第一章热力学第一定律习题解答
1． 1mol 理想气体依次经过下列过程：(1)恒容下从 25℃升温至 100℃，(2)绝热自由膨胀至二倍体积，(3)恒压下冷却至25℃。试计算整个过程的Q、W、?U及?H。
解：将三个过程中Q、?U及W的变化值列表如下：
过程Q?U W
(1)C
V ,m
(T
1末
?T
1初
)C
V ,m
(T
1末
?T
1初
)
(2)000
（3）C p,m(T3末?T3初) C
v,m
(T
3末
?T
3初
)
p(V3末?V3初)
则对整个过程:
T= T＝298.15K T= T= 373.15K
1初3末1末3初
Q ＝nC v,m(T1末－T1初)+0+ nC p,m(T3末－T3初)
＝nR(T3末?T3初）
＝[1×8.314×(-75)]J＝-623.55J
?U＝nC v,m(T1末－T1初)+0+nC v,m(T3末－T3初)＝0
W ＝- p(V3末?V3初)＝-nR(T3末?T3初）
＝-[1×8.314×(-75)]J＝623.55J
因为体系的温度没有改变，所以?H＝0
2．0.1mol 单原子理想气体，始态为 400K、101.325kPa，经下列两途径到达相同的终态：
(1)恒温可逆膨胀到10dm3，再恒容升温至610K；
(2) 绝热自由膨胀到6.56dm3，再恒压加热至610K。
分别求两途径的Q、W、?U及?H。若只知始态和终态，能否求出两途径的?U及?H？
解：(1)始态体积V1＝nRT1/p1＝(0.1×8.314×400/101325)dm3＝32.8dm3
W ＝W恒温+W恒容＝nRT ln V
V2+0
1
＝(0.1×8.314×400×ln3210
.8+0)J
＝370.7J
?U＝nC V,m(T2?T1)＝[0.1×3
2 ×8.314 ×(610?400) ]J＝261.9J
1
Q ＝?U +W ＝632.6J
?H＝nC p,m(T2?T1)＝[0.1×5
2 ×8.314 ×(610?400)]＝436.4J
(2)Q ＝Q绝热+Q恒压＝0+nC p,m(T2?T1)＝463.4J
?U＝?U绝热+ ?U恒压＝0+nC V,m(T2?T1)＝261.9J
?H＝?H绝热+ ?H恒压＝0+Q绝热＝463.4J
W ＝?U -Q＝174.5J
若只知始态和终态也可以求出两途径的?U及?H，因为U和H是状态函数，其值只与体系的始终态有关，与变化途径无关。
3.已知100℃，101.325kPa下水的?vap H mθ＝40.67 kJ?mol-1，水蒸气与水的摩尔体积分别
为V m(g)＝30.19dm3?mol-1，V m(l)＝18.00×10-3dm3?mol-1，试计算下列两过程的Q、
W、?U及?H。
(1)1mol 水于100℃，101.325kPa 下可逆蒸发为水蒸气；
(2)1mol 水在 100℃恒温下于真空容器中全部蒸发为蒸气，而且蒸气的压力恰好为
101.325kPa。
解：(1)恒压下的可逆变化Q＝?H＝n?vap H mθ＝40.67kJ
W ＝-p外?V＝- p外(V气?V液)
＝-[101325(30.19-18.00×10-3)×10-
3]J ＝-3.06kJ
?U＝Q+W＝(40.67-3.061)kJ＝37.61kJ
(2) 向真空中蒸发，所以W＝0 由于两过程的始终态相同故
?H和?U与(1)相同
Q＝?U-W＝37.61kJ
4.1mol 乙醇在其沸点时蒸发为蒸气，已知乙醇的蒸发热为858J?g-1，1g 蒸气的体积为
607cm3，忽略液体的体积，试求过程的Q、W、?U及?H。
解：因为是恒压蒸发
Q p＝(46×858) J＝17.16kJ
W ＝?p外×（V2－V1)＝(-1.013×105×670×10-6×46) J＝-3.122kJ
?U＝Q+W＝14.04kJ
2
恒压过程
?H ＝Q p ＝14.04kJ
5. 在 101.325 kPa 下，把一块极小冰粒投入 100g 、-5℃ 的过冷水中，结果有一定数量
的 水凝结为冰，体系的温度则变为 0℃。过程可看作是绝热的。已知冰的熔化热为
333.5 J ?g -1，在 -5～0℃ 之间水的比热容为 4.230 J ?K -1?g -1
。投入极小冰粒的质量可以忽略 不计。
(1) 确定体系的初、终状态，并求过程的?H 。
(2) 求析出冰的量。 解： (1) 体系初态： 100g 、-5℃、 过冷水
终态： 0℃、 冰水混合物
因为是一个恒压绝热过程，所以 ?H ＝Q ＝0
(2) 可以把这个过程理解为一部分水凝结成冰放出的热量用以体系升温至 0℃。
设析出冰的数量为m ，则：
m 水C p ?t ＝m ? fus H
100×4.230×5＝m ×333.5 得 m ＝6.34g
6. 0.500g 正庚烷放在氧弹量热计中，燃烧后温度升高 3.26℃，燃烧前后的平均温度为
25 ℃。已知量热计的热容量为 8176 J?K -1
，计算 25℃ 时正庚烷的恒压摩尔燃烧热。 解：反应方程式 C 7H 16（l ）+ 11O 2(g) → 7CO 2(g) + 8H 2O(l )
反应前后气体化学计量数之差 ?n ＝- 4
Q V ＝C 量热计?t ＝(8176×2.94) J ＝ 24.037 kJ
?r U m ＝
Q
n v
= 240..500307
kJ ＝5150.88kJ
100
? r H m ＝?r U m + ?nRT ＝(5150.88-4×8.314×298.15×10-3
)kJ ＝5141 kJ
7. B 2H 6(g)的燃烧反应为：B 2H 6(g) + 3O 2(g) → B 2O 3(s) + 3H 2O(g)。在 298.15 K 标准状态
下每燃烧 1mol B 2H 6(g) 放热 2020 kJ ，同样条件下 2mol 元素硼燃烧生成 1mol
B 2O 3(s) 时放热 1264 kJ 。求 298.15K 下 B 2H 6(g) 的标准摩尔生成焓。已知 25℃ 时?
