第三章物理化学法练习
一、判断题
1. 栅渣量只与栅条间隙的大小有关，而与地区特点、废水流量以及下水道系统的类型无关。（）
2. 空气搅拌适合于任何废水的水质调节池（）
3. 在温度一定的条件下，平衡吸附量是一个常数，与吸附质的平衡浓度无关。（）
4. 石灰干法投加法具有药剂制备与投配容易、卫生条件较好，投资少等优点，因此广泛在废水处理中应用。（）
5. 格栅去除的对象是废水中的胶体（1～100nm）和细微悬浮物（100～10000nm）。（）
6. 为了能够使混凝剂与废水充分混合，达到较好的混凝效果，应在较长时间里保持较高的搅拌强度。（）
7. 石灰来源广泛，价格便宜、反应迅速、沉渣量少、易脱水，因此是一种常用的酸性废水中和剂。（）
8. 沉淀池悬浮物的去除效率是衡量沉淀效果的主要指标。（）
9. 物理法是指凡是借助物理作用或通过物理作用使废水发生变化的处理过程。（）
11. 格栅后应设置工作台，一般应低于格栅上游最高水位0.5m（）
12. 重力式滤池一般用于小型水厂或工业废水处理（）
13. 一般聚合盐混凝剂的投加量大体为普通混凝剂的1/2~1/4（）
14. 中和的方法可处理任何酸性或碱性废水（）
15. 当废水量较小时，可采用平流式或辐流式沉淀池（）
16. 气水反冲洗常用于细滤料滤池的冲洗（）
18. 在污水深度处理中，滤池滤层的膨胀率越高，冲洗效果越好。（）
19. 影响消毒效果的最重要因素是废水的性质（）
20. 电动机运行中，如果电网电压下降到额定电压的85％时，电动机会出现“堵转”现象，此时应采用自锁控制线路避免事故的发生。（）
21. 废水治理中危害性很大的重金属废水的主要处理方法为化学沉淀法。（）
23. 离子交换树脂的交换能力不受pH值影响。（）
24. 悬浮固体是可沉固体中的一部分。（）
25. 筛网的孔眼通常小于4mm，一般为0.15～1.0mm。由于孔眼细小，当用于城市污水处理时，其去除BOD5的效果相当于初沉从池。（）
26. 隔油池只需具备收油设施（）
27. 使用活性炭吸附法处理废水时，水中的无机盐含量，尤其是重金属的含量越高越好。（）
二、选择题
1. 下列关于格栅位置的说法，哪一项正确？（）
A. 泵房集水井的进口处
B. 沉砂池出口处
C. 曝气池的进口处
D. 泵房出口处
2. 为了使平流式沉砂池正常运行，主要要求控制（）
A. 悬浮物尺寸
B. 曝气量
C. 污水流速
D. 细格栅的间隙宽度
3. 沉淀池由（）个功能区组成。
A. 2
B. 3
C. 4
D. 5
4. 混凝处理的反应阶段的速度梯度和反应时间应控制在什么范围？（）
A. 速度梯度为500～1000s-1,搅拌时间为10～30s。
B. 速度梯度为500～1000s-1,搅拌时间为1～30min。
C.速度梯度为10～200s-1,搅拌时间为10～30s。
D.速度梯度为10～200s-1,搅拌时间为10～30min。
5. 下列关于栅渣的说法中哪一项是错误的？（）
A. 栅渣压榨机排出的压榨液可以通过明槽导入污水管道中
B. 栅渣堆放处应经常清洗，并消毒
C. 栅渣量与地区特点、栅条间隙大小、废水流量以及下水道系统的类型等因素有关。
D. 清除的栅渣应及时运走处置掉，防止腐败产生恶臭，招引蚊蝇。
6. 沉淀池的形式按（）不同，可以分为平流式、竖流式和辐流式三种。
A. 池子的结构
B. 水流的方向
C. 池子的容积
D. 水流的速度
7. 下列关于液氯消毒影响因素说法正确的是（）。
A. pH越低，消毒效果越好
B. 温度越高，液氯分解越快，低温条件下的消毒效果比高温条件下要好
C. 污水的浊度越小，消毒效果越好
D. 液氯对单个游离的细菌和成团的细菌有同样的消毒效果。
8. 沉砂池的功能是从污水中分离（）较大的无机颗粒。
A. 比重
B. 重量
C. 颗粒直径
D. 体积
9. 沉淀池的操作管理中主要工作为（）
A. 取样
B. 清洗
C. 撇浮渣
D. 排泥
10. 格栅运行管理和设计的主要参数除栅距和过栅流速外，还包括( )
A、水头损失
B、栅渣量
C、清渣方式
D、水头损失和栅渣量
11. ( )池型呈长方形，水是按水平方向流过沉降区并完成沉降过程的。
A、竖流式沉淀池
B、平流式沉淀池
C、斜板沉淀池
D、辐流式沉淀池
12. 碱性废水的中和方法除利用酸性废水中和及投酸中和外，还包括( )
A、投碱中和
B、过滤中和
C、酸性气体中和
D、废渣中和
13. 沉降法的主要去除对象是悬浮液中粒径在（）um以上的可沉固体颗粒。
A. 1
B. 10
C. 100
D. 1000
14. 废水在平流沉砂池内最大流量时，停留时间不应小于（）。
A. 30s
B. 20s
C. 10s
D.5s
15. 臭氧消毒的优点是（）
A. 运行费低
B. 便于管理
C. 不受水的pH影响
D. 可持续消毒
16. （）气浮法是目前应用最广泛的一种气浮法。
A. 电
B. 溶气
C. 散气
D. 涡凹
17. 压力溶气气浮法中，当采用填料溶气罐时，以（）方式供气为好。
A. 泵前插管
B. 鼓风机
C. 射流
D. 空压机
18. 下列哪种滤池可以省去反冲洗罐和水泵。（ ）
A. 重力式滤池
B. 压力式滤池
C. 快滤池
D. 虹吸滤池
19. 格栅不可安装于（ ）
A. 泵房进口处
B. 水井进口处
C. 二沉池进口处
D. 污水渠道进口处
20. UASB 反应器启动成功的标志是（ ）
A. 颗粒污泥化
B. 污泥絮状化
C. 有沼气产生
D. pH 在6～9之间
21. 紫外线消毒灯管的紫外强度低于（ ），就应该更换灯管。
A. 2000uW/cm2
B. 2500uW/cm2
C. 3000uW/cm2
D. 3500uW/cm2
22. 以下处理方法中不属于深度处理的是（ ）
A. 吸附
B. 离子交换
C. 沉淀
D. 膜技术
23. 下列说法中不正确的是（ ）
A. 较高的温度对消毒有利
B. 水中杂质越多，消毒效果越差
C. 污水的pH 较高时，次氯酸根的浓度增加，消毒效果增加
D. 消毒剂与微生物的混合效果越好，杀菌率越高。
24. 下列说法正确的是（ ）
A. 废水pH 对吸附的影响与吸附剂的性质无关。
B. 温度越高对吸附越有利。
C. 共存物对吸附无影响。
D. 吸附质在废水中的溶解度对吸附有较大的影响。
三、概念题
1. 反冲洗时滤层的膨胀率（P80）
反冲洗时，滤层膨胀后所增加的厚度与膨胀前厚度之比，可用下式计算：
0100%L L e L -=?
