物理化学思考题
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物化实验思考题实验一液体饱和蒸气压的测定1.试分析引起本实验误差的因素有哪些?答:①判断液面是否相平的标准;②液面相平时压力和温度的读数会有误差。
2.为什么AB弯管中的空气要排干净?怎样操作?答:AB弯管空间内的压力包括两部分:一是待测液的蒸气压;另一部分是空气的压力。
测定时,必须将其中的空气排除后,才能保证B 管液面上的压力为液体的蒸气压,检漏之后要关闭阀1,防止外界空气进入缓冲气体罐内。
3.试说明压力计中所读数值是否为纯液体的饱和蒸气压?答:不是,纯液体的饱和蒸气压等于外界大气压加上所测得的压差值。
4.为什么减压完成后必须使体系和真空泵与大气相通才能关闭真空泵?答:真空泵在关闭之前,因系统内压力低,先通大气,以防油泵中的油倒流使真空泵损坏。
实验二氨基甲酸铵分解反应平衡常数的测定1.该实验的实验目的是什么呢?答:①掌握低真空操作技术;②掌握静态法测定平衡压力的原理和方法;③计算氨基甲酸铵分解反应的标准平衡常数及其有关的热力学函数。
2.氨基甲酸铵分解反应平衡常数与哪些因素有关呢?答:温度。
3.该实验需要获得哪些实验数据呢?答:不同温度下的分解压。
4.该实验是如何测定氨基甲酸铵分解反应平衡常数的?答:测定出不同温度下的分解压之后,利用公式求出平衡常数。
5.该实验成功的关键是什么呢?为了获得准确的实验结果,实验中应该注意什么呢?答:打开放空阀时一定要缓慢进行,小心操作。
若放空气速度太快或放气量太多,易使空气倒流,即空气将进入到氨基甲酸铵分解的反应瓶中,此时实验需重做。
6.实验中温度是如何测定的?答:使用恒温槽调节温度。
7.压力计的读数是否是体系的压力?是否代表分解压?答:不是,不是。
8.缓冲储气罐有何作用?答:缓冲,防止管内液体倒流,使供气更加稳定,减少空压机的频繁启动。
9.使用真空泵应注意什么?为什么减压完成后必须使体系和真空泵与大气相通才能关闭真空泵?答:启动真空泵前要仔细检查各连接处及焊口处是否完好,泵的排气口胶塞是否打开。
复习思考题第一章热力学第一定律一、选择题B 1. 热力学第一定律的数学表达式ΔU=Q-W只能应用于A 理想气体B 封闭体系C 孤立体系D 敞开体系D 2 对于任何循环过程,体系经历i 步变化,则根据热力学第一定律应该是A Qi=0B Wi=0C [ Qi-Wi]>0D [ Qi-Wi]=0A 3 1mol单原子理想气体(Cp,m=5/2 R J.mol-1),在300K 时压缩到500K,则其焓变为A 4157JB 596 JC 1255JD 994 JB 4 同一温度下,同一气体物质的等压摩尔热容Cp 与等容摩尔热容Cv之间存在A Cp<CvB Cp>CvC Cp=CvD 难以比较A 5 对于理想气体,下列关系中哪个是不正确的?A (эU/эT )V=0 B(эU/эV)T =0C (эH/эP)T =0D (эU/эP)T =0C 6 一封闭体系,当状态从A到B变化时经历二条任意的不同途径,则A Q1=Q2B W1=W2C Q1-W1=Q2-W2D ΔU=0C 7 若体系为1mol 的物质,则下列各组哪一组所包含的量皆属状态函数?A U、Qp、Cp、CvB Qv、H、Cv、CpC U、H、Cp、CvD ΔU、H 、Qp、QvB 8 在一个绝热的刚壁容器中,发生一个化学反应,使体系的温度从T1升高到T2,压力从P1升高到P2,则A Q>0,W>0, ΔU>0B Q=0,W=0, ΔU=0C Q=0,W>0, ΔU<0D Q>0,W=0, ΔU>0B 9. 当理想气体反抗一定的压力作绝热膨胀时,则DA 焓总是不变B 内能总是增加C 焓总是增加D 内能总是减少D 10.式子ΔH= C P dT的适用条件是A 等压过程B 任何过程C 组成不变的等压过程D 均相的组成不变的等压过程B 11.当热力学第一定律以d U=δQ-p d V 表示时,它适用于A 理想气体的可逆过程B 封闭体系只作膨胀过程C 理想气体的等压过程D 封闭体系的等压过程C 12.