主要依据电极区的物料守恒（溶液是电中性的）。显然阴极区溶液中的总量的改变等于阴极析出银的量与从阳极迁移来的银的量之差：
7.4已知25℃时溶液的电导率为。一电导池中充以此溶液，在25℃时测得其电阻为。在同一电导池中装入同样体积的质量浓度为的溶液，测得电阻为。计算（1）电导池系数；（2）溶液的电导率；（3）溶液的摩尔电导率。 解：（1）电导池系数为 （2）溶液的电导率 （3）溶液的摩尔电导率 7.525℃时将电导率为的溶液装入一电导池中，测得其电阻为。在同一电导池中装入的溶液，测得电阻为。利用表7.3.2中的数据计算的解离度及解离常熟。 解：查表知无限稀释摩尔电导率为 因此，
7.7已知25℃时水的离子积，、和的分别等于，和。求25℃时纯水的电导率。 解：水的无限稀释摩尔电导率为 纯水的电导率 7.10电池电动势与温度的关系为 （1）写出电池反应；（2）计算25℃时该反应的以及电池恒温可逆放电时该反应过程的。 解：（1）电池反应为 （2）25℃时
因此， 7.20在电池中，进行如下两个电池反应： 应用表7.7.1的数据计算两个电池反应的。 解：电池的电动势与电池反应的计量式无关，因此 7.13写出下列各电池的电池反应。应用表7.7.1的数据计算25℃时各电池的电动势、各电池反应的摩尔Gibbs函数变及标准平衡常数，并指明的电池反应能否自发进行。 解：（1）电池反应
物理化学核心教程第二版(沈文霞)课后习题 答案5-8 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
四．概念题参考答案 1．在等温、等压且不做非膨胀功的条件下，当反应的1r m 5 kJ mol G -?=?时，该反应自发进行的方向为 ( ) (A) 正向自发进行 (B) 逆向自发进行 (C) 无法判断 (D) 反应不能进行 答：(C)。 判断反应能否自发进行，要用等温、等压且不做非膨胀功的条件下r m G ?的变化值，而不能用r m G ?的值。除非该反应是在标准压力下进行，则r m 0G ?>，反应能逆向自发进行。或者r m G ?是一个绝对值很大的负值，改变压力商也不可能改变r m G ?的符号，则r m G ?也小于零，这时可以估计反应能自发正向进行。 2．理想气体混合物在化学反应达平衡时，应该使用下列哪个关系式 （ ） （A ） r m ln p G RT K ?=- （B ）r m ln p G RT K ?=- （C ）r m ln x G RT K ?=- （D ）r m ln c G RT K ?=- 答：（B ）。根据理想气体化学势的表示式，对数项中用B /p p 表示，在化学反应等温式中，对数项中是压力商p Q ，达平衡时，是平衡时的压力商，所以标准平衡常数是p K ，相应的Gibbs 自由能的变化值为r m G ?。 3．理想气体反应23CO(g)2H (g)CH OH(g)+=的r m G ?与温度T 的关系为：1r m /(J mol )21 66052.92/K G T -??=-+。若要使反应的平衡常数大于1，则应控制的反应温度为 ( ) (A) 必须低于409.3℃ (B) 必须高于409.3 K (C) 必须低于409.3 K (D) 必须等于409.3 K 答：(C)。r m G ?与标准平衡常数p K 的关系式为r m ln p G RT K ?=-，要使1p K =，则r m 0G ?=。从已知的关系式，解得409.3 K T =。要使反应在标准压力下能自发正向进行，r m G ?必须小于零，所以，根据已知的关系式，反应温度必须低于409.3 K 。 4．在973 K 时，反应222CO(g)H O(g)CO (g)H (g)++的标准平衡常数0.71p K =。若将如下各分压的理想气体混合在一起，CO 100 kPa p =，
