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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。
1.2.1 填空题1.温度为400K,体积为23m 的容器中装有2mol 的理想气体A 和8mol 的理想气体B ，则该混合气体中B 的分压力B p =（13。
302）kPa .()a k P V RT n p B B P 302.13a 2/400314.88/=⨯⨯==或 ()[]B B A B B y V RT n n py p /+===()}{kPa Pa 302.138.02/400314.828=⨯⨯⨯+2.在300K ，100kPa 下，某理想气体的密度33-108275.80-⋅⨯=m kg ρ.则该气体的摩尔质量M=（ 2。
01613-10-⋅⨯mol kg )。
()()pRT M RT M V RT M m nRT pV ///ρρ=====()Pa K K mol J m kg 31133-10100/300314.8108275.80⨯⨯⋅⋅⨯⋅⨯---=13-10016.2-⋅⨯mol kg3.恒温100C ︒下，在一带有活塞的气缸中装有3。
5mol 的水蒸气()g O H 2，当缓慢地压缩到压力=p （101。
325)kPa 时才可能有水滴()l O H 2出现。
()出现。
时才会有水滴，故当压缩至时的水的饱和蒸气压为l O H p kPa C 2kPa 325.101325.101100=︒4.恒温下的理想气体，其摩尔体积随压力的变化率()γρ∂∂/m V =（ 2/-p RT ).()()2///,0/,p RT p V p V V p V p RT pV m m m m m -=-=∂∂=+∂∂=γγ即所以状态方程，理想气体满足理想气体5.一定量的范德华气体，在恒容条件下,其压力随温度的变化率()V T ∂∂/ρ=（()nb V nR -/）。
将范德华状态方程改写为如下形式：22Van nb V nRT p --=所以 ()()nb V nR T p V -=∂∂//6.理想气体的微观特征是：（理想气体的分子间无作用力，分子本身不占有体积 ）.7.在临界状态下，任何真实气体的宏观特征为：（气相、液相不分）。
![天津大学532003[物理化学]复习题答案](https://img.taocdn.com/s1/m/396cc34aad51f01dc281f19b.png)
物理化学复习题一、填空题1、实际气体的压缩因子定义为Z ＝ pV m /RT ，当实际气体的压缩因子Z >1时，该气体比理想气体 难 压缩（选择填入难、易）。
2、已知2NO(g)+ O 2(g) = 2NO 2(g)为放热反应。
反应达平衡后，欲使平衡向右移动以获得更多的NO 2(g)，应采取的措施有 降温 和 增压 。
3、抽空密闭容器中放入NH 4Cl(s)，部分分解成NH 3(g)和HCl(g)并达到平衡， 系统的组分数C = 1 ，相数P = 2 ，自由度数F = 1 。
4、玻璃毛细管内水面上升，是因为水在毛细管中形成 凹 液面（选择填入凹、凸），此液面上水的饱和蒸气压 小于 平液面上水的饱和蒸气压（选择填入大于、小于或等于）。
5、一价碱金属的皂类作为乳化剂时，易于形成 O/W 型乳状液。
6、一定量的单原子理想气体经历某恒温过程，其的U ∆ = 0，H ∆ = 0。
7、稀溶液的依数性包括溶液沸点升高(溶质不挥发)、凝固点降低（析出纯溶剂）， 蒸气压下降 和 渗透压 。
8、反应A→B，实验测定A 的浓度c A 与时间 t 成线性关系，该反应的级数为 零 。
9、丁铎尔效应的实质是 胶体粒子对光的散射 。
10、溶胶稳定存在的三个重要原因是 胶体粒子带电 、 溶剂化作用 和 布朗运动 。
11、当真实气体的压缩因子Z 小于1 时，该气体比理想气体易于压缩。
12、理想气体绝热向真空膨胀，则U = 0 。
13、由纯组分形成理想液态混合物的过程，其mix ΔS ＞0 。
14、化学势B就是物质B 的 偏摩尔吉布斯函数 。
15、已知2NO(g)+ O 2(g) = 2NO 2(g)为放热反应。
反应达平衡后，欲使平衡向右移动以获得更多的NO 2(g)，应采取的措施有 降温 和 增压 。
16、一定温度下，液体的分子间作用力越大，其表面张力 越大 。
17、某化学反应在一定T 、p 条件下进行，反应物A 的平衡转化率为12 %。