对状态函数的描述,哪一点是不正确的?A 它是状态的单值函数,状态一定它就具有唯一确定的值B 状态函数之改变值只取决于过程的始终态,与过程进行的途径无关C 状态函数的组合仍是状态函数D 热力学中很多状态函数的绝对值不能测定,但其在过程中的变化值却是可以直接或间接测定的C 13已知反应 B →A 和 B →C 所对应的等压反应热分别ΔH2和ΔH3,则反应A→CΔH1是A ΔH1=ΔH2+ΔH3B ΔH1=ΔH2 -ΔH3C ΔH1=ΔH3 -ΔH2D ΔH1=ΔH2 -ΔH3A 14 25℃时有反应2C6H6(l)+15O2(g)→6H2O(l)+12CO2(g),若反应中各反应气体物质均视为理想气体,则其等压反应热ΔHm与等容反应热ΔUm 之差约为A -3.7KJB 1.2KJC -1.2KJD 3.7KJC 15 若已知H2O(g)及CO(g)在298K时的标准生成焓Δf H mθ分别为-242KJ mol-1及-111KJmol-1,则反应H2O(g)+C(s)→H2(g)+CO(g)的反应热为A -353KJB -131KJC 131 KJD 353 KJC 16 已知CH3COOH(l),CO2(g),H2O(l)的标准生成焓Δf H mθ为:-484.5,-393.5,-285.8,则CH3COOH(l)的标准燃烧热Δc H mθ是BA 874.1B -874.1C -194.8D 194.8D 17 已知25℃反应H2(g)+Cl2(g)→HCl(g)的ΔH 为-92.5KJ,则此反应的ΔUA 无法知道B 一定大于ΔHC 一定小于ΔHD 等于ΔHB 18 用键焓ε来估算反应热时,反应C2H6(g)→C2H4(g)+H2(g)的反应热ΔH是A [εC-C+εC-H]-[εC=C+εC-H+εH-H]B [εC-C+6εC-H]-[εC=C +4εC-H+εH-H]C [εC=C+εC-H+εH-H]-[εC-C+εC-H]D [εC=C+4εC-H+εH-H]-[εC-C+6εC-H]C 19若规定温度T时标准下稳定单质的焓值为零,则稳定单质的内能规定值将A 无法知道B 总是正值C 总是负值D 总是零D 20 在甲烷CH4中C-H键的键焓εC-H是指A 反应CH4(g)=C(g)+2H2(g)的ΔH1B 反应CH4(g)=C(g)+4H(g)的ΔH2C 上述反应(A)中的ΔH1×1/4D 上述反应(B)中的ΔH2×1/4二计算题1. 1mol 理想气体于恒压下升温1℃,试求过程中体系与环境交换的功W。
化学系物化实验思考题及答案实验一液体饱和蒸汽压的测定一.液体饱和蒸气压的测定1. 测定液测量体饱和蒸气压的方法有哪些?本系物理化学实验室采用的是什么方法?答:(1)静态法:在某一温度下直接饱和蒸汽压。
(2)动态法:在不同外界压力下测定沸点。
(3)饱和气流法:使干燥的惰性气体通过被测物质,并使其为被测物质所饱和,然后测定所通过的气体中被测物质蒸汽的含量,就可根据道尔顿分压定律算出此被测物质的饱和蒸汽压。
本实验采用静态法测定乙醇的饱和压。
2.等压计U型管中的液体起什么作用?冷凝器起什么作用?为什么可用液体本身作U型管封闭液?答:(1)U型管作用:①封闭气体,防止空气进行AB弯管内;②作等压计用,以显示U型管两端液面上的压力是否相等。
(2)将U型管内封闭液蒸气冷凝,防止其“蒸干”(3)封闭液作用是封闭和作等压计用,可用液体本身作封闭液。
若用其它液体作封闭液,则平衡时a球上方的气体为封闭液蒸气和乙醇蒸气的混合气体,测定结果偏高。
3.开启旋塞放空气入体系内时,放得过多应如何办?实验过程中为为什么要防止空气倒灌?答:(1)必须重新排除净AB弯管内的空气。
(2)AB弯管空间内的压力包括两部分:一是待测液的蒸气压;另一部分是空气的压力。
测定时,必须将其中的空气排除后,才能保证B管液面上的压力为液体的蒸气压。
4.如果升温过程中液体急剧气化,该如何处理?答:缓慢放入空气,使系统压力慢慢升高,以保持等压计两液面平齐,以免使等压计内的乙醇急剧沸腾,使液封量减少。
实验二燃烧热的测定1.在本实验中,哪些是系统?哪些是环境?系统和环境间有无热交换?这些热交换对实验结果有何影响?如何校正?答:盛水桶内部物质及空间为系统,除盛水桶内部物质及空间的热量计其余部分为环境,系统和环境之间有热交换,热交换的存在会影响燃烧热测定的准确值,可通过雷诺校正曲线校正来减小其影响。
