材料物理化学1

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。

材料物理化学作业第五章 化学平衡1．1500K 时，含10%CO 、90%CO 2的气体混合物能否将Ni 氧化成NiO ？已知在此温度下NiO O Ni =+221 11112050-Θ⋅-=∆mol J G CO O C =+221 12242150-Θ⋅-=∆mol J G 22CO O C =+ 13395390-Θ⋅-=∆mol J G2．已知250C 时Ag 2O 的分解压为1.317×10-2kPa 。

（1）求此温度下Ag 2O 的标准生成吉布斯自由能；（2）求1molAg 2O 在空气（总压101.3kPa ，X O2=21%）中分解的吉布斯自由能变化；（3）250C 时，Ag 2O 在空气中能否稳定存在？3．竖炉炼锌的总反应为：()()s g ZnO C CO Zn +=+设体系中没有其它气体，求总压为101.3kPa 时反应的开始温度。

已知：()()222g s Zn O ZnO += ()11921740395/G T K J mol ϑ-∆=-+222C O CO += ()12232600167.8/G T K J mol ϑ-∆=--4．已知 ()1()2()122519200125/s s Fe O FeO G T K J mol θ-+=∆=-+()1()234()231545600156.5/22s s Fe O Fe O G T K J mol θ-+=∆=-+ （1）当Fe (s)过量时，高温下FeO 稳定还是Fe 3O 4稳定？两种氧化物共存的温度是多少？（2）当1000K ，氧的分压为1.013kPa 时，是FeO 稳定还是Fe 3O 4稳定？5．钢液中碳氧平衡的反应式如下：[C]+[O]=CO （g ） 145.3135600-Θ⋅--=∆mol TJ G m[C]、[O]的浓度用质量百分浓度表示，f c =1，f o =1。

求16000C 时：（1）平衡常数；（2）含碳0.02%的钢液中氧的平衡含量（Θ=p p CO ）。

材料物理化学作业第一章 热力学第一定律1．某体系在压力101.3kPa 下，恒压可逆膨胀，体积增大5L ，计算所做的功。

2. 在300K 的常压下，2mol 的某固体物质完全升华过程的体积功为多少？3．2mol H 2在00C ，压力为101.3kPa 下恒压可逆膨胀至100L ，求W 、Q 、ΔU 、ΔH 。

4．计算1mol 铅由250C 加热到3000C 时所吸收的热。

已知铅的C p =23.55+9.74×10-3T/K J ·K -1·mol -15．1mol 单原子理想气体，温度为250C ，压力为101.3kPa ，经两种过程达到同一末态：Ⅰ、恒压加热，温度上升到12170C ，然后再经恒容降温到250C 。

Ⅱ、恒温可逆膨胀到20.26kPa 。

分别计算两个过程的W 、Q 、ΔU 和ΔH 。

6．已知250C 时下列反应的热效应：2Pb+O 2=2PbO ΔH 1=－438.56kJ ·mol -1 S+O 2=SO 2 ΔH 2=－296.90kJ ·mol -1 2SO 2+ O 2=2SO 3 ΔH 3=－197.72kJ ·mol -1 Pb+S+2O 2=PbSO 4 ΔH 4=－918.39kJ ·mol -1 求反应PbO+SO 3= PbSO 4的热效应。

7．已知250C 时下列反应的热效应：Ag 2O+2HCl （g ）=2Agl+H 2O （l ） ΔH 1=－324.71kJ ·mol -12 Ag+21O 2= Ag 2O ΔH 2=－30.57kJ ·mol -1 21H 2+21Cl 2=HCl （g ） ΔH 3=－92.31kJ ·mol -1 H 2+21O 2= H 2O （l ） ΔH 4=－285.84kJ ·mol -1 求AgCl 的生成热。

第一章气体的pVT 关系§1.1 理想气体状态方程§1.2 理想气体混合物§1.3 真实气体的液化及临界参数§1.4 真实气体状态方程§1.5 对应状态原理及普遍化压缩因子图教学重点及难点教学重点1.理解理想气体模型、摩尔气体常数,掌握理想气体状态方程。

2.理解混合物的组成、理想气体状态方程对理想气体混合物的应用,掌握理想气体的分压定律和分体积定律。

3.了解气体的临界状态和气体的液化,理解液体的饱和蒸汽压。

4.了解真实气体的pV m - p图、范德华方程以及压缩因子和对应状态原理。

教学难点:1.理想气体的分压定律和分体积定律。

前言宏观的物质可分成三种不同的聚集状态：气态:气体则最为简单，最易用分子模型进行研究。

液态:液体的结构最复杂，对其认识还很不充分。

固态:结构较复杂，但粒子排布的规律性较强，对其研究已有了较大的进展。

当物质的量n确定后，其pVT 性质不可能同时独立取值，即三者之间存在着下式所示的函数关系：f（p,V, T）= 0也可表示为包含n在内的四变量函数式，即f（p,V,T,n）= 0这种函数关系称作状态方程。