式中：e —滤料的膨胀率，%；
L —滤料层膨胀后厚度，m ；
0L —滤料层膨胀前厚度，m 。
2. 栅渣量（P62）
栅渣量与地区特点、栅条间隙大小、废水流量以及下水道系统的类型等因素有关。 在无当地资源时，城市污水处理厂的栅渣量可用下式计算：
m ax 1
864001000z Q W W K =
式中：W —每日栅渣产量，3
/m d ；
1W —栅渣量，333/10m m （栅渣/废水）；
z K —城市污水流量总变化系数
3. 混凝法（P98）
混凝法就是向废水中投加混凝药剂，使其中的胶体和细微悬浮物脱稳，并聚集为数百微米以至数毫米的矾花，进而可以通过重力沉降或其他固液分离手段予以去除。
4. 吸附（P111）
利用多孔性固体吸附废水中一种或几种溶质，达到废水净化的目的或回收有用溶质的过程，称为吸附。
5. 吸附平衡（P111）
吸附平衡：当吸附速度等于解吸速度时，达到吸附平衡。
6. 气固比
气固比是设计气浮系统时经常使用的一个基本参数，是空气量与固体物数量的比值，无量纲。定义为：
A/S ＝减压释放的气体量（kg/d ）/进水的固体物量
7.一级强化处理
在常规一级处理（重力沉降）基础上，增加化学混凝处理、机械过滤或不完全生物处理等，以提高一级处理效果的处理工艺。
五、问答题
1. 混凝工艺包括哪几个步骤，并作简要论述。（P99）
（1）混凝剂的配制与投加
采用湿法投加混凝剂，即先将混凝剂和助凝剂分别配成一定浓度的溶液，然后定量向废水中投加。
（2）混合
将混凝药剂快速的分散到废水中，与水中的胶体和细微悬浮物相接触。在混合过程中，胶体和细微悬浮物初步发生絮凝，并产生了微小的矾花。一般要求快速和剧烈搅拌，在几秒钟或一分钟内完成混合。
（3）反应
指混凝剂与胶体和细微的悬浮物发生反应，使胶体和悬浮物脱稳，互相絮凝，最终聚集成为粒径较大的矾花颗粒。一般要求反应阶段的搅拌强度或水流速度应随着絮凝体颗粒的增大而逐渐降低，以免大的矾花被打碎。
（4）矾花分离
指通过重力沉降或其他固液分离手段将形成的大颗粒矾花从水中去除。
2. 简述调节池在污水处理中的作用、常见类型及特点。（P64）
调节和均和的目的是为处理设备创造良好的工作条件，使其稳定运行，并能减小设备容积，降低成本。
调节池按功能可分为以下三种：
（1）水量调节池
（2）水质调节池
（3）事故调节池
3. 作为过滤池的滤料应符合哪些要求？常用的滤料有哪些？（P77）
各种滤料都具备以下特点：
a.足够的机械强度
b.足够的化学稳定性
c.适当的粒径极配
常用的滤料有石英砂和无烟煤，但目前陶粒、磁铁矿、石榴石、炉渣、纤维球等各种滤料也都有比较广泛的应用。
4. 混凝过程中的运行控制条件是什么？（P100）
（1）pH
需要合适的PH
（2）水温
一般以20°--30°为宜，水温过低，混凝剂水解缓慢，生成的絮状细碎松散，不易沉降。水温高时，粘度降低，水中胶体或细微颗粒之间的碰撞机会增多，从而提高混凝效果，缩短混凝沉淀时间。
（3）混凝剂的选择和投加量
（4）水力条件
5. 什么称为生活污水？什么称为工业废水？（P1）
生活污水是指居民在日常生活中排出的废水。主要来源于居住建筑和公共建筑。
工业废水是指生产过程中排出的废水，它包括生产废水和生产污水。
6. 离子交换操作过程包括哪几个阶段？各有什么作用？（P118）
（1）交换
交换阶段是利用例子交换树脂的交换能力，从废水中去除目标离子的操作过程。
（2）反冲洗
反冲洗的目的是松动树脂层，使再生液能均匀渗入层中，与交换剂颗粒充分接触，同时把过滤过程中产生的破碎粒子和截留的污物冲走。
（3）再生
通过树脂再生，一方面可恢复树脂的交换能力，另一方面可回收有用物质。
（4）清洗
清洗的目的是洗涤残留的再生液和再生时可能出现的反应产物。
7. 气浮的基本原理是什么，有哪三类基本形式？（P104）
气浮是在水中产生大量细微气泡，细微气泡与废水中的细小悬浮粒子相粘附，形成整体密度小于水的“气泡——颗粒”复合体，悬浮粒子随气泡一起浮升到水面，形成泡沫或浮渣，从而使水中悬浮物得以分离。
第三章热力学第二定律 3.1 卡诺热机在的高温热源和的低温热源间工作。求 （1）热机效率； （2）当向环境作功时，系统从高温热源吸收的热及向低温热源放出的热 。 解：卡诺热机的效率为 根据定义 3．2 卡诺热机在的高温热源和的低温热源间工作，求： （1）热机效率； （2）当从高温热源吸热时，系统对环境作的功及向低温热源放出的热解：(1) 由卡诺循环的热机效率得出 （2） 3．3 卡诺热机在的高温热源和的低温热源间工作，求 （1）热机效率； （2）当向低温热源放热时，系统从高温热源吸热及对环境所作的功。 解：（1）
(2) 3．4 试说明：在高温热源和低温热源间工作的不可逆热机与卡诺机联合操作时，若令卡诺 热机得到的功r W 等于不可逆热机作出的功－W 。假设不可逆热机的热机效率大于卡诺热机效率，其结果必然是有热量从低温热源流向高温热源，而违反势热力学第二定律的克劳修 斯说法。 证： （反证法） 设 r ir ηη> 不可逆热机从高温热源吸热，向低温热源 放热 ，对环境作功 则 逆向卡诺热机从环境得功 从低温热源 吸热 向高温热源 放热 则 若使逆向卡诺热机向高温热源放出的热 不可逆热机从高温热源吸收的热 相等，即 总的结果是：得自单一低温热源的热 ，变成了环境作功 ，违背了热 力学第二定律的开尔文说法，同样也就违背了克劳修斯说法。
3．5 高温热源温度，低温热源温度，今有120KJ的热直接从高温热源传给 低温热源，求此过程。 解：将热源看作无限大，因此，传热过程对热源来说是可逆过程 3.6 不同的热机中作于的高温热源及的低温热源之间。求下列三种 情况下，当热机从高温热源吸热时，两热源的总熵变。 （1）可逆热机效率。 （2）不可逆热机效率。 （3）不可逆热机效率。 解：设热机向低温热源放热，根据热机效率的定义 因此，上面三种过程的总熵变分别为。 3.7 已知水的比定压热容。今有1 kg，10℃的水经下列三种不同过程加 热成100 ℃的水，求过程的。 （1）系统与100℃的热源接触。 （2）系统先与55℃的热源接触至热平衡，再与100℃的热源接触。 （3）系统先与40℃，70℃的热源接触至热平衡，再与100℃的热源接触。 解：熵为状态函数，在三种情况下系统的熵变相同 在过程中系统所得到的热为热源所放出的热，因此
