物理化学(简明版)作者天津大学物理化学教研室习题答案
- 格式:pdf
- 大小:4.83 MB
- 文档页数:127
1.2.1 填空题1.温度为400K,体积为23m 的容器中装有2mol 的理想气体A 和8mol 的理想气体B ,则该混合气体中B 的分压力B p =(13。
302)kPa .()a k P V RT n p B B P 302.13a 2/400314.88/=⨯⨯==或 ()[]B B A B B y V RT n n py p /+===()}{kPa Pa 302.138.02/400314.828=⨯⨯⨯+2.在300K ,100kPa 下,某理想气体的密度33-108275.80-⋅⨯=m kg ρ.则该气体的摩尔质量M=( 2。
01613-10-⋅⨯mol kg )。
()()pRT M RT M V RT M m nRT pV ///ρρ=====()Pa K K mol J m kg 31133-10100/300314.8108275.80⨯⨯⋅⋅⨯⋅⨯---=13-10016.2-⋅⨯mol kg3.恒温100C ︒下,在一带有活塞的气缸中装有3。
5mol 的水蒸气()g O H 2,当缓慢地压缩到压力=p (101。
325)kPa 时才可能有水滴()l O H 2出现。
()出现。
时才会有水滴,故当压缩至时的水的饱和蒸气压为l O H p kPa C 2kPa 325.101325.101100=︒4.恒温下的理想气体,其摩尔体积随压力的变化率()γρ∂∂/m V =( 2/-p RT ).()()2///,0/,p RT p V p V V p V p RT pV m m m m m -=-=∂∂=+∂∂=γγ即所以状态方程,理想气体满足理想气体5.一定量的范德华气体,在恒容条件下,其压力随温度的变化率()V T ∂∂/ρ=(()nb V nR -/)。
将范德华状态方程改写为如下形式:22Van nb V nRT p --=所以 ()()nb V nR T p V -=∂∂//6.理想气体的微观特征是:(理想气体的分子间无作用力,分子本身不占有体积 ).7.在临界状态下,任何真实气体的宏观特征为:(气相、液相不分)。
第七章电化学7.1用铂电极电解溶液。
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?(2) 在的27 ØC,100 kPa下的?解:电极反应为电极反应的反应进度为因此:7.2在电路中串联着两个电量计,一为氢电量计,另一为银电量计。
当电路中通电1 h后,在氢电量计中收集到19 ØC、99.19 kPa的;在银电量计中沉积。
用两个电量计的数据计算电路中通过的电流为多少。
解:两个电量计的阴极反应分别为电量计中电极反应的反应进度为对银电量计对氢电量计7.3用银电极电解溶液。
通电一定时间后,测知在阴极上析出的,并知阴极区溶液中的总量减少了。
求溶液中的和。
解:解该类问题主要依据电极区的物料守恒(溶液是电中性的)。
显然阴极区溶液中的总量的改变等于阴极析出银的量与从阳极迁移来的银的量之差:7.4用银电极电解水溶液。
电解前每溶液中含。
阳极溶解下来的银与溶液中的反应生成,其反应可表示为总反应为通电一定时间后,测得银电量计中沉积了,并测知阳极区溶液重,其中含。
试计算溶液中的和。
解:先计算是方便的。
注意到电解前后阳极区中水的量不变,量的改变为该量由两部分组成(1)与阳极溶解的生成,(2)从阴极迁移到阳极7.5用铜电极电解水溶液。
电解前每溶液中含。
通电一定时间后,测得银电量计中析出,并测知阳极区溶液重,其中含。
试计算溶液中的和。
解:同7.4。
电解前后量的改变从铜电极溶解的的量为从阳极区迁移出去的的量为因此,7.6在一个细管中,于的溶液的上面放入的溶液,使它们之间有一个明显的界面。
令的电流直上而下通过该管,界面不断向下移动,并且一直是很清晰的。
以后,界面在管内向下移动的距离相当于的溶液在管中所占的长度。
计算在实验温度25 ØC下,溶液中的和。
解:此为用界面移动法测量离子迁移数7.7已知25 ØC时溶液的电导率为。
一电导池中充以此溶液,在25 ØC时测得其电阻为。
物理化学肖衍繁答案【篇一:物理化学复习题】程名称:物理化学教材:《物理化学》,肖衍繁李文斌主编,天津大学出版社辅导教师:史春辉联系电话:4153173第一章气体一、填空题1、物质的量为5mol的理想气体混合物,其中组分b的物质的量为2mol,已知在30℃下该混合气体的体积为10dm3,则组分b的分压力pb=_________kpa,分体积vb=________dm3。
(填入具体数值) 3、在任何温度、压力条件下,压缩因子恒为1的气体为________________。
若某条件下的真实气体的z1,则说明该气体的vm___________同样条件下的理想气体的vm,也就是该真实气体比同条件下的理想气体___________压缩。
4、一物质处在临界状态时,其表现为____________________________。
