中南大学物理仿真实验简答题答案

第7章 化学动力学1．以氨的分解反应2NH 3==== N 2＋3H 2为例，导出反应进度的增加速率与，，之间的关系，并说明何者用于反应速率时与选择哪种物质为准无关。

解：∴，，2．甲醇的合成反应如下：CO ＋2Ｈ2 ===== CH 3OH已知，求，各为多少?（答案：2.44，4.88mol·dm -3·h -1）解：，3．下列复杂反应由所示若干简单反应组成，试根据质量作用定律写出以各物质为准的速率方程式。

(1) (2)(3) (4)解：(1) ，，(2)(3)(4)4．理想气体反应2N2O5→ 4NO2＋O2，在298.15 K的速率常数k是1.73×10-5ｓ-1，速率方程为。

(1)计算在298.15K、、12.0 dm3的容器中，此反应的和即各为多少?(2)计算在(1)的反应条件下，1s内被分解的N2O5分子数目。

（答案：（1）7.1×10-8，-1.14×10-7md·dm-3·s-1 （2）1.01×1018）解：（1）mol·dm-3mol·dm-3·s-1∴mol·dm-3·s-1（2）1.4×10-7×12.0×6.022×1023=1.01×1018个分子5．已知每克陨石中含238U 6.3×10-8ｇ，He为20.77×10st1:chmetcnv UnitName="cm"SourceValue="6" HasSpace="False" Negative="True" NumberType="1" TCSC="0">-6cm3(标准状态下)，238U的衰变为一级反应：238U → 206Pb＋84He由实验测得238U的半衰期为＝4.51×109 y，试求该陨石的年龄。

公式一使用的测量方法比较简单，测量的都是长度单位。

在本次实验中，除x需要测量外，其余均全部给出，极大地简化了实验的过程，缺点是公式很复杂，代入计算比较麻烦；公式二采用了一个电学量v来求得磁感应强度，公式简单，有利于后期的数据处理，缺点是测量电学量会带来一定的误差，给结果造成不利影响。

由测量数据得出的结论如下：一、用两种方法测量的数据差别很小，都达到了实验的精度要求；二、发现结论，在误差允许的范围内，B（x=0）/B（x=L）=2。

根据V—I曲线，可以得知：一、V和I近似满足线性关系，且I越大，V越大；二、V—I图回归直线的斜率的大小跟外界交流电频率有关，频率f越大，斜率越大；三、存在一个电流I0，当螺线管电流I<I0时，将不会在感应线圈内产生感应电压。

当x不变时，在线圈电流与频率的乘积恒定的情况下，感应电压在误差范围内保持不变。

可以推出：感应电压的大小正比于螺线管线圈电流与频率的乘积。

可以认定。

根据公式一，将x=L=15cm和x=0代入，化简，因为R的平方远小于L的平方，可得B（x= L）/B（x=0）=1/2；根据公式二，知感应电动势V正比于B，故V（x= L）/V（x=0）= B （x= L）/B（x=0）=1/2。

V—X曲线的整体变化规律是：起初V随X变化很小，在感应线圈出了螺线管后，V随X 迅速减小，再加大X，V的变化趋于缓慢。

在一定程度上，V—X曲线可以看成B—X曲线，这是因为感应电动势V正比于B，故V—X曲线与B—X曲线仅相差一个常数k，B—X曲线变化规律与V—X曲线一致。

在实验误差允许的范围内，可以认为两次测得的数据是一样的。

螺线管和线圈本质上都是线圈，当一个线圈的电流发生变化时，不仅在自身线圈中产生自感电动势，同时在相邻线圈中也产生感应电动势。

这种现象叫互感现象，所产生的感应电动势称为互感电动势。

故改变接线方式，得到的结果仍会一致。

一、实验结果分析：本次实验使用感应法测量通电螺线管内的磁感应强度，实验原理及测量过程都相对简单，从最后的实验结果来看，实验误差在允许的范围内，可以说实验是比较成功的。

