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物理化学上册习题解（天津大学第五版）第一章 气体的 pVT 关系1-1 物质的体膨胀系数 V与等温压缩系数 T 的定义如下：1 V 1 VV TV T p试导出理想气体的V、T与压力、温度的关系？解：对于理想气体，pV=nRTV p T1 V VT V 1 V Tp VpT1 (nRT / p)V T1 ( nRT / p) Vp1 nR 1 V T 1 p V p V T 1 nRT 1 V p 1T V p 2 V p1-2 气柜内有 3 90kg 的流量输往使用车间，试问贮121.6kPa 、27℃的氯乙烯（ C2H3Cl ）气体 300m ，若以每小时 存的气体能用多少小时？解：设氯乙烯为理想气体，气柜内氯乙烯的物质的量为pV121.6 103300n 8.314 14618.623molRT 300.15 3 3 每小时 90kg 的流量折合 p 摩尔数为 v90 10 90 10 1441.153mol h 1M C 2H3Cl 62.45 n/v= （ 14618.623 ÷1441.153 ） =10.144 小时1-3 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：CH 4 n M CH 4 p M CH 4 101325 16 103 0.714kg m 3V RT 8.314 273.151-4 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 。
若改用充以 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。
解：先求容器的容积V125.0000 25.000 100.0000 cm 3 100.0000cm 3H 2 O(l ) 1n=m/M=pV/RTM RTm 8.314 298.15 (25.0163 25.0000) mol pV 13330 10 430.31g1-5 两个体积均为 V 的玻璃球泡之间用细管连接，泡内密封着标准状况条件下的空气。
天津大学第五版《物理化学》第一章“气体的pVT 关系” P31-34习题参考解答：1-1．由理想气体状态方程 nRTV p=得 p V nR T p ∂⎛⎫=⎪∂⎝⎭， 2TV nRT p p ⎛⎫∂=- ⎪∂⎝⎭ 111V p V nR V T V p T α∂⎛⎫==⋅= ⎪∂⎝⎭ 2111T T V nRTV p V p pκ⎛⎫∂=-=⋅= ⎪∂⎝⎭1-2．假设气体为理想气体。
由理想气体状态方程 mpV nRT RT M==得 33121.61030062.5010914 kg 8.3145300.15pV m M RT -⨯⨯=⋅=⨯⨯=⨯ 91410.16 h 90t ==1-3．假设气体为理想气体。
由理想气体状态方程 mpV nRT RT M==得 33-3101.3251016.043100.71576 kg m 8.3145273.15m pM V RT ρ-⨯⨯⨯====⋅⨯1-4．容器体积 3125.000025.0000100.0000 cm 1m V ρ-===水水假设气体为理想气体。
由理想气体状态方程 mpV nRT RT M== 得 ()-13625.016325.00008.3145298.1530.31 g mol 13.3310100.000010mRT M pV --⨯⨯===⋅⨯⨯⨯1-5．假设气体为理想气体。
由理想气体状态方程 pVn RT= 加热前后容器内气体的物质的量保持不变，即101.3252273.15373.15273.15V pV pVR R R ⨯=+⨯⨯⨯ 得 117.00kPa p =1-6．由理想气体状态方程 mpV nRT RT M== 得m M ppV RTρ== 对实际气体，则有 0p Mp RT ρ→⎛⎫=⎪⎝⎭ 题给数据整理列表如下：用Excel 作 ( ρ / p ) — p 图如下：由图得 00.022236p Mp RTρ→⎛⎫==⎪⎝⎭ 得 -10.0222360.0222368.3145273.1550.500g mol M RT ==⨯⨯=⋅1-7．假设气体为理想气体。
天津大学第五版《物理化学》第十二章“胶体化学”P657-659习题参考解答：12-1．胶体系统是分散相粒子线度的大小在1~100nm之间的分散系统，包括溶胶（憎液溶胶）、高分子溶液（亲液溶胶）、缔合胶体（胶体电解质）、微乳液等（后三者都是热力学稳定的均相系统）。