f H m θ
(H 2O ， l )＝-285.83kJ? mol -1，水的?vap H m ＝44.01kJ?mol -1
。
解：2mol 元素硼燃烧生成 1mol B 2O 3(s)时放热 1264kJ ，
2B(s) + 1.5 O 2
B 2O 3(s)
?r H m θ
＝-1264kJ ，此反应是 B 2O 3(s) 的生成反应，则 ? f H m θ
(B 2O 3)＝-1264kJ 由反应方程式可得：
? r H m θ
＝? f H m θ
(B 2O 3,s)+3[ ? f H m θ
(H 2O,l)+ ?vap H m ]-? f H m θ
(B 2H 6,g)
? f H m θ
( B 2H 6，g)＝? f H m θ
(B 2O 3)+3( ? f H m θ
（H 2O ，l ）+ ?vap H m )-?r H m θ
3
?f H mθ(B2O3)＝-1264kJ,?r H mθ＝-2020kJ
可求得?f H mθ(B2H6，g)＝30.54kJ?mol-1
8.试求反应CH3COOH(g)→CH4(g) +CO2(g)在727℃的反应焓。已知该反应在25℃
时的反应焓为-36.12 kJ?mol-1。CH3COOH(g)、CH4(g)与CO2(g)的平均恒压摩尔热容分别为52.3、37.7与31.4 J?mo l-1?K-1。
解：反应的?r C p＝37.7 + 31.4-52.3＝16.8 J?mol-1?K-1
由基尔霍夫方程可得：
?r H m(1000K)＝?r H m(298K) +?C p?t
＝(-36.12+16.8×702×10-3) kJ?mol-1＝-24.3 kJ?mol-1
9.反应H2(g)+
1
2O2(g)＝H2O(l)，在298K时，反应热为-285.84kJ?mol-1。试计算反应在800K 的热效应?r H mθ (800K)。已知：H2O(l)在 373K、pθ时的蒸发热为40.65kJ?mol-1；
C p,m(H2)＝29.07-0.84 ×10-3T/K; C p,m(O2)＝36.16 + 0.85 ×10-3T/K
C p,m(H2O,l)＝75.26; C p,m( H2O,g)＝30.0 + 10.71 ×10-3T/K
C p,m单位均为J?K?mol-1，等式左边均除以该量纲。
解：设计如下的过程：
298K H2(g) +
1
O2(g)＝H2O(l)（1）
2
?H3
H2O(l) 373.15K
?H1?H2
?
vap
H
H2O(g) 373.15K
?H4
800K H2(g) +
1
O2(g)＝H2O(g)（2）
2
由此可得：?r H mθ(800K).＝?r H mθ(298K) +?H3+?vap H+?H4-?H1-?H2
＝[-285.84 + 75.26 × (373.15 - 298) ×10-3 + 40.65
+ ∫373800.15(30.0+10.71×10?3t)d t-∫298800(29.07+0.84×10?3t）d t
4
-
1
2 ∫298
800
(36.16 +
0.85×10?