2. 固体样品为什么要压成片状?萘和苯甲酸的用量是如何确定的?答;压成片状有利于样品充分燃烧;萘和苯甲酸的用量太少测定误差较大,量太多不能充分燃烧,可根据氧弹的体积和内部氧的压力确定来样品的最大用量。
1.电动势法测定AgCl的溶度积Ksp1.本实验可否使用KCl盐桥?为什么实验中不能使用自来水淋洗盐桥?答:本实验不能使用KCl 盐桥,选用盐桥的首要条件是盐桥不与溶液反应,溶液中含有Ag+,会于Cl-反应沉淀。
实验中不能用自来水淋洗盐桥,制备盐桥的首要条件是盐桥中正,负离子迁移速率相近,自来水中含有Ca2+,Mg2+等离子,用其冲洗盐桥,会使盐桥正,负离子迁移相近的条件受到破坏,从而给本实验的测定带来误差。
2. 为什么不能用伏特计直接测定电池电动势?答:电池电动势的测定必须在电流接近于零的条件下进行,倘若用伏特表直接测定,虽然伏特计的内阻非常大,远远大于电池电阻,但用伏特计测定时其电流远大于零,消耗在电池内阻上的电流是不可忽视的。
即使说实验误差偏大,所得实验值与真实值偏大。
3.使用UJ-25型直流电位差计时,长时间按下按钮接通测量线路,对标准电池电动势的标准性以及待测电池电动势的测量有无影响?答:标准电池是高度可逆电池,其工作条件是通过的电流无限大,长时间按下按钮接通测量线路,在电流非无限的条件,会破坏标准电池的可逆性。
标准电池作为标准,受到破坏后,其电动势就变了,再以EX/EN=Ac′/Ac公式计算时,其EN还用原值,从而待测电动势的测量就不准确。
4.使用UJ-25型直流电位差计时,在测定过程中,若检流计光标总往一个方向偏转,可能是哪些原因引起的?答:(1)电池(包括工作电池、标准电池和待测电池)的正负极接反了;(2)电路中的某处有断路;(3)标准电池或待测电池的电动势大于工作电池的电动势,超出了测量范围2.碳钢在碳酸氢铵溶液中极化曲线的测定1.阳极极化曲线对实施阳极保护有什么指导意义?答:分析研究极化曲线,是解释金属腐蚀的基本规律、揭示金属腐蚀机理和探讨控制腐蚀途径的基本方法之一。
2.恒电流法和恒电位法俩种方法所测绘出的极化曲线有何异同?答:恒电流法是恒定电流测定相应的电极电位,恒电位法是恒电位测定相应的电流。
实验一燃烧热的测定1.指出公式中各项的物理意义。
答:(1)Qp,m=Qv,m+∑νB(g)RT式中∑νB(g)为反应中产物气体物质的总物质的量与反应物气体物质总物质的量之差;R为气体常数;T为反应的绝对温度。
(2)-M m Qv,m-m点火丝Q点火丝-m棉线Q棉线=C量热计△T 式中C量热计为量热计的热容,表示量热计每升高1℃所需吸收的热量;△T 为样品燃烧前后量热计温度的变化值;m为待测物质的质量;M为待测物质的相对摩尔质量;Qv,m为待测物质的恒容燃烧热;m点火丝为点火丝的质量;Q 点火丝为点火丝的燃烧热;m棉线为棉线的质量;Q棉线为棉线的燃烧热。
2.数字贝克曼温度计的使用方法是什么?数字贝克曼温度计与普通温度计的主要区别是什么?答:使用方法:①操作前准备,将探头插入被测物,并打开电源开关;②温度测量:先将“温度—温差”置于“温度”,其次将面板“测量—保持”置于测量位置;③温差测量:先将“温度—温差”置于“温差”位置,其次将面板“测量—保持”置于测量位置,再次,按被测物的实际温度调节到“基温选择”使读数的绝对值尽可能小。
区别:数字贝克曼温度计是用热电耦做的.利用的热电耦原理;普通温度计利用的是物质密度的变化。
3.本实验中,那些为体系?那些为环境?体系和环境通过哪些途径进行热交换?这些热交换对结果影响怎样?答:体系:内筒水,氧弹,温度计,内筒搅拌器。
环境;外筒水实验过程中,由于对流和辐射,存存在热消耗,如:内桶水温与环境温差过大,内桶盖有缝隙会散热,搅拌时搅拌器摩擦内筒内壁使热容易向外辐射。
采取措施:(1)量热计上方加盖,减少对流;(2)外筒内壁和内筒外壁皆镀成镜面,减少热辐射。
这些热辐射将会降低被测物的燃烧热。
4.使用氧气要注意哪些问题?答:使用前要检查连接部位是否漏气,可涂上肥皂液进行检查,调整至确实不漏气后才进行实验;由于氧气只要接触油脂类物质,就会氧化发热,甚至有燃烧、爆炸的危险。