5、已知a、b两种气体临界温度关系为tc(a)tc(b),则两种气体相对易液化的气体为_________。
6、已知耐压容器中某物质的温度为30℃,而且它的对比温度tr=9.12,则该容器中的物质为_________体,而该物质的临界温度tc=__________k。
二、选择题1、如左图所示,被隔板分隔成体积相等的两容器中,在温度t下,分别放有物质的量各为1mol的理想气体a和b,它们的压力皆为p。
若将隔板抽掉后,两气体则进行混合,平衡后气体b的分压力pb=_________。
a、2pb、4pc、p/2d、p2、在温度为t、体积恒定为v的容器中,内含a、b两组分的理想气体混合物,它们的分压力与分体积分别为pa、pb、va、vb。
若又往容器中再加入物质的量为nc的理想气体c,则组分a的分压力pa___________,组分b的分体积vb____________。
a、变大b、变小c、不变d、无法判断3、已知co2的临界参数tc=30.98℃,pc=7.375mpa。
有一钢瓶中贮存着29℃的co2,则该co2_________状态。
天津大学物理化学教研室《物理化学》(第6版)笔记和课后习题(含考研真题)详解>精研学习䋞提供资料>无偿试用20%资料
全国547所院校视频及题库全收集
考研全套>视频资料>课后答案>往年真题>职称考试
目录
第1章气体的pVT关系
1.1复习笔记
1.2课后习题详解
1.3名校考研真题详解
第2章热力学第一定律
2.1复习笔记
2.2课后习题详解
2.3名校考研真题详解
第3章热力学第二定律
3.1复习笔记
3.2课后习题详解
3.3名校考研真题详解
第4章多组分系统热力学
4.1复习笔记
4.2课后习题详解
4.3名校考研真题详解
第5章化学平衡
5.1复习笔记
5.2课后习题详解
5.3名校考研真题详解
第6章相平衡
6.1复习笔记
6.2课后习题详解
6.3名校考研真题详解
第7章电化学
7.1复习笔记
7.2课后习题详解
7.3名校考研真题详解
第8章量子力学基础
8.1复习笔记
8.2课后习题详解
8.3名校考研真题详解第9章统计热力学初步9.1复习笔记
9.2课后习题详解
9.3名校考研真题详解第10章界面现象
10.1复习笔记
10.2课后习题详解10.3名校考研真题详解第11章化学动力学11.1复习笔记
11.2课后习题详解11.3名校考研真题详解第12章胶体化学
12.1复习笔记
12.2课后习题详解12.3名校考研真题详解。
面向21世纪课程教材 天津大学物理化学教研室编 高等教育出版社《物理化学》(上、下册)第四版习题解答上册P94(热力学第一定律):15.恒容绝热,ΔU=Q V =0ΔU=ΔU Ar +ΔU Cu =(nC V ,m ΔT)Ar +(nC p,m ΔT)Cu =4(20.786-R)(T -273.15)+2×24.435(T -423.15)=0 T=347.38KΔH=ΔH Ar +ΔH Cu =(nC p,m ΔT)Ar +(nC p,m ΔT)Cu =4×20.786(347.38-273.15)+2×24.435(347.38-423.15)=2469J 19.恒压绝热,ΔH=Q p =0ΔH=ΔH A +ΔH B =(nC p,m ΔT)A +(nC p,m ΔT)B =2×2.5R(T -273.15)+5×3.5R(T -373.15)=0 T=350.93KW=ΔU=ΔU A +ΔU B =(nC V ,m ΔT)A +(nC V ,m ΔT)B =2×1.5R(350.93-273.15)+5×2.5R(350.93-373.15)= -369.2J 35.(1) Δr H øm =Δf H øm,酯+2Δf H øm,水-2Δf H øm,醇-Δf H øm,氧= -379.07+2(-285.83)-2(-238.66)-0= -473.41kJ .mol -1 (2) Δr H øm =2Δc H øm,醇+Δc H øm,氧-Δc H øm,酯-2Δc H øm,水=2(-726.51)+0-(-979.5)-0= -473.52 kJ .mol -137.由 HCOOCH 3+2O 2==2CO 2+2H 2OΔc H øm,酯=Δr H øm =2Δf H øm,二氧化碳+2Δf H øm,水-Δf H øm,酯 Δf H øm,酯=2Δf H øm,二氧化碳+2Δf H øm,水-Δc H øm,酯=2(-393.509)+2(-285.83)-(-979.5)= -379.178 kJ .mol -1由 HCOOH+CH 3OH==HCOOCH 3+H 2O Δr H øm =Δf H øm,酯+Δf H øm,水-Δf H øm,酸-Δf H øm,醇= -379.178+(-285.83)-(-424.72)-(-238.66)= -1.628 kJ .mol -1P155(热力学第二定律):1. (1) η=1-T 2/T 1=1-300/600=0.5(2) η= -W/Q 1Q 1= -W/η=100/0.5=200kJ 循环 ΔU=0,-W=Q=Q 1+Q 2 -Q 2=Q 1+W=200-100=100kJ10.