物理化学简答题大全
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物理化学简答题1. 什么是化学反应速率?化学反应速率是指单位时间内反应物消耗或生成物产生的量。
在化学反应中,反应速率的大小可以揭示反应进行的快慢,以及化学反应动力学的特征。
2. 如何确定一个反应的速率常数?反应速率常数是描述化学反应速率大小的量。
确定速率常数的方法有多种,其中一种常见的方法是利用速率方程式和实验数据进行求解。
实验数据可以通过测量反应物消耗和生成物产生的量来获得,然后将数据代入速率方程式,通过拟合求解出速率常数的数值。
3. 什么是化学平衡?化学平衡指的是在封闭容器中,化学反应的反应物和生成物浓度不再发生持续变化的状态。
在化学平衡下,反应物的摩尔比和生成物的摩尔比保持恒定,但并不意味着反应停止进行,而是正逆反应以相同的速率互相进行,保持动态平衡。
4. 阐述平衡常数的意义和计算方法。
平衡常数是在一定温度下,一个化学反应的反应物和生成物浓度之间的比值。
平衡常数的大小可以反映化学反应到达平衡时的偏向性,常用符号为K。
平衡常数计算方法为将反应物和生成物的浓度按其在平衡时的摩尔比写成幂函数,幂的指数为其在平衡时的摩尔数,然后将各项系数相乘得到平衡常数。
5. 什么是活化能?活化能是指在化学反应中,反应物发生转化成生成物所需克服的能垒。
化学反应的进行需要克服能量差,活化能正好代表了化学反应进行所需的能量。
6. 什么是扩散?扩散是指物质在非均匀条件下由高浓度区向低浓度区传输的过程。
在物理化学中,分子与分子之间发生撞击,从而使得物质的分布发生变化,这一过程被称为扩散。
7. 解释溶解度和溶解度积的概念。
溶解度是指在特定温度和压强下,溶液中能溶解的最大量溶质的浓度。
溶解度积是指在溶液中某物质溶解至饱和时,溶液中该物质的稀释浓度和平衡条件之间的关系,通常用符号Ksp表示。
8. 什么是极化和离解?极化是指当电场作用于非极性分子或原子时,电子云会发生偏移,使原本电中性的分子或原子获得一个或多个极化电荷。
离解是指溶质在溶剂中分解为可溶性离子的过程。
物理化学简答题:1、根据系统与环境之间的关系可以将系统分为哪几类?都有什么特点?敞开系统:系统与环境之间有物质交换,又有能量的传递封闭系统:系统与环境之间没有物质交换,只有能量的传递孤立系统:系统与环境之间既无物质交换也无能量的传递2、什么是热力学平衡态?它需要满足哪些条件?热力学平衡状态:如果系统的性质不随时间变化,则该系统就处于热力学平衡状态。
热平衡系统各部分的温度相等力学平衡系统各部分之间没有不平衡的力存在相平衡系统中各相的组成和数量不随时间而变化化学平衡系统中化学反应达到平衡时,系统的组成不随时间而变3、什么是状态函数,状态函数具有哪些特性。
状态函数:由系统状态确定的系统的各种热力学性质(1)是状态的单值函数(2)改变化量决定于初末状态(3)状态函数的微小变化在数学上是全微分4、多组分系统的分类有哪些?混合物:任何组分可按同样的方法来处理的均相系统。
溶液:各组分不能用同样的方法来处理的均相系统稀溶液:如果溶质的含量较少,溶质摩尔分数总和远小于1。
5、常用浓度的表达式有哪些?(还有对应公式P76)质量分数摩尔分数物质的量浓度质量摩尔浓度6、什么是混合物什么是溶液?两者之间的区别是什么?混合物:任何组分可按同样的方法来处理的均相系统。
溶液:各组分不能用同样的方法来处理的均相系统区别:多组分的均相系统按组分,在热力学中能做相同处理,为混合物;不能相同处理为溶液。
7、电极命名电化学约定阳极:发生氧化反应放出电子的电极阴极:发生还原反应获得电子的电极物理学约定正极:电势高的电极负极:电势低的电极8、电导率代表的物理意义相距1 m、截面积为1 m2的两平行电极间放置1 m3电解质溶液时所具有的电导。
9、测定反应速率要求在不同时刻测出反应物或产物之一的浓度。
一般采用化学或物理方法,请说出两种方法优点与不足。
、化学方法:优点:能直接得到浓度的绝对值不足:操作复杂,分析速度慢物理方法:优点:连续、快速、方便不足:干扰因素易扩散误差10、催化剂的作用与特点①催化剂反应前后量相同 ②化学平衡、状态函数均不改变③在热力学允许下 ④ 催化剂有选择性。
简答题:1、可逆电池的必须具备的条件:(1)电池在放点时所进行的反应与充电时的反应必须互为逆反应(2)根据热力学可逆过程的概念,只有当电池充电或者放电时E与E外只差一个无限小即E=E+_dE,使电流为无限小,因此不会有电能不可逆的转化为热能现象发生,放符合可逆过程的条件2液体接界电势,如何消除?答:一是避免使用有液接界面的原电池,但并非任何情况都能实现;二是使用盐桥,使两种溶液不能直接接触。