第七章化学反应动力学 一．基本要求 1．掌握化学动力学中的一些基本概念，如速率的定义、反应级数、速率系数、基元反应、质量作用定律和反应机理等。 2．掌握具有简单级数反应的共同特点，特别是一级反应和a = b的二级反应的特点。学会利用实验数据判断反应的级数，能熟练地利用速率方程计算速率系数和半衰期等。 3．了解温度对反应速率的影响，掌握Arrhenius经验式的4种表达形式，学会运用Arrhenius经验式计算反应的活化能。 4．掌握典型的对峙、平行、连续和链反应等复杂反应的特点，学会用合理的近似方法（速控步法、稳态近似和平衡假设），从反应机理推导速率方程。学会从表观速率系数获得表观活化能与基元反应活化能之间的关系。 5．了解碰撞理论和过渡态理论的基本内容，会利用两个理论来计算一些简单反应的速率系数，掌握活化能与阈能之间的关系。了解碰撞理论和过渡态理论的优缺点。 6．了解催化反应中的一些基本概念，了解酶催化反应的特点和催化剂之所以能改变反应速率的本质。 7．了解光化学反应的基本定律、光化学平衡与热化学平衡的区别，了解光敏剂、量子产率和化学发光等光化反应的一些基本概念。 二．把握学习要点的建议 化学动力学的基本原理与热力学不同，它没有以定律的形式出现，而是表现为一种经验规律，反应的速率方程要靠实验来测定。又由于测定的实验条件限制，同一个反应用不同的方法测定，可能会得到不同的速率方程，所以使得反应速率方程有许多不同的形式，使动力学的处理变得比较复杂。反应级数是用幂函数型的动力学方程的指数和来表示的。由于动力学方程既有幂函数型，又有非幂函数型，所以对于幂函数型的动力学方程，反应级数可能有整数（包括正数、负数和零）、分数（包括正分数和负分数）或小数之分。对于非幂函数型的动力学方程，就无法用简单的数字来表现其级数。对于初学者，
第十二章表面现象练习题 一、判断题： 1．只有在比表面很大时才能明显地看到表面现象，所以系统表面增大是表面张力产生的原因。 2．对大多数系统来讲，当温度升高时，表面张力下降。 3．比表面吉布斯函数是指恒温、恒压下，当组成不变时可逆地增大单位表面积时，系统所增加的吉布斯函数，表面张力则是指表面单位长度上存在的使表面张紧的力。所以比表面吉布斯函数与表面张力是两个根本不同的概念。 4．恒温、恒压下，凡能使系统表面吉布斯函数降低的过程都是自发过程。 5．过饱和蒸气之所以可能存在，是因新生成的微小液滴具有很大的比表面吉布斯函数。6．液体在毛细管内上升或下降决定于该液体的表面张力的大小。 7．单分子层吸附只能是化学吸附，多分子层吸附只能是物理吸附。 8．产生物理吸附的力是范德华力，作用较弱，因而吸附速度慢，不易达到平衡。 9．在吉布斯吸附等温式中，Γ为溶质的吸附量，它随溶质(表面活性物质)的加入量的增加而增加，并且当溶质达饱和时，Γ达到极大值。。 10．由于溶质在溶液的表面产生吸附，所以溶质在溶液表面的浓度大于它在溶液内部的浓度。 11．表面活性物质是指那些加人到溶液中，可以降低溶液表面张力的物质。 二、单选题： 1．