中南大学物化课后习题答案-9--章-可逆原电池第9章可逆原电池1．写出下列原电池中各电极反应、电池反应及E的计算公式。

①② Pt,H(101325Pa)｜KOH(a)｜O2(101325Pa),Pt2③④解：(1) 负极 Pb(s)+(a) → PbSO 4(s)+2e正极 Cu2+() + 2e →Cu(s)电池反应 Pb(s)+SO(a) + Cu2+ (a Cu2+) ==== PbSO4(s)+Cu(s)4(2) 负极 H( pΘ ) -2e → 2H+ (a H+)2( pΘ ) + H2O +2e → 2OH -(a OH -)正极 O2(pΘ) +电池反应 H2O2(pΘ) → H2O(l)(3) 负极 3H(p H2) - 6e → 6H+(aq)2(2) 负极 Ni(s) + 2OH -→NiO(s) + H2O +2e正极 2H2O + 2e →H2(p H2) +2OH -电极反应 Ni(s) + H2O ====NiO(s) + H2(p H2)电池符号 Ni(s),NiO(s) | KOH(稀) | H2(p H2), Pt（3）负极 H2(p H2) + 2OH -→ 2H2O + 2e正极 2H2O +2e → 2OH - + O2(p O2)电池反应 H2(p H2) + O2(p O2)==== H2O(l)电池符号 Pt,H2(p H2) | NaOH(稀) | O2(p O2),Pt(4) 负极 H2(p H2) + 2OH -→2H2O +2e正极 HgO(s) + H2O +2e → Hg(l) +2OH -电池反应 H2(p H2) + HgO(s)==== Hg(l) + H2O(l)电池符号 Pt ,H2(p H2) | KOH(稀) | HgO(s),Hg(l)3．工业上用铁屑加入硫酸铜溶液中以置换铜，试设计原电池；计算该反应在298.15K时的平衡常数，并说明此置换反应进行的完全程度。

实验一迈克耳孙干涉仪的调整与使用【预习思考题】1．迈克尔孙干涉仪是利用什么方法产生两束相干光的？答：迈克尔孙干涉仪是利用分振幅法产生两束相干光的。

2．迈克尔孙干涉仪的等倾和等厚干涉分别在什么条件下产生的？条纹形状如何？随M1、M2’的间距d如何变化？答：（1）等倾干涉条纹的产生通常需要面光源，且M1、M2’应严格平行；等厚干涉条纹的形成则需要M1、M2’不再平行，而是有微小夹角，且二者之间所加的空气膜较薄。

（2）等倾干涉为圆条纹，等厚干涉为直条纹。

（3）d越大，条纹越细越密；d 越小，条纹就越粗越疏。

3．什么样条件下，白光也会产生等厚干涉条纹？当白光等厚干涉条纹的中心被调到视场中央时，M1、M2’两镜子的位置成什么关系？答：白光由于是复色光，相干长度较小，所以只有M1、M2’距离非常接近时，才会有彩色的干涉条纹，且出现在两镜交线附近。

当白光等厚干涉条纹的中心被调到视场中央时，说明M1、M2’已相交。

【分析讨论题】1．用迈克尔孙干涉仪观察到的等倾干涉条纹与牛顿环的干涉条纹有何不同？答：二者虽然都是圆条纹，但牛顿环属于等厚干涉的结果，并且等倾干涉条纹中心级次高，而牛顿环则是边缘的干涉级次高，所以当增大（或减小）空气层厚度时，等倾干涉条纹会向外涌出（或向中心缩进），而牛顿环则会向中心缩进（或向外涌出）。

2．想想如何在迈克尔孙干涉仪上利用白光的等厚干涉条纹测定透明物体的折射率？答：首先将仪器调整到M1、M2’相交，即视场中央能看到白光的零级干涉条纹，然后根据刚才镜子的移动方向选择将透明物体放在哪条光路中（主要是为了避免空程差），继续向原方向移动M1镜，直到再次看到白光的零级条纹出现在刚才所在的位置时，记下M1移动的距离所对应的圆环变化数N，根据，即可求出n。