理想气体恒温 ΔU=0,ΔS 系统=nR ln (p 1/p 2)=1×8.3145ln (100/50)=5.763J .K -1(1) Q= -W=nRT ln (p 1/p 2) =1×8.3145×300ln (100/50)=1729J 可逆 ΔS 总=0(2) Q= -W=p ex ΔV=22111247J 2nRT nRT p nRT p p -==⎛⎫⎪⎝⎭-11247 4.157J K 300Q Q S T T--∆====-⋅环境环境环境ΔS 总=ΔS 系统+ΔS 环境=5.763-4.157=1.606J .K -1 (3) Q= -W=0 ΔS 环境=0ΔS 总=ΔS 系统+ΔS 环境=5.763J .K -1 19.恒压绝热,ΔH=Q p =0ΔH=ΔH 冷+ΔH 热=(C p ΔT)冷+(C p ΔT)热 =100×4.184(T -300.15)+200×4.184(T -345.15)=0 T=330.15KΔS=ΔS 冷+ΔS 热=C p,冷ln (T/T 1)+C p,热ln (T/T 1) =100×4.184ln (330.15/300.15)+200×4.184 ln (330.15/345.15)=2.678J .K -1 23.恒压 Q=ΔH=n Δvap H m =(1000/32.042)×35.32=1102.3kJW= -p ex ΔV= -p(V g -V l )= -pV g = -nRT= -(1000/32.042)×8.3145×337.80= -87655J ΔU=Q+W=1102.3-87.655=1014.6kJ可逆相变 ΔS=ΔH/T=1102.3/337.80=3.2632kJ .K -136. H 2O(l) 101.325kPa ,393.15K H 2O(g)ΔH 1=C p ΔT=1×4.224(-20)= -84.48kJ ΔH 3=C p ΔT=1×2.033×20= 40.66kJ ΔS 1=C p ln (T 2/T 1)=4.224ln (373.15/393.15) ΔS 3=C p ln (T 2/T 1)=2.033ln (393.15/373.15)=-0.2205kJ .K -1 =0.1061kJ .K -1H 2O(l) 101.325kPa,373.15KH 2O(g)ΔH 2=2257.4kJΔS 2=ΔH 2/T=2257.4/373.15=6.0496kJ .K -1ΔH=ΔH 1+ΔH 2+ΔH 3= -84.48+2257.4+40.66=2213.58kJ ΔS=ΔS 1+ΔS 2+ΔS 3= -0.2205+6.0496+0.1061=5.9352kJ .K -1 ΔG=ΔH -T ΔS=2213.58-393.15×5.9352= -119.84kJ或由22112211T T T p T T p T T T H H C dTC dT S S T∆=∆+∆∆∆=∆+⎰⎰计算40.(1) Δr H øm =2Δf H øm,CO +2Δf H øm,H2-Δf H øm,CH4-Δf H øm,CO2=2(-110.525)+0-(-74.81)-(-393.509)=247.269kJ .mol -1 Δr S øm =2S øm,CO +2S øm,H2-S øm,CH4-S øm,CO2=2×197.674+2×130.684-186.264-213.74=256.712J .K -1.mol -1 Δr G øm =Δr H øm -T Δr S øm =247.269-298.15×256.712/1000=170.730 kJ .mol -1 (2) Δr G øm =2Δf G øm,CO +2Δf G øm,H2-Δf G øm,CH4-Δf G øm,CO2=2(-137.168)+0-(-50.72)-(-394.359)=170.743kJ .mol -1(3) 反应物(150kPa) 产物(50kPa)ΔS 1=nR ln (p 1/p 2)=2R ln (150/100)=6.742 ΔS 2=nR ln (p 1/p 2)=4R ln (100/50)=23.053 ΔG 1=-nRT ln (p 1/p 2)=-2010 ΔG 1=-nRT ln (p 1/p 2)=-6873反应物(100kPa) 产物(100kPa)Δr S øm Δr G ømΔr S m =Δr S øm +ΔS 1+ΔS 2=256.712+6.742+23.053=286.507J .K -1.mol -1Δr G m =Δr G øm +ΔG 1+ΔG 2=170.743-2.010-6.873=161.860 kJ .mol -1 或 先求出各压力下的S m 、Δf G m 值或 由等温方程Δr