狭义的胶体系统主要是指溶胶。
其主要特征是特有的分散程度、多相不均匀性、聚结不稳定性。
具体有扩散慢、不能透过半透膜、渗透压低、动力学稳定性强、乳光亮度强等性质。
12-2．丁铎尔效应的实质是光的散射。
产生的条件是分散相粒子的尺寸小于入射光的波长，分散相与分散介质的折射率相差较大。
12-3．斯特恩（Stern）双电层模型（如右图）的要点是：（1）在靠近质点表面1~2个分子厚的区域内，反离子由于受到强烈地吸引而牢固地结合在表面，形成一个紧密的吸附层（还有一些溶剂分子同时被吸附），即斯特恩层；（2）在斯特恩层，反离子的电性中心形成一假想面，即斯特恩面。
在斯特恩层内，电势呈直线下降；（3）其余反离子扩散分布在溶液中，构成双电层的扩散层部分。
斯特恩双电层由斯特恩层和扩散层构成；（4）当固、液两相发生相对移动时，斯特恩层与质点作为一个整体一起运动，其滑动面在斯特恩面稍靠外一些。
固体表面、斯特恩面、滑动面与ϕ、斯特恩电溶液本体之间的电势差分别称为热力学电势ϕ、ζ电势。
热力学电势是固液两相之间双电层的总电势δ势。
ζ电势在量值上比斯特恩电势略小，但它只有在固液两相发生相对移动时才能呈现出来，可以实验测定，反映胶粒带电的程度，极易受外加电解质的影响。
12-4．溶胶具有动力学稳定性的原因主要有三个：（1）胶粒带电。
静电斥力的存在使得胶粒难以互相靠近而引起聚结；（2）溶剂化作用。
由于扩散层反离子的溶剂化作用，使得胶粒周围形成了一个具有一定弹性的溶剂化薄膜层（外壳），增加了胶粒互相靠近时的机械阻力，使溶胶难以聚沉；（3）布朗运动。
布朗运动促使胶粒向四周扩散均匀分布（但也因此加剧胶粒之间的互相碰撞），克服重力达至沉降平衡，从而保持溶胶的稳定。
第11讲化学动力学基础
《物理化学》考点精讲教程（天津大学第五版）
主讲人：张彩丽
网学天地
对于恒容均相
（2）反应速率常数
4.反应分子数与反应级数比较
5.用气体组分的分压表示的速率方程
二、速率方程的积分形式
2. 一级反应
3. 二级反应
二级反应。
反应物有两种的情况，如反应：
反应物有两种的情况，如反应：
4. n 级反应
三、速率方程的确定
A,0⎠
在相同的时间间隔测得一系列浓度数据。
2.微分法
3.半衰期法
四温度对反应速率的影响
对于一般化学反应
五、典型复合反应
A B
1.对行反应d c
3.连串反应
⎭
k
六、复合反应速率的近似处理法
关键在于提高控制步骤的速率。
2.平衡态近似法
3.稳态近似法
2. 在恒温300K
分离变量积分得：
3. 某反应A
分离变量并积分得：
即有：
4. 已知反应在
，所以：
所以：
，试证明：
，则：
因为，所以：将上式代入
6. 求具有下列机理的某气相反应的速率方程：
证：总反应速率可以用最终产物的生成速率来表示为：
所以总反应速率方程为：即反应表现为一级反应。
天津大学物理化学（第五版）习题答案32．双光气分解反应为一级反应。
将一定量双光气迅速引入一个 280 oC 的容器中， 751 s 后测得系统的压力为 2.710 kPa；经过长时间反应完了后系统压力为 4.008 kPa。
305 oC 时重复试验，经320 s 系统压力为 2.838 kPa；反应完了后系统压力为 3.554 kPa。
求活化能。
解：根据反应计量式，设活化能不随温度变化33．乙醛 (A) 蒸气的热分解反应如下518 oC 下在一定容积中的压力变化有如下两组数据：纯乙醛的初压100 s 后系统总压53.32966.66126.66430.531(1)求反应级数，速率常数；(2) 若活化能为，问在什么温度下其速率常数为518 oC 下的 2 倍：解：（ 1）在反应过程中乙醛的压力为，设为n级反应，并令m = n -1，由于在两组实验中kt 相同，故有该方程有解 ( 用 MatLab fzero 函数求解 ) m = 0.972，。
反应为2级。
速率常数（3）根据 Arrhenius 公式34．反应中，在 25 oC 时分别为和，在 35 oC 时二者皆增为 2 倍。
试求：（1）25 oC 时的平衡常数。
（2）正、逆反应的活化能。
（3）反应热。
解：（ 1）（2）（3）35．在 80 % 的乙醇溶液中， 1-chloro-1-methylcycloheptane 的水解为一级反应。
测得不同温度 t 下列于下表，求活化能和指前因子A。