3第二类导体的导电机理;答:考正负离子的移动导电,气导电任务是由正负离子共同承担的4、科尔劳施离子独立运动定律;答;在无限稀释的溶液中,离子彼此独立运动,互不影响,无限稀释电解质的摩尔电导率等于无限稀释阴阳离子的摩尔电导率之和5、离子氛;答:中心离子好像是被一层异号的电荷包围着,这层异号电荷的子女给电荷在数值上等于中心离子的电荷,统计的看,这层异号电荷是球星对称的,这层电荷所构成的球体称为离子氛6、基元反应;答:由反应物分子在碰撞中一步转化为生成物分子的反应称为基元反应7、反应速率,碎温度的变化通常有的五种类型?答:(a)型r--T之间呈指数上升关系;(b)为爆炸型;(c)为先升后降型(d)型较为复杂,前半段与(c)型相似,继续升高温度,速率又开始增加;(e)为下降型。
8、活化分子;阿伦尼乌斯活化能?答:由非活化分子转变为活化分子所需要的能量就是活化能9、催化剂的基本特性?答:(1)催化剂参与反应,改变了反应历程和反应活化能,从而改变了反应速率(2)催化剂只能改变反应速率二不能影响化学平衡(3)某些催化反应的速率与催化剂的浓度成正比(4)催化剂有特殊的选择性(5)在催化反应系统中加入少量的杂质可能强烈影响催化剂的作用10、多相催化反应的一般步骤;答:(1)反应物分子向催化剂表面扩散(2)反应物被催化剂表面吸附,这一步属于化学吸附(3)被吸附的分子在催化剂表面上进行反应(4)产物分子从催化剂表面脱附(5)产物分子扩散离开催化剂表面11、朗缪尔单分子层吸附理论的基本假设(1)单分子层吸附(2)固体表面是均匀的(3)背媳妇的固体表面上的分子相互之间无互相作用力(4)吸附平面是动态平衡12、摩尔电导率?答:在相距为单位距离的两个平行板电极之间,放置含有1mol电解质的溶液,这时溶液所具有的电导率为摩尔电导率。
1.有人认为“理想气体等温膨胀过程⊿U=0,热全部变成了功,与热力学第二定律的开尔文说法不符”请指出错误所在。
答:开氏说法为不可能从单一热源取出热使之变为功而不留下其它变化。
关键是不留下其它变化,理想气体等温膨胀时热全部变成了功,体积增大了,环境体积缩小了,留下了变化,故原说法并不违反开氏说法。
2.有人认为“冷冻机可以从低温热源吸热放给高温热源,这与克劳修斯表述不符”请指出错误所在。
答:克氏说法为不可能把热从低温物体传到高温物体而不引起其它变化。
冷冻机从低温热源吸热放给高温热源时环境失去了功,得到了热留下了变化,故并不违反克氏说法。
3.有人认为“被压瘪了的乒乓球在热水中能复原,这是个从单一热源吸热对外作功的过程,与开尔文说法不符”请指出错误所在。
答:开尔文说法必须在孤立系统中才成立。
4.有人认为“理想气体等温膨胀过程⊿U=0,热全部变成了功,与热力学第二定律的开尔文说法不符”请指出错误所在。
5.水自发地从高处往低处流,请从此例子中说明自发过程的特征有哪些?答:有方向的单一性和限度;具有不可逆性;具有可作功的能力。
6.简要说明卡诺热机的工作循环和卡诺热机的热机效率极限答:过程1:等温可逆膨胀;过程2:绝热可逆膨胀;过程3:等温可逆压缩;过程4:绝热可逆压缩;形成循环,最后气体回复原状。
η=1-T1/T2,T1>0,可逆热机效率的极限:η<17.为什么表面活性剂能大大地降低水的表面张力。
答:因为表面活性剂分子是由亲水的极性基团(如-COOH,-CONH2,-OSO3, -OH等)和憎水的非极性基团(如碳氢基团)组成的有机化合物,极性基团与水分子有较大的吸引力,它的存在有利于其在水中的均匀分布;非极性基团与水分子的吸引力远小于水分子之间的吸引力,故它的存在有利于表面活性剂分子聚集在溶液表面或水-油两相界面,因此当表面活性剂溶于水时将会吸附在水的表面上,采取极性基团向着水,非极性基团指向空气(或油相)的表面定向,这种定向排列使水和另一相的接触面减小,从而引起水的表面张力显著降低。
第四部分:简答题(60题)第一章;气体501压力对气体的粘度有影响吗?答:压力增大时,分子间距减小,单位体积中分子数增加,但分子的平均自由程减小,两者抵消,因此压力增高,粘度不变。
第二章 :热力学第一定律502说明下列有关功的计算公式的使用条件。
(1)W =-p(外)ΔV(2)W =-nRTlnV2/V1(3))1/()(12γ---=T T nR W γ=Cp/Cv答:由体积功计算的一般公式⎰-=dV p W )(外可知:(1)外压恒定过程。
(2)理想气体恒温可逆过程(3)理想气体绝热可逆过程。
503从同一始态膨胀至体积相同的终态时,为什么理想气体的恒温膨胀功总大于绝热可逆膨胀功?答:两过程中压力下降程度不同,理想气体恒温可逆膨胀过程中从环境吸热因此压力下降较小,而理想气体绝热可逆膨胀过程中无法从环境吸热故压力下降较大,因此理想气体恒温可逆膨胀过程所做的功总是大于绝热可逆膨胀过程所做的功。
504系统经一个循环后,ΔH 、ΔU 、Q 、W 是否皆等于零?答:否。
其中H 和U 为状态函数,系统恢复至原态后其值复原,即ΔH =0、ΔU =0。
而热与功是与途径有关的函数,一般不会正好抵消而复原,除非在特定条件下,例如可逆绝热膨胀后又可逆绝热压缩回至原态,或可逆恒温膨胀后又可逆恒温压缩回至原态等。
505 25℃100KPa 下液态氮的标准摩尔生成热(298)f m H K ∆为零吗?答:否。
因为按规定只有25℃100Kpa 下最稳定的单质的标准摩尔生成热才为零。
液态氮虽为单质,但在25℃100Kpa 下不能稳定存在,故其(298)f m H K ∆不等于零。
