中南大学 物理化学答案 陈启元

s e第9章 可逆原电池1．写出下列原电池中各电极反应、电池反应及E 的计算公式。

①② Pt,H 2(101325Pa)｜KOH(a )｜O 2(101325Pa),Pt③④解：(1) 负极 Pb(s)+(a) → PbSO 4(s)+2e正极 Cu 2+() + 2e →Cu(s)电池反应 Pb(s)+SO 4(a) + Cu 2+ (a Cu 2+) ==== PbSO 4(s)+Cu(s)(2) 负极 H 2( p Θ ) -2e → 2H + (a H +)正极 O 2( p Θ ) + H 2O +2e → 2OH -(a OH -)电池反应 H 2(p Θ)+ O 2(p Θ) → H 2O(l)(3) 负极 3H 2(p H2) - 6e → 6H +(aq)正极 Sb O (s) + 6e + 6H +(aq) → 2Sb(s) +3H O(l)电池反应 Sb2O3O(l)+3H2 (p H2) → 2Sb(s) + 3H2(4) 负极 Ag(s) + I -(a I -) → AgI(s) + e正极 AgCl(s) + e → Ag(s) + Cl - (a Cl-)-)电池反应 Agl(s) + I-(a I -) → Ag(s) + Cl - (a Cl2．试将下列化学反应设计成原电池（1）Zn(s) + H2SO4(a1) === ZnSO4(a2) + H2(p H2)；（2）Ni(s) + H2O ==== NiO(s) + H2(p H2)（3）H2(p H2) + O2(p O2) ==== H2O(l)；（4）H2(p H2) + HgO(s) ==== Hg(l) + H2O(l)解：（1）负极 Zn(s) -2e → Zn2+(a2)正极 2H+(a1) + 2e → H2(P H2)电池反应 Zn(s) +2H+(a1) ==== Zn2+(a2)+ H2(p H2)电池符号 Zn(s) | ZnSO4(a2) || H2SO4(a1) | H2(p H2),Pt(2) 负极 Ni(s) + 2OH -→NiO(s) + H2O +2e正极 2H2O + 2e →H2(p H2) +2OH -电极反应 Ni(s) + H2O==== NiO(s) + H2(p H2)电池符号 Ni(s),NiO(s) | KOH(稀) | H2(p H2), Pt（3）负极 H2(p H2) + 2OH -→ 2H2O + 2e正极 2H2O +2e → 2OH - + O2(p O2)电池反应 H2(p H2) + O2(p O2) ==== H2O(l)电池符号 Pt,H2(p H2) | NaOH(稀) | O2(p O2),Pt(4) 负极 H2(p H2) + 2OH -→2H2O +2e正极 HgO(s) + H2O +2e → Hg(l) +2OH -电池反应 H2(p H2) + HgO(s) ==== Hg(l) + H2O(l)电池符号 Pt ,H2(p H2) | KOH(稀) | HgO(s),Hg(l)3．工业上用铁屑加入硫酸铜溶液中以置换铜，试设计原电池；计算该反应在298.15K时的平衡常数，并说明此置换反应进行的完全程度。

纸质作业答案一、术语解释 节流膨胀：在绝热条件下，流体的恒焓膨胀过程。

多数流体经节流膨胀(多数情况下的流体是始态为液体，末态为气体)后温度下降，产生制冷效应。

可逆过程：在一系列无限接近平衡的条件下进行的过程。

沿可逆过程途径进行一次来回变化，不会给体系和环境留下任何痕迹，即体系和环境都可回到始态。

反应进度：用来表示化学反应进行程度的量，一般记为ξ，ξ = (n B,t - n B,0 )/νB ，式中n B,0为反应开始(ξ = 0)时体系中物质B 的物质的量(摩尔数)，n B,t 为反应进行到t 时刻(ξ)时体系中物质B 的物质的量(摩尔数)，νB 为反应方程式形为0 = ΣνB B 时，物质B 的化学计量系数。