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1 / 4物理化学复习题一、选择题1、 101.325 kPa 下，100℃的液态水气化为同温度的水蒸气，系统的 熵变∆S sys （ ）0。
A. >B. <C. =D. ≤2、ζ 电势表示溶胶粒子带电量的多少，它可通过（ ）实验来进行测定。
A. 丁铎尔B. 沉降C. 电泳D. 电渗3、在电答案过程中，随着电流密度增大，则（ ）。
A. 阳极电极电势降低，阴极电极电势升高；B. 阳极电极电势升高，阴极电极电势降低；C. 电答案池分答案电压降低；D. 电答案池能量效率升高。
4、已知某电导池的电导池系数为22.81 m -1，当其中盛有一定浓度的KCl 溶液时，测得电阻为326.0 Ω，则该KCl 溶液的电导率κ 为（ ）S·m -1。
A. 0.02799B. 0.06997C. 0.02388D. 8.37325、物质临界点处()cm /T p V ∂∂等于（ ）。
A. -1 B. 0 C. 1 D. 26、A 、B 两液体的混合物在T -x 图上出现最低点，则该混合物对拉乌尔定律产生（ ）。
A. 一般正偏差B. 一般负偏差C. 最大正偏差D. 最大负偏差 7、25℃时，若要使电池 Pt│H 2(g, p 1)│H +(a )│H 2(g, p 2)│Pt 的电动势E 为正值，则必须使（ ）。
A. 12p p =B. 12p p >C. 12p p <D. 12p p 、可任意取值8、向液体中加入表面活性物质后（ ）。
A. d 0d cγ<，产生正吸附 B. d 0d c γ>，产生负吸附 C. d 0d c γ>，产生正吸附 D. d 0d cγ<，产生负吸附 9、电泳现象说明（ ）。
A. 分散介质带电B. 胶体粒子带电C. 胶体粒子带正电荷D. 胶体粒子处于等电状态10、20℃时水的饱和蒸气压为2.338 kPa ，则此温度下液态水变成水蒸气的条件是气相中水的分压（ ）。
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： 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=nRT1-2 气柜内有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，气柜内氯乙烯的物质的量为每小时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 CHρ 1-4 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 Vl O H ==-=ρ n=m/M=pV/RT1-5 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。
若将其中一个球加热到100℃，另一个球则维持0℃，忽略连接管中气体体积，试求该容器内空气的压力。
解：方法一：在题目所给出的条件下，气体的量不变。
并且设玻璃泡的体积不随温度而变化，则始态为)/(2,2,1i i i i RT V p n n n =+=终态（f ）时 ⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+=ff ff f ff f ff T T T T R Vp T V T V R p n n n,2,1,1,2,2,1,2,1 1-6 0℃时氯甲烷（CH 3Cl ）气体的密度ρ随压力的变化如下。
第一章气体的PVT关系第二章热力学第一定律选择题1．热力学第一定律ΔU=Q+W 只适用于(A) 单纯状态变化 (B) 相变化(C) 化学变化 (D) 封闭物系的任何变化答案：D2．关于热和功, 下面的说法中, 不正确的是(A) 功和热只出现于系统状态变化的过程中, 只存在于系统和环境间的界面上(B) 只有在封闭系统发生的过程中, 功和热才有明确的意义(C) 功和热不是能量, 而是能量传递的两种形式, 可称之为被交换的能量(D) 在封闭系统中发生的过程中, 如果内能不变, 则功和热对系统的影响必互相抵消答案：B3．关于焓的性质, 下列说法中正确的是(A) 焓是系统内含的热能, 所以常称它为热焓(B) 焓是能量, 它遵守热力学第一定律(C) 系统的焓值等于内能加体积功(D) 焓的增量只与系统的始末态有关答案：D。
因焓是状态函数。