下列叙述不正确的是： (A) 比表面自由能的物理意义是，在定温定压下，可逆地增加单位表面积引起系统吉布斯自由能的增量； (B) 表面张力的物理意义是，在相表面的切面上，垂直作用于表面上任意单位长度功线的表面紧缩力； (C) 比表面自由能与表面张力量纲相同，单位不同； (D) 比表面自由能单位为J·m2，表面张力单位为N·m-1时，两者数值不同。 2．在液面上，某一小面积S周围表面对S有表面张力，下列叙述不正确的是： (A) 表面张力与液面垂直；(B) 表面张力与S的周边垂直； (C) 表面张力沿周边与表面相切； (D) 表面张力的合力在凸液面指向液体内部(曲面球心)，在凹液面指向液体外部。 3．同一体系，比表面自由能和表面张力都用σ表示，它们： (A) 物理意义相同，数值相同；(B) 量纲和单位完全相同； (C) 物理意义相同，单位不同；(D) 前者是标量，后者是矢量。 4．一个玻璃毛细管分别插入25℃和75℃的水中，则毛细管中的水在两不同温度水中上升的高度： (A) 相同；(B) 无法确定； (C) 25℃水中高于75℃水中；(D) 75℃水中高于25℃水中。 5．纯水的表面张力是指恒温恒压组成时水与哪类相接触时的界面张力： (A) 饱和水蒸气；(B) 饱和了水蒸气的空气； (C) 空气；(D) 含有水蒸气的空气。 6．水的相图中s、l、g分别表示固、液、气三态，a、b、c、 d是四种不同的状态，则在这四种状态中没有界面张力、 只有一种界面张力、有两种以上界面张力的状态依次是：
第五章 化学平衡 一．基本要求 1．掌握化学反应等温式的各种形式，并会用来判断反应的方向和限度。 2．了解标准平衡常数的定义，掌握标准平衡常数的各种表示形式和计算方法。 3．掌握标准平衡常数K 与r m G ?在数值上的联系，熟练用热力学方法计算r m G ?，从而获得标准平衡常数的数值。 4．了解标准摩尔生成Gibbs 自由能f m G ?的定义和它的应用。 5．掌握温度对化学平衡的影响，记住van ’t Hoff 公式及其应用。 6．了解压力和惰性气体对化学平衡的影响。 二．把握学习要点的建议 把本章放在多组分系统之后的目的，就是要利用多组分系统中介绍的化学势的概念和各种表示方式，来导出化学反应等温式，从而用来判断化学反应的方向与限度。 本章又用到了反应进度的概念，不过其值处在0 1 mol -的区间之内。因为在利用化学势的表示式来计算反应的Gibbs 自由能的变化值时，是将化学势看作为一个定值，也就是在有限的反应系统中，化学进度为d ξ，如果在一个很大的系统中， 1 mol ξ=。 严格讲，标准平衡常数应该用绝对活度来定义，由于本教材没有介绍绝对活度的概念，所以利用标准态化学势来对标准平衡常数下定义，其含义是一样的。从标准平衡常数的定义式可知，标准平衡常数与标准化学势一样，都仅是温度的函数，因为压力已指定为标准压力。对于液相反应系统，标准平衡常数有其相应的形式。对于复相化学反应，因为纯的凝聚态物质本身就作为标准态，它的化学势就是标准态化学势，已经归入r m G ?中，所以在计算标准平衡常数时，只与气体物质的压力有关。 学习化学平衡的主要目的是如何判断反应的方向和限度，知道如何计算平衡常数，了解温度、压力和惰性气体对平衡的影响，能找到一个经济合理的反应条件，为科研和工业生产服务。而不要过多地去考虑各种浓度表示式和各种平衡常数表示式之间的换算，否则会把自己搞糊涂了，反而没抓住主要内容。 由于标准平衡常数与r m G ?在数值上有联系，r m ln p G RT K ?=-， 所以有了r m G ?的值，就可以计算p K 的值。