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【关键字】物理第一章化学热力学基础1-1 气体体积功的计算式中，为什么要用环境的压力？在什么情况下可用体系的压力？答：在体系发生定压变化过程时，气体体积功的计算式中，可用体系的压力代替。
1-2 298K时，5mol 的理想气体，在（1）定温可逆膨胀为原体积的2 倍；( 2 )定压下加热到373K；（3）定容下加热到373K。
已知Cv,m = 28.28J·mol-1·K-1。
计算三过程的Q、W、△U、△H和△S。
解（1）△U = △H = 0（2）W = △U – QP = －3.12 kJ（3）W = 01-3 容器内有理想气体，n=2mol , P=10P，T=300K。
求(1) 在空气中膨胀了1dm3，做功多少？(2) 膨胀到容器内压力为lP，做了多少功？(3）膨胀时外压总比气体的压力小dP , 问容器内气体压力降到lP时，气体做多少功？解：（1）此变化过程为恒外压的膨胀过程，且（2）此变化过程为恒外压的膨胀过程，且（3）1-4 1mol 理想气体在300K下，1dm3定温可逆地膨胀至10dm3，求此过程的Q 、W、△U 及△H。
解：△U = △H = 01-5 1molH2由始态及P可逆绝热压缩至5dm-3, 求（1）最后温度；(2）最后压力；( 3 ) 过程做功。
解：（1）（2）（3）1-6 氦在3P下从加热到，试求该过程的△H、△U、Q和W 。
设氦是理想气体。
（He的M=·mol-1 )解：W = △U – QP = -2078.5J1-7 已知水在时蒸发热为2259.4 J·g-1，则时蒸发水，过程的△U、△H 、Q和W为多少？（计算时可忽略液态水的体积）解：1-81-9 298K时将1mol液态苯氧化为CO2 和H2O ( l ) ，其定容热为－3267 kJ·mol-1 , 求定压反应热为多少？解：C6H6 (l) + 7.5O2 (g) → 6CO2 (g) +3 H2O ( l )1-101-11 300K时2mol理想气体由ldm-3可逆膨胀至10dm-3 ，计算此过程的嫡变。
![[物理化学[上册]完整习题的答案解析]第五版高等教育出版社](https://img.taocdn.com/s1/m/e8ac5f6ab52acfc789ebc9d3.png)
第一章 气体pVT 性质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：1 1TT p V p V V T V V ⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂-=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=κα 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=nRT111 )/(11-=⋅=⋅=⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=T TVV p nR V T p nRT V T V V p p V α 1211 )/(11-=⋅=⋅=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=p p V V pnRT V p p nRT V p V V T T T κ 1-2 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mol RT pV n 623.1461815.300314.8300106.1213=⨯⨯⨯== 每小时90kg 的流量折合p 摩尔数为13353.144145.621090109032-⋅=⨯=⨯=h mol M v Cl H C n/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 V l O H ==-=ρn=m/M=pV/RTmol g pV RTm M ⋅=⨯-⨯⨯==-31.301013330)0000.250163.25(15.298314.841-5 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。