实验二用动态法测定金属棒的杨氏模量【预习思考题】1．试样固有频率和共振频率有何不同，有何关系?固有频率只由系统本身的性质决定。

和共振频率是两个不同的概念，它们之间的关系为：式中Q为试样的机械品质因数。

第一章晶体结构1.试述晶态、非晶态、准晶、多晶和单晶的特征性质。

解：晶态固体材料中的原子有规律的周期性排列，或称为长程有序。

非晶态固体材料中的原子不是长程有序地排列，但在几个原子的范围内保持着有序性，或称为短程有序。

准晶态是介于晶态和非晶态之间的固体材料，其特点是原子有序排列，但不具有平移周期性。

另外，晶体又分为单晶体和多晶体：整块晶体内原子排列的规律完全一致的晶体称为单晶体；而多晶体则是由许多取向不同的单晶体颗粒无规则堆积而成的。

2.晶格点阵与实际晶体有何区别和联系？解：晶体点阵是一种数学抽象，其中的格点代表基元中某个原子的位置或基元质心的位置，也可以是基元中任意一个等价的点。

当晶格点阵中的格点被具体的基元代替后才形成实际的晶体结构。

晶格点阵与实际晶体结构的关系可总结为：晶格点阵＋基元＝实际晶体结构3.晶体结构可分为Bravais格子和复式格子吗？解：晶体结构可以分为Bravais格子和复式格子，当基元只含一个原子时，每个原子的周围情况完全相同，格点就代表该原子，这种晶体结构就称为简单格子或Bravais格子；当基元包含2个或2个以上的原子时，各基元中相应的原子组成与格点相同的网格，这些格子相互错开一定距离套构在一起，这类晶体结构叫做复式格子。

4.图1.34所示的点阵是布喇菲点阵（格子）吗？为什么？如果是，指明它属于那类布喇菲格子？如果不是，请说明这种复式格子的布喇菲格子属哪类？（a）（b）（c）（d）图 1.34（a）“面心＋体心”立方；（b）“边心”立方；（c）“边心＋体心”立方；（d）面心四方解：（a）“面心＋体心”立方不是布喇菲格子。

从“面心＋体心”立方体的任一顶角上的格点看，与它最邻近的有12个格点；从面心任一点看来，与它最邻近的也是12个格点；但是从体心那点来看，与它最邻近的有6个格点，所以顶角、面心的格点与体心的格点所处的几何环境不同，即不满足所有格点完全等价的条件，因此不是布喇菲格子，而是复式格子，此复式格子属于简立方布喇菲格子。

中南大学化工基本知识仿真实验思考题萃取塔实验1. 萃取操作所依据的原理是（）不同sA. 沸点B. 熔点C. 吸附力D. 溶解度答案：D2. 萃取操作后的宫溶剂相，称为（）A. 萃取物B. 萃佘物C. 滤液D. 上萃物答案：B3. 油脂工业上，最常来提取大豆油.花生油等的沥取装置为（）。

A. 篮式萃取塔B. 喷雾萃取塔C. 孔板萃取塔D. 填充萃取塔答案：A4. 萃取液与萃余液的比重差愈大，则萃取效果（）。

A. 愈好B. 愈差C. 不影响D. 不一定答案：A5. 将植物种籽的籽油提取.最经济的方法是（）。

A. 蒸馏B. 萃取D. 干燥答案：B6. 萃取操作的分配系数之影响为（）。

A. 分配系数愈大，愈节省溶剂B. 分配系数愈大，愈耗费溶剂C. 分配系数愈大，两液体的分离愈容易D. 分配系数愈小，两液体愈容易混合接触.答案：B7. 选择萃取剂将碘水中的碘萃取出来，这种萃取剂应具备的性质是（）A. 溶于水，且必须易于碘发生化学反应。