定义了标准摩尔生成Gibbs 自由能f m G ?，就可以很方便地用热力学数据表中个物质的f m G ?值，来计算反应的r m G ?，从而可以求出标准平衡常数。 为什么说r m G ?与p K 仅是在数值上有联系呢？因为它们处于不同的状态，r m G ?处于标准态，而p K 处于平衡态，它们之间的关系可以这样来理解。根据公式： B r m ,r m B B ()ln T p p G G RT p ν???=?+ ???∏ 在等温、等压不做非膨胀功时，化学反应达到平衡，r m ,()0T p G ?=，才得到
生物化学简明教程课后 习题答案 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】
1绪论 1．生物化学研究的对象和内容是什么？ 解答：生物化学主要研究: （1）生物机体的化学组成、生物分子的结构、性质及功能； （2）生物分子分解与合成及反应过程中的能量变化； （3）生物遗传信息的储存、传递和表达； （4）生物体新陈代谢的调节与控制。 2．你已经学过的课程中哪些内容与生物化学有关。 提示：生物化学是生命科学的基础学科，注意从不同的角度，去理解并运用生物化学的知识。 3．说明生物分子的元素组成和分子组成有哪些相似的规侓。 解答：生物大分子在元素组成上有相似的规侓性。碳、氢、氧、氮、磷、硫等6种是蛋白质、核酸、糖和脂的主要组成元素。碳原子具有特殊的成键性质，即碳原子最外层的4个电子可使碳与自身形成共价单键、共价双键和共价三键，碳还可与氮、氧和氢原子形成共价键。碳与被键合原子形成4个共价键的性质,使得碳骨架可形成线性、分支以及环状的多种多性的化合物。特殊的成键性质适应了 生物大分子多样性的需要。氮、氧、硫、磷元素构成了生物分子碳骨架上的氨基（—NH2）、羟基（—OH）、羰基（C O ）、羧基 （—COOH）、巯基（—SH）、磷酸基（—PO4 ）等功能基团。这些功能基团因氮、硫和磷有着可变的氧化数及氮和氧有着较强的电负性而与生命物质的许多关键作用密切相关。 生物大分子在结构上也有着共同的规律性。生物大分子均由相同类型的构件通过一定的共价键聚合成链状，其主链骨架呈现周期性重复。构成蛋白质的构件是20种基本氨基酸。氨基酸之间通过肽键相连。肽链具有方向性（N 端→C端）,蛋白质主链骨架呈“肽单位”重复；核酸的构件是核苷酸,核苷酸通过3′, 5′-磷酸二酯键相连，核酸链也具有方向性(5′、→3′ ),核酸的主链骨架呈“磷酸-核糖（或脱氧核糖）”重复；构成脂质的构件是甘油、脂肪酸和胆碱，其非极性烃长链也是一种重复结构；构成多糖的构件是单糖，单糖间通过糖苷键相连，淀粉、纤维素、糖原的糖链骨架均呈葡萄糖基的重复。 2 蛋白质化学 1．用于测定蛋白质多肽链N端、C端的常用方法有哪些基本原理是什么 解答：（1） N-末端测定法：常采用2,4 ―二硝基氟苯法、Edman降解法、丹磺酰氯法。 ①2,4 ―二硝基氟苯(DNFB或FDNB)法：多肽或蛋白质的游离末端氨基与 2,4 ―二硝基氟苯（ 2,4 ―DNFB）反应（Sanger反 应），生成DNP―多肽或DNP―蛋白质。由于DNFB与氨基形成的键对酸水解远比肽键稳定，因此DNP―多肽经酸水解后，只有N―末端氨基酸为黄色DNP―氨基酸衍生物，其余的都是游离氨基酸。 ②丹磺酰氯(DNS)法：多肽或蛋白质的游离末端氨基与与丹磺酰氯（DNS―Cl）反应生成DNS―多肽或DNS―蛋白质。