第十章 界面现象10－1 请回答下列问题：(1) 常见的亚稳定状态有哪些？为什么产生亚稳态？如何防止亚稳态的产生？(2) 在一个封闭的钟罩内，有大小不等的两个球形液滴，问长时间放置后，会出现什么现象？(3) 下雨时，液滴落在水面上形成一个大气泡，试说明气泡的形状和理由？ (4) 物理吸附与化学吸附最本质的区别是什么？(5) 在一定温度、压力下，为什么物理吸附都是放热过程？答： (1) 常见的亚稳态有：过饱和蒸汽、过热液体、过冷液体、过饱和溶液。
产生这些状态的原因就是新相难以生成，要想防止这些亚稳状态的产生，只需向体系中预先加入新相的种子。
(2) 一断时间后，大液滴会越来越大，小液滴会越来越小，最终大液滴将小液滴“吃掉”， 根据开尔文公式，对于半径大于零的小液滴而言，半径愈小，相对应的饱和蒸汽压愈大，反之亦然，所以当大液滴蒸发达到饱和时，小液滴仍未达到饱和，继续蒸发，所以液滴会愈来愈小，而蒸汽会在大液滴上凝结，最终出现“大的愈大，小的愈小”的情况。
(3) 气泡为半球形，因为雨滴在降落的过程中，可以看作是恒温恒压过程，为了达到稳定状态而存在，小气泡就会使表面吉布斯函数处于最低，而此时只有通过减小表面积达到，球形的表面积最小，所以最终呈现为球形。
(4) 最本质区别是分子之间的作用力不同。
物理吸附是固体表面分子与气体分子间的作用力为范德华力，而化学吸附是固体表面分子与气体分子的作用力为化学键。
(5) 由于物理吸附过程是自发进行的，所以ΔG ＜0，而ΔS ＜0，由ΔG =ΔH －T ΔS ，得 ΔH ＜0，即反应为放热反应。
10－2 在293.15K 及101.325kPa 下，把半径为1×10－3m 的汞滴分散成半径为1×10－9m 的汞滴，试求此过程系统表面吉布斯函数变(ΔG )为多少？已知293.15K 时汞的表面张力为0.4865 N ·m －1。
解： 3143r π＝N ×3243r π N ＝3132r rΔG ＝21A A dA γ⎰＝γ(A 2－A 1)＝4πγ·( N 22r －21r )＝4πγ·(312r r －21r )＝4π×0.47×(339(110)110--⨯⨯－10－6)＝5.9062 J10－3 计算时373.15K 时，下列情况下弯曲液面承受的附加压力。
资料范本本资料为word版本，可以直接编辑和打印，感谢您的下载物理化学(天大第五版全册)课后习题答案地点：__________________时间：__________________说明：本资料适用于约定双方经过谈判，协商而共同承认，共同遵守的责任与义务，仅供参考，文档可直接下载或修改，不需要的部分可直接删除，使用时请详细阅读内容气体pVT性质1-1物质的体膨胀系数与等温压缩系数的定义如下：试导出理想气体的、与压力、温度的关系？解：对于理想气体，pV=nRT1-5 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，则始态为终态（f）时1-8 如图所示一带隔板的容器中，两侧分别有同温同压的氢气与氮气，二者均克视为理想气体。
（1）保持容器内温度恒定时抽去隔板，且隔板本身的体积可忽略不计，试求两种气体混合后的压力。
（2）隔板抽去前后，H2及N2的摩尔体积是否相同？（3）隔板抽去后，混合气体中H2及N2的分压力之比以及它们的分体积各为若干？解：（1）抽隔板前两侧压力均为p，温度均为T。
（1）得：而抽去隔板后，体积为4dm3，温度为，所以压力为（2）比较式（1）、（2），可见抽去隔板后两种气体混合后的压力仍为p。
（2）抽隔板前，H2的摩尔体积为，N2的摩尔体积抽去隔板后所以有，可见，隔板抽去前后，H2及N2的摩尔体积相同。
（3）所以有*1-17 试由波义尔温度TB的定义式，试证范德华气体的TB可表示为TB=a/（bR）式中a、b为范德华常数。
解：先将范德华方程整理成将上式两边同乘以V得求导数当p→0时，于是有当p→0时V→∞，（V-nb）2≈V2，所以有 TB= a/（bR）第二章热力学第一定律2-1 1mol理想气体于恒定压力下升温1℃，试求过程中气体与环境交换的功W。
第七章 电化学7－1．用铂电极电解CuCl 2溶液。