3t )d t ]J/mol ＝-247.4kJ?mol -1
10. 1mol 、20 ℃、101.325kPa 的空气，分别经恒温可逆和绝热可逆压缩到终态压力 506.625kPa ，求这两过程的功。空气的C p ,m ＝29.1J ?K ?mol -1
。空气可假设为理想气体。
解：恒温可逆过程
W ＝nRT ln( p 1 / p 2 )
＝[8.314×293.15×ln(101325/506625)]J?mol -1＝3.922kJ?mol -1
绝热可逆过程,设终态温度为T 2
T p 1?r
C p ,m
29.1
=1.4 可以求得T
2
= (
) r
其中 r =
=
＝464.3K
则
1
T 1
p 2
C
V ,m
29.1 ?8.314 2
则 W ＝?U ＝nC V ,m (T 2 ?T 1 )
＝[1×(29.1-8.314)×(464.3-293.15)]J ＝3.56kJ
11. 在一带理想活塞的绝热气缸中，放有 2mol 、298.15K 、1519.00kPa 的理想气体，分别 经
(1)绝热可逆膨胀到最终体积为 7.59dm 3
；(2)将环境压力突降至 506.625kPa 时，气体 作快速膨胀到终态体积为 7.59dm 3
。求上述两过程的终态T 2 、 p 2 及过程的?H 、W 。
已知该气体C p ,m ＝35.90J ?K ?mol -1
。
解：(1) nRT 1 = p 1V 1
所以 V 1 = nRT 1 / p 1 = (2 ×8.314 × 298.15 /1519.00)m 3 = 3.26dm 3
对绝热可逆过程有
T
2
= ( V
1 ）
r ?1
γ =
35.9 =1.3
T
1
V
2
35.9 ? 8.314
可求得 T ＝231.5K ；
p nRT 2 ×8.314 × 231.5
=
2
=
Pa = 507.1kPa
2
2 V 2
7.59 ×10?3
W ＝?U ＝nC V ,m (T 2 ?T 1 ) ＝n (C p ,m ? R )(T 2 ?T 1 ) ＝-3694J ?H ＝nC p ,m (T 2 ?T 1 ) ＝2×35.90×(231.5-298.15)J ＝-4808J
(2) W ＝- p 外?V ＝[-506.625 × (7.39 - 3.26)]J ＝-2194J ?U ＝W ＝-2194J
?U ＝nC V ,m (T 2 ?T 1 ) 所以T 2 ＝258.42K
5
智慧树知到《简明物理化学》章节测试答案 绪论 1、下述内容不属于物理化学研究的范畴的是 A:电动汽车电池的充电量和充电时间研究 B:冬季燃烧天然气取暖 C:新型洗涤用品的研究 D:核反应堆发电 答案:核反应堆发电 2、下述研究思路不属于物理化学的研究方法的是 A:从简单问题开始研究到研究复杂问题 B:从定性研究到定量研究 C:从特殊到一般再到特殊的研究过程 D:直接从最难的问题开始研究 答案:直接从最难的问题开始研究 第一章 1、下列说法中正确是：()。 A:理想气体等温过程，DT=0，故Q=0 B:理想气体氧气和氢气等容条件下发生化学反应ΔU= C:理想气体等容过程，ΔH= D:理想气体绝热过程，pVγ=常数 答案:理想气体等容过程，ΔH= 2、H2和O2以2：1的摩尔比在绝热钢瓶中反应生成H2O，此过程中下面哪个表示式是正确的（）
A:DH=0 B:DH<0 C:Q<0 D:DU=0 答案:DU=0 3、理想气体从同一始态(P1，V1)出发，经绝热可逆压缩和恒温可逆压缩，使其终态都达到体积V2，则两过程作的功的绝对值应有() A:绝热可逆压缩功大于恒温可逆压缩功 B:绝热可逆压缩功等于恒温可逆压缩功 C:绝热可逆压缩功小于恒温可逆压缩功 D:无确定关系 答案:绝热可逆压缩功大于恒温可逆压缩功 4、理想气体向真空容器中膨胀，以所有的气体作为研究体系，一部分气体进入真空容器后，余下的气体继续膨胀所做的体积功() A:W>0 B:W=0 C:W<0 D:无法计算 答案:W=0 5、化学反应A→B，A→C的焓变分别为ΔrH1和ΔrH2，那么化学反应B→C的焓变ΔrH3为（） A:ΔrH3=ΔrH1+ΔrH2 B:ΔrH3=ΔrH1-ΔrH2 C:ΔrH3=-ΔrH1+ΔrH2
1. 2mol 298K ，5dm 3的He(g)，经过下列可逆变化： （1） 等温压缩到体积为原来的一半； （2） 再等容冷却到初始的压力。 求此过程的Q W U H S ???、、、和。已知=),(,g He C m p ?K -1?mol -1。 解：体系变化过程可表示为 W=W 1+W 2=nRTln 1 2V V +0=2××298×=-3435(J) Q=Q 1+Q 2=W 1+ΔU 2=-3435+n m v C ,ΔT=-3435+n m v C ,(298-298/2) ; =-3435+(-3716)=-7151(J) ΔU=ΔU 1+ΔU 2=ΔU 2=-3716(J) 2. ΔS=ΔS 1+ΔS 2=nRln 12V V +? 21,T T m v T dT nC =2××+2××1-?K J 理想气体从40℃冷却到20℃， 同时体积从250dm 3 变化到50dm 3。