由于DNS与氨基形成的键对酸水解远比肽键稳定，因此DNS―多肽经酸水解后，只有N―末端氨基酸为强烈的荧光物质DNS―氨基酸，其余的都是游离氨基酸。 ③苯异硫氰酸脂（PITC或Edman降解）法：多肽或蛋白质的游离末端氨基与异硫氰酸苯酯（PITC）反应（Edman反应），生成苯氨基硫甲酰多肽或蛋白质。在酸性有机溶剂中加热时，N―末端的PTC―氨基酸发生环化，生成苯乙内酰硫脲的衍生物并从肽链上掉下来，除去N―末端氨基酸后剩下的肽链仍然是完整的。 ④氨肽酶法：氨肽酶是一类肽链外切酶或叫外肽酶，能从多肽链的N端逐个地向里切。根据不同的反应时间测出酶水解释放的氨基酸种类和数量，按反应时间和残基释放量作动力学曲线，就能知道该蛋白质的N端残基序列。 （2）C―末端测定法：常采用肼解法、还原法、羧肽酶法。 肼解法：蛋白质或多肽与无水肼加热发生肼解，反应中除C端氨基酸以游离形式存 在外，其他氨基酸都转变为相应的氨基酸酰肼化物。 ②还原法：肽链C端氨基酸可用硼氢化锂还原成相应的α―氨基醇。肽链完全水解后，代表原来C―末端氨基酸的α―氨基醇，可用层析法加以鉴别。 ③羧肽酶法：是一类肽链外切酶，专一的从肽链的C―末端开始逐个降解，释放出游离的氨基酸。被释放的氨基酸数目与种类随反应时间的而变化。根据释放的氨基酸量（摩尔数）与反应时间的关系，便可以知道该肽链的C―末端氨基酸序列。 2．测得一种血红蛋白含铁%，计算其最低相对分子质量。一种纯酶按质量计算含亮氨酸%和异亮氨酸%，问其最低相对分子质量是多少？ 解答： （1）血红蛋白： （2）酶： 因为亮氨酸和异亮氨酸的相对分子质量相等，所以亮氨酸和异亮氨酸的残基数之比为：%:%=2:3，因此，该酶分子中至少含有2个亮氨酸，3个异亮氨酸。 3．指出下面pH条件下，各蛋白质在电场中向哪个方向移动，即正极，负极，还是保持原点？ （1）胃蛋白酶（pI ），在pH ； （2）血清清蛋白（pI ），在pH ； （3）α-脂蛋白（pI ），在pH 和pH ； 解答：（1）胃蛋白酶pI ＜环境pH ，带负电荷，向正极移动； （2）血清清蛋白pI ＜环境pH ，带负电荷，向正极移动； （3）α-脂蛋白pI ＞环境pH ，带正电荷，向负极移动； α-脂蛋白pI ＜环境pH ，带负电荷，向正极移动。 4．何谓蛋白质的变性与沉淀二者在本质上有何区别 解答：蛋白质变性的概念：天然蛋白质受物理或化学因素的影响后，使其失去原有的生物活性，并伴随着物理化学性质的改变，这种作用称为蛋白质的变性。 变性的本质：分子中各种次级键断裂，使其空间构象从紧密有序的状态变成松散无序的状态，一级结构不破坏。 蛋白质变性后的表现：①生物学活性消失；②理化性质改变：溶解度下降，黏度增加，紫外吸收增加，侧链反应增强，对酶的作用敏感，易被水解。
第一章 气体 一.基本要求 1.了解低压下气体的几个经验定律; 2.掌握理想气体的微观模型,能熟练使用理想气体的状态方程; 3.掌握理想气体混合物组成的几种表示方法,注意Dalton 分压定律与Amagat 分体积定律的使用前提; 4.了解真实气体m p V -图的一般形状,了解临界状态的特点及超临界流体的应用; 5.了解van der Waals 气体方程中两个修正项的意义,并能作简单计算。 二.把握学习要点的建议 本章就是为今后用到气体时作铺垫的,几个经验定律在先行课中已有介绍,这里仅就是复习一下而已。重要的就是要理解理想气体的微观模型,掌握理想气体的状态方程。因为了解了理想气体的微观模型,就可以知道在什么情况下,可以把实际气体作为理想气体处理而不致带来太大的误差。