ξ值与选用体系中的哪种物质的量的变化来进行计算无关，但与化学反应计量式的写法有关。

热容：在不发生相变和化学变化的前提下，体系在经历某一过程时，与环境所交换的热与由此引起的温度变化值之比称为体系的热容。

若过程为恒压过程，则所得热容称为恒压热容，过程为恒容过程，则所得热容称为恒容热容。

反应热效应：也称反应热，是指在只做体积功和始末态温度相等的条件下，完成化学反应过程中体系与环境所交换的热。

热效应有为恒(等)压热效应和恒(等)容热效应之分，恒(等)压热效应Q p =ΔH ，恒(等)容热效应Q V =ΔU 。

对应不同类型的反应，反应热也可分为生成热、燃烧热、溶解热、稀释热等。

熵判据：在隔离体系中，ΔS 隔离 = ΔS 体系 + ΔS 环境 ≥ 0，若ΔS 隔离 = 0，则体系达到平衡，若ΔS 隔离 > 0，则体系中发生的变化为自发（动）过程。

熵增原理：在绝热或隔离体系中发生任何变化，体系的熵总是增加或不变，而不会减少，即ΔS ≥ 0。

对绝热体系而言，ΔS 绝热 > 0时，体系中发生的变化为不可逆过程，ΔS 绝热 = 0时，体系中发生的变化为可逆过程。

化学势：溶液中组元i 的偏摩尔吉布斯自由能称为组元i 的化学势。

中南大学研究生考试试卷2009—2010学年二学期期末考试试题时间110分钟界面化学课程32 学时2.0 学分考试形式：开卷专业班级：矿物加工工工程姓名学号095611057卷面总分100分，占总评成绩70 %，卷面得分一、选择题(每小题2分，共26分)1.液体表面最基本的特性是（ A ）A.倾向于收缩B.倾向于铺展C.形成单分子吸附层2.若将液体与毛细管壁间的接触角近似看作0°，则液体在毛细管中的液面可以看作（C）A.凹型B.凸型C.球面3.下列方程均为计算液a/液b界面张力γab的经验公式，其中Fowkes公式为（ C ）A.γab =γa -γbB.γab =γa + γb -2（γaγb）1/2C.γab =γa + γb -2（γa dγb d）1/24.吊片法测定液体表面张力时，要求尽可能采用表面粗糙的吊片材料，其目的是（ A ）A.改善液体对吊片的润湿使θ接近于0°B. 改善液体对吊片的润湿使θ接近于90°C.改善液体对吊片的润湿使θ接近于180°5.溶液中溶剂记为1、溶质记为2，则吸附量Γ2(1)的含义为（C）A.单位面积表面相与含有相等总分子数的溶液相比较，溶质的过剩量B.单位面积表面相与含有等量溶质的溶液相比较，溶剂的过剩量C.单位面积表面相与含有等量溶剂的溶液相比较，溶质的过剩量6.C12H25SO4Na（1）、C14H29SO4Na（2）、C16H33SO4Na（3）三种物质在水表面吸附达到饱和状态时，三种物质分子在表面所占面积a m存在下列关系（ B ）A. a m,1> a m,2> a m,3B. a m,1≈a m,2≈a m,3C. a m,1< a m,2< a m,37.苯在水面上先迅速展开后又自动收缩成为小液滴漂浮在水面上，用于描述苯液滴形状的表化专业术语是（ C ）A.二维液膜B.多分子层C.透镜8.下列说法中不正确的是（ B）A.任何液面都存在表面张力B.平面液体没有附加压力C.弯曲液面的表面张力方向合力指向曲率中心D.弯曲液面的附加压力指向曲率中心9.运用过滤手段进行溶胶净化的目的是（ C）A.除掉反应过程中过量的副产物B.除掉过量的电解质C.除掉溶胶体系中的粗离子10.溶液中胶体离子表面的热力学电位是指下列哪个电学参数（ A ）A.φ0B. φsC. ξ11.造成接触角滞后的主要原因是（ C ）A.测量方法B.实验者过失C.表面不均匀和表面不平整12.固体自稀溶液中吸附等温线可分为4类18种，对于具有L 型吸附等温线的吸附过程的特征，下列说法正确的是（ C ）A.溶液有强烈的吸附竞争，且溶质分子以单一端基近似垂直吸附于固体表面B.溶质与固体表面具有高亲和力，有类似与化学吸附特征的强烈吸附行为ngmuir 型，溶质比溶剂易于吸附，吸附时溶质分子多以其长轴或平面平行于固体表面13.对于胶体体系下列说法正确的是（ B ）A.电解质引发胶体体系聚沉的主要原因是使扩散层变厚B.低浓度的聚合物可以使胶体体系发生聚沉，而高浓度的聚合物却可以使胶体体系稳定C.胶体体系属于热力学多相体系，由于界面自由能显著，所以无论采取何种措施都不可能获得相对稳定的胶体溶液二、填空题(每小题2分，共22分)1. 液-固润湿过程有__沾湿过程_,__浸湿过程 , 铺展过程_.2. 固体自溶液中吸附时，极性吸附剂易于从非极性溶液中吸附_极性_物质，而非极性吸附剂易于从极性溶液中吸附 非极性物质。