B. 不溶于水，且比水更容易使碘溶解C. 不溶于水，且必须比水的密度大。

D. 不溶于水，且必须比水的密度小。

答案：B8. 在萃取分离达到平衡时溶质在两相中的浓度比称为（）。

A. 浓度比B. 萃取率C. 分配系数D. 分配比答案：C9. 有4种萃取剂，对溶质A和稀释剂B表现出下列特征，则最合适的萃取剂应选择（）A. 同时大量溶解A和BB. 对A和B的溶解度都很小C. 对A和B的溶解度都很小D. 大量溶解B少量溶解A答案：D10. 对于同样的萃取相含量，单级萃取所需的溶剂量（）B. 比较大C. 不确定D. 相等答案：B11. 将具有热敏性的液体混合物加以分离常采用（）方法A. 蒸馏B. 蒸发C. 萃取D. 吸收答案：C12.萃取操作温度一般选（）A. 常温B. 高温C. 低温D. 不限制答案：A干燥速率曲线实验1. 空气湿度一定时，相对湿度6与温度T的关系是（）：a、T越大，Φ越大b、 T越大，Φ越小c、T与Φ无关答案.：B2. 临界含水量与平衡含水量的关系是（）：a、临界含水量>平衡含水量b、临界含水量=平衡含水量C、临界含水量<平衡含水量答案.：A3. 下列关于干燥速率u的说法正确的是（）：a、温度越高，u越大b、气速越大，u越大c、干燥面积越大，u越小答案：A、B4. 干燥速率是（）：a、被干燥物料中液体的蒸发量隨时间的变化率b、被干燥物料单位表面积液体的蒸发量隨时间的变化率c、被干燥物料单位表面积液体的蒸发量隨温度的变化率d、当推动力为单位湿度差时，单位表面积上单位时间内液体的蒸发量答案.：B5. 若干燥室不向外界环境散热时，通过干燥室的空气将经历什么变化过程?a、等温过程b、绝热增湿过程c、近似的等焓过程d、等湿过程答案：B、C6. 本实验中如果湿球温度计指示温度升高了，可能的原因有（）:a、湿球温度计的棉纱球缺水b、湿球温度计的棉纱被水淹没c、入口空气的焓值增大了，而干球温度未变d、入口空气的焓值未变，而干球温度升高了答案：A、B、C7. 本实验装置采用部分干燥介质（空气）循环使用的方法是为了（）:a、在保证一定传质推动力的前提下节约热能b、提高传质推动力c、提高干燥速率答案.：A8. 本实验中空气加热器出入口相对湿度之比等于什么？a、入口温度：出口温度b、出口温度：入口温度c、入口温度下水的饱和和蒸气压：出口温度下水的饱和蒸气压d、出口温度下水的饱和和蒸气压：入口温度下水的饱和蒸气压答案：C9. 物料在一定干燥条件下的临界干基含水率为（）：a、干燥速率为零时的干基含水率b、干燥速率曲线上由恒速转为降速的那一点上的干基含水率c、干燥速率曲线上由降速转为恒速的那一点上的干基含水率d、恒速干燥线上任一点所对应的干基含水率答案：B10. 等式(t-t w)a/r=k(H w-H)在什么条件下成立？a、恒速干燥条件下b、物料表面温度等于空气的湿球温度时c、物料表面温度接近空气的绝热饱和和温度时d、降速干燥条件下e、物料升温阶段答案：A、B、C11. 下列条件中哪些有利于干燥过程进行？A. 提高空气温度B. 降低空气湿度C. 提高空气流速D. 高入口空气湿度E. 降低入口空气相对湿度答案：A、B、C、E12. 若本实验中干燥室不向外界散热，则入口和出口处空气的湿球温度的关系是（）：a、入口湿球球温度>出口湿球温度b、入口湿球球温度<出口湿球温度c、入口湿球球温度=出口湿球温度恒压过滤实验1. 滤饼过滤中，过滤介质常用多孔织物.其网孔尺寸（）被截留的颗粒直径.A. —定小于B. —定大于C. 不一定小于答案：C2. 当操作压力增大一倍,K的值（）。

第7章化学动力学1．以氨的分解反应2NH3==== N2＋3H2为例，导出反应进度的增加速率与，，之间的关系，并说明何者用于反应速率时与选择哪种物质为准无关。

解：∴，，2．甲醇的合成反应如下：CO＋2Ｈ2 ===== CH3OH已知，求，各为多少?〔答案：2.44，4.88mol·dm-3·h-1〕解：，3．以下复杂反应由所示假设干简单反应组成，试根据质量作用定律写出以各物质为准的速率方程式。

(1) (2)(3) (4)解：(1) ，，(2)(3)(4)4．理想气体反应 2N 2O 5 → 4NO 2＋O 2，在298.15 K 的速率常数k 是1.73×10-5ｓ-1，速率方程为。

(1)计算在298.15K 、、12.0 dm 3的容器中，此反应的和即各为多少?(2)计算在(1)的反应条件下，1s 内被分解的N 2O 5分子数目。

〔答案：〔1〕7.1×10-8，-1.14×10-7md·dm -3·s -1 〔2〕1.01×1018 〕解：〔1〕 mol·dm -3mol·dm-3·s-1∴mol·dm-3·s-1〔2〕1.4×10-7×12.0×6.022×1023=1.01×1018个分子5．已知每克陨石中含238U 6.3×10-8ｇ，He为20.77×10st1:chmetcnv UnitName="cm"SourceValue="6" HasSpace="False" Negative="True" NumberType="1" TCSC="0">-6cm3(标准状态下)，238U的衰变为一级反应：238U → 206Pb＋84He由实验测得238U的半衰期为＝4.51×109 y，试求该陨石的年龄。