通过的电流为20 A ，经过15 min 后，问：（1）在阴极上能析出多少质量的Cu ？ (2) 在阳阴极上能析出多少体积的27℃, 100 kPa 下的Cl 2(g )? 解：(1) m Cu ＝201560635462.F⨯⨯⨯＝5.527 g n Cu ＝2015602F⨯⨯＝0.09328 mol(2) 2C l n ＝2015602F⨯⨯＝0.09328 mol 2C l V ＝00932830015100.R .⨯⨯＝2.328 dm 37－2．用Pb (s )电极电解Pb (NO 3) 2溶液，已知溶液浓度为1g 水中含有Pb (NO 3) 21.66×10－2g 。
通电一段时间，测得与电解池串联的银库仑计中有0.1658g 的银沉积。
阳极区溶液质量为62.50g ，其中含有Pb (NO 3) 21.151g ，计算Pb 2+的迁移数。
解： M [Pb (NO 3) 2]＝331.2098考虑Pb 2+：n 迁＝n 前－n 后＋n e＝262501151166103312098(..)..--⨯⨯－11513312098..＋0165821078682..⨯＝3.0748×10－3－3.4751×10－3＋7.6853×10－4 ＝3.6823×10－4 mol t ＋(Pb 2+)＝4436823107685310..--⨯⨯＝0.4791考虑3N O -： n 迁＝n 后－n 前＝11513312098..－262501151166103312098(..)..--⨯⨯＝4.0030×10－3 molt －(3N O -)＝4440030107658310..--⨯⨯＝0.52097－3．用银电极电解AgNO 3溶液。
通电一段时间后，阴极上有0.078 g 的Ag 析出，阳极区溶液溶液质量为23.376g ，其中含AgNO 3 0.236 g 。
第十二章胶体化学12－1 如何定义胶体系统？总结胶体系统的主要特征。
答：(1) 胶体定义：胶体系统的主要研究对象是粒子直径d至少在某个方向上在1－100nm之间的分散系统。
(2) 胶体系统的主要特征：溶胶系统中的胶粒有布朗运动，胶粒多数带电，具有高度分散性，溶胶具有明显的丁达尔效应。
胶体粒子不能透过半透膜。
[注] 溶胶系统中的胶粒的布朗运动不是粒子的热运动，且只有溶胶才具有明显的丁达尔效应。
12－2 丁铎尔效应的实质及产生的条件是什么？答：丁铎尔现象的实质是光的散射作用。
丁铎尔效应产生的条件是分散相粒子的直径小于入射光波长、分散相与分散介质的直射率相差较大。
12－3 简述斯特恩双电层模型的要点，指出热力学电势、斯特恩(Stern)电势和ζ电势的区别。
答：斯特恩认为离子是有一定大小的，而且离子与质点表面除了静电作用外还有范德华力。
(1) 在靠近质点表面1～2个分子厚的区域内，反离子受到强烈地吸引而牢固地结合在质点表面，形成一个紧密地吸附层－斯特恩层，(2) 在斯特恩层，非离子的电性中心将形成一假想面－斯特恩面。
在斯特恩面内电势呈直线下降的变化趋势，即由质点表面的ϕ0直线下降至处的ϕs，ϕs称为斯特恩电势；(3) 其余的反离子扩散地分布在溶液中，构成双电层的扩散层部分。
在扩散层中，电势由ϕs降至零。
因此斯特恩双电层由斯特恩层和扩散层构成；(4) 当固、液两相发生相对运动时，紧密层中吸附在质点表面的反离子、溶剂分子与质点作为一个整体一起运动，滑动面与溶液本体之间的电势差，称为ζ电势。
热力学电势ϕ0是质点表面与液体内部的总的电位差，即固液两相之间双电层的总电势。
它与电极∕溶液界面的双电层总电势相似，为系统的热力学性质，在定温定压下，至于质点吸附的(或电离产生的)离子在溶液中活度有关，而与其它离子的存在与否无关。
斯特恩电势ϕs是斯特恩面与容液本体的电势差，其值与集中在斯特恩层里的正负离子的电荷总数有关，即与双电层的结构状态有关。
外加电解质的种类和浓度对其亦有较大的影响。
ζ电势是当胶粒与分散介质之间发生相对滑动时，胶粒滑动面与溶液本体之间的电势差、ζ电势有如下性质：①ζ电势则只有当固液两相发生相对运动时才能呈现出来，且可以通过电泳或电渗实验测定；②ζ电势绝对值的大小与反号离子在双电层中的分布状况有关，扩散曾层中反号离子越少，│ζ│值就越小；反之就越大；③ ζ电势极易受外加电解质的影响。
随着外加电解质浓度增加，│ζ│值显著下降直至ζ＝0。
ζ电势为零的状态称为等电态。
如果外加电解质的浓度足够大，特别是有高价离子或有机离子存在时，在质点表面上还能发生非库仑力引起的吸附，即特性吸附或超载吸附。
这种吸附的结果往往造成ζ电势改变符号；④ ζ电势是斯特恩电势ϕs 的一部分，通常条件下有│ϕs │≥│ζ│。
12－4溶胶为热力学非平衡系统，但它在相当长的时间范围内可以稳定存在，其主要原因是什么？答：溶胶粒子带电、溶剂化及布朗运动使得它能长时间稳定存在。