只有气态氮的(298)f m H K ∆才为零。
506热力学平衡态包括哪几种平衡?答:热平衡、力平衡、相平衡、化学平衡。
507卡诺循环包括哪几种过程?答:等温可逆膨胀、绝热可逆膨胀、等温可逆压缩、绝热可逆压缩。
508可逆过程的特点是什么?答:1)可逆过程以无限小的变化进行,整个过程由一系列接近平衡态的状态构成。
物理化学问答题总结1.影响化学反应速率的主要因素是什么?试解释之。
答:①浓度:其它条件不变,改变反应物浓度就改变了单位体积的活化分子的数目,从而改变有效碰撞,反应速率改变,但活化分子百分数是不变的;②温度:升高温度,反应物分子获得能量,使一部分原来能量较低分子变成活化分子,增加了活化分子的百分数,使得有效碰撞次数增多,反应速率加大;③催化剂:使用正催化剂能够降低反应所需的能量,使更多的反应物分子成为活化分子,提高了单位体积内反应物分子的百分数,从而增大了反应物速率。
负催化剂则反之;④压强:相当于改变浓度。
2. 在多相催化反应中,一般分几步实现?答:①反应物分子扩散到固体催化剂表面;②反应物分子在固体催化剂表面发生吸附;③吸附分子在固体催化剂表面进行反应;④产物分子从固体催化剂表面解吸;⑤产物分子通过扩散离开固体催化剂表面。
3. 一级反应有何特征,二级反应有何特征。
答:一级反应特征:a.k1单位是s-1;b.以㏑c对t作图得一直线,斜率为-k1;c.半衰期与反应物起始浓度c0无关。
二级反应特征:a.k2单位为dm3·mol-1·s-1;b.以1/(a-x)对t作图的一直线斜率为k2;c.半衰期与反应物的起始浓度成反比。
4. 电极极化的原因是什么?请举例说明。
答:①浓差极化:Cu(s)|Cu2+电极作为阴极时,附近的Cu2+很快沉积到电极上面而远处的Cu2+来不及扩散到阴极附近,使电极附近的Cu2+浓度c’ (Cu2+)比本体溶液中的浓度c (Cu2+)要小,结果如同将Cu 电极插入一浓度较小的溶液中一样‘②活化极化:H+|H2(g) (Pt)作为阴极发生还原作用时,由于H+变成H2的速率不够快,则有电流通过时到达阴极的电子不能被及时消耗掉,致使电极比可逆情况下带有更多的负电,从而使电极电势变低,这一较低的电势能促使反应物活化,即加速H+转化为H2。
5. 何为表面张力,它的物理意义是什么?答:表面张力是在定温定压条件下,增加单位表面积引起系统吉布斯函数的增量。
物理化学考试题及答案一、选择题1. 在标准状况下,1摩尔理想气体的体积为:A. 22.4 LB. 22.0 LC. 24.4 LD. 23.9 L答案:A2. 根据热力学第一定律,一个系统吸收的热量等于:A. 系统的内能增加量B. 系统对外做功的负值C. 系统对外做功的正值加上内能增加量D. 系统的熵变答案:C3. 电解质溶液的电导率主要取决于:A. 溶液的温度B. 溶液的浓度C. 溶质的化学性质D. 所有以上因素答案:D4. 表面张力的作用是:A. 增加液体的表面积B. 减少液体的表面积C. 使液体表面形成平面D. 使液体表面形成球面答案:B5. 阿伏伽德罗定律表明,在相同的温度和压力下,等体积的气体含有相同数量的:A. 分子B. 原子C. 电子D. 质子答案:A二、填空题1. 在化学反应中,当一个系统达到平衡状态时,正反应速率与逆反应速率相等,此时系统的________和________不变。
答案:温度;压力2. 物质的量浓度(C)定义为溶液中溶质的________与溶液的________之比。
答案:物质的量;体积3. 根据热力学第二定律,自然系统中的熵总是倾向于增加,这意味着能量会从________向________转移。
答案:高能级;低能级4. 布朗运动是指悬浮在液体中的微小颗粒由于液体分子的________作用而表现出的无规则运动。
答案:碰撞5. 电化学电池的工作基于________原理,通过氧化还原反应将化学能转换为电能。
答案:氧化还原三、简答题1. 请简述热力学第一定律的含义及其在物理化学中的应用。
答案:热力学第一定律,也称为能量守恒定律,表明能量既不能被创造也不能被消灭,只能从一种形式转换为另一种形式。
在物理化学中,这一定律用于描述化学反应或物理过程中能量的转换和守恒,例如在燃烧反应中化学能转换为热能和光能,或在电池中化学能转换为电能。
2. 解释表面张力的形成原因及其对液体表面的影响。
1、一隔板将一刚性容器分为左、右两室,左室气体得压力大于右室气体得压力。
现将隔板抽去,左、右室气体得压力达到平衡.若以全部气体作为系统,则U、Q、W 为正?为负?或为零?答:因为容器时刚性得,在不考虑存在其她功德作用下系统对环境所作得功 0 ;容器又就是绝热得,系统与环境之间没有能量交换,因此Q=0,根据热力学第一定律U = Q +W,系统得热力学能(热力学能)变化U =0。
3、若系统经下列变化过程,则Q、W、Q +W与U各量就是否完全确定?为什么?(1)使封闭系统由某一始态经过不同途径变到某一终态(2)若在绝热得条件下,使系统从某一始态变化到某一终态【答】(1)对一个物理化学过程得完整描述,包括过程得始态、终态与过程所经历得具体途径,因此仅仅给定过程得始、终态不能完整地说明该过程.Q、W 都就是途径依赖(path—dependent)量,其数值依赖于过程得始态、终态与具体途径,只因为Q+W=U,只要过程始、终态确定,则U确定,因此Q+ W也确定。