0253545解：由 Arrhenius 公式，，处理数据如下3.6610 3.3540 3.2452 3.1432-11.4547-8.0503-6.9118-5.836236.在气相中，异丙烯基稀丙基醚 (A) 异构化为稀丙基丙酮 (B)是一级反应。
其速率常数k 于热力学温度 T 的关系为150 oC 时，由 101.325 kPa的 A 开始，到 B 的分压达到 40.023 kPa，需多长时间。
物理化学下册第五版天津大学出版社第十一章化学动力学习题答案11.1 反应SO2Cl2（g）→SO2Cl（g）+ Cl2（g）为一级气相反应，320 ℃时k=2.2×10-5s-1。
问在320℃加热90 min SO2Cl2（g）的分解分数为若干？解：根据一级反应速率方程的积分式即有：x = 11.20%11.2某一级反应A→B的半衰期为10 min。
求1h后剩余A的分数。
解：根据一级反应的特点又因为：即有：1-x = 1.56%11.3某一级反应，反应进行10 min后，反应物反应掉30%。
问反应掉50%需多少时间？解：根据一级反应速率方程的积分式当t=10min时：当x=50%时：11.4 25℃时，酸催化蔗糖转化反应的动力学数据如下（蔗糖的初始浓度c0为1.0023 mol·dm-3，时刻t的浓度为c）（1）使用作图法证明此反应为一级反应。
求算速率常数及半衰期；（2）问蔗糖转化95%需时若干？解：（1）将上述表格数据转化如下：对作图如下则：k = 3.58×10-3min-1（2）11.5 对于一级反应，使证明转化率达到87.5%所需时间为转化率达到50%所需时间的3倍。
对于二级反应又应为多少？解：对于一级反应而言有：即有：对于二级反应而言有：即有：11.6偶氮甲烷分解反应CH3NNCH3（g）→ C2H6（g）+ N2（g）为一级反应。
在287 ℃时，一密闭容器中CH3NNCH3（g）初始压力为21.332 kPa，1000 s后总压为22.732 kPa，求k及t1/2。
解：设在t时刻CH3NNCH3（g）的分压为p，即有：1000 s后2p0-p=22.732，即p = 19.932kPa。
对于密闭容器中的气相反应的组成可用分压表示：11.7 基乙酸在酸性溶液中的分解反应(NO2)CH2COOH→CH3 NO2（g）+ CO2（g）为一级反应。
25℃，101.3 kPa下，于不同时间测定放出的CO2（g）的体积如下：t/min 2.28 3.92 5.92 8.42 11.92 17.47 ∞V/cm3 4.09 8.05 12.02 16.01 20.02 24.02 28.94反应不是从t=0开始的。
第一章 气体的pVT 关系1-1物质的体膨胀系数V α与等温压缩系数T κ的定义如下：1 1T T pV p V V T V V⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=κα 试导出理想气体的V α、T κ与压力、温度的关系？解：对于理想气体，pV=nRT111 )/(11-=⋅=⋅=⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=T TVV p nR V T p nRT V T V V p p V α 1211 )/(11-=⋅=⋅=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=p p V V pnRT V p p nRT V p V V T T T κ 1-2 气柜有121.6kPa 、27℃的氯乙烯（C 2H 3Cl ）气体300m 3，若以每小时90kg 的流量输往使用车间，试问贮存的气体能用多少小时？解：设氯乙烯为理想气体，气柜氯乙烯的物质的量为mol RT pV n 623.1461815.300314.8300106.1213=⨯⨯⨯==每小时90kg 的流量折合p 摩尔数为 133153.144145.621090109032-⋅=⨯=⨯=h mol M v Cl H Cn/v=（14618.623÷1441.153）=10.144小时1-3 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：33714.015.273314.81016101325444--⋅=⨯⨯⨯=⋅=⋅=m kg M RT p M V n CH CH CH ρ1-4 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 。