纸质作业答案一、术语解释 节流膨胀：在绝热条件下，流体的恒焓膨胀过程。

多数流体经节流膨胀(多数情况下的流体是始态为液体，末态为气体)后温度下降，产生制冷效应。

可逆过程：在一系列无限接近平衡的条件下进行的过程。

沿可逆过程途径进行一次来回变化，不会给体系和环境留下任何痕迹，即体系和环境都可回到始态。

反应进度：用来表示化学反应进行程度的量，一般记为ξ，ξ = (n B,t - n B,0 )/νB ，式中n B,0为反应开始(ξ = 0)时体系中物质B 的物质的量(摩尔数)，n B,t 为反应进行到t 时刻(ξ)时体系中物质B 的物质的量(摩尔数)，νB 为反应方程式形为0 = ΣνB B 时，物质B 的化学计量系数。

ξ值与选用体系中的哪种物质的量的变化来进行计算无关，但与化学反应计量式的写法有关。

热容：在不发生相变和化学变化的前提下，体系在经历某一过程时，与环境所交换的热与由此引起的温度变化值之比称为体系的热容。

若过程为恒压过程，则所得热容称为恒压热容，过程为恒容过程，则所得热容称为恒容热容。

反应热效应：也称反应热，是指在只做体积功和始末态温度相等的条件下，完成化学反应过程中体系与环境所交换的热。

热效应有为恒(等)压热效应和恒(等)容热效应之分，恒(等)压热效应Q p =ΔH ，恒(等)容热效应Q V =ΔU 。

对应不同类型的反应，反应热也可分为生成热、燃烧热、溶解热、稀释热等。

熵判据：在隔离体系中，ΔS 隔离 = ΔS 体系 + ΔS 环境 ≥ 0，若ΔS 隔离 = 0，则体系达到平衡，若ΔS 隔离 > 0，则体系中发生的变化为自发（动）过程。

熵增原理：在绝热或隔离体系中发生任何变化，体系的熵总是增加或不变，而不会减少，即ΔS ≥ 0。

对绝热体系而言，ΔS 绝热 > 0时，体系中发生的变化为不可逆过程，ΔS 绝热 = 0时，体系中发生的变化为可逆过程。

化学势：溶液中组元i 的偏摩尔吉布斯自由能称为组元i 的化学势。

中南大学物化课后习题答案 4章化学平衡热力学原理中南大学物化课后习题答案4章化学平衡热力学原理第六章化学平衡热力学原理1.1000k，101.325kpa时，反应2so３(ｇ)====2so2(ｇ)＋o2(ｇ)的ｋｃ＝3.54molm-3。

(1)求此反应的ｋｐ和kｙ；(2)求反应so3(ｇ)====so2(ｇ)＋1/2o2(ｇ)的ｋｐ和kｃ。

（答案：①kp=29.43kpa，ky=0.29，②kp=171.6kpa，kc=1.88mol1/2m-3/2）解：(1)2so3(ｇ)====2so2(ｇ)＋o2(ｇ)kp=kc（rt）∑ νβ=三点五四×八点三一四×1000=29.43×103pa=29.43k paky=kpp-∑ νβ=贰万玖仟肆佰叁拾×（101325）-1=0.29（2）so3(ｇ)====二氧化硫(ｇ)＋1/2o2(ｇ)==2．在温度ｔ容积v的容器中，充入1molh２和3moli２，设平衡后有xmolhi生成。

若再加入2molh２，则平衡后hi的物质的量为2xmol。

试计算ｋｐ值。

（答案：4）溶液：当平衡已知时，生成的hi摩尔数为Xh2(g)+i2(g)====2hi反应前的摩尔数为130，平衡时的摩尔数为1-0.5x3-0.5xx总摩尔数∑n=1-0.5x+3-0.5x+x=4mol∵∑νb=0如果在上述平衡体系中加入2摩尔H2h2(g)+i2(g)====2hi再平衡期间的摩尔数：3-x3-x2x总摩尔数=3-x+3-x+2x=6在同一温度t，，当解这个方程时，我们得到：x=1.5，所以3．将含有50%co、25%co２、25%h２(均为摩尔分数)的混合气体通入1173k的炉子中，总压为202.65kpa。

试计算平衡气相的组成。

已知反应当CO2（g）+H2（g）==H2O（g）+CO（g）为1173K时，KP=1.22。

（答案：co2：18.03%，h2：18.03%，h2o：6.97%；co：56.97%）解：co２(ｇ)＋h２(ｇ)===h２o(ｇ)＋co(ｇ)反应前的物质量为0.250.2500.5mol和0.25-x0。