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物理化学第八章课后答案完整版

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第八章 量子力学基础

8.1 在一维势箱问题求解中，假定在箱内0VxC（C为常数），是否对其解产生影响？怎样影响？

解：当0VxC时，一维势箱粒子的Schrödinger方程为

222222222d2ddd'2d2dxCxExmxxxECxExmxmx

边界条件不变，因此Schrödinger方程的解为

22'21282πsinnnnEmanxxaa

即0VxC不影响波函数，能级整体改变C:

222'8EECnmaC

8.2 一质量为m，在一维势箱0xa中运动的粒子，其量子态为

122π3π0.5sin0.866sinxxxaaa

（1） （1） 该量子态是否为能量算符ˆH的本征态？

（2） （2） 对该系统进行能量测量，其可能的结果及其所对应的概率为何？

（3） （3） 处于该量子态粒子能量的平均值为多少？

解：对波函数的分析可知

132221133220.50.8663ˆˆH, H88xxxhhxxxxmama

（1） （1） 由于

132221322ˆˆˆH0.5H0.866H0.530.50.86688xxxhhxxExmama

因此，x不是能量算符ˆH的本征态。 （2） （2） 由于x是能量本征态1x和3x的线性组合，而且是归一化的，因此能量测量的可能值为

2213229, 88hhEEmama其出现的概率分别为

220.50.25, 0.8660.75

（3） （3） 能量测量的平均值为

22132270.250.750.250.75988hhEEEmama

8.3 1 g重的小球在1 cm长的盒内，试计算当它的能量等于在300 K下的kT时其量子数n。这一结果说明了什么？k和T分别为波尔兹曼常数和热力学温度。

解：一维势箱粒子的能级公式为

222323219348888103001.380710108.688106.626110nhmEmkTEnaamahhn

量子化效应不明显。

8.4 在质量为m的单原子组成的晶体中，每个原子可看作在所有其他原子组成的球对称势场212Vxfr中振动，式中2222rxyz。该模型称为三维各向同性谐振子模型，请给出其能级的表达式。

解：该振子的Hamiltonian算符为

22222222222222222222221ˆH22111222222ˆˆˆHHHxyzfxyzmxyzfxfyfzmxmymz

即ˆH为三个独立谐振子Hamiltonian算符ˆˆˆH, H, Hxyz之和，根据量子力学基本定律，该振子的能即为个独立振子能级之和：

111222xxyyzzvhvhvh

式中

12πxyzfm 为经典基频，所以 32xyzvvvh

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物理化学解题指南--第2版--配天大第五版

物理化学解题指南--第2版--配天大第五版

1 内容简介

《物理化学解题指南（第2版）》是天津大学物理化学教研室编写的《物理化学》（第五版）的配套学习参考书，针对性强，内容丰富。章节安排与教材同步，每章包括三部分内容：概念、主要公式及其适用条件（列举重要知识点，强调公式应用范围及条件）；概念题（包括填空和选择题，帮助读者熟悉公式，辨析概念，掌握要领）；教材习题全解（巩固知识，拓展思路）。

《物理化学解题指南（第2版）》可帮助读者巩固所学知识，提高解决物理化学问题的能力；也可供相关学科教师参考。

目录

第一章 气体的pVT性质

1.1 概念、主要公式及其适用条件

1.2 概念题

1.3 习题解答

第二章 热力学第一定律

2.1 概念、主要公式及其适用条件

2.2 概念题

2.3 习题解答

第三章 热力学第二定律

3.1 概念、主要公式及其适用条件

3.2 概念题

3.3 习题解答

第四章 多组分系统热力学

4.1 概念、主要公式及其适用条件

4.2 概念题

4.3 习题解答

第五章 化学平衡

5.1 概念、主要公式及其适用条件

5.2 概念题

5.3 习题解答

第六章 相平衡

6.1 概念、主要公式及其适用条件

6.2 概念题

6.3 习题解答

第七章 电化学

7.1 概念、主要公式及其适用条件

1 7.2 概念题

7.3 习题解答

第八章 量子力学基础

8.1 概念、主要公式及其适用条件

8.2 概念题

8.3 习题解答

第九章 统计热力学初步

9.1 概念、主要公式及其适用条件

9.2 概念题

9.3 习题解答

第十章 界面现象

10.1 概念、主要公式及其适用条件

10.2 概念题

10.3 习题解答

第十一章 化学动力学

11.1 概念、主要公式及其适用条件

11.2 概念题

11.3 习题解答

第十二章 胶体化学

12.1 概念、主要公式及其适用条件

12.2 概念题

12.3 习题解答

参考书目

前言

本书是普通高等教育“十一五”国家级规划教材——《物理化学》第五版（天津大学物理化学教研室编，高等教育出版社，2009年）的配套学习参考书。编写本书的目的在于：帮助读者归纳、总结、深入理解物理化学的基本概念和基本原理，培养严谨的科学思维，提高运用基本原理分析和解决实际问题的能力。