第10章电极过程1.用间接方法求得298. 15K时，反应H2+?02 ==== H20 （1）亠聲=-236. 65 kJ ・ mo「试问29&15K时，非常稀的硫酸溶液的分解电压是多少？设用的是可逆电极，并且溶液搅拌得很好。

（答案：1.226V）解：•・•-沁一空空竺亠2泗U 二E：二F二zF 2x964852.29& 15K时低电流密度电解稀硫酸水溶液，用银作两极的电极材料，和用光滑铠作两极材料，试分别确定其分解电压（已知在银电极上〃“2=0.87 , 〃。

2=0. 96V,在光滑钳电极上〃腔=0.09, “02=0. 45V。

并设稀硫酸水溶液中她=1）。

（答案：3. 059V； 1.769V）解：电解稀硫酸水溶液，就是电解水，其理论（可逆）分解电压为1.229, 考虑极化作用，则其实际分解电压=理论（可逆）分解电压+ S 超电压，故，用Ag作电极：2 1.229 + 0.87 + 0. 96 = 3. 059 V用Pt作电极：2 1.229 + 0. 09 + 0. 45 = 1.769 V3.某溶液中含 10 mol •dm3CdSO,, 10'mol Mm-3 ZnS04 和0. 5mol •dm USO,,把该溶液放在两个铀电极之间，用低电流密度进行电解，同时均匀搅拌, 试问① 哪一种金属将首先沉积在阴极上？② 当另一种金属开始沉积时，溶液中先析出的哪一种金属所剩余的浓度为多少？(答案：6. 65X10" mol ・ dm 3)— Cd.2"/Cd. 一Cd.2r /Cd解：(1)0.05916 怎 12 咕“汕在此溶液中，并护刘尸*,叫踏対。

