§14.11 Donnan平衡和聚电解质溶液的渗透压
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一、单项选择题1.一定量的理想气体从始态分别以(1)等温可逆和(2)等温不可逆膨胀至相同的终态,则在如下的关系式中,正确的有W 1>W 22.在263K 和大气压力下,一定量的过冷水凝结为同温同压下的冰,系统和环境的熵变分别是ΔS <0,ΔS 环>0 3.在一个上有可移动活塞的导热容器中,发生Zn(s)+2HCl(aq )=ZnCl 2(aq )+H 2(g)的反应,压力保持与外压始终相同。
若以反应系统为研究对象,则该过程的Q <0,W <0,ΔU <0 4.下列叙述中不属于状态函数特征的是状态函数均有加和性5.从热力学基本公式可导出V S U ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=pS H ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂6.从多孔硅胶的强烈吸水性能说明自由水分子的化学势比吸附在硅胶表面的水分子的化学势低 7.卡诺热机的效率<18.已知在298K 和标准压力下,反应C (金刚石)+21O 2(g )=CO (g )的标准摩尔焓变为Δr H m °,该Δr H m °值与焓变相当:CO (g )的标准摩尔生成焓 9.单组分体系定压下能够平衡共存的最大相数为210.在一定的温度和压力下,当化学反应达到平衡时,关系式中不一定正确的是m r H ∆<011.基元反应不可能是 简单反应 12.一贮水铁箱上被腐蚀了一个洞,今用一金属片焊接在洞外面以堵漏,为了延长铁箱的寿命,选用最好的材料是锌片13.一水平放置的玻璃毛细管,管内放有少量的纯水,在管的左端微微加热,液面将向何方移动向右方移动 14.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电泳15.用AgNO 3溶液和KI 溶液制备的AgI 溶胶,在AgNO 3略过量的情况下,下列电解质对溶胶聚沉能力最强的是K 3PO 416.当液体的切变速率与切应力的关系为一不通过原点的曲线时,该流体为塑流型 17.二液体组分A 和B 的沸点T A >T B ,两者可形成具有最高恒沸点的体系,恒沸物的组成为E 。
66聚合物溶液的渗透压与Donnan 平衡聚合物分子的大小也在胶体分散体系的范围内,与溶胶粒子一样,其扩散速度较慢,也不能透过半透膜。
但是,聚合物溶液是个热力学稳定系统,它的溶质与溶剂之间没有相界面,完全是个均相系统,因此,Tyndall(丁铎尔)效应较弱,此外,它的粘度要比溶胶大得多,鉴于两者的异同,早期称呼聚合物溶液为亲液溶胶。
本专题试图从聚合物溶液的热力学出发,讨论其渗透压及聚电解质的膜平衡——Donnan(唐南)平衡。
1. 聚合物溶液的热力学∗聚合物溶液的形成可用图66-1所示紧密堆积的晶格模型来表示:r ,则聚合物溶液占据的格胞总数为r N N N 21+=。
现假定溶剂和聚合物都可视为van der Waals 流体,它们都服从van der Waals 状态方程2mm V ab V RT p −−=(66-1) 式中m V 为流体的摩尔体积,2m /V a 为内压力,a 为引力常数,b 为分子的已占体积或排斥体积,其值为分子体积的4倍,b V −m 为摩尔自由体积,即分子的质心能够自由活动的空间, 则由van der Waals 流体的内压力2mi V a V U p T =⎟⎠⎞⎜⎝⎛∂∂= (66-2)可得流体分子间的摩尔作用能为m i m m2mm md V p V aV V a U V ===−∫∞ (66-3)∗刘国杰,黑恩成.大学化学,2007,22(4)而由流体的摩尔自由体积b V V −=m f ,m (66-4) 可得f,m m V R b V R T p V S V T =−=⎟⎠⎞⎜⎝⎛∂∂=⎟⎠⎞⎜⎝⎛∂∂ (66-5) 故流体的摩尔熵为f ,m 0m m 0m ln d V R S V bV RS S +=−+=∫(66-6) 式中0S 为积分常数。
倘若溶剂分子和聚合物分子的链节有相同的大小,均为直径σ的小球,每个格胞的体积为υ,则由式(66-4)可得溶剂(1)的自由体积为131311,f 3π21π32V N N V ⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−=−=υσσυ (66-7) 式中υ11N V =,是溶剂(1)的体积。