已知该气体的m p C ,=?K -1?mol -1，求S ?。 解：假设体系发生如下两个可逆变化过程 250dm 3 等温 50dm 3 等容 50dm 3 40℃ ΔS 1 40℃ ΔS 2 20℃ ΔS=ΔS 1+ΔS 2=nRln 12V V +? 21,T T m v T dT nC =10Rln 250 50 +10×4015.2732015.273++ =(1-?K J ) 》 3. 2mol 某理想气体(m p C ,= J ?K -1?mol -1)在绝热条件下由,膨胀到，求该过程的 Q W U H S ???、、、和。 解： 绝热 膨胀 ∵m p C ,=11--??mol K J ∴ m v C ,=1 -?K J 且Q=0 ΔU= ? 2 1 ,T T m v dT nC =2×× W=-ΔU=2930(J) 等温压缩 等容冷却
物理化学核心教程（第二版）参考答案 第一章气体 一、思考题 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，两球中间用一玻管相通，管中间有一汞滴将两边的气体分开。当左球的温度为273 K，右球的温度为293 K时，汞滴处在中间达成平衡。试问： （1）若将左球温度升高10 K，中间汞滴向哪边移动 （2）若两球温度同时都升高10 K, 中间汞滴向哪边移动 答：（1）左球温度升高，气体体积膨胀，推动汞滴向右边移动。 （2）两球温度同时都升高10 K，汞滴仍向右边移动。因为左边起始温度低，升高10 K所占比例比右边大，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）左边比右边大。 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。防止的方法是灌开水时不要太快，且要将保温瓶灌满。 5. 当某个纯物质的气、液两相处于平衡时，不断升高平衡温度，这时处于平衡状态的气-液两相的摩尔体积将如何变化 答：升高平衡温度，纯物的饱和蒸汽压也升高。但由于液体的可压缩性较小，热膨胀仍占主要地位，所以液体的摩尔体积会随着温度的升高而升高。而蒸汽易被压缩，当饱和蒸汽压变大时，气体的摩尔体积会变小。随着平衡温度的不断升高，气体与液体的摩尔体积逐渐接近。当气体的摩尔体积与液体的摩尔体积相等时，这时的温度就是临界温度。 6. Dalton分压定律的适用条件是什么Amagat分体积定律的使用前提是什么 答：实际气体混合物（压力不太高）和理想气体混合物。与混合气体有相同温度和相同压力下才能使用，原则是适用理想气体混合物。
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1 A. ΔU=Q V B. W=nRTln(p 2/p 1)(用到了pv=nRT) C. ΔU=dT C m ,V T T 2 1? 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 7. D ( ) 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 8. B
简明物理化学第四版答案 【篇一：网《物理化学简明教程》第四版相关练习题及 答案】 txt>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。 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； 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；
第一章 【理想气体的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=O, dH=O,A U=O,A H=0 变温过程：△ U=nC,m△H=nC,m △ T 节流膨胀：(特点)绝热、定焓，??? Q=Q △ 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+；对微小变化：dU=8 Q+8 W(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3表示，以示区别。) 4. 膨胀作功：①自由膨胀：W=0②等外压膨胀：W=-P外(V2-V i)=P2 (V1-V2); ③可逆膨胀：W=i RT In也=nRT In旦；④多次等外压膨胀，做 V2 P 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= ：P e dV ：(R dP)dV P i△V nRT(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Q p =△ H，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。 