因此,必须十分注意,不要把氧气装入盛过油类物质之类的容器里,或把它置于这类容器的附近或火源附近;使用时,要把钢瓶牢牢固定,以免摇动或翻倒;开关气门阀要慢慢地操作,切不可过急地或强行用力把它拧开。
BZ振荡反应1.试述影响诱导期的主要因素。
答:中间体的生成速率。
2.初步说明BZ振荡反应的特征及本质。
答:BZ振荡反应的特征如下:(1)反应必须是敞开系统,且远离平衡态;(2)反应历程中应包含自催化的步骤;(3)系统具有双稳定性。
BZ振荡反应的本质是必然是耗散结构,化学振荡的动力学具有非线形的微分速率公式。
3.说明实验中测得的电势的含义。
答:说明离子的浓度随时间的周期性变化情况从而导致电势周期性的发生变化。
原电池电动势的测定及其应用1.电位差计、标准电池各有什么作用?如何正确保护及正确使用?答:电位差计是利用被测电压和已知电压--标准电池的电动势--相互补偿(即平衡,平衡时,两电压之间的灵敏检流计就指示为零)的原理而制成的高精度测量仪器。
其主要用途是精确测量电压、电流和电阻。
标准电池:电动势必须精确已知,且保持恒定。
2.参比电极具备的条件?它用什么功用?答:易制备且电极电势稳定。
可用与和其他电极组成电池测其他电极的电势表面张力的测定——最大气泡法1.表面张力为什么必须在恒温槽中进行测定,温度变化对表面张力有何影响,为什么? 答:液体表面张力与温度有关,所以测定时必须保持温度恒定.温度越高,表面张力越小.到达临界温度时,液体与气体不分,表面张力趋近于零.2.实验如用U型管压差计,工作液应选什么为宜?答:实验如果用U形管压差计,工作液应选酒精或水.因为若用汞,其密度比较大,则汞柱改变范围较小,造成的误差较大.而酒精与水的密度小,表面年粘力压差较小,因此选用酒精或水.3.用最大气泡法测量表面张力时为什么要读最大压差?答:附加压力与表面张力呈正比,与气泡的曲率半径R呈反比,毛细管管径较小,则形成气泡可以视为球形,气泡刚形成时,由于表面吸附是平的,所以曲率半径R极大,当气泡形成半球形时,曲率半径R等于毛细管半径r,此时R值最小,随着气泡的进一步增大,R又趋于增大直至逸出液面.R=r时附加压力最大4.滴液漏斗的放液速度对本实验有何影响?答:滴液漏斗的放液速度如果过快,容易导致压力测量过程出现大幅度的波动,进而导致最大压差产生较大幅度的波动,影响最后的实验结果计算.电导及其应用1.为什么要测电导池常数?如何得到该常数?答:电极距离与电极面积难以测定,而他们的比值对同一仪器而言恒定,所以要测电导池常数。
四、思考题:一、压力和温度的测量都有随机误差,试导出H的误差传递表达式.答:由 H=U+PV 可得,→ dH=dU+PdV+VdP→ dH=(?u/?T)v dT+(?u/?V)TdV+pdV+Vdp→ ΔVHm=(?u/?T)VΔT+VΔp二、用此装置,可以很方便地研究各种液体,如苯.二氯乙烯.四氯化碳.水.正丙醇.异丙醇.丙酮.和乙醇等,这些液体中很多是易燃的确,在加热时应该注意什么问题?答:加热时,应该缓慢加热,并且细心控制温度,使溶液的温度不能超过待测液的着火点,同时a,c管的液面上方不宜有空气(或氧气)存在,此外温度变化采用逐渐下降方式。
七.注意事项1.搅拌速度的控制是做好本实验的关键,每次测定应按要求的速度搅拌,并且测溶剂与溶液凝固点时搅拌条件要完全一致。
准确读取温度也是实验的关键所在,应读准至小数点后第三位。
2.寒剂温度对实验结果也有很大影响,过高会导致冷却太慢,过低则测不出正确的凝固点。
3. 在测量过程中,析出的固体越少越好,以减少溶液浓度的变化,才能准确测定溶液的凝固点。
若过冷太甚,溶剂凝固越多,溶液的浓度变化太大,使测量值偏低。
在过程中可通过加速搅拌、控制过冷温度,加入晶种等控制过冷。
五.思考一、步冷曲线各段的斜率以及水平段的长短与哪些因素有关?答:步冷曲线各段的斜率与金属的物相和组分有关,水平段的长短则由液相释出的凝固热使已析出的固体在低共熔温度维持的时间来决定。
二、如果用差热分析法或差式扫描量热法来测绘相图,是否可行?答:不行。
三、试从实验方法比较测绘气-液相图和固-液相图的异同点?答:同:两者都是在热力学平衡下的结果,都是测量物质不同组分的相图。
异:固、液两相的摩尔体积相差不大,因而固-液相图受外界压力的影响颇小;而气-液相图刚好相反。