G m =Δr G øm +RT ln J p (见第五章化学平衡) P208(多组分系统热力学):2. (1)/////(1)/0.095/0.1801580.01040.095/0.180158(10.095)/0.0180153B B BB BB B AB B A AB B B An m M mw M x n n m M m M mw M m w M ===+++-==+-(2) -3/0.0951036.5546mol m /0.180158B B B B B Bn m M w c V m M ρρ⨯=====⋅(3) -1//0.095/0.1801580.583mol kg (1)10.095B B BB B B AAB n m M mw M b m m m w =====⋅--7. k B =p B /x B =101.325/0.0425=2384kPa由 p=p A +p B =p A *x A +k B x B 101.325=10.0(1-x B )+2384x B x B =0.03847//36.4610.03847///36.461100/78.114B B BB B B AB B A AB n m M m x n n m M m M m ====+++m B =1.867g24.b B =ΔT f /K f =0.200/1.86=0.1075mol .kg -1**1000/18.01533.167 3.161kPa 1000/18.01530.1075A A A A A A Bn p p p x p n n ===⋅=⨯=++25.-30.400010000.16136mol m 8.3145298.15B c RT∏⨯===⋅⨯4-13/10 6.2010g mol0.16136110B B BB B B B n m M c VV m M c V-=====⨯⋅⨯⨯27.b B =ΔT f /K f =0.56/1.86=0.301mol .kg -1(1) Π=c B RT=ρb B RT=1000×0.301×8.3145×310.15=7.76×105Pa(2) /B B B BB An n m M b m m Vρ=≈=30.301100010342.30103g B B B m b VM ρ-==⨯⨯⨯=P245(化学平衡):5. 反应之间的关系为:(3)=2(2)-(1)故 Δr G øm,3=2Δr G øm,2-Δr G øm,1-RTlnK ø3=2(-RTlnK ø2)-(-RTlnK ø1) K ø3=( K ø2)2/ K ø16. SO 2Cl 2 == SO 2 + Cl 2开始压力 0 44.786 47.836 平衡压力 p 44.786-p 47.836-p平衡总压Σ=p+44.786-p+47.836-p=86.096 得p=6.526kPa22222222(44.786 6.526)(47.836 6.526)2.4226.526100SOCl SO ClSO Cl SO Cl p p p p ppK p p ppφφφφφ⋅⋅--====⋅⨯8. (1) PCl 5 == PCl 3 + Cl 2开始量 1 0 0平衡量 1-a a a 平衡总量Σ=1+a摩尔分数 1 111αααααα-+++ 325210.31211PCl ClPCl p p p p p p K p pppφφφφφφαααα⋅⋅+===-⋅+⎛⎫ ⎪⎝⎭代入p=200kPa ,p ø=100kPa ,得a =0.367 (2) PCl 5 == PCl 3 + Cl 2 开始量 1 0 5平衡量 1-a a 5+a 平衡总量Σ=6+a摩尔分数 15 666αααααα-++++ 3255660.31216PClClPCl p p p p pp p p K p pppφφφφφφφαααααα+⋅⋅⋅++===-⋅+⎛⎫⎛⎫ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭代入p=101.325kPa ,p ø=100kPa ,得a =0.26810.32266.66/20.1111100NH H Sp p K p p φφφ=⋅==⎛⎫ ⎪⎝⎭(1) NH 4HS (s) == NH 3 + H 2S 开始压 0 39.99平衡压 p 39.99+p 平衡总压Σ=39.99+2p 3239.990.111110010018.87kPa39.99277.73kPaNH H Sp p p p K ppp p φφφ+=⋅=⋅==∑=+=(2) 即要求Δr G m >0,也即J p =32NH H Sp p ppφφ⋅>K ø6.6660.1111100100p⨯> p>166.7kPa17.AgCl 的溶度积即反应AgCl==Ag ++Cl -的平衡常数Δr G øm =Δf G øm,Ag++Δf G øm,Cl --Δf G øm,AgCl=77.107+(-131.22)-(-109.789)=55.676kJ .mol -1105-355.6761000ln 22.4598.3145298.151.7610 1.3310mol dmr m G K RTK s c c φφφ--+-∆⨯=-=-=-⨯=⨯====⨯⋅下册P46(电化学): 10.