若改用充以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。
解：先求容器的容积33)(0000.10010000.100000.250000.1252cm cm V l O H ==-=ρn=m/M=pV/RTmol g pV RTm M ⋅=⨯-⨯⨯==-31.301013330)0000.250163.25(15.298314.841-5 两个体积均为V 的玻璃球泡之间用细管连接，泡密封着标准状况条件下的空气。
目 录第1章 气体的pVT关系1.1 复习笔记1.2 课后习题详解1.3 名校考研真题详解第2章 热力学第一定律2.1 复习笔记2.2 课后习题详解2.3 名校考研真题详解第3章 热力学第二定律3.1 复习笔记3.2 课后习题详解3.3 名校考研真题详解第4章 多组分系统热力学4.1 复习笔记4.2 课后习题详解4.3 名校考研真题详解第5章 化学平衡5.1 复习笔记5.2 课后习题详解5.3 名校考研真题详解第6章 相平衡6.1 复习笔记6.2 课后习题详解6.3 名校考研真题详解第7章 电化学7.1 复习笔记7.2 课后习题详解7.3 名校考研真题详解第8章 量子力学基础8.1 复习笔记8.2 课后习题详解8.3 名校考研真题详解第9章 统计热力学初步9.1 复习笔记9.2 课后习题详解9.3 名校考研真题详解第10章 界面现象10.1 复习笔记10.2 课后习题详解10.3 名校考研真题详解第11章 化学动力学11.1 复习笔记11.2 课后习题详解11.3 名校考研真题详解第12章 胶体化学12.1 复习笔记12.2 课后习题详解答：分散相粒子直径d介于1～1000nm范围内的高分散系统称为胶体系统。
胶体系统的主要特征：高分散性、多相性和热力学不稳定性。
答：在暗室中，将一束经过聚集的光线投射到胶体系统上，在与入射光垂直的方向上，可观察到一个发亮的光锥，称为丁泽尔效应。
丁泽尔效应的实质是胶体粒子对光的散射。
可见光的波长在400～760nm的范围内，而一般胶体粒子的尺寸为1～1000nm。
当可见光投射到胶体系统时，如胶体粒子的直径小于可见光波长，则发生光的散射现象，产生丁泽尔效应。
答：胶体粒子带电、溶剂化作用和布朗运动是溶胶稳定存在的三个重要原因。
（1）胶体粒子表面通过以下两种方式而带电：①固体表面从溶液中有选择性地吸附某种离子而带电；②固体表面上的某些分子、原子在溶液中发生解离，使固体表面带电。
天津大学第五版物理化学习题参考解答12天津大学第五版《物理化学》第十二章“胶体化学”P657-659习题参考解答：12-1．胶体系统是分散相粒子线度的大小在1~100nm之间的分散系统，包括溶胶（憎液溶胶）、高分子溶液（亲液溶胶）、缔合胶体（胶体电解质）、微乳液等（后三者都是热力学稳定的均相系统）。
狭义的胶体系统主要是指溶胶。
其主要特征是特有的分散程度、多相不均匀性、聚结不稳定性。
具体有扩散慢、不能透过半透膜、渗透压低、动力学稳定性强、乳光亮度强等性质。
12-2．丁铎尔效应的实质是光的散射。
产生的条件是分散相粒子的尺寸小于入射光的波长，分散相与分散介质的折射率相差较大。
12-3．斯特恩（Stern）双电层模型（如右图）的要点是：（1）在靠近质点表面1~2个分子厚的区域内，反离子由于受到强烈地吸引而牢固地结合在表面，形成一个紧密的吸附层（还有一些溶剂分子同时被吸附），即斯特恩层；（2）在斯特恩层，反离子的电性中心形成一假想面，即斯特恩面。
在斯特恩层内，电势呈直线下降；（3）其余反离子扩散分布在溶液中，构成双电层的扩散层部分。
斯特恩双电层由斯特恩层和扩散层构成；（4）当固、液两相发生相对移动时，斯特恩层与质点作为一个整体一起运动，其滑动面在斯特恩面稍靠外一些。
固体表面、斯特恩面、滑动面与、斯特恩电溶液本体之间的电势差分别称为热力学电势、ζ电势。
热力学电势是固液两相之间双电层的总电势δ势。
ζ电势在量值上比斯特恩电势略小，但它只有在固液两相发生相对移动时才能呈现出来，可以实验测定，反映胶粒带电的程度，极易受外加电解质的影响。
12-4．溶胶具有动力学稳定性的原因主要有三个：（1）胶粒带电。
静电斥力的存在使得胶粒难以互相靠近而引起聚结；（2）溶剂化作用。
由于扩散层反离子的溶剂化作用，使得胶粒周围形成了一个具有一定弹性的溶剂化薄膜层（外壳），增加了胶粒互相靠近时的机械阻力，使溶胶难以聚沉；（3）布朗运动。
布朗运动促使胶粒向四周扩散均匀分布（但也因此加剧胶粒之间的互相碰撞），克服重力达至沉降平衡，从而保持溶胶的稳定。