物理化学经典习题 一、填空题 1．硫酸与水可形成三种水合盐：H 2SO 4·H 2O 、H 2SO 4·2H 2O 、H 2SO 4 ·4H 2O 。常压下将一定量的H 2SO 4溶于水中，当达三相平衡时，能与冰、 H 2SO 4水溶液平衡共存的硫酸水合盐的分子中含水分子的数目是 。 2．Na +、H +的还原电极电势分别为 –2.71V 和 –0.83V ，但用Hg 作阴极电解 NaCl 溶液时，阴极产物是Na –Hg 齐，而不是H 2，这个现象的解释是 。 3．在稀亚砷酸溶液中通入过量的硫化氢制备硫化砷溶液。其胶团结构式为 。注明紧密层、扩散层、胶核、胶粒、胶团。 4．在两个具有0.001mAgNO 3溶液的容器之间是一个AgCl 多孔塞，在多孔塞两端放两个电极，接通直流电源后，溶液将向 极方向流动。 5． 反应 A ?→?1k B (Ⅰ) ; A ?→?2 k D (Ⅱ)。已知反应(Ⅰ)的活化能大于反应(Ⅱ)的活化能，加入适当催化剂 改变获得B 和D 的比例。 6．等温等压（298K 及p ?）条件下，某一化学反应在不做非体积功条件下进行，放热40.0 kJ·mol -1，若该反应通过可逆电池来完成，吸热 4.00 kJ·mol -1，则该化学反应的熵变为 。
7．若稀溶液表面张力γ与溶质浓度c的关系为γ0–γ =A + B ln c（γ0为纯溶剂表面张力，A、B为常数），则溶质在溶液表面的吸附量Γ与浓度c的关系为。 1O2(g) ═ H2O(l) 的8．298.2K、101.325kPa下，反应H2(g) + 2 (?r G m–?r F m)/ J·mol-1为。 二、问答题 1．为什么热和功的转化是不可逆的？ 1O2(g) ═ H2O(g)，2．在绝热钢筒中进行一化学反应：H2(g) + 2 在反应自发进行。问此变化中下述各量哪些为零，哪些大于零，哪些小于零？Q，W，?U，?H，?S和?F。 3．对单组分体系相变，将克拉贝龙方程演化为克-克方程的条件是什么？ 4．为什么有的化学反应速率具有负温度系数，即温度升高反应速率反而下降？ 5．为什么说，热化学实验数据是计算化学平衡常数的主要基础？ 三、计算题 1．苯在正常沸点353K下的?vap H m?= 30.77 kJ·mol-1，今将353K及p?下的1molC6H6(l)向真空等温蒸发为同温同压下的苯蒸气（设为理想气体）。
水的物理、化学及物理化学处理方法简介 （一）物理处理方法 利用固体颗粒和悬浮物的物理性质将其从水中分离去除的方法称为物理处理方法。物理处理法的最大优点是简单易行，效果良好，费用较低。 物理处理法的主要处理对象是水中的漂浮物、悬浮物以及颗粒物质。 常用的物理处理法有格栅与筛网、沉淀、气浮等。 （1）格栅与筛网 格栅是用于去除水中较大的漂浮物和悬浮物，以保证后续处理设备正常工作的一种装置。格栅通常有一组或多组平行金属栅条制成的框架组成，倾斜或直立地设立在进水渠道中，以拦截粗大的悬浮物。 筛网用以截阻、去除水中的更细小的悬浮物。筛网一般用薄铁皮钻孔制成，或用金属丝编制而成，孔眼直径为0.5~1.0mm。 在河水的取水工程中，格栅和筛网常设于取水口，用以拦截河水中的大块漂浮物和杂草。在污水处理厂，格栅和筛网常设于最前部的污水泵之前，以拦截大块漂浮物以及较小物体，以保护水泵及管道不受阻塞。 （2）沉淀 沉淀是使水中悬浮物质（主要是可沉固体）在重力作用下下沉，从而与水分离，使水质得到澄清。这种方法简单易行，分离效果良好，是水处理的重要工艺，在每一种水处理过程中几乎都不可缺少。按照水中悬浮颗粒的浓度、性质及其絮凝性能的不同，沉淀现象可分为：自由沉淀、絮凝沉淀、拥挤沉淀、压缩沉淀。 水中颗粒杂质的沉淀，是在专门的沉淀池中进行的。按照沉淀池内水流方向的不同，沉淀池可分为平流式、竖流式、辐流式和斜流式四种。 （3）气浮 气浮法亦称浮选，它是从液体中除去低密度固体物质或液体颗粒的一种方法。通过空气鼓入水中产生的微小气泡与水中的悬浮物黏附在一起，靠气泡的浮力一起上浮到水面而实现固液或液液分离的操作。其处理对象是：靠自然沉降或上浮难以去除的乳化油或相对密度接近于1的微小悬浮颗粒。 浮选过程包括微小气泡的产生、微小气泡与固体或液体颗粒的粘附以及上浮分离等步骤。实现浮选分离必须满足两个条件：一是必须向水中提供足够数量的
第五版物理化学第三章 习题答案 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
第三章热力学第二定律 3.1 卡诺热机在的高温热源和的低温热源间工作。求 （1）热机效率； （2）当向环境作功时，系统从高温热源吸收的热及向低温热源放出的热。 解：卡诺热机的效率为 根据定义 3．2 卡诺热机在的高温热源和的低温热源间工作，求： （1）热机效率； （2）当从高温热源吸热时，系统对环境作的功及向低温热源放出的热 解：(1) 由卡诺循环的热机效率得出 （2） 3．3 卡诺热机在的高温热源和的低温热源间工作，求（1）热机效率； （2）当向低温热源放热时，系统从高温热源吸热及对环境所作的功。 解：（1）
(2) 3．4 试说明：在高温热源和低温热源间工作的不可逆热机与卡诺机联合操作时，若令卡诺热机得到的功r W 等于不可逆热机作出的功－W 。假设不可逆热机的热机效率大于卡诺热机效率，其结果必然是有热量从低温热源流向高温热源，而违反势热力学第二定律的克 劳修斯说法。 证： （反证法） 设 r ir ηη> 不可逆热机从高温热源吸热，向低温热源 放热 ，对环境作功 则 逆向卡诺热机从环境得功 从低温热源吸热 向高温热源放热 则 若使逆向卡诺热机向高温热源放出的热 不可逆热机从高温热源吸收的热 相等，即 总的结果是：得自单一低温热源的热 ，变成了环境作功 ，违背了热 力学第二定律的开尔文说法，同样也就违背了克劳修斯说法。
3．5 高温热源温度，低温热源温度，今有120KJ的热直接从高温热源传给低温热源，求此过程。 解：将热源看作无限大，因此，传热过程对热源来说是可逆过程 3.6 不同的热机中作于的高温热源及的低温热源之间。求下列三种情况下，当热机从高温热源吸热时，两热源的总熵变。 （1）可逆热机效率。 （2）不可逆热机效率。 （3）不可逆热机效率。 解：设热机向低温热源放热，根据热机效率的定义 因此，上面三种过程的总熵变分别为。 3.7 已知水的比定压热容。今有1 kg，10℃的水经下列三种不同过程加热成100 ℃的水，求过程的。 （1）系统与100℃的热源接触。 （2）系统先与55℃的热源接触至热平衡，再与100℃的热源接触。 （3）系统先与40℃，70℃的热源接触至热平衡，再与100℃的热源接触。 解：熵为状态函数，在三种情况下系统的熵变相同 在过程中系统所得到的热为热源所放出的热，因此