Λm =κ/c=0.0368/(0.05×1000)=0.000736Ω-1.m 2.mol -1Λm ∞=λ+∞+λ-∞=0.034982+0.00409=0.039072Ω-1.m 2.mol -1 a =Λm /Λm ∞=0.000736/0.039072=0.018842250.050.01884 1.80910110.01884c K φαα-⨯===⨯--19.(1) Pb + Hg 2SO 4 == PbSO 4 + 2Hg(2) Δr G m = -zFE= -2×96485×0.9647= -186.16×103J .mol -1 Δr S m =zF(∂E/∂T)p =2×96485×1.74×10-4=33.58J .K -1.mol -1 Δr H m =Δr G m +T Δr S m = -186.16×103+298.15×33.58= -176.15×103 J .mol -1 Q r,m =T Δr S m =298.15×33.58=10.01×103 J .mol -1 21.Ag + 0.5Hg 2Cl 2 == AgCl + HgΔr S m =S m,AgCl +S m,Hg -S m,Ag -0.5S m,Hg2Cl2=96.2+77.4-42.55-0.5×195.8=33.15J .K -1.mol -1 Δr G m =Δr H m -T Δr S m =5435-298.15×33.15= -4449J .mol -14-144490.04611V19648533.15 3.43610V K 196485r m r m pG E zFS E T zF -∆=-==⨯∆∂===⨯⋅∂⨯⎛⎫ ⎪⎝⎭35.负极反应:2Sb+3H 2O -6e →Sb 2O 3+6H +6*21210.05916lg 0.05916lg 0.05916pH60.05916pH 0.05916pH 0.34510.228pH pH 3.98 5.960.059160.05916H H a a E E E E φφφφϕϕϕϕϕϕϕϕ++----+-+-=+=+=-=-=-+=+--=+=+=37.(1) 反应Fe 2++Ag +==Fe 3++Ag 相应电池为:Pt|Fe 2+,Fe 3+||Ag +|AgE ø=φ+ø-φ-ø=0.7994-0.770=0.0294V1964850.0294ln 1.1448.3145298.153.14zFE K RTK φφφ⨯⨯===⨯=(2) Fe 2+ + Ag + == Fe 3+ + Ag 开始浓度 0 0 0.05 平衡浓度 x x 0.05-x2-30.05 3.140.0439mol dmx K xx φ-===⋅40.(1) 溴化银电极的标准电势即银电极的非标准电势,||||130.05916lg 0.05916lg4.88100.79940.05916lg0.07105V1sp Ag AgBr Br Ag Ag Ag Ag Ag Ag Ag BrK a a φφφϕϕϕϕ-++++--==+=+⨯=+=(2) AgBr 的Δf G øm 即反应Ag+0.5Br 2==AgBr 的Δr G øm该反应相应电池为:Ag,AgBr|Br -|Br 2,Pt E ø=φ+ø-φ-ø=1.065-0.07105=0.99395V Δr G m ø= -zFE ø= -1×96485×0.99395= -95.901×103J .mol -1 P191(界面现象):3.汞γ乙醚-汞=γ水-汞+γ乙醚-水cos θ 0.379=0.375+0.0107cos θ θ=68.050 4. 02lnr p Mp RTrγρ=920.072750.018015ln1.07722.337998.38.3145293.15106.863kPar r p p -⨯⨯==⨯⨯⨯=6. 对水中气泡,66220.05885 1.17710Pa 0.110p r γ-⨯∆===-⨯-⨯ 对空中水滴,66220.05885 1.17710Pa 0.110p rγ-⨯∆===⨯⨯P289(化学动力学):7. CH 3NNCH 3 == C 2H 6 + N 2t=0 21.332 0 0 t=1000s p 21.332-p 21.332-p 总压Σ= p+(21.332-p)+(21.332-p)=22.732得 p=19.932kPa一级反应5-10141/2511121.332l n l n 6.78810s100019.932l n 2l n 21.02110s 6.78810p k t p t k --===⨯===⨯⨯9. 