记录方式不同。
实验的方法不同。
前者是利用测定折光率来测得平衡体系的两相组成。
后者,是利用自动平衡记录仪、热电偶来测组成的熔点。
六.注意事项在电极处理过程中,各步骤间电极需用蒸馏水洗净,酸洗、电镀后应将电极立即洗净并插入电解池中。
物理化学第一章热力学第一定律1.“根据道尔顿分压定律p=∑B p B压力具有加和性,因此是广延性质。
”这一结论正确否?为什么?答:不对。
压力与温度一样是强度性质。
不具有加和性,所谓加和性,是指一个热力学平衡体系中,某物质的数量与体系中物质的数量成正比,如C p=∑n B C p,m(B)。
而道尔顿分压定律中的分压p B 是指在一定温度下,组分B单独占有混合气体相同体积时所具有的压力。
总压与分压的关系不是同一热力学平衡体系中物量之间的关系,与物质的数量不成正比关系,故p=∑p B不属加和性。
本题所犯错误是把混和气体中总压p与各组分分压p B关系误认为是热力学平衡体系中整体与部分的关系。
2.“凡是体系的温度升高时就一定吸热,而温度不变时,体系既不吸热也不放热”,这种说法对否?举实例说明。
答:不对。
例如:绝热条件下压缩气体,体系温度升高,但并未从环境中吸热。
又如:在绝热体容器中,将H2SO4注入水中,体系温度升高,但并未从环境吸热。
再如:理想气体等温膨胀,从环境吸了热,体系温度并不变化。
在温度不变时,体系可以放热或吸热,相变时就是这样。
例如水在1atm、100℃下变成水蒸气,温度不变则吸热。
3.-p(外)d V与-p(外)ΔV有何不同?-pV就是体积功,对吗?为什么在例2中-pV m(g)是体积功?答:-p(外)d V是指极其微小的体积功。
-p(外)ΔV是在指外压不变的过程体积功。
即在外压p不变的过程中体积由V1变化到V2(ΔV=V2-V1)时的体积功。
-pV不是体积功,体积功是指在外压(p外)作用下,外压p与体积变化值(d V)的乘积。
V与d V是不同的,前者是指体系的体积,后者是体积的变化值。
体积变化时才有体积功。
例2中的-pV m(g)实为-p[V m(g)-V m(l)],在这里忽略了V m(l),这里的V m(g)实为ΔV=V m(g)-V m(l),因此-pV m是体积功。
4.“功、热与内能均是能量,所以它们的性质相同”这句话正确否?答:不正确。
一.蔗糖的转化1.实验中,为什么用蒸馏水来校正旋光仪的零点? 在蔗糖转化反应过程中,所测的旋光度αt是否需要零点校正?为什么?蒸馏水无旋光性,消除旋光仪的系统误差;本实验中,,所测的旋光度αt可以不校正零点,因αt-α∞ ,已将系统的零点误差消除掉。
2.蔗糖溶液为什么可粗略配制?初始浓度对于数据影响不大。
速率常数K与温度和催化剂的浓度有关,实验测定反应速率常数k,以ln(αt-α∞)对t作图,由所得直线的斜率求出反应速率常数k,与初始浓度无关3.蔗糖的转化速度和哪些因素有关?温度,催化剂得浓度、种类等。
4.溶液的旋光度与哪些因素有关?溶液的旋光度与溶液中所含旋光物质的种类、浓度、溶剂的性质、液层厚度、光源波长及温度等因素有关。
二.电导的测定2)测电导时为什么要恒温?实验中测电导池系数和溶液电导时,温度是否要一致?答:因为电导与温度有关,所以测量时要在恒温条件下进行。
测量蒸馏水和测量醋酸溶液的电导,两者的温度应保持一致。
而测量电导池系数(用KCl溶液)的温度可以与醋酸溶液不同,因为电导池系数与温度无关,只要使KCl溶液的电导率与温度对应即可。
实验中为什么要用铂黑电极?使用时应注意什么?答:镀铂黑的目的是为了增大电极的表面积,减小电流密度,从而降低由交流电引起的极化效应。
但使用时要注意,不要用滤纸擦试铂黑,以免使铂黑脱落而改变电导池系数。
实验结束后,用蒸馏水冲洗电极,并浸泡在蒸馏水中。
三.粘度法测定高聚物摩尔质量2 .粘度计中C有何作用?除去C是否可测定粘度?答:作用是形成气承悬液柱。
不能除去C,因为没有了C管,就成了连通器,不断稀释之后会导致粘度计内液体量不一样。
这样在测定流出时间就不能在相同条件下,因而没有可比性高聚物的特征黏度与纯溶剂的黏度为什么不相等?答:纯溶剂黏度反映了溶剂分子间的内摩擦力效应,聚合物溶液的黏度则是体系中溶剂分子间、溶质分子间及他们相互间内摩擦效应之总和。