一、单项选择题1.一定量的理想气体从始态分别以(1)等温可逆和(2)等温不可逆膨胀至相同的终态,则在如下的关系式中,正确的有 ( D )A .ΔU 1>ΔU 2B .ΔS 1>ΔS 2C .Q 1>Q 2D .W 1>W 22.在263K 和大气压力下,一定量的过冷水凝结为同温同压下的冰,系统和环境的熵变分别是 ( B )A .ΔS <0,ΔS 环<0B .ΔS <0,ΔS 环>0C .ΔS >0,ΔS 环<0D .ΔS >0,ΔS 环>03.在一个上有可移动活塞的导热容器中,发生Zn(s)+2HCl(aq )=ZnCl 2(aq )+H 2(g)的反应,压力保持与外压始终相同。
若以反应系统为研究对象,则该过程的 ( A )A .Q <0,W <0,ΔU <0B .Q <0,W=0,ΔU <0C .Q >0,W >0,ΔU >0D .Q=0,W=0,ΔU=04.下列叙述中不属于状态函数特征的是( C )A .系统变化时,状态函数的改变值只由系统的始、终态决定B .系统状态确定后,状态函数的值也确定C .状态函数均有加和性D .经循环过程,状态函数的值不变5.从热力学基本公式可导出VS U ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂= ( D ) A .T V F ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ B .p T G ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ C .S V U ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ D .pS H ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ 6.从多孔硅胶的强烈吸水性能说明自由水分子的化学势比吸附在硅胶表面的水分子的化学势 ( B )A .高B .低C .相等D .不可比较7.卡诺热机的效率 ( B )A .>1B .<1C .=1D .>0,<18.已知在298K 和标准压力下,反应C (金刚石)+21O 2(g )=CO (g )的标准摩尔焓变为Δr H m °,该Δr H m °值与下列哪个焓变相当:( A )A .CO (g )的标准摩尔生成焓B .C (金刚石)的标准摩尔燃烧焓C .C (s )的标准摩尔燃烧焓D .与前述三个都不同9.单组分体系定压下能够平衡共存的最大相数为 AA .2B .3C .4D .510.在一定的温度和压力下,当化学反应达到平衡时,下列关系式中不一定正确的是DA .∑=μνB B B 0B .0G mr =∆ C . Kln RT G m r -=∆ D . m r H ∆<0 11.基元反应不可能是 ( A )A .简单反应B .一级反应C .二级反应D .零级反应12.一贮水铁箱上被腐蚀了一个洞,今用一金属片焊接在洞外面以堵漏,为了延长铁箱的寿命,选用最好的材料是 ( D )A .铜片B .铁片C .镀锡铁片D .锌片13.一水平放置的玻璃毛细管,管内放有少量的纯水,在管的左端微微加热,液面将向何方移动:( B )A .向左方移动B .向右方移动C .不发生移动D .移动方向不确定14.溶胶的动力性质是由于粒子的不规则运动产生的。
溶液渗透压:取决于溶液中溶质颗粒数目的多少。
血浆渗透压大约为300mmol/L.血浆渗透压由晶体渗透压和胶体渗透压组成1,晶体渗透压是组成血浆渗透压的主要组成部分,占80%。
主要来自钠和氯离子。
2,胶体渗透压是由血浆中的蛋白质组成,由于血浆中的蛋白质较少,所以形成渗透压小。
其中白蛋白占胶体渗透压的75%-80%血液渗透压对调节血管内外水的平衡和维护正常的血浆容量起重要的作用。
血浆的渗透压主要来自溶解于其中的晶体物质。
血浆晶体渗透压(晶体物质所形成的渗透压):主要保持细胞内外水的平衡和细胞的正常体积血浆胶体渗透压(蛋白质所形成的渗透压):主要调节血管内外水的平衡和维持正常血浆容量在医疗工作中,不仅大量补液时要注意溶液的渗透压,就是小剂量注射时,也要考虑注射液的渗透压。
但临床上也有用高渗溶液的,如渗透压比血浆高10倍的2.78mol·L-1葡萄糖溶液。
因对急需增加血液中葡萄糖的患者,如用等渗溶液,注射液体积太大,所需注射时间太长,反而不易收效。
需要注意,用高渗溶液作静脉注射时,用量不能太大,注射速度不可太快,否则易造成局部高渗引起红细胞皱缩。
当高渗溶液缓缓注入体内时,可被大量体液稀释成等渗溶液。
对于剂量较小浓度较稀的溶液,大多是将剂量较小的药物溶于水中,并添加氯化钠、葡萄糖等调制成等溶液,亦可直接将药物溶于生理盐水或0.278mol·L-1葡萄糖溶液中使用,以免引起红细胞破裂。