加“，而查表知：畴认厂—°如26 V 醞 f 0.762酣.••一定有：＜^cd-/cd,故金属Cd 先析出。

(2)在金属锌析出时CcT 的浓度应满足关系：(-0. 4026) + 0. 02958 lg =(-0. 7628) + 0. 02961g (0.01)解得:Cct = 6. 65X 10 1 mol • dm 34. 电解某溶液在阴极上有Zn 沉积，也在Zn 上的超电压为0. 72V,欲使溶液中 Zf 的浓度降到lObol ・血二阴极仍不析出也气，溶液的pH 值最小应控制为多 少？(答案：2.7)解：当 C 7M 2+= 1.0X10 mo 1・ dm '时，有食诃価二 $二畑i _ ""“览—-—= -0.7628+0.029581g(1.0x]0-4)=-0.8811V 0.05916^ 12 ^cd^cd 2-析出也时，有 E+诳二(-0. 05916) XpH-0. 72不让出析出时,需要：£l+/H2 W 爲n2+/Zn即：（-0. 05916） X pH - 0.72^ （-0. 8811）解得：pH 2 2.15. 298. 15K 电解精炼铜的酸性溶液含铜 sthchmetcnv TCSC="0w NumberType=w l w Negative 二"False" HasSpace 二"False" SourceValue 二"30"UnitName=tt g ff >30g -dm'3,离子活度系数= ° 0576，若电解液中含有杂质银, 试问要得到精铜，电解液中银含量最大不能超过何值（设电积时铜的超电压可以 忽略，最大银含量时的 =01）? （答案：2.54X10“ mol ・dm'）□ 0 0591S, 30x0.0576弘吶二叮血 + ―-迈一-—=01644V%粧=0.7996 + 0.059161g^x0.1£ 机 E *0 7996+0 05916Igc, +M.1 铜宇不含Ag,则期血W ，即： 电恕 W0.2644解得：8. 98X10 ' mol • dm '6. 电解pH = 5的CdC12溶液时，Cd"的浓度为多少时也开始析出？已知也 的超电压为0.48V 。

《物理化学》作业习题物理化学教研组解2009，7第一章 热力学第一定律与热化学1. 一隔板将一刚性决热容器分为左右两侧，左室气体的压力大于右室气体的压力。

现将隔板抽去左、右气体的压力达到平衡。

若以全部气体作为体系，则ΔU 、Q 、W 为正？为负？或为零？解：0===∆W Q U2. 试证明1mol 理想气体在衡压下升温1K 时，气体与环境交换的功等于摩尔气体常数R 。

证明：R T nR V V p W =∆=-=)(123. 已知冰和水的密度分别为：0.92×103kg·m -3，现有1mol 的水发生如下变化： (1) 在100o C ，101.325kPa 下蒸发为水蒸气，且水蒸气可视为理想气体； (2) 在0 o C 、101.325kPa 下变为冰。

试求上述过程体系所作的体积功。

解：(1) )(m 1096.11092.010183633--⨯⨯⨯＝＝冰V )(m 1096.1100.110183633--⨯⨯⨯＝＝水V )(10101.3373314.81)(3J nRT V V p W e ⨯=⨯⨯===冰水－ (2) )(16.0)108.11096.1(101325)(55J V V p W e =⨯-⨯⨯=-=--水冰4. 若一封闭体系从某一始态变化到某一终态。

(1) Q 、W 、Q －W 、ΔU 是否已经完全确定。

(2) 若在绝热条件下，使体系从某一始态变化到某一终态，则(1)中的各量是否已完全确定？为什么？解：(1) Q －W 与ΔU 完全确定。

(2) Q 、W 、Q －W 及ΔU 均确定。

5. 1mol 理想气体从100o C 、0.025m 3 经过下述四个过程变为100o C 、0.1m 3： (1) 恒温可逆膨胀； (2) 向真空膨胀；(3) 恒外压为终态压力下膨胀；(4) 恒温下先以恒外压等于气体体积为0.05m 3时的压力膨胀至0.05 m 3，再以恒外压等于终态压力下膨胀至0.1m 3。

物理化学第四版课后习题答案物理化学第四版课后习题答案物理化学是一门综合性的学科，涵盖了物理学和化学的知识。

学习物理化学需要理解和掌握一定的理论知识，并通过解决问题来加深对这些知识的理解。

课后习题是一个很好的学习工具，通过解答习题可以巩固和应用所学的知识。

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第一章：量子力学基础1. 量子力学是描述微观世界的物理理论，它通过波函数描述微观粒子的运动状态。