(2)在已经给定始、终态得情况下,又限定过程为绝热过程,Q =0,Q确定;W=U,W与U也确定。
4、试根据可逆过程得特征指出下列过程哪些就是可逆过程?(1)在室温与大气压力(101、325kPa)下,水蒸发为同温同压得水蒸气;(2)在373、15 K与大气压力(101、325 kPa)下,蒸发为同温同压得水蒸气;(3)摩擦生热;(4)用干电池使灯泡发光;(5)水在冰点时凝结成同温同压得冰;(6)在等温等压下将氮气与氧气混合。
【答】(1)不就是可逆过程.(一级)可逆相变过程应该就是在可逆温度与压力下得相变过程,题设条件与之不符,室温下得可逆压力应该小于101、325 kPa,当室温为298 K时,水得饱与蒸气压为3168 Pa。
(2)可能就是可逆过程。
(3)不就是可逆过程.摩擦生热就是能量耗散过程。
(4)不就是可逆过程。
无穷小得电流不能将灯泡点亮。
(5)可能就是可逆过程.273 K、1atm 下水可以可逆地形成冰.(6)可能就是可逆过程。
物理化学面试常问简答题以下是一些物理化学面试中常问的简答题:1. 什么是物理化学?物理化学是研究物质的性质、组成、结构和变化规律的科学领域,它融合了物理学和化学的原理和方法。
2. 什么是化学键?化学键是原子之间的相互作用力,用于将原子结合成分子或离子。
常见的化学键包括共价键、离子键和金属键。
3. 什么是化学平衡?化学平衡是指在封闭系统中,反应物和生成物之间的摩尔浓度或压力保持不变的状态。
在化学平衡中,正向反应和逆向反应以相同的速率进行。
4. 什么是活化能?活化能是指反应物转变为产物所需要克服的能垒。
它是反应速率的重要参数,通常用于描述化学反应的速率。
5. 什么是化学动力学?化学动力学是研究化学反应速率和反应机理的科学领域。
它涉及到反应速率的测量和解释,以及影响反应速率的因素。
6. 什么是电化学?电化学是研究电荷在化学反应中的转移和与化学反应相关的电现象的科学领域。
它包括电解、电化学电池和电化学反应等内容。
7. 什么是氧化还原反应?氧化还原反应是指物质失去电子的过程称为氧化,物质获得电子的过程称为还原。
在氧化还原反应中,氧化剂接受电子,还原剂失去电子。
8. 什么是分子间力?分子间力是指分子之间的相互作用力。
常见的分子间力包括范德华力、氢键和离子-离子相互作用等。
9. 什么是热力学?热力学是研究能量转化和传递的科学领域。
它涉及到热量、功、熵等概念,用于描述物质和能量之间的关系。
10. 什么是吸附?吸附是指气体、液体或溶液中的分子或离子在固体表面上附着的过程。
吸附可以分为物理吸附和化学吸附两种类型。
1.零级反应、一级反应、二级反应各有哪些特点(包括引伸特点)?2.什么叫理想液态混合物?理想液态混合物有什么性质?3.用文字阐述拉乌尔定律,并写出其数学表达式。
4.用文字阐述质量作用定律,并写出其数学表达式。
5.阐述不挥发性溶质理想稀溶液的依数性。
在寒冷的国家,冬天下雪之前,在路上洒盐,是根据什么原理?6.液接电势是怎样产生的?如何消除液接电势?7.联系电化学和热力学的主要公式是什么?有哪些求算标准电动势EΘ的方法?8.可逆电极有哪些主要类型?每种类型试举一例,并写出该电极反应。
9.用学到的关于界面现象的知识解释以下几种做法或现象的基本原理:①人工降雨;②有机蒸馏中加沸石;③多孔固体吸附蒸气时的毛细凝聚;④过饱和溶液。
10.阐述毛细凝聚现象。
并举例说明毛细凝聚现象的应用。
11.能否用市售的60度烈性白酒,经多次蒸馏后,得到无水乙醇?为什么?12.用文字阐述亨利定律,并写出其数学表达式。
13.什么叫渗透现象?什么叫反渗透?反渗透有哪些应用?14.阐述偏摩尔量的物理意义。
写出二组分均相系统中偏摩尔体积的集合公式,并解释之。
15.用文字阐述热力学第二定律,并写出其数学表达式。
16.试解释恒容热和恒压热,以及它们和系统焓变和内能改变量之间的关系.17.用文字阐述热力学第一定律,并写出其数学表达式。
18.可逆过程有哪五个重要特征?19.阐述表面活性剂的五大作用。
20. 试简要回答下述表面现象问题:(1) 为什么气泡、小液滴、肥皂泡等都呈圆形?(2) 如下图,在一玻璃管两端各有一大小不等的肥皂泡。
当开启活塞使两泡相通时,两泡的大小有何变化?为什么?21.下面的图为二元气液平衡相图:(1) 指出此系统是属于四类偏差中的哪一类偏差。
(最大负偏差)(2) 指出Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ区域存在的稳定相。