四.丙酮碘化速率常数的测定1.动力学实验中,正确计算时间是很重要的实验关键。
一、燃烧热1、实验测量到的温度差值为何要经过雷诺作图法校正,还有哪些误差来源会影响测量的结果?答:实际上,热量计与周围环境的热交换无法完全避免,它对温度测量值的影响可用雷诺温度校正图校正。
还可能带来误差的可能有:①实验过程中的系统误差;②可能与当天的温度和气压有关;③样品可能受潮使称量时产生误差;④样品可能中可能含有杂质。
2、测量燃烧热两个关键要求是什么?如何保证达到这两个要求?答:实验关键:点火成功、试样完全燃烧是实验成败关键,②点火丝与电极接触电阻要尽可能小,注意电极松动和铁丝碰杯短路问题。
③充足氧(2MPa)并保证氧弹不漏氧,保证充分燃烧。
燃烧不完全,还时常形成灰白相间如散棉絮状。
④注意点火前才将二电极插上氧弹再按点火钮,否则因仪器未设互锁功能,极易发生(按搅拌钮或置0时)误点火,样品先已燃烧的事故。
二、铅锡1、有时在出现固相的冷却记录曲线转折处出现凹陷的小弯,是什么原因造成的?此时应如何读相图转折温度?答:这是由于出现过冷现象造成的,遇到这种情况可以通过做延长线的方式确定相图的转折温度2、为什么在不同组成融熔液的步冷曲线上,最低共熔点的水平线段长度不同?答:不同组成,各组成的熔点差值不同,凝固放热对体系散热的补偿时间也不同。
3、样品融熔后为什么要保温一段时间再冷却?答:使混合液充分混融,减小测定误差。
4、对于不同成分混合物的步冷曲线,其水平段有什么不同?答:纯物质的步冷曲线在其熔点处出现水平段,混合物在共熔温度时出现水平段。
而平台长短也不同。
三、乙醇环己烷1、作乙醇—标准液的折光率—标准液的折光率组成曲线的目的是什么?答:作工作曲线,以便从中查出双液系气液平衡时气、液相的组成。
2.如何判断已达气液平衡?答:加热时双液系的温度恒定不变,且有回流液流下。
3.我们测得的沸点和标准大气压下的沸点是否一致?为什么?答:不一致,沸点与外压有关,实验压力不是标准大气压,此外温度需要作露颈校正。
四、电导法1、在电导法测醋酸的电离平衡常数实验中,影响准确测定结果的因素有那些?答:溶液的浓度,恒温槽的温度,电导水的电导率,移液管取液。
目录第一章热力学第一定律 (2)第二章热力学第二定律 (6)第三章统计热力学初步 (10)第四章溶液 (13)第五章相平衡 (16)第六章化学平衡 (20)第七章电解质溶液 (22)第八章可逆电池的电动势及其应用 (25)第九章电解与极化作用 (29)第十章化学动力学基础 (32)第十一章界面现象 (36)第十二章胶体分散体系与大分子溶液 (38)第一章热力学第一定律1、为什么第一定律数学表示式dU=δQ-δW 中内能前面用微分号d,而热量和功的前面用δ符号?答:因为内能是状态函数,具有全微分性质。
而热量和功不是状态函数,其微小改变值用δ表示。
2、公式H=U+PV中H > U,发生一状态变化后有ΔH =ΔU +Δ(PV),此时ΔH >ΔU吗?为什么?答:不一定。
因为Δ(PV)可以为零、正数和负数。
3、ΔH = Qp , ΔU = Qv两式的适用条件是什么?答:ΔH = Qp此式适用条件是:封闭系等压非体积功为零的体系。
ΔU = Qv此式适用条件是:封闭系等容非体积功为零的体系。
(1)状态确定后,状态函数的值即被确定。
答:对。
(2)状态改变后,状态函数值一定要改变。
答:不对。
如:理想气体等温膨胀过程,U和H的值就不变化。
(3)有一个状态函数值发生了变化,状态一定要发生变化。
答:对。
4、想气体绝热向真空膨胀,ΔU=0,ΔH=0对吗?答:对。
因理想气体绝热向真空膨胀过程是一等温过程。
5、恒压、无相变的单组分封闭体系的焓值当温度升高时是增加、减少还是不变?答:增加。
6、当体系将热量传递给环境后,体系的焓值是增加、不变还是不一定改变?答:不一定改变。
7、等温等压进行的某化学反应,实验测得T1和T2时的热效应分别为Δr H1和Δr H2,用基尔霍夫公式验证时,发现数据不相等。
为什么?解:用基尔霍夫公式计算的Δr H m,1和Δr H m,2是反应物完全变成产物时的值。
而Δr H1和Δr H2是该化学反应达到平衡时实验测得的值。