由题意 r 0=k 1c 0=1×10-3r=k 1c=0.25×10-3 两式相除,得 c 0/c=4一级反应 -1011/2111ln ln 40.0231min60ln 2ln 230.0min0.0231c k t c t k ======c 0=1×10-3/k 1=1×10-3/0.0231=0.0433mol .dm -313.二级反应 3-1-1201111110.0333d m m o l m i n1010.251k t c c =-=-=⋅⋅-⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ 23.由题意,半衰期与初压成反比,可知该反应为二级反应-1-1201/2110.00493kPa s 101.3252k p t ===⋅⨯30.1111lna E k k R T T =--⎛⎫⎪⎝⎭-1103.3100011ln1.56060.2928.3145353.15338.151.390minkk ⨯=--==⎛⎫⎪⎝⎭由速率常数的单位可知反应为一级反应,故1/2ln 2ln 20.4987min 1.390t k === 37.由动力学方程()11001ln1nnc kt cc kt c n --=-=-或可知:反应从某相同初始浓度c 0到达某一定浓度c 时,k 与t 成反比。
(3) y H3n N2n N23n N2y N所以有P H :P N 231汀:4p3:1第一章气1- 1物质的体膨胀系数 V 与等温压缩系数T 的定义如下: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100C ,另一个球则维持0C,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n n 口 n 2J 2 p i V /(RT i )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。
3n N 2)£蚀孚啤⑵4dm 3 4dm 3 1dm 3(2),可见抽去隔板后两种气体混合后的压力仍为 p 。
RT/ p ,N 2 的摩尔体积 V m ,N 2RT / p抽去隔板后 所以有 V m,H 2RT/ P ,V m,N 2RT / p试导出理想气体的T与压力、温度的关系?终态(f )时nPfV V p fV T2,f%f n 2,fRRT 1, f T 2, fT vT 1, f T 2, f(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,H 及N 的摩尔体积是否相同?(3) 隔板抽去后,混合气体中H 2及N 2的分压力之比以及它们的分体积各为若干? 解: P H(1)抽隔板前两侧压力均为p ,温度均为T o“H ZRT厂 PN3dm叽RTp ( 1) 1dm 3得: 叶23n N 2而抽去隔板后, 体积为4dm,温度为,所以压力为p 乎 5N2 比较式(1)、(2)抽隔板前,“的摩尔体积为v m ,H 2可见,隔板抽去前后, “及N 的摩尔体积相同。
*1-17试由波义尔温度T B 的定义式,试证范德华气体的 T B 可表示为T B =a/( bR式中a 、b 为范德华常数。
第12章胶体化学一、选择题1.对于有过KI存在的AgI溶腔.电解质聚沉能力最强的是()。
[中国科学技术大学2010研]A.MgSO4B.FeCl3C.NaClD.K3[Fe(CN)6]【答案】B【解析】AgI溶胶中KI过量,KI过量时,AgI胶团的结构为{(AgI)m·nI-·(n-x)K+}x-·xK+,表面带了负电荷,,阳离子价数越高,聚沉能力越强。
2.向25cm3、浓度为0.02mol·dm-3的AgNO3溶液中滴入25cm3的0.01mol·dm-3KI 溶液制备AgI溶胶,该溶胶ζ电位( )。
[天津大学2008研]A.>OB.=0C.<OD.不确定【答案】A【解析】因AgNO3过量,故制备的AgI溶胶为正溶胶,溶胶的ζ电位>0。
.3.用相同体积0.01mol·dm-3KI和0.15mol·dm-3AgNO3溶液制备的AgI溶胶,分别加入相同浓度的下列电解质,聚沉能力最强的是:[中国石油大学(华东)2005年] A.NaClB.FeCl3C.MgSO4D.K3PO4【答案】D【解析】所制备的AgI溶胶为AgI的正溶胶,即胶粒带正点,起聚沉作用的主要是负离子。
比较选项中阴离子的价位可知,聚沉能力最强的是K3PO4。
4.憎液溶胶有如下性质:[中国石油大学(北京)2004年]A.是均相系统B.胶粒直径小于100nmC.胶粒可透过半透膜D.胶团带电【答案】B【解析】形成憎液溶胶的必要条件是:①分散相的溶解度要小;②必须有稳定剂的存在,否则胶粒易聚结而聚沉。