(I: 气+液;II: 气;III:液)(3) P点代表的系统在一高效精馏塔精馏时,塔顶和塔底分别得到什么物质?(塔顶得A,塔底得恒沸混合物)22. 试简要回答下述表面现象问题:(1) 为什么水在玻璃毛细管中呈凹形液面,而水银则呈凸形?(2) 如果在一杯含有极微小蔗糖晶粒的蔗糖饱和溶液中,投入一块较大的蔗糖晶体,在恒温密闭的条件下,放置一段时间,这时该溶液有何变化?23. 请应用我们所学的物理化学知识对下列问题进行解释:(1) 如下图所示,平面上(水不润湿)有一大水滴A、一小水滴B和一杯水C,用密闭的玻璃罩罩上,并充人饱和水蒸气,过一段时间后,水杯C中的水、大水滴A和小水滴B将各自发生什么变化,为什么?(2) 试判断,某晶体化合物A,其分散度高的纳米固体颗粒的熔点比普通晶体的熔点要高些、低些,还是一样?。
1、可逆电池必须具备的条件1)电池在放电时所进行的反应与充电时的反应必须互为逆反应2)根据热力学可逆过程的概念,只有当电池充电或放电时E 与E 外只差一个无限小即E 外=E±dE,使电流为无限小,因此不会有电能不可逆的转化为热能现象发生,方符合可逆过程的条件。
2、液体接界电势,如何消除一是避免使用有液接界面的原电池,但并非任何情况都能实现;二是使用盐桥,使两种溶液不能直接接触。
3、第二类导体的导电机理考正负离子的移动导电,气导电任务是由正负离子共同承担的4、科尔劳施离子独立运动定律在无限稀释的溶液中,离子彼此独立运动,互不影响,无限稀释电解质的摩尔电导率等于无限稀释阴、阳离子的摩尔电导率之和5、离子氛中心离子好象是被一层异号电荷包围着,这层异号电荷的总电荷在数值上等于中心离子的电荷,统计的看,这层异号电荷是球形对称的,这层电荷所构成的球体称为离子氛6、基元反应反应物微粒经碰撞直接生成产物7、反应速率随温度的变化通常有的五种类型(a)型r--T 之间呈指数上升关系;(b)为爆炸型;(c)为先升后降型(d)型较为复杂,前半段与(c)型相似,继续升高温度,速率又开始增加;(e)为下降型。
8、活化分子;阿仑尼乌斯活化能每摩尔活化分子的平均能量与每摩尔普通分子的平均能量之差值,称为活化能9、催化剂的基本特征参与了反应,缩短达平衡的时间,改变了活化能。
不改变反应热,不改变平衡常数,有选择性10、多相催化反应的一般步骤1)反应物由气体主体向催化剂的外表面扩散;2)反应物由外表面向内表面扩散;3)反应物吸附在表面上;4)反应物在表面上进行化学反应,生成产物;5)产物从表面上解析吸;6)产物由内表面向外表面扩散;7)产物由外表面向气体主体扩散11、理想(实际)气体的化学势表达式12、理想(实际)液态混合物中各组分的化学势表达式θθμμp p RT ln *+=)/~ln(θθμμp p RT B B B +=B B B x RT T ln )(+=θμμuB=uB+RTlnaB13、稀溶液的依数性:所谓“依数性”顾名思义是依赖于数量的性质。
第四部分:简答题(60题)第一章;气体501压力对气体的粘度有影响吗?答:压力增大时,分子间距减小,单位体积中分子数增加,但分子的平均自由程减小,两者抵消,因此压力增高,粘度不变。
第二章 :热力学第一定律502说明下列有关功的计算公式的使用条件。
(1)W =-p(外)ΔV (2)W =-nRTlnV2/V1(3) γ=Cp/Cv )1/()(12γ---=T T nR W 答:由体积功计算的一般公式可知:⎰-=dV p W )(外(1)外压恒定过程。
(2)理想气体恒温可逆过程(3)理想气体绝热可逆过程。
503从同一始态膨胀至体积相同的终态时,为什么理想气体的恒温膨胀功总大于绝热可逆膨胀功?答:两过程中压力下降程度不同,理想气体恒温可逆膨胀过程中从环境吸热因此压力下降较小,而理想气体绝热可逆膨胀过程中无法从环境吸热故压力下降较大,因此理想气体恒温可逆膨胀过程所做的功总是大于绝热可逆膨胀过程所做的功。
504系统经一个循环后,ΔH、ΔU、Q 、W 是否皆等于零?答:否。
其中H 和U 为状态函数,系统恢复至原态后其值复原,即ΔH=0、ΔU=0。
而热与功是与途径有关的函数,一般不会正好抵消而复原,除非在特定条件下,例如可逆绝热膨胀后又可逆绝热压缩回至原态,或可逆恒温膨胀后又可逆恒温压缩回至原态等。
505 25℃100KPa 下液态氮的标准摩尔生成热为零吗?(298)f m H K ∆$答:否。
因为按规定只有25℃100Kpa 下最稳定的单质的标准摩尔生成热才为零。
液态氮虽为单质,但在25℃100Kpa 下不能稳定存在,故其不等于零。
只有气态(298)f m H K ∆$氮的才为零。
(298)f m H K ∆$506热力学平衡态包括哪几种平衡?答:热平衡、力平衡、相平衡、化学平衡。
507卡诺循环包括哪几种过程?答:等温可逆膨胀、绝热可逆膨胀、等温可逆压缩、绝热可逆压缩。
508可逆过程的特点是什么?答:1)可逆过程以无限小的变化进行,整个过程由一系列接近平衡态的状态构成。
物理化学题库简答题(60题,6页)510什么是热力学第二定律?答:热力学第二定律是指任何一个孤立系统的熵不可能减少,只能增加或保持不变。
也就是说,热量不可能从低温物体自发地传递到高温物体,除非有外界做功或者有热量流入高温物体。
511什么是热力学第二定律的推论?答:热力学第二定律的推论包括:热力学温标的存在、热机效率的限制、热力学不可能性原理等。