8、“功、热与内能均是能量,所以它们的性质相同”这句话正确否?答:不正确。
虽然功、热与内能都有能量的量纲,但在性质上不同,内能是体系的本身性质,是状态函数。
而热与功是体系与环境间交换的能量,是与热力学过程相联系的过程量。
功与热是被“交换”或“传递”中的能量,不是体系本身的性质,不是状态函数,与内能性质不同。
热与功也有区别,热是微粒无序运动而传递的能量,功是微粒有序运动而传递的能量。
9、为什么本教材中热力学第一定律表达式是:ΔU=Q+W,而有些书中采用ΔU=Q-W,两者是否有矛盾,为什么?答:因为本教材规定:体系吸热为正,放热为负;体系对外作功,W为负值,环境对体系作功,W为正值,总的来说,体系在过程中得到能量为正,失去能量为负。
在这个规定下,要满足能量守衡原理,则必须是体系吸的热加上环境对体系作的功后,才等于体系内能的变化值,所以是ΔU=Q+W。
而有些书上,功的符号与上述规定相反,(体系向环境做功,W 为正值,环境向体系做功,W为负值),则就是ΔU=Q-W。
10、一体系由A态到B态,沿途径Ⅰ放热100J,对体系作功50J。
问(1)由A态沿途径Ⅱ到B态体系作功80J,其Q值为多少?(2) 如体系由B态沿途径Ⅲ回到A态得50J功,体系吸热环是放热?Q为多少?答:(1) ΔU A→B=-100+50=-50J Q=ΔU A→B-W=-50-(-80)=30J(2) ΔU B→A=-ΔU A→B=50J Q=ΔU B→A-W=50-50=0体系不吸热也放热11、已知体系的状态方程式F(T,p,V)=0,由U=f(T,V)写出当压力不变时气体的内能对温度的变化率的表达式。
答:d U=(ЭU/ЭT)V d T+(ЭU/ЭV)T d V压力不变时,除以dT:(ЭU/ЭT)p=(ЭU/ЭT)V+(ЭU/ЭV)T(ЭV/ЭT)p12、为什么无非体积功的等压过程的热,只决定于体系的初、终态?答:因为无其它功的等压过程中Q p=ΔH,而ΔH 是体系状态函数的改变值,其大小只决定于体系的始终态,所以在无其它功的等压过程Q p大小只决定于初终态。
13、“因ΔH=Q p,所以只有等压过程才有ΔH。
”这句话是否正确?答:不正确。
H是状态函数,H=U+pV,凡是体系状态发生变化,不管经过什么过程,体系的焓值都可能变化,即ΔH 有可能不等于零。
14、因为“ΔH=Q p,所以Q p也具有状态函数的性质”对吗?为什么?答:不对,ΔH=Q p,只说明Q p等于状态函数H的变化值ΔH,仅是数值上相等,并不意味着Q p具有状态函数的性质。
ΔH=Q p只能说在恒压而不做非体积功的特定条件下,Q p的数值等于体系状态函数H 的改变,而不能认为Q p也是状态函数。
15、试证明在无非体积功的等容过程中体系的ΔU=Q V。
证明:ΔU=Q+W等容时ΔV=0,又无其它功,W=0 ∴ΔU=Q V 16、为什么对于理想气体,公式ΔU=n C V,m d T可用来计算任一过程的ΔU,并不受定容条件的限制?答:因为对理想气体,U=f(T),内能仅是温度的函数,从始态出发,不论经什么过程,达到不同的终态,只要始终态温度分别相同,ΔU就一定相同。
所以公式ΔU=C V,m d T并不受定容条件的限制。
恒容过程ΔU1C V,m d T两者终态的温度相同恒压过程ΔU2=ΔU1+ΔU3∴ΔU3=0 ∴ΔU2=ΔU1=C V,m d p即1mol理想气体不论什么过程,只要变到相同温度的终态其ΔU总是等于C V,m d T17、为什么理想气体常数R在数值上等于1mol理想气体升高1K时所作的等压体积功?答:W=-p外ΔV=-p(V2-V1)=-n R(T2-T1) 当n=1mol T2-T1=1K 时W=R18、体系中有100克N2,完全转化成NH3,如按计量方程式N2+3H2→2NH3,Δξ=?,如N 2H2—→NH3,Δξ=?,如反应前体系中N2的物质的量n(N2)=10mol,分别按上述二计量方程式所得的Δξ计算反应后的n'(N2)=?答:n N2(0)=100/28=3.57mol n N2(ξ)=0Δξ1=[n N2(ξ)-n N2(0)]/νB=(0-3.57)/(-1)=3.57molΔξ2=(0-3.57)/(-1/2)=7.14mol公式:n B(ξ)=n B(0)+νBΔξn B(0)=10mol按方程式:N2+3H2→2NH3,n N2(3.57)=10-(-1)×3.57=6.43molN 2H2→NH3,n'N2(7.14)=10-(-1/2)×7.14=6.43mol 两者结果相同。