§1-1 理想气体的状态方程1.理想气体状态方程（1）气体的基本实验定律:波义尔定律:PV = 常数（n,T 恒定）盖·吕萨克定律:V／T = 常数（n,p恒定）阿伏加德罗定律:V／n＝常数（T,p恒定）( 2 ) 理想气体状态方程上述三经验定律相结合，可整理得理想气体状态方程:pV＝nRT(p: Pa（帕斯卡）V: m3(米3) T:K（开尔文）R（摩尔气体常数）: J·mol-1·K-1（焦·摩尔-1·开-1）)因为摩尔体积V m = V／n,气体的物质的量n=m /M理想气体状态方程又常采用下列两种形式：p V m＝RT、pV＝(m／M)RT2．理想气体模型(1)分子间力:分为相互吸引和相互排斥，按照兰纳德一琼斯的理论：E=E吸引+E排斥=-A r6+B r12由图可知:[1]当两个分子相距较远时，它们之间几乎没有相互作用。

p a r t.1--材料物理与化学复试---X射线复习题-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1材料物理与化学——X射线复习题（part.1）1.同一物相X射线衍射谱中，衍射线条的相对强度一般不同，简述原因。

答：由公式I c=CI p|G|2可知：衍射线相对强度是G的函数，又由于干涉函数G与晶面的晶面指数（hkl）有关，因此，不同晶面所对应的衍射线条相对强度也不同。

2.简述使用粉末多晶X射线衍射仪测量单晶样品时得到的衍射谱特征，解释原因。

答：粉末多晶衍射仪测量在工作时，为了使计数器永远处于试样表面的衍射方向，必须让试样表面与入射线呈θ角，且计数器必须正好处于2θ的方位。

所以，粉末多晶体衍射仪所探测的始终是与试样表面平行的那些衍射面。

因此，使用粉末多晶衍射仪测量单晶时只有与试样表面平行的晶面才能发生衍射，在衍射谱上则表现为尖锐的单峰。

3.论述立方点阵衍射图谱（德拜相）的指标化原理及过程以及点阵类型与点阵参数的确定。

答：由立方晶系晶面间距公式d2=a2/(h2+k2+l2)和布拉格方程可得：sin2θ/N=λ2/4a2，其中N=h2+k2+l2，于是有sin2θ1：sin2θ2…：sin2θm=N1：N2…：N m；因此，测出试样每个衍射峰的sin2θm后，就可算出它们之间的比值，并与立方晶系的系统消光相比较，便能确定衍射峰的指标、点阵类型和晶胞参数。

测定过程如下：①在衍射仪上测出各衍射峰的θ值；②计算各个sin2θm；③求出各个sin2θm与sin2θ1之比值，并化为整数；④根据立方晶系系统消光规律得到N m和（hkl）。

4.使用Ka1-X射线测量粉末多晶衍射谱，为了获得更多的衍射线应选择什么样的阳极靶？解释原因。

答：晶体发生衍射满足布拉格公式2dsinθ=λ；其中sinθ＜1；因此要发生衍射，必须要满足晶面间距：d＞λ/2；为了获得更多的衍射线，可以使用Ka1较短的X射线作为入射线。

物理化学（一）复习题一、单选题1.在一个绝热钢瓶中，发生一个放热的分子增加的化学反应，那么 【 C 】A. Q ＞0，W ＞0，U ∆＞ 0B. Q =0，W =0，U ∆< 0C. Q =0，W =0，U ∆= 0D. Q < 0，W ＞0，U ∆< 02.在一个绝热钢瓶中，发生一个放热的分子减少的化学反应，那么 【 C 】A. Q ＞0，W ＞0，U ∆＞ 0B. Q =0，W =0，U ∆< 0C. Q =0，W =0，U ∆= 0D. Q < 0，W ＞0，U ∆< 03.1mol 双原子理想气体，从同一始态出发经绝热可逆压缩和绝热不可逆压缩到相同压力的终态，终态的熵分别为1S 和2S ，则两者的关系为 【 B 】A. 1S =2SB. 1S <2SC. 1S ＞2SD. 1S ≥2S4.理想气体在绝热可逆膨胀过程中，体系的H ∆和S ∆下列关系中正确的是 【C 】A. H ∆＞0，S ∆＞0B. H ∆=0，S ∆=0C. H ∆<0，S ∆=0D. H ∆<0，S ∆<05.关于S T H G ∆-∆=∆，下列说法中正确的是 【B 】A. 适用于任意热力学过程B. 适用于任意等温热力学过程C. 适用于等温下的化学反应D. 适用于无化学反应的等温过程6.C 反应C （石墨） + O 2 CO 2（g ），该反应的H ∆（298 K ）< 0 ，若将此反应放于一个恒容绝热的容器中进行，则体系【B 】A. T < 0，U ∆< 0，H ∆< 0B. T ＞0，U ∆= 0 ，H ∆＞0C. T ＞0，U ∆＞0，H ∆＞0D. T ＞0，U ∆=0， H ∆= 07.下列偏微分中，能称为偏摩尔量的是 【A 】 A. ()c C B C n P T Bn U ≠⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂,, B. ()c C B C n P S B n H ≠⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂,, C. ()c C B C n V P Bn G ≠⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂,, D. ()c C B C n H T B n S ≠⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂,, 8.下列偏微分中，不是化学势的是 【B 】 A. ()c C B C n V S Bn U ≠⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂,, B. ()c C B C n P T B n U ≠⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂,, C. ()c C B C n T P B n G ≠⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂,, D. ()cC B C n V T B n A ≠⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂,, 9.2mol A 和3mol B 在等温、等压下，混合形成理想液态混合物，该系统中A 和B 的偏摩尔体积分别为1.791510--⋅⨯mol m 和1351015.2--⋅⨯mol m ，则混合物的总体积为 【C 】A. 9.673510m -⨯B. 9.853510m -⨯C. 1.0033410m -⨯D. 8.953510m -⨯10在298K 和标准压力下，有两瓶含萘的苯溶液。