波函数的平方表示了找到粒子在某个位置的概率。

2. 波函数的归一化条件是∫|Ψ(x)|^2dx = 1，其中Ψ(x)是波函数。

3. 薛定谔方程描述了波函数的演化，它是一个时间无关的定态方程，形式为HΨ = EΨ，其中H是哈密顿算符，Ψ是波函数，E是能量。

4. 电子在原子中的运动状态由量子数来描述。

主量子数n描述了电子的能级大小，角量子数l描述了电子的轨道形状，磁量子数ml描述了电子在轨道上的方向。

5. 电子自旋是电子的一个内禀属性，它有两个可能的取值：向上自旋和向下自旋。

第二章：分子结构与光谱学1. 分子的几何构型对其性质有重要影响。

分子的几何构型可以通过VSEPR理论来确定，根据原子间的排斥力确定分子的空间结构。

2. 共振现象是指分子中电子的位置可以在不同原子间跳跃，从而使分子的结构发生变化。

3. 光谱学是研究物质与光的相互作用的学科。

分子的光谱可以提供关于分子结构和化学键的信息。

4. 红外光谱可以用来确定分子中的化学键类型和它们的存在形式。

5. 核磁共振光谱可以提供关于分子中原子核的信息，包括原子核的类型、数量和化学环境。

第三章：热力学1. 热力学是研究能量转化和能量传递的学科。

它描述了物质和能量之间的关系。

2. 热力学第一定律是能量守恒定律，它表明能量可以从一种形式转化为另一种形式，但总能量保持不变。

3. 热力学第二定律描述了能量转化的方向性，它表明自然界中能量转化总是朝着熵增的方向进行。

4. 熵是描述系统无序程度的物理量，它可以用来判断一个过程的可逆性。

精品文档电解质溶液章第81.O SO + NO + H浓)→HAsO + H(AsS(s)+HNO244223323 (s) + SO→FeOFeS(s) + O23222(s) + NaO(s)O(s)→NaCrOOCr(s) + Na2222234O)→SO + HS + HSO(浓22242.用铂电极电解氯化铜CuCl溶液，通过的电流为st1:chmetcnv TCSC=2NumberType= Negative=False HasSpace=False SourceValue=_x0010_UnitName=a>20A，经过15分钟后，在阴极上能析出多少克铜?在阳极上能析出33）2.297 dm的氯气? 多少dm（答案：的300.15K，101.325kPa2+＋ 2e → Cu）在阴极解：（1 Cu析出铜-Cl(g) + 2e(2) 在阳极 2Cl→2析出氯-3453KCl水溶液，298.15K时测得其电阻为3.一电导池中装入0.02mol·dm的-1-3。

在同一电导池中·298.15K0.02molΩ。

已知·dmm溶液的电导率为0.2768S-3。

计算电ΩdmCaCl的溶液，测得电阻为1050·装入同样体积的浓度为0.55g2-1，m。

(1/2CaClCaCl导池常数、该溶液的电导率和摩尔电导率Λ)（答案：125.422m-1-12·m0.1194 S·，0.02388 Sm·）mol精品文档．精品文档G1）电导池常数解：CaCl的电导率（2）2摩尔电导率(3)-12 + -+ -2λ·m和HCOmol的离子极限摩尔电导率λ=3.4982×10，S4.在298K，H· 3H-3-32--1溶液的电导HdmS·mCO·mol0.0275mol。

在同温度下测得· = 4.45×10332HCO--3 + -13.56αCO离解为H= 和HCO（答案：率κ=3.86×10·Sm的离解度。

(一) 单选题1.下面4种电解质溶液，浓度均为0.01mol，现已按它们的摩尔电导率值由大到小排了次序。

请根据你已有的知识，判定下面排序正确的是（）(A)(B)(C)(D)参考答案：(B)2. 溶胶的动力性质是由于粒子的不规则运动产生的，在下列各种现象中，不属于溶胶动力性质的是（）(A)渗透压(B)扩散(C)沉降平衡(D)电泳参考答案：(D)3. 当表面活性物质加入溶剂后，所产生的结果是（）(A)正吸附(B) 负吸附(C) 正吸附(D) 负吸附参考答案：(A)4.在298K时，浓度为0.1和0.01mol的HCl溶液组成浓差电池的液接电势为Ej⑴，浓度相同而电池电解质溶液换用KCl，其液接电势为Ej⑵。