9. ①等压热容Cp：C p仝(-)p , △ H Q p C p dT dT T ②等容热容Cv：C v-Q v(—)V ,△u Q v C v dT ；③ Q p Q v△nRT dT T p 10. 理想气体的Cp与Cv之差：C p C V nR或C p,m C v,m R；单原子分子系统：C v,m 2R ,双原子分子系统：C v,m 2 R △H n C p,m △T , n C v,m △T 11. 绝热过程的特点：绝热压缩，使体系温度升高，而绝热膨胀，可获得低温。 理想气体绝热可逆：C pm ln卫Rin空C vm ln^ Rln V2 壬P1 ，T1 V1 13. 绝热功的求算： ①理想气体绝热可逆过程的功：W P2V2PM nR(T2 T1) 1 1 ②绝热状态变化过程的功：W nC v,m△T【适用于定组成圭寸闭体系的一般绝热过程，不一定是可逆过程。】 14. 焦-汤系数定义：J T ( T)H P 若TT > 0,经节流膨胀后，气体温度降低。(随着压力的降低气体温度也降低)； 若TT V 0,经节流膨胀后，气体温度升高。(随着压力的降低气体温度升高) 若TT=0,经节流膨胀后，气体温度不变。(随着压力的降低气体温度不变) 此时的温度称为转化温度
1. 2mol 298K ，5dm 3 的He(g)，经过下列可逆变化： （1） 等温压缩到体积为原来的一半； （2） 再等容冷却到初始的压力。 求此过程的Q W U H S ???、、、和。已知=),(,g He C m p ?K -1 ?mol -1 。 解：体系变化过程可表示为 W=W 1+W 2=nRTln 1 2V V +0=2××298×=-3435(J) Q=Q 1+Q 2=W 1+ΔU 2=-3435+n m v C ,ΔT=-3435+n m v C ,(298-298/2) =-3435+(-3716)=-7151(J) ΔU=ΔU 1+ΔU 2=ΔU 2=-3716(J) 2. ΔS=ΔS 1+ΔS 2=nRln 12V V +? 21,T T m v T dT nC =2××+2××1-?K J 理想气体从40℃冷却到20℃， 同时体积从250dm 3 变化到50dm 3 。已知该气体的m p C ,=?K -1?mol -1 ，求S ?。 解：假设体系发生如下两个可逆变化过程 250dm 3 等温 50dm 3 等容 50dm 3 40℃ ΔS 1 40℃ ΔS 2 20℃ ΔS=ΔS 1+ΔS 2=nRln 12V V +? 21,T T m v T dT nC =10Rln 250 50 +10×4015.2732015.273++ =(1-?K J ) 3. 2mol 某理想气体(m p C ,= J ?K -1?mol -1 )在绝热条件下由,膨胀到，求该过程的 Q W U H S ???、、、和。 解： 绝热 膨胀 ∵m p C ,=11--??mol K J ∴ m v C ,=1 -?K J 且Q=0 ΔU=? 2 1 ,T T m v dT nC =2×× W=-ΔU=2930(J) 等温压缩 等容冷却
物理化学作业题答案 第六章 相平衡 思考题 5．在含有氨的容器中氯化铵固体分解达平衡，43NH Cl(s)NH (g)HCl(g)+垐?噲?。指出该系统的独立组分数、 相数和自由度？ 答：反应中有三个物种，一个平衡限制条件，没有浓度限制条件。所以独立组分数为2，相数为2，自由度为2。 习题解析 3．3CaCO (s)在高温下分解为CaO(s)和2CO (g)，根据相律解释下述实验事实。 (1) 在一定压力的2CO (g)中，将3CaCO (s)加热，实验证明在加热过程中，在一定的温度范围内3CaCO (s)不会分解。(2) 在3CaCO (s)的分解过程中，若保持2CO (g)的压力恒定，实验证明达分解平衡时，温度有定值。 解：(1) 该系统中有两个物种，2CO (g)和3CaCO (s)，所以物种数2S =。在没有发生反应时，组分数2C =。现在是一个固相和一个气相两相共存，2P =。当2CO (g)的压力有定值时，根据相律，条件自由度 *12121f C P =+-=+-=。这个自由度就是温度，即在一定的温度范围内，可维持两相平衡共存不变，所以3CaCO (s)不会分解。 （2）该系统有三个物种，2CO (g)，3CaCO (s)和CaO(s)，所以物种数3S =。有一个化学平衡，1R =。没有浓度限制条件，因为产物不在同一个相，故2C =。现在有三相共存（两个固相和一个气相），3P =。若保持 2CO (g)的压力恒定，条件自由度*12130f C P =+-=+-=。也就是说，在保持2CO (g)的压力恒定时，温度 不能发生变化，即3CaCO (s)的分解温度有定值。 5．结霜后的早晨冷而干燥，在-5℃，当大气中的水蒸气分压降至 Pa 时，霜会升华变为水蒸气吗? 若要使霜不升华，空气中水蒸气的分压要有多大？已知水的三相点的温度和压力分别为 K 和611 Pa ，水的摩尔气化焓 1vap m 45.05 kJ mol H -?=?，冰的摩尔融化焓1fus m 6.01 kJ mol H -?=?。设相变时的摩尔焓变在这个温度区间内是 常数。 解：冰的摩尔升华焓等于摩尔熔化焓与摩尔气化焓的加和， sub m vap m fus m H H H ?=?+?11(45.05 6.01) kJ mol 51.06 kJ mol --=+?=? 用Clausius-Clapeyron 方程，计算 K （-5℃）时冰的饱和蒸气压 (268.15K)51 06011 ln 611 Pa 8.314273.16268.15p = - ? ? ??? 解得 (268.15K)401.4 Pa p = 而 K （-5℃）时，水蒸气的分压为 Pa ，低于霜的水蒸气分压，所以这时霜要升华。当水蒸气分压等于或大于401.4 Pa 时，霜可以存在。