512什么是熵?答:熵是一个系统的无序程度的度量。
系统的熵越大,系统的无序程度越高。
513什么是热力学温标?答:热力学温标是根据热力学第二定律定义的一种温标,其基本单位是热力学温度,即开尔文。
514什么是热机效率?答:热机效率是指热机输出功的比例,即热机输出功与输入热量之比。
515什么是XXX热机?答:卡诺热机是一种理论上的热机,它由四个可逆过程组成,包括等温可逆膨胀、绝热可逆膨胀、等温可逆压缩和绝热可逆压缩。
516什么是XXX循环?答:卡诺循环是指由XXX热机所组成的循环过程,它是一个理论上的完美热机,具有最高的热机效率。
517什么是热力学不可能性原理?答:热力学不可能性原理是指在孤立系统中,任何一个过程都不能使系统的熵减少。
518什么是热力学第二定律的表述?答:热力学第二定律可以表述为:任何一个孤立系统的熵不可能减少,只能增加或保持不变。
519什么是热力学第二定律的意义?答:热力学第二定律的意义在于限制了热机的效率,并且说明了自然界中存在着一种不可逆的趋势,即系统的无序程度不断增加。
520什么是热力学第二定律的应用?答:热力学第二定律的应用包括热机效率的计算、化学反应的热力学分析、热力学循环的设计等。
S = -R∑nBlnxB△mix,G = RT∑nBlnxB根据上述公式,XXX和XXX的依数性是相同的。
522稀溶液的依数性包括凝固点降低、沸点升高和渗透压。
第五章相平衡523.以下是各体系的相数:1)金刚石和石墨混合物:两个相2)酒精水溶液:一个相3)密闭中让碳酸钙分解并达平衡:三个相524某金属在一定T、p下制得了这一纯金属的蒸气、液态、γ晶型及δ晶型的平衡共存系统是否可能。
.;..一隔板将一刚性容器分为左、右两室,左室气体的压力大于右室气体的压力。
现将隔板抽去,左、右室气体的压力达到平衡。
若以全部气体作为系统,则U 、Q 、W 为正?为负?或为零?答:因为容器时刚性的,在不考虑存在其他功德作用下系统对环境所作的功 0 ;容器又是绝热的,系统和环境之间没有能量交换,因此Q=0,根据热力学第一定律U = Q + W ,系统的热力学能(热力学能)变化U = 0。
3.若系统经下列变化过程,则 Q 、W 、Q + W 和U 各量是否完全确定?为什么?(1)使封闭系统由某一始态经过不同途径变到某一终态(2)若在绝热的条件下,使系统从某一始态变化到某一终态【答】(1)对一个物理化学过程的完整描述,包括过程的始态、终态和过程所经历的具体途径,因此仅仅给定过程的始、终态不能完整地说明该过程。
Q 、W 都是途径依赖(path-dependent )量,其数值依赖于过程的始态、终态和具体途径,只因为 Q + W =U ,只要过程始、终态确定,则U 确定,因此 Q + W 也确定。
(2)在已经给定始、终态的情况下,又限定过程为绝热过程,Q = 0,Q 确定;W =U ,W 和U 也确定。
4.试根据可逆过程的特征指出下列过程哪些是可逆过程?(1)在室温和大气压力(101.325 kPa )下,水蒸发为同温同压的水蒸气;(2)在 373.15 K 和大气压力(101.325 kPa )下,蒸发为同温同压的水蒸气; (3)摩擦生热;(4)用干电池使灯泡发光;(5)水在冰点时凝结成同温同压的冰; (6)在等温等压下将氮气和氧气混合。
【答】(1)不是可逆过程。
(一级)可逆相变过程应该是在可逆温度和压力下的相变过程, 题设条件与之不符,室温下的可逆压力应该小于 101.325 kPa ,当室温为 298 K 时,水的饱和蒸气压为 3168 Pa 。
(2)可能是可逆过程。
(3)不是可逆过程。
摩擦生热是能量耗散过程。
物理化学复习题汇编(含答案及简答题)1.根据国际标准规定,系统对环境做功,功为负值,环境对系统做功,功为正值。
2.在孤立系统中进行的可逆过程?s=0,进行不可逆过程?s>0(填>0,=0,<0)。
3.纯物质完美晶体在0k时熵值为零。
4.在叶唇柱溶液中,溶剂顺从拉乌尔定律,在同一浓度范围内,溶质顺从亨利定律。
5.写下理想溶液中任一组分b的化学势表达式:。
7.写出理想气体反应的等温方程式:,写出标准平衡常数与温度的关系式。
8.g??nb??既可以称作b组分的摩尔吉布斯函数,又可以称作b组分的化学势。
??t,p,nc(c?b)??b,如果反应物a的浓度lnca―t作图变成一直线,则反应级数n=,其9.某反应a?半衰期t1/2?。
10.在化学电源中,负极也叫阳极,正极也叫阴极;作为电解池时,阳极也称负极,阴极也表示负极。
12.在热力学研究中,根据系统的性质是否与物质的量有关,将系统的性质分为广度性质、强度性质。
14.由?和?共同组成的两相系统中都所含a和b组分,在恒定t,p之下创建均衡,若用化学势帕累托,则有和。
15.在电解池中,电解质正离子通过溶液向负极搬迁,负离子向负极搬迁,与此同时,阳极总是出现水解反应,阴极上总是出现还原成反应。
17.一级反应的动力学特征是:①;②;③。
18.物质的量为n的理想气体绝热向真空膨胀,状态由t、v1变到t、v2,其δs=__0。
19.温度对化学反应速率影响的关系式为:或。