通过例题与习题,能熟练地使用理想气体的状态方程,掌握,,p V T 与物质的量n 几个物理量之间的运算。物理量的运算既要进行数字运算,也要进行单位运算,一开始就要规范解题方法,为今后能准确、规范地解物理化学习题打下基础。 掌握Dalton 分压定律与Amagat 分体积定律的使用前提,以免今后在不符合这种前提下使用而导致计算错误。 在教师使用与“物理化学核心教程”配套的多媒体讲课软件讲课时,要认真听讲,注意在Power Point 动画中真实气体的m p V -图,掌握实际气体在什么条件下才能液化,临界点就是什么含义等,为以后学习相平衡打下基础。 三.思考题参考答案 1.如何使一个尚未破裂而被打瘪的乒乓球恢复原状？采用了什么原理？ 答:将打瘪的乒乓球浸泡在热水中,使球的壁变软,球中空气受热膨胀,可使其恢复球状。采用的就是气体热胀冷缩的原理。 2.在两个密封、绝热、体积相等的容器中,装有压力相等的某种理想气体。试问,这两容器中气体的温度就是否相等？ 答:不一定相等。根据理想气体状态方程,若物质的量相同,则温度才会相等。 3. 两个容积相同的玻璃球内充满氮气,两球中间用一根玻管相通,管中间有一
第八章电化学 一．基本要求 1．理解电化学中的一些基本概念，如原电池和电解池的异同点，电极的阴、阳、正、负的定义，离子导体的特点和Faraday 定律等。 2．掌握电导率、摩尔电导率的定义、计算、与浓度的关系及其主要应用等。了解强电解质稀溶液中，离子平均活度因子、离子平均活度和平均质量摩尔浓度的定义，掌握离子强度的概念和离子平均活度因子的理论计算。 3．了解可逆电极的类型和正确书写电池的书面表达式，会熟练地写出电极反应、电池反应，会计算电极电势和电池的电动势。 4．掌握电动势测定的一些重要应用，如：计算热力学函数的变化值，计算电池反应的标准平衡常数，求难溶盐的活度积和水解离平衡常数，求电解质的离子平均活度因子和测定溶液的pH等。 5．了解电解过程中的极化作用和电极上发生反应的先后次序，具备一些金属腐蚀和防腐的基本知识，了解化学电源的基本类型和发展趋势。 二．把握学习要点的建议 在学习电化学时，既要用到热力学原理，又要用到动力学原理，这里偏重热力学原理在电化学中的应用，而动力学原理的应用讲得较少，仅在电极的极化和超电势方面用到一点。 电解质溶液与非电解质溶液不同，电解质溶液中有离子存在，而正、负离子总是同时存在，使溶液保持电中性，所以要引入离子的平均活度、平均活度因子和平均质量摩尔浓度等概念。影响离子平均活度因子的因素有浓度和离子电荷等因素，而且离子电荷的影响更大，所以要引进离子强度的概念和Debye-Hückel极限定律。 电解质离子在传递性质中最基本的是离子的电迁移率，它决定了离子的迁移数和离子的摩尔电导率等。在理解电解质离子的迁移速率、电迁移率、迁移数、电导率、摩尔电导率等概念的基础上，需要了解电导测定的应用，要充分掌握电化学实用性的一面。 电化学在先行课中有的部分已学过，但要在电池的书面表示法、电极反应和电池反应的写法、电极电势的符号和电动势的计算方面进行规范，要全面采用国标所规定的符号，以便统一。会熟练地书写电极反应和电池反应是学好电化学的基础，以后在用Nernst方程计算电极电势和电池的电动势时才不会出错，才有可能利用正确的电动势的数值来计算其它物理量的变化值，如：计算热力学函数的变化值，电池反应的标准平衡常数，难溶盐的活度积，水的解离平衡常数和电解质的离子平均活度因子等。