4．涉及焓的下列说法中正确的是(A) 单质的焓值均等于零(B) 在等温过程中焓变为零(C) 在绝热可逆过程中焓变为零(D) 化学反应中系统的焓变不一定大于内能变化答案：D。
因为焓变ΔH=ΔU+Δ(pV)，可以看出若Δ(pV)＜0则ΔH＜ΔU。
5．下列哪个封闭体系的内能和焓仅是温度的函数(A) 理想溶液 (B) 稀溶液 (C) 所有气体 (D) 理想气体答案：D6．与物质的生成热有关的下列表述中不正确的是(A) 标准状态下单质的生成热都规定为零(B) 化合物的生成热一定不为零(C) 很多物质的生成热都不能用实验直接测量(D) 通常所使用的物质的标准生成热数据实际上都是相对值答案：A。
按规定，标准态下最稳定单质的生成热为零。
7．dU=CvdT及dUm=Cv,mdT适用的条件完整地说应当是(A) 等容过程(B)无化学反应和相变的等容过程(C) 组成不变的均相系统的等容过程(D) 无化学反应和相变且不做非体积功的任何等容过程及无反应和相变而且系统内能只与温度有关的非等容过程答案：D8．下列过程中, 系统内能变化不为零的是(A) 不可逆循环过程 (B) 可逆循环过程(C) 两种理想气体的混合过程 (D) 纯液体的真空蒸发过程答案：D 。
532003[物理化学]天津大学考试题库及答案1 / 4物理化学复习题一、选择题1、 101.325 kPa 下，100℃的液态水气化为同温度的水蒸气，系统的熵变?S sys （）0。
A. >B. <C. =D. ≤2、ζ 电势表示溶胶粒子带电量的多少，它可通过（）实验来进行测定。
A. 丁铎尔B. 沉降C. 电泳D. 电渗3、在电答案过程中，随着电流密度增大，则（）。
A. 阳极电极电势降低，阴极电极电势升高；B. 阳极电极电势升高，阴极电极电势降低；C. 电答案池分答案电压降低；D. 电答案池能量效率升高。
4、已知某电导池的电导池系数为22.81 m -1，当其中盛有一定浓度的KCl 溶液时，测得电阻为326.0 Ω，则该KCl 溶液的电导率κ 为（）S·m -1。
A. 0.02799B. 0.06997C. 0.02388D. 8.37325、物质临界点处()cm /T p V ??等于（）。
A. -1 B. 0 C. 1 D. 26、A 、B 两液体的混合物在T -x 图上出现最低点，则该混合物对拉乌尔定律产生（）。
A. 一般正偏差B. 一般负偏差C. 最大正偏差D. 最大负偏差7、25℃时，若要使电池Pt│H 2(g, p 1)│H +(a )│H 2(g, p 2)│Pt 的电动势E 为正值，则必须使（）。
A. 12p p =B. 12p p >C. 12p p <D. 12p p 、可任意取值8、向液体中加入表面活性物质后（）。
A. d 0d cγ<，产生正吸附B. d 0d c γ>，产生负吸附C. d 0d c γ>，产生正吸附 D. d 0d cγ<，产生负吸附 9、电泳现象说明（）。
A. 分散介质带电B. 胶体粒子带电C. 胶体粒子带正电荷D. 胶体粒子处于等电状态10、20℃时水的饱和蒸气压为2.338 kPa ，则此温度下液态水变成水蒸气的条件是气相中水的分压（）。
物理化学复习题一、填空题1、实际气体的压缩因子定义为Z ＝ pV m /RT ，当实际气体的压缩因子Z >1时，该气体比理想气体 难 压缩（选择填入难、易）。
2、已知2NO(g)+ O 2(g) = 2NO 2(g)为放热反应。
反应达平衡后，欲使平衡向右移动以获得更多的NO 2(g)，应采取的措施有 降温 和 增压 。
3、抽空密闭容器中放入NH 4Cl(s)，部分分解成NH 3(g)和HCl(g)并达到平衡， 系统的组分数C = 1 ，相数P = 2 ，自由度数F = 1 。
4、玻璃毛细管内水面上升，是因为水在毛细管中形成 凹 液面（选择填入凹、凸），此液面上水的饱和蒸气压 小于 平液面上水的饱和蒸气压（选择填入大于、小于或等于）。
5、一价碱金属的皂类作为乳化剂时，易于形成 O/W 型乳状液。
6、一定量的单原子理想气体经历某恒温过程，其的U ∆ = 0，H ∆ = 0。
7、稀溶液的依数性包括溶液沸点升高(溶质不挥发)、凝固点降低（析出纯溶剂）， 蒸气压下降 和 渗透压 。
8、反应A→B，实验测定A 的浓度c A 与时间 t 成线性关系，该反应的级数为 零 。
9、丁铎尔效应的实质是 胶体粒子对光的散射 。
10、溶胶稳定存在的三个重要原因是 胶体粒子带电 、 溶剂化作用 和 布朗运动 。
11、当真实气体的压缩因子Z 小于1 时，该气体比理想气体易于压缩。