20.可逆电池必须具备的条件:①电池反应必须可逆②电池反应条件必须可逆。
21.化学动力学是研究化学反应机理和反应速率。
23.q、t、v、w等热力学量中属状态函数的就是tv,与过程有关的就是qw,状态函数中属于强度性质的是t,属于容量性质的是v。
24.热力学第二定律的经典定义之一为:不可能将将冷从低温物体迁移至高温物体而不遗留下其他1变化数学表达式为。
26.对二组分相图,最多相数为2,最大自由度为330.若λm(mgcl2)?0.02588s?m2?mol?1,则λm(mgcl2)?。
1、可逆电池必须具备的条件1)电池在放电时所进行的反应与充电时的反应必须互为逆反应2)根据热力学可逆过程的概念,只有当电池充电或放电时E E 与与 E 外只差一个无限小即E E 外外=E =E±±dE dE,,使电流为无限小,无限小,因此不会有电能不可逆的转化为热因此不会有电能不可逆的转化为热能现象发生,方符合可逆过程的条件。
能现象发生,方符合可逆过程的条件。
2、液体接界电势,如何消除 一是避免使用有液接界面的原电池,一是避免使用有液接界面的原电池,但并非但并非任何情况都能实现任何情况都能实现;;二是使用盐桥,使两种溶液不能直接接触。
溶液不能直接接触。
3、第二类导体的导电机理考正负离子的移动导电,考正负离子的移动导电,气导电任务是由正气导电任务是由正负离子共同承担的负离子共同承担的4、科尔劳施离子独立运动定律 在无限稀释的溶液中,离子彼此独立运动,互不影响,互不影响,无限稀释电解质的摩尔电导率等无限稀释电解质的摩尔电导率等于无限稀释阴、阳离子的摩尔电导率之和于无限稀释阴、阳离子的摩尔电导率之和5、离子氛中心离子好象是被一层异号电荷包围着,中心离子好象是被一层异号电荷包围着,这这层异号电荷的总电荷在数值上等于中心离子的电荷,统计的看,这层异号电荷是球形对称的,对称的,这层电荷所构成的球体称为离子氛这层电荷所构成的球体称为离子氛这层电荷所构成的球体称为离子氛6、基元反应反应物微粒经碰撞直接生成产物反应物微粒经碰撞直接生成产物7、反应速率随温度的变化通常有的五种类型(a)(a)型型r--T 之间呈指数上升关系;(b)b)为爆为爆炸型;(c)c)为先升后降型(为先升后降型(为先升后降型(d)d)d)型较为复杂,型较为复杂,前半段与(前半段与(c c )型相似,继续升高温度,速率又开始增加;(e)e)为下降型为下降型。
8、活化分子;阿仑尼乌斯活化能每摩尔活化分子的平均能量与每摩尔普通分子的平均能量之差值,称为活化能分子的平均能量之差值,称为活化能9、催化剂的基本特征参与了反应,缩短达平衡的时间,改变了活化能。
一隔板将一刚性容器分为左、右两室,左室气体的压力大于右室气体的压力。
现将隔板抽去,左、右室气体的压力达到平衡。
若以全部气体作为系统,则U、 Q、 W 为正?为负?或为零?答:由于容器时刚性的,在不考虑存在其他善事作用下系统对环境所作的功W0 ;容器又是绝热的,系统和环境之间没有能量交换,因此Q=0,依照热力学第必然律U = Q+ W,系统的热力学能(热力学能)变化U = 0。
3. 若系统经以下变化过程,则Q、 W、 Q + W和U 各量可否完满确定?为什么?(1)使封闭系统由某一始态经过不同样途径变到某一终态(2)若在绝热的条件下,使系统从某一始态变化到某一终态【答】( 1)对一个物理化学过程的完满描述,包括过程的始态、终态和过程所经历的详尽路子,因此不过给定过程的始、终态不能够完满地说明该过程。
Q、 W 都是路子依赖( path-dependent)量,其数值依赖于过程的始态、终态和详尽路子,只由于Q + W =U,只要过程始、终态确定,则U 确定,因此Q + W也确定。
(2)在已经给定始、终态的状况下,又限制过程为绝热过程,Q = 0, Q 确定; W =U, W和 U 也确定。
4.试依照可逆过程的特点指出以下过程哪些是可逆过程?(1)在室平易大气压力( kPa )下,水蒸发为同温同压的水蒸气;(2)在 K 和大气压力( kPa )下,蒸发为同温同压的水蒸气;(3)摩擦生热;(4)用干电池使灯泡发光;(5)水在冰点时凝固成同温同压的冰;(6)在等温等压下将氮气和氧气混杂。
【答】( 1)不是可逆过程。
(一级)可逆相变过程应该是在可逆温度和压力下的相变过程,题设条件与之不符,室温下的可逆压力应该小于kPa ,当室温为298 K 时,水的饱和蒸气压为3168 Pa 。
( 2)可能是可逆过程。
( 3)不是可逆过程。
摩擦生热是能量耗散过程。
(4)不是可逆过程。
无量小的电流不能够将灯泡点亮。
(5)可能是可逆过程。
273 K 、1 atm 下水能够可逆地形成冰。
(6)可能是可逆过程。
经过范霍夫平衡箱能够实现可逆混杂。
7. 夏天打开室内正在运行中的电冰箱的门,若亲近门窗(设门窗及墙壁均不传热),可否使室内温度降低?为什么?不能够。
电冰箱属于热机,当电冰箱正常工作时,经过耗资电功,Q1 的热量从冰箱内被取出排放到室内,其值为Q2。
依照能量守恒,有 Q 2=Q 1+W1;当打开电冰箱的门,两个热源(室内空气和冰箱内空气)联为一体,称为单一热源。