四．概念题参考答案 1．在温度、容积恒定的容器中，含有A 和B 两种理想气体，这时A 的分压 和分体积分别是A p 和A V 。若在容器中再加入一定量的理想气体C ，问A p 和A V 的 变化为 ( ) (A) A p 和A V 都变大 (B) A p 和A V 都变小 (C) A p 不变，A V 变小 (D) A p 变小，A V 不变 答：(C)。这种情况符合Dalton 分压定律，而不符合Amagat 分体积定律。 2．在温度T 、容积V 都恒定的容器中，含有A 和B 两种理想气体，它们的 物质的量、分压和分体积分别为A A A ,,n p V 和B B B ,,n p V ，容器中的总压为p 。试 判断下列公式中哪个是正确的 ( ) (A) A A p V n RT = (B) B A B ()pV n n RT =+ (C) A A A p V n RT = (D) B B B p V n RT = 答：(A)。题目所给的等温、等容的条件是Dalton 分压定律的适用条件，所 以只有(A)的计算式是正确的。其余的,,,n p V T 之间的关系不匹配。 3． 已知氢气的临界温度和临界压力分别为633.3 K , 1.29710 Pa C C T p ==?。 有一氢气钢瓶，在298 K 时瓶内压力为698.010 Pa ?，这时氢气的状态为 （ ） (A) 液态 (B) 气态 (C)气-液两相平衡 (D) 无法确定 答：(B)。仍处在气态。因为温度和压力都高于临界值，所以是处在超临界 区域，这时仍为气相，或称为超临界流体。在这样高的温度下，无论加多大压力， 都不能使氢气液化。 4．在一个绝热的真空容器中，灌满373 K 和压力为 kPa 的纯水，不留一点 空隙，这时水的饱和蒸汽压 （ ） （A ）等于零 （B ）大于 kPa （C ）小于 kPa （D ）等于 kPa 答：（D ）。饱和蒸气压是物质的本性，与是否留有空间无关，只要温度定了， 其饱和蒸气压就有定值，查化学数据表就能得到，与水所处的环境没有关系。
第一章 热力学第一定律与热化学 例题1 1mol 理想气体于27℃ 、101325Pa 状态下受某恒定外压恒温压缩到平衡，再由该状态恒容升温到97 ℃ ，则压力升到。求整个过程的W 、Q 、△U 及△H 。已知该气体的C V ，m 恒定为? ?K -1 。 解题思路：需先利用理想气体状态方程计算有关状态： (T 1=27℃, p 1=101325Pa ，V 1)→(T 2=27℃, p 2=p 外=，V 2=) →(T 3=97℃, p 3=，V 3= V 2) 例题2水在 -5℃ 的结冰过程为不可逆过程，计算时要利用0℃ 结冰的可逆相变过程，即 H 2O （l ，1 mol ，-5℃ ，θ p ） s ，1 mol ，-5℃，θ p ） ↓△H 2 ↑△H 4 H 2O （l ，1 mol ， 0℃，θp ）（s ，1 mol ，0℃，θ p ） ∴ △H 1=△H 2＋△H 3＋△H 4 例题3 在 时，使 5.27 克的甲醇(摩尔质量为32克) 在弹式量热计中恒容燃烧，放出 的热量。忽略压力对焓的影响。 (1) 计算甲醇的标准燃烧焓 θ m c H ?。 (2) 已知时 H 2O(l) 和CO 2(g)的标准摩尔生成焓分别为－ kJ·mol －1 、－ kJ·mol －1 ， 计算CH 3OH(l)的θ m f H ?。 (3) 如果甲醇的标准蒸发焓为 ·mol －1 ，计算CH 3OH(g) 的θ m f H ?。 解：(1) 甲醇燃烧反应：CH 3OH(l) + 2 3 O 2(g) → CO 2(g) + 2H 2O(l) Q V =θ m c U ?=－ kJ/32)mol =－ kJ·mol －1 Q p =θ m c H ?=θ m c U ?+ ∑RT v )g (B = (－－×××10－3 )kJ·.mol －1
第三章 化学反应系统热力学 习题及答案 § 标准热化学数据（P126） 1. 所有单质的 O m f G ? (T )皆为零为什么试举例说明 答：所有处于标准态的稳定单质的O m f G ? (T ) 皆为零，因为由稳定单质生成稳定单质 的状态未发生改变。如：单质碳有石墨和金刚石两种，O m f G ? ,石墨)=0，而O m f G ? ,金 刚石)= kJ·mol -1 (课本522页)，从石墨到金刚石状态要发生改变，即要发生相变， 所以O m f G ? ,金刚石)不等于零。 2. 化合物的标准生成热(焓)定义成：“由稳定单质在和100KPa 下反应生成1mol 化合物的反应热”是否准确为什么 答：标准生成热(焓)的定义应为：单独处于各自标准态下，温度为T 的稳定单质生成单独处于标准态下、温度为T 的1mol 化合物B 过程的焓变。此定义中（1）强调压力为一个标准大气压，而不强调温度；（2）变化前后都单独处于标准态。 3. 一定温度、压力下，发生单位化学反应过程中系统与环境交换的热Q p 与化学反应摩尔焓变r m H ?是否相同为什么 答： 等压不作其他功时（W’=0），数值上Q p =n r H ?。但Q p 是过程量，与具体的过程有关；而r m H ?是状态函数，与过程无关，对一定的化学反应有固定的数值。如将一个化学反应至于一个绝热系统中，Q p 为零，但r m H ?有确定的数值。 § 化学反应热力学函数改变值的计算（P131） 1. O m r G ?(T )、m r G ?(T )、O m f G ?(B,相态,T )各自的含义是什么 答：O m r G ?(T )： 温度为T ，压力为P θ，发生单位反应的ΔG； m r G ?(T )：温度为T ，压力为P ，发生单位反应的ΔG；