12－5 破坏溶胶最有效的方法是什么？说明原因。
答：破坏溶胶最有效的方法是加入过量含有与溶胶粒子相反电荷的高价离子电解质，这样可以有效的压缩扩散层，降低ζ电势。
当电解质浓度足够大时，溶胶就会发生聚沉，与此同时，过量的电解质还可以使胶体粒子脱水，失去水化外壳而沉聚。
12－6 K 、Na 等碱金属的皂类作为乳化剂时，易于形成O ∕W 型的乳状液；Zn 、Mg 等高价金属的皂类作为乳化剂时，易于形成W ∕O 型的乳状液，试说明原因。
答：乳化剂分子具有一端亲水，一端亲油的特性，当它吸附在乳状液的界面层时，常呈现“大头”朝外，“小头”朝里的几何构型。
对于K 、Na 等碱金属的皂类，含金属离子的一端是亲水的“大头”，所以形成水包油型，而对于Ca 、Mg 、Zn 等二价金属的皂类，含金属离子的极性基团是“小头”，形成油包水型乳化剂。
12－7 某溶胶中粒子平均直径为4.2×10－9m ，设25℃时其黏度其中η＝1.0×10－3 Pa ·s 。
计算：(1) 25℃时，胶体因布朗运动在1秒钟内沿x 轴方向的平均位移； (2) 胶体的扩散系数。
解： (1) x =1.443×10－5 m (2) 22x D t =＝2101.4431021-⨯⨯＝1.040×10－10 m 2·s －112－8 某金溶胶粒子半径为30nm 。
25℃时，于重力场中达到平衡后，在高度相距0.1mm 的某指定体积内粒子数分别为277个和166个，已知金与分散介质的密度分别为19.3×103 kg ·m －3及1.00×103 kg ·m －3。
试计算阿伏加德罗常数。
解： 02211ln(1)()C Mg h h C RT ρρ=--- 而 M ＝343r L πρ3022114ln (1)()3C r gLh h C RT ρπρρ=--- L ＝－2130213ln4(1)()C RT C r g h h πρρ--＝－3933431663298.15ln 2771.00104(3010)9.8019.310(1)11019.310R π--⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯-⨯⨯⨯ ＝6.258×1023 mol －112－9 通过电泳实验测定BaSO 4溶胶的ζ电势。
实验中，两极之间电势差为150V ，距离为30cm ，通电30mi n 溶胶界面移动25.5mm ，求该溶胶的ζ电势。
已知分散介质的相对介电常数εr ＝81.1，黏度η＝1.03×10－3 Pa ·s ，相对介电常数εr 、介电常数ε及真空介电常数ε0间有如下关系：εr ＝εε ε0＝8.854×10－12F ·m －1 1 F ＝1C ·F －1 解： ζ＝0r v vE E ηηεεε=＝332121.031025.5103010603081.18.85410150----⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯＝0.04064V 12－10 在NaOH 溶液中用HCHO 还原HAuCl 4可制得金溶胶：HAuCl 4＋5NaOH NaAuO 2＋4NaCl ＋3H 2O2 NaAuO 2＋3HCHO ＋NaOH 2Au (s )＋3HCOONa ＋2H 2ONaAuO 2是上述方法制得金溶胶的稳定剂，写出该金溶胶胶团结构的表示式。
解： {}2()()x m Au nAuO n x Na xNa --++⋅⋅-⋅ 12－11 在Ba (NO 3)2溶液中滴加Na 2SO 4溶液可制备溶胶BaSO 4。
分别写出 (1) Ba (NO 3)2溶液过量；(2) Na 2SO 4溶液过量时的胶团结构表示式。
解：(1) {}22433()2()2x m BaSO nBa n x NO xNO ++--⋅⋅-⋅ (2) {}2244()2()2x m BaSO nSO n x Na xNa --++⋅⋅-⋅12－12 在H 3AsO 3的稀溶液中通入H 2S 气体，生成As 2S 3溶胶。
已知H 2S 能解离成H ＋和 HS －。
试写出As 2S 3胶团的结构，比较电解质AlCl 3、MgSO 4和KCl 对该溶胶聚沉能力大小。