5.对于AgI的水溶胶,当以KI为稳定剂时胶团结构式为:、其中称为胶粒的是:(北京化工大学2001年)A.(AgI)mB.(AgI)m·nI-【答案】C6.导致Donnan平衡产生的根本原因是:(中国科学技术大学2006年)A.溶液浓度大,大离子迁移速度慢B.小离子浓度大,影响大离子通过半透膜C.大离子不能透过半透膜,且因静电作用使小离子在膜两边浓度不同D.大离子浓度大,妨碍小离子通过半透膜【答案】C7.有关DLVO理论,以下哪种说法不正确:(中国科学技术大学2006年)A.能够定量描述胶体稳定性与粒子之间相互排斥和吸引作用之间的关系B.能够在理论上解释Schulze-Hardy规则C.仅适合胶体粒子表面带有电荷的体系D.能够阐述ζ电势的物理意义【答案】D【解析】DLVO理论的基本观点:①胶粒之间存在着斥力势能和吸力势能;②系统总势能是斥力势能和吸力势能的加和;③总势能、斥力势能和吸力势能均随胶粒间距的改变而改变。
第7章电化学7.1 复习笔记一、电解过程、电解质溶液及法拉第定律1.电解池和原电池相关概念电极反应:在极板与溶液界面上进行的化学反应称为电极反应。
电池反应:两个电极反应之和为总的化学反应,对应原电池为电池反应;对应电解池则为电解反应。
阳极:发生氧化反应的电极,在原电池中对应负极,在电解池中对应正极。
阴极:发生还原反应的电极,在原电池中对应正极,在电解池中对应负极。
2.法拉第定律数学表达式法拉第定律说明通过电极的电量正比于电极反应的反应进度与电极反应电荷数的乘积。
其中,F=L e为法拉第常数,一般取F=96485 C·mol-1,近似数为96500 C·mol-1。
二、离子的迁移数1.电迁移与迁移数定义(1)电迁移把在电场作用下溶液中阳离子、阴离子分别向两极移动的现象称为电迁移。
(2)迁移数定义离子B的迁移数为该离子所运载的电流占总电流的分数,以符号t表示,其量纲为1。
正离子迁移数t+=Q+/(Q++Q-)=v+/(v++v-)=u+/(u++u-)负离子迁移数t-=Q-/(Q++Q-)=v-/(v++v-)=u-/(u++u-)式中,u+与u-称为电迁移率,它表示在一定溶液中,当电势梯度为1V·m-1时,正、负离子的运动速率,单位为m2·V-1·s-1。
上述两式表明,正(负)离子迁移电量与在同一电场下正、负离子运动速率v+、v-有关。
2.适用条件温度及外电场一定且只含有一种正离子和一种负离子的电解质溶液。
其电解质溶液中含有两种以上正(负)离子时,则其中某一种离子B的迁移数计算式为3.电迁移率将离子B在指定溶剂中电场强度E=1 V·m-1时的运动速度称为该离子的电迁移(又称为离子淌度),以u B表示。
(m2·V-1·s-1)三、电导、电导率、摩尔电导率1.电导G=1/R电阻R的倒数称为电导,单位为S(西门子),1 S=1 Ω-1。
第一章习题解答1.1物质的体膨胀系数αV与等温压缩率κT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=nRT,V=nRT/P求偏导:1.2气柜储存有121.6kPa,27℃的氯乙烯(C2H3Cl)气体300m3,若以每小时90kg 的流量输往使用车间,试问储存的气体能用多少小时?解:将氯乙烯(Mw=62.5g/mol)看成理想气体:PV=nRT,n=PV/RT n=121600×300/8.314×300.13(mol)=14618.6molm=14618.6×62.5/1000(kg)=913.66kgt=972.138/90(hr)=10.15hr1.30℃,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:将甲烷(M w=16g/mol)看成理想气体:PV=nRT,PV=mRT/M w甲烷在标准状况下的密度为=m/V=PMw/RT=101.325×16/8.314×273.15(kg/m3)=0.714kg/m31.4一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。
水的密度按1g.cm-3计算。
解:球形容器的体积为V=(125-25)g/1g.cm-3=100cm3将某碳氢化合物看成理想气体:PV=nRT,PV=mRT/MwM w=mRT/PV=(25.0163-25.0000)×8.314×300.15/(13330×100×10-6)12M w =30.51(g/mol)1.5两个容器均为V 的玻璃球之间用细管连接,泡内密封着标准状况下的空气。
若将其中一个球加热到100℃,另一个球则维持0℃,忽略连接细管中的气体体积,试求该容器内空气的压力。
第10章界面现象10.1 请回答下列问题:(1)常见的亚稳态有哪些?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气、过热和过冷液体及过饱和溶液。
产生亚稳态的原因是新相种子难以生成。
如在蒸气冷凝、液体凝固和沸腾以及溶液结晶等过程中,由于要从无到有生成新相,因而最初生成的新相的种子是极其微小的,其比表面积和表面吉布斯函数都很大,因此新相难以生成,进而会产生过饱和蒸气、过热和过冷液体以及过饱和溶液等亚稳状态。
为了防止亚稳状态的产生可预先在系统中加入将要产生的新相的种子。