第三章 习题解答 1. 在298 K 和标准压力下，含甲醇(B)的摩尔分数x B 为0.458的水溶液的密度为 0.89463kg dm -?，甲醇的偏摩尔体积3 1 3(C H O H )39.80 cm m ol V -=?，试求该水溶液中水的偏摩尔体积2(H O )V 。 解：3322(CH OH)(CH OH )(H O )(H O)V n V n V =+ 33 3 0.45832(10.458)18 ( )dm 0.02729 dm 0.894610 m V ρ ?+-?= ==? 3 31 31 20.027290.45839.8010 (H O )( ) cm m ol 16.72 cm m ol 10.458 V ----??=?=?- 2. 298 K 和标准压力下，有一甲醇物质的量分数为0.4的甲醇－水混合物。如果往大量的此混合物中加入1 mol 水，混合物的体积增加17.35 cm 3；如果往大量的此混合物中加1 mol 甲醇，混合物的体积增加39.01 cm 3。试计算将0.4 mol 的甲醇和0.6 mol 的水混合时，此混合物的体积为若干？此混合过程中体积的变化为若干？已知298 K 和标准压力下甲醇的密度为0.79113g cm -?，水的密度为0.99713g cm -?。 解：3 1 2(H O )17.35cm m ol V -=? 3 1 3(C H O H )39.01 cm m ol V -=? 3 3322(C H O H )(C H O H )(H O )(H O )26.01 cm V n V n V =+= 混合前的体积为： 33 [(18/0.9971)0.6(32/0.7911)0.4] cm 27.01 cm ?+?= 3 1.00 cm V ?= 3. 298 K 时，K 2SO 4在水溶液中的偏摩尔体积V B 与其质量摩尔浓度的关系式为： 1/2 B 32.28018.220.222V m m =++，巳知纯水的摩尔体积V A , m = 17.96 cm 3·mol -1，试求在该 溶液中水的偏摩体积与K 2SO 4浓度m 的关系式。 解： m m m V V n P T 022.022.18280.322 1 ,,21++=? ?? ????= 12 d (32.28018.220.0222)d V m m m =++ 进行不定积分： C m m m V +++=2 2 3 0111.014.1228.32
污水物理化学处理法 物理化学法(简称物化法)，是利用萃取、吸附、离子交换、膜分离技术、气提等物理化学的原理，处理或回收工业废水的方法。它主要用分离废水中无机的或有机的(难以生物降解的)溶解态或胶态的污染物质，回收有用组分，并使废水得到深度净化。 因此，适合于处理杂质浓度很高的废水(用作回收利用的方法)，或是浓度很低的废水(用作废水深度处理)。利用物理化学法处理工业废水前，一般要经过预处理，以减少废水中的悬浮物、油类、有害气体等杂质，或调整废水的pH值，以提高回收效率、减少损耗。 同时，浓缩的残渣要经过后处理以避免二次污染。常用的方法有萃取法、吸附法、离子交换法、膜析法(包括渗析法、电渗析法、反渗透法、超滤法等)。 （1）萃取法 萃取法是向污水中加人一种与水不相溶而密度小于水的有机溶剂，充分混合接触后使污染物重新分配，由水相转移到溶剂相中，利用溶剂与水的密度差别，将溶剂分离出来，从而使污水得到净化的方法。再利用溶质与溶剂的沸点差将溶质蒸馆回收，再生后的溶剂可循环使用。使用的溶剂叫萃取剂，提出的物质叫萃取物。萃取是一种液-液相间的传质过程，是利用污染物(溶质)在水与有机溶剂两相中的溶解度不同进行分离的。 在选择萃取剂时，应注意萃取剂对被萃取物(污染物)的选择性，即溶解能力的大小，通常溶解能力越大，萃取的效果越好;萃取剂与水的密度相差越大，萃取后与水分离就越容易。常用的萃取剂有含氧萃取剂、含磷萃取剂、含氮萃取剂等。常用的萃取设备有脉冲筛板塔、离心萃取机等。 （2）吸附法 吸附法处理废水是利用——种多孔性固体材料(吸附剂)的表面来吸附水中的一种或多种溶解污染物、有机污染物等(称为熔质或吸附质)，以回收或去除它们，使废水得以净化。例如，利用活性炭可吸附废白水中的盼、隶、错、氧等剧毒物质，且具有脱色、除臭等作用。吸附法目前多用于污水的深度处理，可分为静态吸附和动态吸附两种方法，即在污水分别处于静态和流动态时进行吸附处理。常用的吸附设备有固定床、移动床和流动床等。
一、选择题 1. 下面有关统计热力学的描述，正确的是：( ) A. 统计热力学研究的是大量分子的微观平衡体系 B. 统计热力学研究的是大量分子的宏观平衡体系 C. 统计热力学是热力学的理论基础 D. 统计热力学和热力学是相互独立互不相关的两门学科B 2.在研究N、V、U有确定值的粒子体系的统计分布时，令∑ni = N，∑niεi = U， 这是因为所研究的体系是：( ) A. 体系是封闭的，粒子是独立的 B 体系是孤立的，粒子是相依的 C. 体系是孤立的，粒子是独立的 D. 体系是封闭的，粒子是相依的C 3.假定某种分子的许可能级是0、ε、2ε和3ε，简并度分别为1、1、2、3 四个这样的分子构成的定域体系，其总能量为3ε时，体系的微观状态数为：( ) A. 40 B. 24 C. 20 D. 28 A 4. 使用麦克斯韦-波尔兹曼分布定律，要求粒子数N 很大，这是因为在推出该定律时：( ). ! A、假定粒子是可别的 B. 应用了斯特林近似公式C.忽略了粒子之间的相互作用 D. 应用拉氏待定乘因子法A 5.对于玻尔兹曼分布定律ni =(N/q)·gi·exp( -εi/kT)的说法：(1) n i是第i 能级上的粒子分布数; (2) 随着能级升高，εi 增大，ni 总是减少的; (3) 它只适用于可区分的独立粒子体系; (4) 它适用于任何的大量粒子体系其中正确的是：( ) A. (1)(3) B. (3)(4) C. (1)(2) D. (2)(4) C 6.对于分布在某一能级εi上的粒子数ni，下列说法中正确是：( ) A. n i与能级的简并度无关 B.εi 值越小，ni 值就越大 C. n i称为一种分布 D.任何分布的ni 都可以用波尔兹曼分布公式求出B 7. 15．在已知温度T时，某种粒子的能级εj = 2εi，简并度gi = 2gj，则εj 和εi 上分布的粒子数之比为：( ) A. 0.5exp(εj/2kT) B. 2exp(- εj/2kT) C. ( -εj/kT) D. 2exp( 2εj/kT) C 8. I2的振动特征温度Θv= 307K，相邻两振动能级上粒子数之n(v + 1)/n(v) = 1/2的温度是：( ) A. 306 K B. 443 K C. 760 K D. 556 K B 9.下面哪组热力学性质的配分函数表达式与体系中粒子的可别与否无关：( ) 《 A. S、G、F、Cv B. U、H、P、C v C. G、F、H、U D. S、U、H、G B 10. 分子运动的振动特征温度Θv 是物质的重要性质之一，下列正确的说法是：( C ) A.Θv 越高，表示温度越高 B.Θv 越高，表示分子振动能越小 C. Θv越高，表示分子处于激发态的百分数越小 D. Θv越高，表示分子处于基态的百分数越小 11.下列几种运动中哪些运动对热力学函数G与A贡献是不同的：( ) A. 