物理化学第一章课后答案

物理化学第一章课后答案

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。

物理化学课后习题第二章答案

物理化学课后习题第二章答案

2.15 容积为0.1m3的恒容密闭容器中有一绝热隔板,其两侧分别为0℃,4mol的Ar(g)及150℃,2mol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ΔH 。

已知：Ar(g)和Cu(s)的摩尔定压热容Cp,m分别为20.786J·mol-1·K-1及24.435

J·mol-1·K-1，且假设均不随温度而变。

解: 恒容绝热混合过程 Q = 0 W = 0

∴由热力学第一定律得过程 ΔU=ΔU(Ar,g)+ΔU(Cu,s)= 0

ΔU(Ar,g) = n(Ar,g) CV,m (Ar,g)×(t2－0)

ΔU(Cu,S) ≈ΔH (Cu,s) = n(Cu,s)Cp,m(Cu,s)×(t2－150)

解得末态温度 t2 = 74.23℃

又得过程

ΔH =ΔH(Ar,g) + ΔH(Cu,s)

=n(Ar,g)Cp,m(Ar,g)×(t2－0) + n(Cu,s)Cp,m(Cu,s)×(t2－150)

= 2.47kJ

或 ΔH =ΔU+Δ(pV) =n(Ar,g)RΔT=4×8314×(74.23－0)= 2.47kJ

2.17 单原子理想气体A与双原子理想气体B的混合物共5mol，摩尔分数yB=0.4，始态温度T1=400K，压力P1=200kPa，今该混合气体绝热反抗恒外压p=100kPa膨胀到平衡态，求末态温度T2及过程的W, ΔU及ΔH。

2.21 已知水(H2O,l)在100℃的饱和蒸气压ps=101.325kPa，在此温度、压力下水的摩尔蒸发焓 。求在100℃,101.325kPa下使1kg水蒸气全部凝结成液体水时的W，Q，ΔU，ΔH和ΔH。设水蒸气适用理想气体状态方程式。

解: 题给过程的始末态和过程特性如下：

n = m/M = 1kg/18.015g·mol-1 = 55.509mol

物理化学第八章练习

物理化学第八章练习

物理化学（二）化学动力学练习1 (2015级)

一、选择题 ( 共16题 )

1. 反应 Ak

1

B (I)；Ak

2

D (II)，已知反应 I 的活化能 E

1大于反应 II 的

活化能 E

2，以下措施中哪一种不能改变获得 B 和 D 的比例？ ( )

(A) 提高反应温度 (B) 延长反应时间

(C) 加入适当催化剂 (D) 降低反应温度

2. 两个活化能不相同的反应，如 E

2> E

1，且都在相同的升温度区间内升温，

则： ( )

(A) 21dlndln

ddkk

TT

(B) 21dlndln

ddkk

TT

（C）21dlndln

ddkk

TT

(D) 21dd

ddkk

TT

3. 对于反应 2NO

2= 2NO + O

2，当选用不同的反应物和产物来表示反应速率时，其

相互关系为： ( )

(A) -2d[NO

2]/dt = 2d[NO]/dt = d[O

2]/dt

(B) - d[NO

2]/2dt = d[NO]/2dt = d[O

2]/dt = d /dt

(C) - d[NO

2]/dt = d[NO]/dt = d[O

2]/dt

(D) - d[NO

2]/2dt = d[NO]/2dt = d[O

2]/dt = 1/V d /dt

4. 反应 A →产物 为一级反应，2B → 产物 为二级反应，t

1

2(A) 和 t

1

2(B) 分别

表示两反应的半衰期，设 A 和 B 的初始浓度相等，当两反应分别进行的时间为

t = 2t

1

2(A) 和 t = 2t

1

2(B) 时，A，B 物质的浓度 c

A，c

B的大小关系为： ( )

(A) c

A> c

B

(B) c

A= c

B

(C) c

A< c

B

(D) 两者无一定关系

5. 当一反应物的初始浓度为 0.04 mol·dm-3时，反应的半衰期为 360 s，初始浓度

为 0.024 mol·dm-3时，半衰期为 600 s，此反应为： ( )