(2)若钟罩内还有该液体的蒸气存在,则长时间恒温放置会出现大液滴越来越大,小液滴越来越小的现象,最终小液滴消失,大液滴不再变化。
其原因在于,一定温度下,液滴的半径不同,其饱和蒸气压不同,液滴越小,其饱和蒸气压越大,当钟罩内气体的饱和蒸气压达到大液滴的饱和蒸气压时,对于小液滴尚未达到饱和,小液滴会继续蒸发,则蒸气会在大液滴上凝结,因而出现了上述现象。
(3)气泡的形状近似于半球状,如不考虑重力影响,则应为半球状。
雨滴落在水面上形成气泡的过程基本上是恒温恒压生成内外表面的过程,当气泡达到稳定状态时,要求其表面吉布斯函数处于最低,而相同体积的气泡则以球状表面积最小,这就是气泡为半球状的原因。
(4)物理吸附与化学吸附最本质的区别在于吸附剂与吸附质间的相互作用力不同,前者是范德华力,而后者则为化学键力。
(5)在一定温度、压力下,物理吸附过程是一个自发过程,由热力学原理可知,此过程系统的G∆<0。
同时,气体分子吸附在固体表面,由三维运动变为二维运动,系统的混乱度减小,因此过程系统S∆的<0。
1.2.1 填空题1.温度为400K ,体积为23m 的容器中装有2mol 的理想气体A 和8mol 的理想气体B,则该混合气体中B 的分压力B p =(13.302)kPa 。
()a k P V RT n p B B P 302.13a 2/400314.88/=⨯⨯==或 ()[]B B A B B y V RT n n py p /+===()}{kPa Pa 302.138.02/400314.828=⨯⨯⨯+2.在300K ,100kPa 下,某理想气体的密度33-108275.80-⋅⨯=m kg ρ。
则该气体的摩尔质量M=( 2.01613-10-⋅⨯mol kg )。
()()pRT M RT M V RT M m nRT pV ///ρρ=====()Pa K K mol J m kg 31133-10100/300314.8108275.80⨯⨯⋅⋅⨯⋅⨯---=13-10016.2-⋅⨯mol kg3.恒温100C ︒下,在一带有活塞的气缸中装有3.5mol 的水蒸气()g O H 2,当缓慢地压缩到压力=p (101.325)kPa 时才可能有水滴()l O H 2出现。
()出现。
时才会有水滴,故当压缩至时的水的饱和蒸气压为l O H p kPa C 2kPa 325.101325.101100=︒4.恒温下的理想气体,其摩尔体积随压力的变化率()γρ∂∂/m V =( 2/-p RT )。
()()2///,0/,p RT p V p V V p V p RT pV m m m m m -=-=∂∂=+∂∂=γγ即所以状态方程,理想气体满足理想气体5.一定量的范德华气体,在恒容条件下,其压力随温度的变化率()V T ∂∂/ρ=(()nb V nR -/)。
将范德华状态方程改写为如下形式:22Van nb V nRT p --=所以 ()()nb V nR T p V -=∂∂//6.理想气体的微观特征是:(理想气体的分子间无作用力,分子本身不占有体积 )。
目 录第1章 气体的pVT关系1.1 复习笔记1.2 课后习题详解1.3 名校考研真题详解第2章 热力学第一定律2.1 复习笔记2.2 课后习题详解2.3 名校考研真题详解第3章 热力学第二定律3.1 复习笔记3.2 课后习题详解3.3 名校考研真题详解第4章 多组分系统热力学4.1 复习笔记4.2 课后习题详解4.3 名校考研真题详解第5章 化学平衡5.1 复习笔记5.2 课后习题详解5.3 名校考研真题详解第6章 相平衡6.1 复习笔记6.2 课后习题详解6.3 名校考研真题详解第7章 电化学7.1 复习笔记7.2 课后习题详解7.3 名校考研真题详解第8章 量子力学基础8.1 复习笔记8.2 课后习题详解8.3 名校考研真题详解第9章 统计热力学初步9.1 复习笔记9.2 课后习题详解9.3 名校考研真题详解第10章 界面现象10.1 复习笔记10.2 课后习题详解10.3 名校考研真题详解第11章 化学动力学11.1 复习笔记11.2 课后习题详解11.3 名校考研真题详解第12章 胶体化学12.1 复习笔记12.2 课后习题详解答:分散相粒子直径d介于1~1000nm范围内的高分散系统称为胶体系统。
胶体系统的主要特征:高分散性、多相性和热力学不稳定性。
答:在暗室中,将一束经过聚集的光线投射到胶体系统上,在与入射光垂直的方向上,可观察到一个发亮的光锥,称为丁泽尔效应。
丁泽尔效应的实质是胶体粒子对光的散射。
可见光的波长在400~760nm的范围内,而一般胶体粒子的尺寸为1~1000nm。
当可见光投射到胶体系统时,如胶体粒子的直径小于可见光波长,则发生光的散射现象,产生丁泽尔效应。
答:胶体粒子带电、溶剂化作用和布朗运动是溶胶稳定存在的三个重要原因。
(1)胶体粒子表面通过以下两种方式而带电:①固体表面从溶液中有选择性地吸附某种离子而带电;②固体表面上的某些分子、原子在溶液中发生解离,使固体表面带电。