转动运动 B. 电子运动 C. 振动运动 D. 平动运动D 12.三维平动子的平动能为εt = 7h2 /(4mV2/3 )，能级的简并度为：( ) A. 1 B. 3 C. 6 D. 2 C 的转动惯量J = ×10 -47 kg·m2 ，则O2 的转动特征温度是：( ) A. 10 K B. 5 K C. K D. 8 K C ; 14. 对于单原子分子理想气体，当温度升高时，小于分子平均能量的能级上分布的粒子数：( ) A. 不变 B. 增多 C. 减少 D. 不能确定C 15.在相同条件下，对于He 与Ne 单原子分子，近似认为它们的电子配分函数 相同且等于1，则He 与Ne 单原子分子的摩尔熵是：( ) A. Sm(He) > Sm (Ne) B. Sm (He) = Sm (Ne) C. Sm (He) < S m(Ne) D. 以上答案均不成立C 二、判断题 1．玻耳兹曼熵定理一般不适用于单个粒子。（√） 2．玻耳兹曼分布是最概然分布，但不是平衡分布。（×） 3．并不是所有配分函数都无量纲。（×） 4．在分子运动的各配分函数中平均配分函数与压力有关。（√） - 5．粒子的配分函数q 是粒子的简并度和玻耳兹曼因子的乘积取和。（×） 6．对热力学性质(U、V、N)确定的体系，体系中粒子在各能级上的分布数一定。（×） 7．理想气体的混合物属于独立粒子体系。（√）
第三章 化学反应系统热力学 (习题答案) 2007-6-6 §3.1 标准热化学数据 练习 1 所有单质的 O m f G ? (T )皆为零?为什么?试举例说明? 答：所有处于标准状态的稳定单质的O m f G ? (T )（因为生成稳定单质，稳定单质的状态未发生改变）；如单质碳有石墨和金刚石两种，O m f G ? (298.15K ，石墨，)=0kJmol -1.而O m f G ? (298.15K ，金刚石，)=2.9kJmol -1, (课本522页)，石墨到金刚石状态要发生改变，即要发生相变，所以O m f G ? (298.15K ，金刚石，)=2.9kJmol -1, 不等于零。 2 化合物的标准生成热(焓)定义成：“由稳定单质在298.15K 和100KPaPa 下反应生成1mol 化合物的反应热”是否准确?为什么? 答：单独处于各自标准态下，温度为T 的稳定单质生成单独处于标准态下、温度为T 的1mol 化合物B 过程的焓变。此定义中（1）强调压力为一个标准大气压，而不强调温度；（2）变化前后都单独处于标准态。 所以题中的定义不准确， 3 一定温度、压力下，发生单位化学反应过程中系统与环境交换的热Q p 与化学反应摩尔焓变n r H ?是否相同?为什么? 答： 等压不作其他功时（W ’=0），数值上Q p =n r H ?; Q p 是过程量，与具体的过程有关，而n r H ?是状态函数与过程无关，对一定的化学反应有固定的数值；如将一个化学反应至于一个绝热系统中Q p 为零，但n r H ?有确定的数值。 §3.2 化学反应热力学函数改变值的计算. 练习 1 O m r G ?(T ),m r G ?(T ),O m f G ?(B ，相态，T )各自的含义是什么? 答：O m r G ?(T )： 温度为T ，压力为P θ，发生单位反应的ΔG; m r G ?(T ): 温度为T ，压力为P ，发生单位反应的ΔG; O m f G ?(B ， 相态，T ): 温度为T ，压力为P θ ，由各自处于标准状态下的稳定单质，生成处于标准态1mol 化合物反应的ΔG; 2 25℃时，H 2O(l)及H 2O(g)的标准摩尔生成焓分别为-285.838及-241.825kJ mol -1 。计算水在25℃时的 气化焓。 答： 25℃时，P θ，H 2O(l)→25℃时，P θ ， H 2O(g) ΔH=Δf H m θ(H 2O,g)- Δf H m θ (H 2O,l)=-241.825-(-285.838)=44.013kJmol -1 [ 44.01kJ ] 3 用热化学数据计算下列单位反应的热效应O m r H ?(298.15K)。 (1) 2CaO(s)+5C(s ，石墨)→2CaC 2(s)+CO 2(g) (2) C 2H 2(g)+H 2O(l)→CH 3CHO(g) (3) CH 3OH(l)+ 2 1O 2(g)→HCHO(g)+H 2O(l) 答： （1）2CaO(s)+5C(s ，石墨)→2CaC 2(s)+CO 2(g) Δf H m θ (B,298.15K) -635.09 0 -62.8 -393.509 (kJmol -1) Δr H m θ (B,298.15K)=[2×(-62.8)+(-393.509)]-0-2×(-635.09)=751.886 kJmol -1 (2) 或根据标准摩尔燃烧热 C 2H 2(g)+H 2O(l)→CH 3CHO(g) Δc H m θ -1300 0 -1193 Δr H m θ (B,298.15K)=-1300-(-1193)=-107 kJmol -1 (3) CH 3OH(l)+2 1O 2(g)→HCHO(g)+H 2O(l) Δf H m θ (B,298.15K) -238.06 0 -115.9 -285.83 Δr H m θ(B,298.15K)= Δf H m θ(HCHO(g),298.15K)+ Δf H m θ(H 2O(l),298.15K)- Δf H m θ (CH 3OH(l),298.15K)-(1/2)
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： (1mol, T 1=27℃, p 1=101325Pa ，V 1)→(1mol, T 2=27℃, p 2=p 外=?，V 2=?) →(1mol, T 3=97℃, p 3=1013.25kPa ，V 3= V 2) 例题2 计算水在 θp ，-5℃ 的结冰过程的△H 、△S 、△G 。已知θ)(,,2l O H m p C ，θ )(,,2s O H m p C 及 水在 θ p ，0℃的凝固焓θm con H ?。 解题思路：水在 θp ，-5℃ 的结冰过程为不可逆过程，计算时要利用θp ，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,△S 2, △G 2 ↑△H 4,△S 4, △G 4 H 2O （l ，1 mol ， 0℃，θ p H 2O （s ，1 mol ，0℃，θ p ） △H 1=△H 2＋△H 3＋△H 4=θ)(,,2l O H m p C （273K-268K ）+θ m con H ?