12、理想气体绝热向真空膨胀，则 ∆U = 0 。
13、由纯组分形成理想液态混合物的过程，其mix ΔS ＞0 。
14、化学势μB 就是物质B 的 偏摩尔吉布斯函数 。
15、已知2NO(g)+ O 2(g) = 2NO 2(g)为放热反应。
反应达平衡后，欲使平衡向右移动以获得更多的NO 2(g)，应采取的措施有 降温 和 增压 。
16、一定温度下，液体的分子间作用力越大，其表面张力 越大 。
17、某化学反应在一定T 、p 条件下进行，反应物A 的平衡转化率为12 %。
相同反应条件下加入催化剂，反应速率提高5倍，此时A 的平衡转化率为 12% 。
18、无论是原电池还是电解池，阴极极化的结果都使电极电势 变得更负 。
19、一定T 、p 下，固体表面不能被液体够润湿时，润湿角 >90° 。
20、现有AgI 正溶胶，FeCl 3、MgSO 4、K 3Fe(CN)6三种电解质中，对该溶胶聚 沉能力最大的是 K 3Fe(CN)6 。
二、名词解释1、亚稳态（可举例子说明）：热力学上不稳定，但是能够在一定时间内稳定存在的状态，如过冷液体、过热液体、过饱和溶液等。
2、电泳：在外加电场作用下，带电粒子产生的定向移动。
三、计算题在500 K ～1000 K 温度范围内，反应()A(g)B s 2C(g)+===的标准平衡常数K 与温度T 的关系为7100ln 6.875K T K=-+。
已知原料中只有反应物A(g)和过量的B(s)。
计算800 K 时反应的K 和r m G ∆。
解：800 K 时，71007100ln 6.875 6.8752800K T K =-+=-+=- 解出 K =0.135311r m ln 228.314800 J mol 13.30 kJ mol G RT K RT --∆=-==⨯⨯⋅=⋅四、计算题2 mol 双原子理想气体从始态300K ，50dm 3出发，恒容加热至400 K ，求整个过程的Q ，W ，∆U ，∆H 和∆S 。
解：理想气体pVT 变化，恒容，V 2= V 1=50 dm -3，所以W =0, m 21, m 21222, m , m 1111158.314()2(400300) J 4.157 kJ 278.314()2(400300)J 5.82 kJ2ln ln ln 58.3144002ln J K 230052.30 J KV p V V nC T T nC T T T V TSnC nR nC T V T, m 210Δ() 4.157 kJ V V W Q U nC T T ===-=五、计算题AgBr 饱和水溶液的电导率()κ溶液= 511.66410 S m --⨯⋅，求AgBr(s)在纯水中的溶解度。
已知25℃时Ag +和Br -无限稀释摩尔电导率分别为61.92⨯10-4 S ⋅m 2⋅mol -1和 78.40⨯10-4 S ⋅m 2⋅mol -1；配制溶液所用纯水的电导率为()612H O 5.50010 S m κ--=⨯⋅。
解：AgBr 为难溶盐，其溶解度很小，不能忽略水的电导率带来的影响。
AgBr 饱和水溶液的电导率()511.66410 S m κ--=⨯⋅溶液，则256151AgBr H O1.664105.50010S m1.11410 S m溶液κκκAgBr 溶解度很小，因此()()()()mmmmAgBr AgBr Ag Br ∞∞+∞-≈=+。
()()()()mmm 4421421AgBr Ag Br 61.921078.410S mmol 140.3210 S m mol∞∞+∞------=+=⨯+⨯⋅⋅=⨯⋅⋅()()421mmAgBr AgBr 140.3210 S m mol ∞--≈=⨯⋅⋅由m/κc 即可计算出AgBr 的溶解度：()()()53434m AgBr 1.11410AgBr mol m 7.93910 mol m AgBr 140.3210κc -----⎛⎫⨯==⋅=⨯⋅ ⎪⨯⎝⎭六、计算题在T ,V 恒定条件下，反应A→产物为零级反应。
反应物A 的初始浓度c A,0= 1 mol ⋅dm -3，t =0时的反应初速率v A,0=0.001 mol ⋅dm -3⋅s -1。
计算反应的速率系数k A 、半衰期t 1/2及反应到c A =0.1 mol ⋅dm -3时所需的时间t 各为若干？解：反应为零级，根据反应速率的定义，0A,0A A,0A v k c k ==所以，速率常数k A =0.001 mol ⋅dm -3⋅s -1。