1. 2mol 298Ｋ，5ｄｍ3的He （g ）,经过下列可逆变化: （1） 等温压缩到体积为原来的一半; （2） 再等容冷却到初始的压力。 求此过程的Q W U H S ???、、、和。已知=),(,g He C m p 20.8Ｊ?Ｋ-１?mol -１。 解：体系变化过程可表示为 W ＝W 1+W 2=n ＲT ｌn 1 2V V +0=2×８.314×２98×l ｎ0.５=－343５(J ） Ｑ＝Q 1＋Q 2=W 1+ΔU 2=-3４３5+ｎm v C ,ΔT=-3４35+n m v C ,(２98－2９8/2) =-3４３５+(－371６)=－71５１(J) ΔU=ΔU 1+ΔＵ2=ΔＵ２=-37１6(Ｊ) ΔS=ΔS 1+ΔＳ２=nRln 12V V +? 21,T T m v T dT nC =2×8．314×ln0.5+２×1.5×8.3１4ｌn ０．５ =-281８（1-?K J ） 2. 10mol 理想气体从40℃冷却到2０℃,同时体积从250ｄm ３ 变化到５0dm 3。已知该气体的 m p C ,＝29.２０Ｊ?Ｋ-1?mol -１,求S ?。 解:假设体系发生如下两个可逆变化过程 ２5０dm 3 等温 ５0dm ３ 等容 50d ｍ3 40℃ ΔＳ1 ４０℃ ΔS 2 20℃ ΔS=ΔS 1+ΔS 2＝n Ｒln 12V V +? 21,T T m v T dT nC =10Ｒln 250 50＋10×(２9.20-8.３１4)×ln 4015.2732015.273++ =-１４７.6(1-?K J ) 3. 2mol 某理想气体(m p C ,=２9.3６ J ?K -１?mol -1)在绝热条件下由２７3.2Ｋ,１.0MPa 膨胀到 203.6Ｋ,0.1MPa 求该过程的Q W U H S ???、、、和。 解：27３.２K 绝热 203.6K 1.0ＭPa 膨胀 0.1MPa 等温压缩 等容冷却
第一章热力学第一定律习题解答 1． 1mol 理想气体依次经过下列过程：(1)恒容下从 25℃升温至 100℃，(2)绝热自由膨胀至二倍体积，(3)恒压下冷却至25℃。试计算整个过程的Q、W、?U及?H。 解：将三个过程中Q、?U及W的变化值列表如下： 过程Q?U W (1)C V ,m (T 1末 ?T 1初 )C V ,m (T 1末 ?T 1初 ) (2)000 （3）C p,m(T3末?T3初) C v,m (T 3末 ?T 3初 ) p(V3末?V3初) 则对整个过程: T= T＝298.15K T= T= 373.15K 1初3末1末3初 Q ＝nC v,m(T1末－T1初)+0+ nC p,m(T3末－T3初) ＝nR(T3末?T3初） ＝[1×8.314×(-75)]J＝-623.55J ?U＝nC v,m(T1末－T1初)+0+nC v,m(T3末－T3初)＝0 W ＝- p(V3末?V3初)＝-nR(T3末?T3初） ＝-[1×8.314×(-75)]J＝623.55J 因为体系的温度没有改变，所以?H＝0 2．0.1mol 单原子理想气体，始态为 400K、101.325kPa，经下列两途径到达相同的终态： (1)恒温可逆膨胀到10dm3，再恒容升温至610K； (2) 绝热自由膨胀到6.56dm3，再恒压加热至610K。 分别求两途径的Q、W、?U及?H。若只知始态和终态，能否求出两途径的?U及?H？ 解：(1)始态体积V1＝nRT1/p1＝(0.1×8.314×400/101325)dm3＝32.8dm3 W ＝W恒温+W恒容＝nRT ln V V2+0 1 ＝(0.1×8.314×400×ln3210 .8+0)J ＝370.7J ?U＝nC V,m(T2?T1)＝[0.1×3 2 ×8.314 ×(610?400) ]J＝261.9J 1
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
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