则两液接电势的关系为（）(A)(B)(C) Ej⑴=Ej⑵(D) 无法判断参考答案：(A)5. 若算得电池反应的电池电动势为负值，表示此电池反应是（）(A)正向进行(B)逆向进行(C)不可能进行(D)反应方向不确定参考答案：(B)6. 液体在毛细管中上升的高度与下列哪一个因素无关？（）(A)温度(B)液体密度(C)重力加速度(D)大气压力参考答案：(D)7.以下4种电解质溶液的浓度都是0.01，其中平均活度系数最大的是（）(A)KCl (B) CaCl2 (C) Na2SO4 (D) A1C13参考答案：(A)8. 有以下两个电池，电动势分别为E1和E2比较其电动势大小（）(A)(B) (C) E1=E2(D) 不能确定参考答案： (C) 9.这两个电池电动势E1和E2的关系为()(A)E1=E2(B)E1=2E2(C)E1=0.5E2(D)无法比较参考答案： (C)10. 将大分子电解质NaR 的水溶液用半透膜和水隔开，达到Donnan 平衡时，膜外水的pH （）(A)大于7(B)小于7(C)等于7(D)不能确定参考答案： (A)11. 当发生极化时，组成电池的两电极的电极电势将会是（）(A)阳极电势越来越负，阴极电势越来越正(B) 阳极电势越来越正，阴极电势越来越负(C) 阳极电势和阴极电势均越来越正(D) 阳极电势和阴极电势均越来越负参考答案：(B)12. 下列电池中，电池电动势与Cl-离子的活度无关的是（）(A)(B)(C)(D)参考答案：(C)13.某电池反应为，当电池反应达平衡时，电池的电动势E必然（）(A)(B) E=(C)(D) E=0参考答案：(C)14. 有一飘荡在空气中的球形液膜，内部也是空气。

第5章溶液体系热力学与化学势1．0.022 st1:chmetcnv TCSC="0" NumberType="1" Negative="False" HasSpace="True" SourceValue="5" UnitName="kg">5 kg Na2CO3·10H2O溶于水中，溶液体积为0.2 dm3，溶液密度为1.04 kg·dm-3，求溶质的质量分数，质量摩尔浓度，物质的量浓度和摩尔分数表示的浓度值。

（答案：wt% = 4.007%，m = 0.3938 mol·kg-1，c = 0.3932 mol·dm-3，x = 7.045×10 –3）解：M Na2CO3 = 105.99×10-3 kg·mol-1M Na2CO3 · H2O = 286.14×10-3 kg·mol-1W（总）= 1.04×0.2 = 0.208kgn Na2CO3= 0.02259/（286.14×10-3）= 0.07863 molW Na2CO3= 0.07863×105.99×10-3 = 8.334×10-3 kgn Na2CO3 ·10 H2O = n Na2CO3 = 0.0225×103/286.14 = 0.07863 molW H2O =（208—8.344）×10-3 = 199.666×10-3 kgn H2O=（199.666×103）/（18.015×103）= 11.083mol质量百分数：wt％＝[（8.334×10-3）/0.208] ×100% = 4.007%质量摩尔浓度：m Na2CO3 = 0.07863/（199.666×10-3）= 0.3938 mol·kg-1物质的量浓度：c = n Na2CO3/V = 0.07863/0.2 = 0.3932 mol·dm-3物质的量分数：x Na2CO3 = 0.07863/（0.07863+11.083）= 7.045×10-32．293.15 K时，质量分数为60 %的甲醇水溶液的密度是0.894 6 kg·dm-3，在此溶液中水的偏摩尔体积为1.68×10-2dm3·mol-1。