+θ )(,,2s O H m p C (268k-273K) △S 1=△S 2＋△S 3＋△S 4=θ)(,,2l O H m p C ln(273/268)+ θm con H ?/273+θ )(,,2s O H m p C ln(268/273) △G 1=△H 1-T 1△S 1 例题3 在 298.15K 时，使 5.27 克的甲醇(摩尔质量为32克) 在弹式量热计中恒容燃烧，放出 119.50kJ 的热量。忽略压力对焓的影响。 (1) 计算甲醇的标准燃烧焓 θ m c H ?。 (2) 已知298.15K 时 H 2O(l) 和CO 2(g)的标准摩尔生成焓分别为－285.83 kJ·mol －1 、－ 393.51 kJ·mol － 1，计算CH 3OH(l)的θ m f H ?。 (3) 如果甲醇的标准蒸发焓为 35.27kJ·mol － 1，计算CH 3OH(g) 的θ m f H ?。
第三章热力学第二定律 卡诺热机在的高温热源和的低温热源间工作。求 （ 1）热机效率； （ 2）当向环境作功时，系统从高温热源吸收的热及向低温热源放出的热。 解：卡诺热机的效率为 根据定义 3． 2 卡诺热机在的高温热源和的低温热源间工作，求： （ 1）热机效率； （ 2）当从高温热源吸热时，系统对环境作的功及向低温热源放出的热解： (1) 由卡诺循环的热机效率得出 （2） 3． 3 卡诺热机在的高温热源和的低温热源间工作，求 （ 1）热机效率； （ 2）当向低温热源放热时，系统从高温热源吸热及对环境所作的功。解：（1） (2)
3． 4 试说明：在高温热源和低温热源间工作的不可逆热机与卡诺机联合操作时，若令卡诺 热机得到的功 W r等于不可逆热机作出的功－W。假设不可逆热机的热机效率大于卡诺热机 效率，其结果必然是有热量从低温热源流向高温热源，而违反势热力学第二定律的克劳修 斯说法。 证：（反证法） 设η >η ir r 不可逆热机从高温热源吸热，向低温热源放热，对环境作功 则 逆向卡诺热机从环境得功从低温热源吸热向高温热源放热则 若使逆向卡诺热机向高温热源放出的热不可逆热机从高温热源吸收的热相等，即 ，违背了热总的结果是：得自单一低温热源的热，变成了环境作功 力学第二定律的开尔文说法，同样也就违背了克劳修斯说法。 3． 5高温热源温度，低温热源温度，今有120KJ 的热直接从高温热源传给低温热源，求此过程。
解：将热源看作无限大，因此，传热过程对热源来说是可逆过程 不同的热机中作于当热机从高温热源吸热的高温热源及的低温热源之间。求下列三种情况下，时，两热源的总熵变。 （ 1）可逆热机效率。 （ 2）不可逆热机效率（ 3）不可逆热机效率解：设热机向低温热源放热。 。 ，根据热机效率的定义 因此，上面三种过程的总熵变分别为。 已知水的比定压热容。今有 1 kg，10℃的水经下列三种不同过程加热成100 ℃的水，求过程的。 （1）系统与 100℃的热源接触。 （2）系统先与 55℃的热源接触至热平衡，再与 100℃的热源接触。 （3）系统先与 40℃， 70℃的热源接触至热平衡，再与 100℃的热源接触。 解：熵为状态函数，在三种情况下系统的熵变相同 在过程中系统所得到的热为热源所放出的热，因此
物理化学经典习题 一、填空题 1．硫酸与水可形成三种水合盐：H2SO4?H2O、H2SO4?2H2O 、H2SO4 ?4H2O。常压下将一定量的H2SO4溶于水中，当达三相平衡时，能与冰、 H2SO4水溶液平衡共存的硫酸水合盐的分子中含水分子的数目是。 2．Na+、H+的还原电极电势分别为–2.71V和–0.83V，但用Hg作阴极电解 NaCl溶液时，阴极产物是Na–Hg 齐，而不是H2，这个现象的解释是。3．在稀亚砷酸溶液中通入过量的硫化氢制备硫化砷溶液。其胶团结构式为。注明紧密层、扩散层、胶核、胶粒、胶团。 4．在两个具有0.001mAgNO3溶液的容器之间是一个AgCl多孔塞，在多孔塞两端放两个电极，接通直流电源后，溶液将向极方向流动。 5．反应 A B (Ⅰ) ; A D (Ⅱ)。已知反应(Ⅰ)的活化能大于反应(Ⅱ)的活化能，加入适当催化剂改变获得B和D的比例。 6．等温等压（298K及p?）条件下，某一化学反应在不做非体积功条件下进行，放热40.0 kJ?mol-1，若该反应通过可逆电池来完成，吸热 4.00 kJ?mol-1，则该化学反应的熵变为。 7．若稀溶液表面张力γ与溶质浓度c的关系为γ0 –γ = A + B ln c（γ0为纯溶剂表面张力， A、B 为常数），则溶质在溶液表面的吸附量Γ与浓度c的关系为。8．298.2K、101.325kPa下，反应 H2(g) + O2(g) ═ H2O(l) 的 (?rGm– ?rFm)/ J?mol-1为。 二、问答题 1．为什么热和功的转化是不可逆的？ 2．在绝热钢筒中进行一化学反应：H2(g) + O2(g) ═ H2O(g)，在反应自发进行。问此变化中下述各量哪些为零，哪些大于零，哪些小于零？Q，W，?U，?H，?S和 ?F。 3．对单组分体系相变，将克拉贝龙方程演化为克-克方程的条件是什么？ 4．为什么有的化学反应速率具有负温度系数，即温度升高反应速率反而下降？ 5．为什么说，热化学实验数据是计算化学平衡常数的主要基础？ 三、计算题 1．苯在正常沸点353K下的?vapHm? = 30.77 kJ?mol-1，今将353K及p?下的1molC6H6(l)向真空等温蒸发为同温同压下的苯蒸气（设为理想气体）。 (1) 求算在此过程中苯吸收的热量Q与所做的功W； (2) 求苯的摩尔气化熵 ?vapSm? 及摩尔气化自由能 ?vapGm?； (3) 求环境的熵变 ?S环，并判断上述过程是否为不可逆过程。 2．把一定量的气体反应物A迅速引入一个温度800K的抽空容器内，待反应达到指定温度后计时（已有一部分A分解）。已知反应的计量方程为 2A(g) 2B(g) + C(g) ，反应的半衰期与起始浓度无关；t=0时，p总=1.316×104Pa ；t=10min时，p总 =1.432×104Pa ；经很长时间后，p总 =1.500×104Pa。试求： (1) 反应速率常数k和反应半衰期t1/2 ； (2) 反应进行到1小时时，A物质的分压和总压各为多少？ 3．A和B能形成两种化合物A2B和AB2，A的熔点比B低，A2B的相合熔点介于A和B之间，