1. 2m o l 298K ，5d m 3的H e (g )，经过下列可逆变化： （1） 等温压缩到体积为原来的一半； （2） 再等容冷却到初始的压力。 求此过程的Q W U H S ???、、、和。已知=),(,g He C m p ?K -1?mol -1。 解：体系变化过程可表示为 W=W 1+W 2=nRTln 1 2V V +0=2××298×=-3435(J) Q=Q 1+Q 2=W 1+ΔU 2=-3435+n m v C ,ΔT=-3435+n m v C ,(298-298/2) =-3435+(-3716)=-7151(J) ΔU=ΔU 1+ΔU 2=ΔU 2=-3716(J) 2. ΔS=ΔS 1+ΔS 2=nRln 12 V V +?21,T T m v T dT nC =2××+2××1-?K J 理想气体从40℃冷却到20℃，同时体积从250dm 3 变化到50dm 3。已知该气体的m p C ,=?K -1?mol -1，求S ?。 解：假设体系发生如下两个可逆变化过程 250dm 3 等温 50dm 3 等容 50dm 3 40℃ ΔS 1 40℃ ΔS 2 20℃ ΔS=ΔS 1+ΔS 2=nRln 12V V +?21,T T m v T dT nC =10Rln 250 50+10×4015.2732015.273++ =(1-?K J ) 3. 2mol 某理想气体(m p C ,= J ?K -1?mol -1)在绝热条件下由,膨胀到，求该过程的 Q W U H S ???、、、和。 解： 绝热 膨胀 ∵m p C ,=11--??mol K J ∴ m v C ,=1-?K J 且Q=0 ΔU=?2 1,T T m v dT nC =2×× W=-ΔU=2930(J) 等温压缩 等容冷却
简明物理化学第二章思考题提示 1．参考教材35页 2．（1）注意是否同时引起其他变化，参考教材35页。 （2）注意适用的系统及过程，参考教材38页。 （3）G函数作为一个导出函数，自身没有物理意义。系统进行过程状态变化，状态函数G的变化量为ΔG，只有在等温等压可逆过程时， ΔG=-W′,；其他过程则ΔG=-W′, (数值相等)不成立。也就说在特定条件下ΔG具有一定的物理意义，在等温等压没有非体积功的条件下，ΔG代表系统所能做的最大非体积功。 （4）参考教材38和48页。 3．计算过程的熵变，要区分是可逆还是不可逆，不可逆过程不能用实际的热温商计算。 4．参考教材48页，注意ΔG判据的适用条件。（等压） 5．参考教材48页，注意ΔG判据的适用条件。（非体积功） 6．系统前后状态相同，其状态函数的变化量相同，与所经历的过程无关。7．（1）ΔU, ΔH, ΔS, ΔG (2)ΔU (3) ΔG (4)ΔS 8．(1),(2),(3)正确。 9．(1)封闭系统，等温过程； (2) 简单封闭系统（状态函数是两个自变量的函数），可逆过程； (3)1摩尔理想气体指定状态(T,P) , (4) 封闭系统，等温，等压，W′,=0的可逆过程。 10．注意公式适用条件，简单封闭系统（状态函数是两个自变量的函数），等温，等压，W′,=0的可逆过程。 11．（1）Q,W,ΔU,ΔH,ΔS都为正 , ΔG=0。 （2）W=0, 由于初末态与第一问完全相同，所以ΔU,ΔH,ΔS, ΔG与第一问相同。根据ΔU >0，可知Q,>0。 （3）ΔS都为正, ΔG为负，W, Q,ΔU ΔH都为0 。 （4）ΔS为正, ΔG为负， Q,W,ΔU,ΔH都为0 。
第一章热力学第一定律习题解答 1． 1ｍol理想气体依次经过下列过程:(1）恒容下从 2５℃升温至 100℃，(2)绝热自由膨胀 至二倍体积,(3)恒压下冷却至2５℃。试计算整个过程的Q、W、?U及?H。解：将三个过程中Q、?Ｕ及W的变化值列表如下： 过程Q?ＵW (1）C V ,ｍ （Ｔ 1末 ?Ｔ １初 ) C V ,m （T 1末 ?T 1 初 ) (２）00０ (３）C p,m(T3末?T３初) C v，m (T ３末 ?Ｔ 3 初 ） ｐ(V３末?V3初) 则对整个过程: T = T=２９8.１ ５ＫT= T = 37 ３.15K 1初3末1末3初 Ｑ=nＣv，m(T１末－T１初)＋０＋ nC p，m(Ｔ3末－T３初) ＝ｎR（T3末?T3初) ＝[１×8.314×(-75)]J=-62３.55J ?U=nＣv,m(T1末-Ｔ1初)+０+nC v,m（T3末－T3初)=０ W ＝-p(V3末?V3初）=-nR(T3末?Ｔ3初） ＝－[1×8．31４×（-7５）]J＝６23.55Ｊ 因为体系的温度没有改变，所以?H=0 2.0.1mol 单原子理想气体，始态为 400K、１01.325ｋPa，经下列两途径到达相同的终态： (1)恒温可逆膨胀到10ｄｍ3，再恒容升温至６１0K; (2) 绝热自由膨胀到6.５6ｄm3,再恒压加热至610K。 分别求两途径的Q、Ｗ、?U及?H。若只知始态和终态,能否求出两途径的?U及?H？ 解:(1)始态体积Ｖ1＝nRT1/p1＝(0．1×８.３１4×400/101325)dm3＝32.8dm３ W ＝Ｗ恒温+Ｗ恒容=ｎＲT ln V Ｖ2＋０ １ =（0.1×8.314×400×ｌｎ3210 .8+0）J ＝370.7Ｊ
物理化学第二版课后答案 【篇一：大学物理化学核心教程第二版(沈文霞)课后参 考答案第8章】 ．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