零级半衰期：3A,01/231A 1 mol dm 500 s 220.001 mol dm s c t k ---⋅===⨯⋅⋅七、计算题已知水(H 2O ，l)在100℃的饱和蒸气压kPa 325.101*=p ，在此温度、压力下水的摩尔蒸发焓1m vap mol kJ 668.40-⋅=∆H 。
求在100℃，101.325kPa 下使1 kg 水蒸气全部凝结成液体水时的Q ，W ，∆U ，∆H 。
设水蒸气可视为理想气体。
解：该过程为可逆相变，水的摩尔质量118.0184 g mol M，vap m100040.668 kJ2257 kJ 18.0184HnH1amb 2257 kJ10008.314373.15 J18.0184172.2 kJ 2257172.22085 kJPQ H W p V pV nRTUWQ恒压，八、计算题某一级反应，反应物初始浓度为c A,0，10 min 后反应物浓度变为0.7c A,0，问反应物反应掉50%需多少时间？解：A,0A Alnc k t c =由一级反应速率方程得： A,0A,01A A A,0121A 1111ln ln ln 0.0357min 10 min 0.710 min 0.7ln 2ln 219.4 min 0.0357 min c c k t c c t k --=======九、计算题100℃，101.325 kPa 下，1 mol H 2O(g) 变为同温同压下的H 2O(l)。
求过程的W 、Q 、∆U 、∆H 、∆S 、∆A 和∆G 。
已知100℃时H 2O(l)的摩尔气化焓()1vap m 2ΔH O,373.15K 40668 kJ mol H .-=⋅。
解：题给过程为恒温、恒压下的可逆相变过程，1vap m 1 mol 40.668 kJ mol 40.668 kJ H n H -∆=-∆=-⨯⋅=- vap m1240668 J108.98 J K 373.15 Kn H S T --∆∆==-=-⋅恒压过程： 40.668 kJ p Q H =∆=-()l g g 18.314373.15 J 3.102 kJ W p V V pV nRT =--≈==⨯⨯=()40.668 3.102 kJ 37.566 kJ U Q W ∆=+=-+=- 恒温、恒压下的可逆相变，0G ∆=3.102 kJ p A U T S U H U Q W ∆=∆-∆=∆-∆=∆-==十、计算题65 ℃时N 2O 5气相分解的速率常数为k 1= 0.292 min -1，活化能为103.3 kJ·mol -1，求80℃时的k 2及21t 。
解：根据阿伦尼乌斯方程的定积分形式：212111lna E k k R T T ⎛⎫=-- ⎪⎝⎭，得 212131111exp 103.310110.292exp min 1.39 min8.314353.15338.15a E k k R T T --⎧⎫⎛⎫⎪⎪=⋅--⎨⎬⎪⎪⎪⎝⎭⎩⎭⎧⎫⨯⎛⎫=⨯--=⎨⎬ ⎪⎝⎭⎩⎭根据k 的单位知该反应为一级反应，所以11ln 2ln 20.499 min 1.39mint k -===十一、计算题已知90 ℃时液体甲苯(A)和液体苯(B)的饱和蒸气压分别为*A p = 和=136.12 kPa ，两者可形成理想液态混合物。
现有某甲苯-苯混合液在90 ℃、101.325 kPa 下达到气-液平衡，求气相组成和液相组成。
解：理想液态混合物的两组分均符合拉乌尔定律 ，十二、计算题54.22 kPa *B p B y B x **A AA B B B , p p x p p x ==[]**A AB B B B 54.22(1)136.12 kPa 101.325 kPa p p x p x x x =+=-+=B 101.32554.220.5752136.1254.22x -==-B B B 136.120.57520.7727101.325p x y p *⨯===25℃时，电池Cd | Cd 2+[a (Cd 2+)=0.01] ¦¦ Cl -[a (Cl -)=0.5]| Cl 2(g, p ) | Pt 。
已知标准电极电势，。
（1）写出电池反应；（2）计算电池电动势E 和摩尔反应吉布斯函数，并判断反应能否自发进行。
解：(1) 电池反应(2) 电池的电动势电池反应的吉布斯函数变化，反应可自发进行。
十三、计算题已知27℃时某一级反应的速率常数k 1= 4.0⨯10-3 min -1，活化能E a =133.89 kJ·mol -1。