第三章热力学第二定律 3.1卡诺热机在的高温热源和的低温热源间工作。求 （1）热机效率； （2）当向环境作功时，系统从高温热源吸收的热及向低温热源放出的热。 解：卡诺热机的效率为 根据定义 3.5高温热源温度，低温热源。今有120 kJ的热直接从高温热源传给低温热源，龟此过程的。 解：将热源看作无限大，因此，传热过程对热源来说是可逆过程 3.6不同的热机中作于的高温热源及的低温热源之间。求下列三种情况下，当热机从高温热源吸热时，两热源的总熵变。 （1）可逆热机效率。
（2）不可逆热机效率。 （3）不可逆热机效率。 解：设热机向低温热源放热，根据热机效率的定义 因此，上面三种过程的总熵变分别为。 3.7已知水的比定压热容。今有1 kg，10 ?C的水经下列三种不同过程加热成100 ?C的水，求过程的。 （1）系统与100 ?C的热源接触。 （2）系统先与55 ?C的热源接触至热平衡，再与100 ?C的热源接触。 （3）系统先与40 ?C，70 ?C的热源接触至热平衡，再与100 ?C的热源接触。解：熵为状态函数，在三种情况下系统的熵变相同 在过程中系统所得到的热为热源所放出的热，因此
3.8已知氮（N2, g）的摩尔定压热容与温度的函数关系为 将始态为300 K，100 kPa下1 mol的N2(g)臵于1000 K的热源中，求下 列过程（1）经恒压过程；（2）经恒容过程达到平衡态时的。 解：在恒压的情况下
在恒容情况下，将氮（N2, g）看作理想气 体 将代替上面各式中的，即可求得所需各量 3.9始态为，的某双原子理想气体1 mol，经下列不同途径变化到，的末态。求各步骤及途径的。（1）恒温可逆膨胀； （2）先恒容冷却至使压力降至100 kPa，再恒压加热至； （3）先绝热可逆膨胀到使压力降至100 kPa，再恒压加热至。
关于物理化学课后习题 答案 文件排版存档编号：[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]
第一章两个容积均为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 C，另一个球则维持 0 C，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， 如图所示，一带隔板的容器中，两侧分别有同温、不同压的H2与N2，P(H2）=20kpa，P(N2)=10kpa,二者均可视为理想气体。 H2 3dm3 P(H2） T N2 1dm3 P(N2) T （1） 两种气体混合后的压力； （2）计算混合气体中H2和N2的分压力； （3）计算混合气体中H2和N2的分体积。 第二章 1mol水蒸气（H2O,g）在100℃，下全部凝结成液态水，求过程的功。假 设：相对水蒸气的体积，液态水的体积可以忽略不计。 1mol某理想气体与27℃，的始态下，先受某恒定外压恒温压缩至平衡态， 在恒容升温至℃，。求过程的W,Q, ΔU, ΔH。已知气体的体积Cv,m=*mol-1 *K-1。 容积为 m3的恒容密闭容器中有一绝热隔板，其两侧分别为0 C，4 mol的Ar(g)及150 C，2 mol的Cu(s)。现将隔板撤掉，整个系统达到热平衡，求末态温度
t及过程的。已知：Ar(g)和Cu(s)的摩尔定压热容分别为 及，且假设均不随温度而变。 解：图示如下 假设：绝热壁与铜块紧密接触，且铜块的体积随温度的变化可忽略不计 则该过程可看作恒容过程，因此 假设气体可看作理想气体，，则 冰（H2O,S）在100kpa下的熔点为0℃，此条件下的摩尔熔化焓 ΔfusHm=*mol-1 *K-1。已知在-10~0℃范围内过冷水（H2O,l）和冰的摩尔定压热容分别为Cpm（H2O,l）=*mol-1 *K-1和Cpm（H2O,S）=*mol-1 *K-1。求在常压及-10℃下过冷水结冰的摩尔凝固焓。 O, l）在100 C的摩尔蒸发焓。水和水蒸气已知水（H 2 在25~100℃间的平均摩尔定压热容分别为Cpm（H2O,l）=*mol-1 *K-1和Cpm （H2O,g）=*mol-1 *K-1。求在25C时水的摩尔蒸发焓。 应用附录中有关物资的热化学数据，计算 25 C时反应 的标准摩尔反应焓，要求：（1）应用25 C的标准摩尔生成焓数据；
第二章热力学第一定律及其应用 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. 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 3. 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 4. 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 5．ΔH =Qp , 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) 6．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 % 7．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 8．某理想气体的γ=Cp/Cv =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 9．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 10．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 11．欲测定有机物燃烧热Qp,一般使反应在氧弹中进行,实测得热效应为Qv。公式Qp=Qv+ΔnRT 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 12．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 13．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ΔH ，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 14．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