1. 2 m o l 298K ，5d m 3 的H e (g )，经过下列可逆变化： （1） 等温压缩到体积为原来的一半； （2） 再等容冷却到初始的压力。 求此过程的Q W U H S ???、、、和。已知=),(,g He C m p 20.8J ?K -1?mol -1。 解：体系变化过程可表示为 W=W 1+W 2=nRTln 1 2 V V +0=2×8.314×298×ln0.5=-3435(J) Q=Q 1+Q 2=W 1+ΔU 2=-3435+n m v C ,ΔT=-3435+n m v C ,(298-298/2) =-3435+(-3716)=-7151(J) ΔU=ΔU 1+ΔU 2=ΔU 2=-3716(J) ΔS=ΔS 1+ΔS 2=nRln 1 2 V V +? 2 1 ,T T m v T dT nC =2×8.314×ln0.5+2×1.5×8.314ln0.5 =-2818(1 -?K J ) 2. 10mol 理想气体从40℃冷却到20℃，同时体积从250dm 3 变化到50dm 3。已知该气体的 m p C ,=29.20J ?K -1?mol -1，求S ?。 解：假设体系发生如下两个可逆变化过程 250dm 3 等温 50dm 3 等容 50dm 3 40℃ ΔS 1 40℃ ΔS 2 20℃ ΔS=ΔS 1+ΔS 2=nRln 1 2V V + ? 2 1 ,T T m v T dT nC =10Rln 250 50 +10×(29.20-8.314)×ln 4015.2732015.273++ =-147.6(1-?K J ) 3. 2mol 某理想气体(m p C ,=29.36 J ?K -1?mol -1)在绝热条件下由273.2K,1.0MPa 膨胀到203.6K ， 0.1MPa 求该过程的Q W U H S ???、、、和。 解：273.2K 绝热 203.6K 1.0MPa 膨胀 0.1MPa ∵m p C ,=29.361 1 --? ?mol K J 等温压缩 等容冷却
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，要求能掌握具有简单级数的反应，主要是一级反应、a = b的二级反应和零级反应的动力学处理方法及其特点。
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。
物理化学作业题答案 第六章 相平衡 思考题 5．在含有氨的容器中氯化铵固体分解达平衡，43NH Cl(s)NH (g)HCl(g)+垐?噲?。指出该系统的独立组分数、 相数和自由度？ 答：反应中有三个物种，一个平衡限制条件，没有浓度限制条件。所以独立组分数为2，相数为2，自由度为2。 习题解析 3．3CaCO (s)在高温下分解为CaO(s)和2CO (g)，根据相律解释下述实验事实。 (1) 在一定压力的2CO (g)中，将3CaCO (s)加热，实验证明在加热过程中，在一定的温度范围内3CaCO (s)不会分解。(2) 在3CaCO (s)的分解过程中，若保持2CO (g)的压力恒定，实验证明达分解平衡时，温度有定值。 解：(1) 该系统中有两个物种，2CO (g)和3CaCO (s)，所以物种数2S =。在没有发生反应时，组分数2C =。现在是一个固相和一个气相两相共存，2P =。当2CO (g)的压力有定值时，根据相律，条件自由度*12121f C P =+-=+-=。这个自由度就是温度，即在一定的温度范围内，可维持两相平衡共存不变，所以3CaCO (s)不会分解。 （2）该系统有三个物种，2CO (g)，3CaCO (s)和CaO(s)，所以物种数3S =。有一个化学平衡，1R =。没有浓度限制条件，因为产物不在同一个相，故2C =。现在有三相共存（两个固相和一个气相），3P =。若保持2CO (g)的压力恒定，条件自由度*12130f C P =+-=+-=。也就是说，在保持2CO (g)的压力恒定时，温度不能发生变化，即3CaCO (s)的分解温度有定值。 5．结霜后的早晨冷而干燥，在-5℃，当大气中的水蒸气分压降至 Pa 时，霜会升华变为水蒸气吗? 若要使霜不升华，空气中水蒸气的分压要有多大？已知水的三相点的温度和压力分别为 K 和611 Pa ，水的摩尔气化焓1vap m 45.05 kJ mol H -?=?，冰的摩尔融化焓1fus m 6.01 kJ mol H -?=?。设相变时的摩尔焓变在这个温度区间内是常数。 解：冰的摩尔升华焓等于摩尔熔化焓与摩尔气化焓的加和， sub m vap m fus m H H H ?=?+?11(45.05 6.01) kJ mol 51.06 kJ mol --=+?=? 用Clausius-Clapeyron 方程，计算 K （-5℃）时冰的饱和蒸气压 (268.15K) 51 06011 ln 611 Pa 8.314273.16268.15p =-?? ??? 解得 (268.15K)401.4 Pa p = 而 K （-5℃）时，水蒸气的分压为 Pa ，低于霜的水蒸气分压，所以这时霜要升华。当水蒸气分压等于或大于401.4 Pa 时，霜可以存在。