19、根据Q p,m=Q V,m+∑νB(g)R T,Q p,m一定大于Q V,m吗?为什么?举例说明。
答:Q p,m不一定大于Q V,m,其大小比较取决于∑νB(g) 的符号,若∑νB(g)>0,则Q p,m>Q V,m,但若∑νB(g)<0,Q p,m<Q V,m例如:H2(g)O2(g)—→H2O(l)ΔH m=Q p=-285.9 kJ·mol-1∑νB(g)=-1.5<0Q V,m=Q p,m-∑νB(g)R T=-285.8×103+1.5×8.314×298=-282 kJ·mol-1Q p,m<Q V,m又例如:Zn(s)+H2SO4(aq)—→ZnSO4(aq)+H2(g)↑Q p,m=-177.9 kJ·mol-1∑νB(g)=1>0Q V,m=Q p,m-∑νB(g)R T=-177.9×10-3-8.314×298=-180.37 KJ·mol-1Q p,m>Q V,m20、“稳定单值的焓值等于零”;“化合物摩尔生成热就是1mol 该物质所具有的焓值”对吗?为什么?答:不对。
稳定单质的焓值并不等于零。
但可以说标准状态下稳定单质的规定焓值等于零,人为规定标准状态下,稳定单质的生成焓,即规定焓为0。
化合物的摩尔生成热不是1mol 物质所具有的焓的绝对值,而是相对于生成它的稳定单质的焓的相对值。
即是以标准状态下稳定单质生成热为零作基线,得出的相对值。
21、证明由键焓计算反应的ΔH m的公式是:Δr H m=(-∑n i i)(反应物-产物)答:化合物的Δf H n i(ΔH)-(∑n j j)而反应热效应Δr H m=∑νB(ΔH m,f)B=∑νB[∑n i(ΔH)-∑(n j j)]B=∑νB(∑n iΔH)B-∑νB(∑n j j)B因组成产物与反应物的元素相同,且各种原子的数目也相等,即∑νB(∑n iΔH)B=0 便有ΔH m=-∑νB(∑n j j)B=-∑νB(∑n j j)B(反应物)-∑νB(∑n j j)(产物)若将反应物的计量系数νB考虑为正值,则上式(-∑νB(∑n j j)B(反应物),便成为∑νB(∑n j j)B(反应物),再将一个B分子中的j键数n j乘上方程式中反应物的计量系数ν,便是该反应方程中反应物总j键数n j,改写为n i,键焓i,那么,反应物的总键焓值便为(∑n i i)(反应物)。
同理对产物的计量系数考虑为正值,则为(∑n i i)(产物)。
便得:ΔH m=(∑n i i)(反应物)-(∑n i i)(产物)。
22、反应A(g)+2B(g)—→C(g) 的Δr H m(298.2K)>0,则此反应进行时必定吸热,对吗?为什么?答:不对。
只有在等压下,无非体积功时,Q p=ΔH m,ΔH m>0,故Q p>0,体系必定吸热。
但在有非体积功,或者非等压条件下,ΔH m≠Q p,ΔH m>0,Q p可以小于0,等于0,不一定吸热。
例如,绝热容器中H2与O2燃烧,ΔH m>0,但Q=0,不吸热。
23、“可逆过程一定是循还过程,循还过程一定是可逆过程”这种说法对吗? 为什么? 答:不对。
可逆过程不一定为循环过程。
因为只要体系由A态在无摩擦等消耗效应存在的情况下,经由一系列无限接近平衡状态到达B态,则由A到B的过程是可逆。
显然,如果初态A 与终态B 是两个不同的状态,则A到B便不是循环过程;如果B态就是A 态则该过程便是可逆循环过程。
循环过程不一定是可逆的,由始态A开始,状态经过变化,不论途径可逆与否,只要回到始态A,就是循环过程。
只是,由A态开始,在无摩擦等消耗效应存在的情况下,经过由一系列无限接近平衡状态,又回到A态的循环过程才是可逆循环过程。
总之可逆过程与循环过程是两个完全不同的概念。
24、气体同一初态(p1,V1)出发分别经等温可逆压缩与绝热可逆压缩,至终态,终态体积都是V2,哪一个过程所作压缩功大些?为什么?答:(规定环境做功为正值),绝热可逆压缩功大于等温可逆压缩功。