生物常识 1、遗传变异与特种演化是生物界中存在的普遍现象，这种现象产生的原因是( 基因的重组或突变 ) 2、鳄鱼流泪的原因是(鳄鱼的肾脏发育不完全，需要靠眼睛附近的腺体排除盐分 ) 3、人体消化道中很长的器官是(小肠)。 4、葡萄传入中国的时间是( 西汉) 5、心脏血流方向是( 左心房→左心室→体循环→右心房→右心室→肺循环→左心房) 6、临床上以(血红蛋白值)作为判断贫血的依据。 7、覆盖在大脑半球表面的一层灰质称为(大脑皮层)。 8、医学伦理学具体原则包括(自主原则、不伤害原则、尊重原则、有利原则和公正原则)。 9、心肺复苏的正确步骤是(胸外按压→开放气道→人工呼吸)? 10、(《黄帝内经》《难经》《伤寒杂病论》《神农本草经》)是我国传统医学的四大经典著作。 11、“杂交水稻之父”袁隆平培育出高产的杂交水稻新品种，是利用了( 基因的多样性)。 12、红药水能否和碘酒一起使用( 不能，会有毒性物质产生 )? 13、人的泪水里的咸味是从哪里来的( 血液中来的 )? 14、建国后，我国发行的第一枚生肖邮票的图案是哪种动物( 猴 )? 15、坐长途车要注意揉搓小腿、大腿这是为防止( 脚浮肿 )? 16、绿色食品是指(无污染的安全、优质、营养类食品。)。 17、误食重金属盐会引起中毒，可用于急救的解毒方法是(服用大量的牛奶或豆浆)。 18、( 单选题 )绿色食品是指经专门机构认定，许可使用绿色食品标志的无污染的安全、优质、营养食品，绿色食品标志是由中国绿色食品发展中心在国家
工商行政管理总局正式注册的质量证明商标。绿色食品标志由三部分组成，即上方的太阳、下方的叶片和中心的蓓蕾，标志为( A )。 A. 正圆形，意为保护 B. 椭圆形，意为安全 C. 正方形，意为安全 D. 长方形，意为保护 19、哪种维生素可促进钙的吸收( D )? 20、人体含水量很高的器官是(眼球) 。 21、具有止血功能的维生素是(维生素K)。 化学常识 1、被称为“化学的圣经”的元素周期表是由俄国化学家( 门捷列夫 )首先系统提出的。 2、蒸发时(吸热)，结冰时(放热)。 3、物质构成的很小单元是(夸克和轻子)。 4、吃松花蛋时佐以(食醋)，是为了减少松花蛋的涩味 5、电灯泡中加入少量(红磷)，是为了防止灯丝氧化。 6、纯碱使馒头稀松多孔，是因为化学反应产生( 二氧化碳)。 物理科技 1、20世纪40年代末，美国物理学家( 伽莫夫)等提出了大爆炸宇宙模型，认为宇宙起源于160亿年前温度和密度极高的“原始火球”的一次大爆炸。 2、宇航员在外太空中( 不会(没有空气作为介质，声音无法传播，即使有声音也听不见);)听到声音。 3、光纤通讯为人类提供了难以想象的巨大通信容量和超高速率。被称为“光纤之父”的是(高琨 )。
物理化学核心教程--沈殿霞 课后习题答案 第一章气体 三．思考题参考答案 1．如何使一个尚未破裂而被打瘪的乒乓球恢复原状？采用了什么原理？ 答：将打瘪的乒乓球浸泡在热水中，使球的壁变软，球中空气受热膨胀，可使其恢复球状。采用的是气体热胀冷缩的原理。 2．在两个密封、绝热、体积相等的容器中，装有压力相等的某种理想气体。试问，这两容器中气体的温度是否相等？ 答：不一定相等。根据理想气体状态方程，若物质的量相同，则温度才会相等。 3．两个容积相同的玻璃球内充满氮气，两球中间用一根玻管相通，管中间有一汞滴将两边的气体分开。当左边球的温度为273 K，右边球的温度为293 K 时，汞滴处在中间达成平衡。试问： (1) 若将左边球的温度升高10 K，中间汞滴向哪边移动？ (2) 若将两个球的温度同时都升高10 K，中间汞滴向哪边移动？ 答：（1）左边球的温度升高，气体体积膨胀，推动汞滴向右边移动。 （2）两个球的温度同时都升高10 K，汞滴仍向右边移动。因为左边球的起始温度低，升高10 K所占的比例比右边的大，283/273大于303/293，所以膨胀的体积（或保持体积不变时增加的压力）左边的比右边的大。 4．在大气压力下，将沸腾的开水迅速倒入保温瓶中，达保温瓶容积的0.7左右，迅速盖上软木塞，防止保温瓶漏气，并迅速放开手。请估计会发生什么现象？ 答：软木塞会崩出。这是因为保温瓶中的剩余气体被热水加热后膨胀，当与迅速蒸发的水汽的压力加在一起，大于外面压力时，就会使软木塞崩出。如果软木塞盖得太紧，甚至会使保温瓶爆炸。防止的方法是，在灌开水时不要灌得太快，且要将保温瓶灌满。 5．当某个纯的物质的气、液两相处于平衡时，不断升高平衡温度，这时处
第五章 化学平衡 一．基本要求 1．掌握化学反应等温式的各种形式，并会用来判断反应的方向和限度。 2．了解标准平衡常数的定义，掌握标准平衡常数的各种表示形式和计算方法。 3．掌握标准平衡常数K 与r m G ?在数值上的联系，熟练用热力学方法计算r m G ?，从而获得标准平衡常数的数值。 4．了解标准摩尔生成Gibbs 自由能f m G ?的定义和它的应用。 5．掌握温度对化学平衡的影响，记住van ’t Hoff 公式及其应用。 6．了解压力和惰性气体对化学平衡的影响。 二．把握学习要点的建议 把本章放在多组分系统之后的目的，就是要利用多组分系统中介绍的化学势的概念和各种表示方式，来导出化学反应等温式，从而用来判断化学反应的方向与限度。 本章又用到了反应进度的概念，不过其值处在0 1 mol -的区间之内。因为在利用化学势的表示式来计算反应的Gibbs 自由能的变化值时，是将化学势看作为一个定值，也就是在有限的反应系统中，化学进度为d ξ，如果在一个很大的系统中， 1 mol ξ=。 严格讲，标准平衡常数应该用绝对活度来定义，由于本教材没有介绍绝对活度的概念，所以利用标准态化学势来对标准平衡常数下定义，其含义是一样的。从标准平衡常数的定义式可知，标准平衡常数与标准化学势一样，都仅是温度的函数，因为压力已指定为标准压力。对于液相反应系统，标准平衡常数有其相应的形式。对于复相化学反应，因为纯的凝聚态物质本身就作为标准态，它的化学势就是标准态化学势，已经归入r m G ?中，所以在计算标准平衡常数时，只与气体物质的压力有关。 学习化学平衡的主要目的是如何判断反应的方向和限度，知道如何计算平衡常数，了解温度、压力和惰性气体对平衡的影响，能找到一个经济合理的反应条件，为科研和工业生产服务。而不要过多地去考虑各种浓度表示式和各种平衡常数表示式之间的换算，否则会把自己搞糊涂了，反而没抓住主要内容。 由于标准平衡常数与r m G ?在数值上有联系，r m ln p G RT K ?=-， 所以有了r m G ?的值，就可以计算p K 的值。定义了标准摩尔生成Gibbs 自由能f m G ?，就可以很方便地用热力学数据表中个物质的f m G ?值，来计算反应的r m G ?，从而可以求出标准平衡常数。 为什么说r m G ?与p K 仅是在数值上有联系呢？因为它们处于不同的状态，r m G ?处于标准态，而p K 处于平衡态，它们之间的关系可以这样来理解。根据公式： B r m ,r m B B ()ln T p p G G RT p ν???=?+ ???∏