渗透压是调节细胞内外体液环境稳定的重要因素之一,其高低变化可以直接影响机体的生理功能和代谢活动。
若血浆渗透压低于正常值,有可能会引起组织水肿。
血浆渗透压偏低可能是营养不良所造成的,所以平时饮食应注意多摄取营养,不可偏食厌食。
关于血浆渗透压的叙述中正确的是:B.血浆渗透压主要来自血浆中的电解质血浆渗透压(1)概念:渗透压指的是溶质分子通过半透膜的一种吸水力量,其大小取决于溶质颗粒数目的多少,而与溶质的分子量、半径等特性无关。
中国科学院大学考研《物理化学(甲)》考试大纲本《物理化学》(甲)考试大纲适用于报考中国科学院大学化学类专业的硕士研究生入学考试。
《物理化学》是大学本科化学专业的一门重要基础理论课。
它是从物质的物理现象和化学现象的联系入手探求化学变化基本规律的一门科学。
物理化学课程的主要内容包括化学热力学(统计热力学)、化学动力学、电化学、界面化学与胶体化学等。
要求考生熟练掌握物理化学的基本概念、基本原理及计算方法,并具有综合运用所学知识分析和解决实际问题的能力。
一、考试内容(一)气体1、气体分子动理论2、摩尔气体常数3、理想气体状态图4、分子运动的速率分布5、分子平动能的分布6、气体分子在重力场中的分布7、分子的碰撞频率与平均自由程8、实际气体9、气液间的转变—实际气体的等温线和液化过程10、压缩因子图—实际气体的有关计算(二)热力学第一定律1、热力学概论2、热平衡和热力学第零定律-温度的概念3、热力学的一些基本概念4、热力学第一定律5、准静态过程与可逆过程6、焓7、热容8、热力学第一定律对理想气体的应用9、Carnot循环10、Joule-Thomson效应-实际气体的DU和DH11、热化学12、赫斯定律13、几种热效应14、反应焓变和温度的关系—Kirchhoff定律15、绝热反应—非等温反应(三)热力学第二定律1、自发过程的共同特征—不可逆性2、热力学第二定律3、Carnot定理4、熵的概念5、Clausius不等式与熵增加原理6、热力学基本方程与T-S图7、熵变的计算8、熵和能量退降9、热力学第二定律的本质和熵统计意义10、Helmholtz自由能和Gibbs自由能11、变化的方向和平衡条件12、DG的计算示例13、几个热力学函数间的关系14、热力学第三定律与规定熵(四)多组分体系热力学及其在溶液中的应用1、多组分系统的组成表示法2、偏摩尔量3、化学势4、气体混合物中各组分的化学势5、稀溶液中的两个经验定律6、理想液态混合物7、理想稀溶液中任一组分的化学势8、稀溶液的依数性9、活度与活度因子10、分配定律—溶质在两互不相溶液相中的分配(五)相平衡1、多相体系平衡的一般条件2、相律3、单组分体系的相平衡4、二组分体系的相图及其应用5、三组分体系的相图及其应用(六)化学平衡1、化学反应的平衡条件和化学反应的亲和势2、化学反应的平衡常数与等温方程式3、平衡常数的表示式4、复相化学平衡5、标准摩尔生成吉布斯自由能6、温度、压力及惰性气体对化学平衡的影响7、同时化学平衡8、反应的耦合9、近似计算(七)统计热力学基础1、概论2、玻兹曼统计3、配分函数4、各配分函数的求法及其对热力学函数的贡献5、分子的全配分函数6、用配分函数计算和反应的平衡常数(八)电解质溶液1、电化学的基本概念与电解定律2、离子的电迁移和迁移数3、电解质溶液的电导4、电解质的平均活度和平均活度因子5、强电解质溶液理论简介(九)可逆电池的电动势及其应用1、可逆电池和可逆电极2、电动势的测定3、可逆电池的书写方法及电动势的取号4、可逆电池的热力学5、电动势产生的机理6、电极电势和电池的电动势7、电动势测定的应用(十)电解与极化作用1、分解电压2、极化作用3、电解时电极上的竞争反应4、金属的电化学腐蚀、防腐与金属的钝化5、化学电源(十一)化学反应动力学基础1、化学反应速率表示法和速率方程2、具有简单级数的反应3、几种典型的复杂反应4、温度对反应速率的影响5、链反应6、碰撞理论7、过渡态理论8、单分子反应理论9、在溶液中进行的反应10、光化学反应11、催化反应动力学(十二)表面物理化学1、表面吉布斯自由能和表面X力2、弯曲表面下的附加压力和蒸气压3、溶液的表面吸附4、液-液界面的性质5、L-B膜及生物膜6、液-固界面现象7、表面活性剂及其作用8、固体表面的吸附9、气-固相表面催化反应(十三)胶体分散系统和大分子溶液1、胶体和胶体的基本特性2、溶胶的制备和净化3、溶胶的动力性质4、溶胶的光学性质5、溶胶的电学性质6、双电层理论和x电位7、溶胶的稳定性和聚沉作用8、乳状液9、凝胶10、大分子溶液11、Donnan平衡和聚电解质溶液的渗透压二、考试要求(一)气体了解气体分子运动公式的推导过程,建立微观的运动模型。