解： {}23()()x m As S nHS n x H xH --++⋅⋅-⋅起聚沉作用的是正离子，所以题给电解质对该溶胶的聚沉能力大小顺序为：AlCl 3＞MgSO 4＞KCl12－13 以等体积的0.08mol ·dm －3AgNO 3溶液和0.1mol ·dm －3KCl 溶液制备AgCl 溶胶。
(1) 写出胶团结构式，指出电场中胶体粒子的移动方向；(2) 加入电解质MgSO 4 、AlCl 3和Na 3PO 4时上述溶胶发生聚沉，则电解质聚沉能力大小顺序是什么？解：(1) KCl 溶液过量，胶团结构为： {}()()x m AgCl nCl n x K xK --++⋅⋅-⋅溶胶带负电，在电场中胶体粒子向正极移动 (2) 电解质聚沉能力大小顺序是：AlCl 3＞MgSO 4＞Na 3PO 412－14 某带正电荷溶胶，KNO 3作为沉淀剂时，聚沉值为50×10－3mol ·dm －3，若用K 2SO 4溶液作为沉淀剂，其聚沉值大约为多少？解： 根据舒尔策－哈迪价数规则有：Me ＋∶Me 2＋＝16∶26＝1∶64K 2SO 4溶液的聚沉值约为 3501064-⨯＝7.813×10－4mol ·dm －32－15 在三个烧瓶中分别盛有0.02mol ·dm －3的Fe (OH )3溶胶，分别加入NaCl 、Na 2SO 4及 Na 3PO 4溶液时溶胶发生聚沉，最少需要加入：1.00 mol ·dm －3的NaCl 溶液0.021 dm 3；5.0×10－3mol ·dm －3的Na 2SO 4溶液0.125 dm 3；3.333×10－3mol ·dm －3的Na 3PO 4溶液0.0074 dm 3。
试计算各电解质的聚沉值、聚沉能力之比，并指出胶体粒子的带电符号。
解：聚沉值是使该溶胶发生明显聚沉时所需电解质的最小浓度 cc (NaCl )＝1.000.0210.0210.020⨯+＝0.512 mol ·dm －3c (Na 2SO 4)＝35.0100.1250.1250.020-⨯⨯+＝4.31×10－3 mol ·dm －3c (Na 3PO 4)＝33.333100.00740.00740.020-⨯⨯+＝9.001×10－4 mol ·dm －3所以它们的聚沉张力之比为：2434()()()111::NaCl Na SO Na PO c c c ＝1∶119∶570因为起聚沉作用的是负离子，所以Fe (OH )3胶体带负电。
2－16 直径为1μm 的石英微尘，从高度为1.7m 处(人的呼吸带附近)降落到地面需要多少时间？已知石英的密度为2.63×103 kg ·m －3，空气的黏度η＝1.82×10－5 Pa ·s 。
解： v ＝ht＝202()9r g ρρη-t ＝2092()h r gηρρ-＝56239 1.7 1.82102(0.510)2.63109.80--⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯＝21607.8s ＝6.00h2－17 如图所示，在27℃时，膜内高分子水溶液的浓度为0.1mol ·dm －3，膜外NaCl 浓度为0.5 mol ·dm －3，R ＋代表不能透过膜的高分子正离子，试求平衡后溶液的渗透压为多少？解： 渗透平衡后，膜两边离子的浓度分别为：左边R c +＝0.1mol ·dm －3 Na c +＝x mol ·dm －3 Cl c -＝0.1mol ·dm －3＋x右边Nac +'＝0.5mol ·dm －3－x Clc -'＝0.5mol ·dm －3－x 渗透平衡时，对NaCl 存在以下的关系：Na Cl Na Cl c c c c +-+-''= 即：x (0.1＋x )＝(0.5－x )2 x 2＋0.1 x ＝0.25－x ＋x 2 x ＝0.2273 mol ·dm －3膜两边的离子浓度差为：Δc ＝2×(0.1＋0.2273)－2×(0.5－0.2273)＝0.1092 mol ·dm －3∏＝ΔcRT ＝0.1092×R ×300.15＝272.50 kPa2－18 实验测得聚苯乙烯－苯溶液的比浓黏度spBηρ与溶质的质量浓度ρB 的关系有如下数据： ρB ∕g ·dm －30.780 1.12 1.50 2.00 spBηρ∕10－3 g －1·dm －3 2.652.742.822.96且已知经验方程式[η]＝r KM α中的常数项K ＝1.03×10－37 g －1·dm －3，α＝0.74，试计算的相对分子质量为若干？解： 由 [η]＝0lim BspBρηρ→作spB Bηρρ:图如右图所示。