以室内空气为系统其热力学能变化: U =-Q 1+Q 2=Q 1+ (Q 1+W )= W上式表示室内空气的热力学能变化等于电源的电功值,因此空气的温度高升。
2.当两个相的温度同样但压力不同样时,两个相能达到平衡吗?若是两相的压力同样而温度不同样,两相能达到平衡吗?【解】一般而言,当系统达到热力学平衡时,系统将同时满足热平衡、力平衡、相平衡和化学平衡。
详尽到相平衡,其条件是各物质在两相中的化学势同样。
影响化学势的因素有温度和压力,达到相平衡时一般温度和压力亦相等。
若是温度同样,而压力不等同样有达到相平衡的可能,如浸透系统;同样地,在压力同样而温度不同样的状况下,也应该有达到相平衡的可能性。
5.说明物系点和相点的差异,什么时候物系点和相点是一致的?【解】物系点表示系统的组成,而相点表示系统相的组成。
当系统是单相的时候,两者是重合的7.如用二氧化碳超临界流体作萃取剂,最低的工作压力是多少?能在室温下进行此操作吗?【解】二氧化碳的临界参数是Tc =C、pc = MPa ,因此最低压力是MPa 。
因为Tc = C 十分凑近典型的室温值25C,因此CO2超临界流体萃取能够在近室温下操作。
8. 在一高压容器中有足够量的水,向容器中充入氮气压力到10 MPa ,这时还能够用Clausius-Clapeyron方程计算水的沸点吗?【解】当压力达到10 MPa时,而水的临界压力为MPa ,几乎凑近一般,此时水的体积不能够忽略,水蒸气也不能够视为理想气体,因此不能够用Clausius-Clapeyron方程计算水的沸点。
10.氯仿和甲醇各 50 %(质量百分数)的系统精馏后,能分别获取纯氯仿吗?【解】氯仿和甲醇组成恒沸系统,恒沸组成为wCH3OH = %,精馏能制得纯氯仿13.请用萃取的原理说明冲刷玻璃仪器时,为什么用少很多次的方法?做萃取操作时,选择萃取剂的原则是什么?【解】多次萃取,使翠余相的组成(R1、R2、R3, )中 A 的含量逐渐降低一致为零(R),若仅一次萃取,翠余相中的 A 的含量为有限值。
选择萃取剂的主要依照以下:(1)萃取剂的选择性要大。
塔板数的多少,回流比的大小(它影响到塔径)也与它有亲近的关系。
(2)萃取剂对被分别组分的溶解度要大,这样塔板上的液体才能形成均相,不会分层。
(3)萃取剂的沸点应比被分别组分的沸点高的多,否则萃取剂易从塔顶挥发损失掉4、热牢固性、化学牢固性要好,无毒性,不腐化设备5、回收简单,价廉易得。
14.三组分系统相图中的连接线又称为结线,请问结线的含义是什么?结线和杠杆规则有联 1.1、原电池和电解池有何不同样?【答】原电池将化学能转变成电能,而电解池将电能转变成化学能。
2.电解质溶液的导电能力与哪些因素相关?【答】电解质溶液导电能力与电解质的本性及浓度的相关。
3. 为什么定义电导率还要定义摩尔电导率?两者有什么关系?【答】由于电导率与浓度相关,两者之间的关系为m/c 。
4.电解质溶液的电导测定有何实质意义?【答】测定电离度、溶度积等。
、5.如何实现化学能向电能的转变?答】经过化学电源能够实现化学能向电能转变。
6.可逆电池的条件是什么?【答】( 1)电极反应可逆(2)电迁移过程可逆7.如何书写电池表达式?【答】( 1)写出电极组成;( 2)写出影响电池性能的各因素如物质的齐聚状态、浓度、压力等。
8.盐桥的作用是什么?选择盐桥时应注意什么问题?【答】“除掉”液体接界电势。
选择盐桥时要注意:(1)扩散电解质不与电极物质反应;( 2)扩散电解质的溶解度要足够大;(3)扩散电解质阴、阳离子的扩散能力周边。
9.单个电极的电极电势如何确定?【答】单个电极的电极 - 溶液间电势差无法测定,可是能够确定单个电极的相对电势差。
将电极与标准氢电极组成电池,测定该电池的电动势即该电极的电极电势。
若电极进行还原反应,电极电势取正当,若电极进行氧化反应,电极电势取负值。
标准氢电极‖待测电极10.电池电动势的测量有何应用?测定 pH 等。
11.电极极化产生的原因是什么?【答】电极产生极化的原因很简单,在于电极过程是很复杂的物理化学过程,各元过程的速率不一致,从而产生所谓的极化现象。
系吗?【解】结线是联系两平衡相的联线。
结线两端平衡相组成间的关系由杠杆规则表达。
2.有两个独立的化学反应,其活化能 Ea , 1 > Ea, 2,温度对哪个反应的速率影响更大?若两个反应的指前因子相等,哪个反应的速率常数更大?【解】活化能大温度影响大。
反应1 的速率常数更大3.大多数化学反应的速率随温度的高升而增大,请用反应速率的碰撞理论讲解这一现象。
【解】温度对碰撞频率基本无影响,温度高升时,有效分数增大,因此速率随温度高升而增大。
4. Arrhenius公式中的 Ea 、碰撞理论中的Ec 和过渡态中的H ? 的物理意义是什么?他们可否与温度相关?【解】 Ea 指活化能,一般用Tolman 的统计讲解说明其物理意义;Ec 指发生反应需战胜的最低能量;H ? 指过渡态和反应物的能量差。
Ea 基本与温度没关, Ec 与温度没关,H ? 与温度相关。
5. 合成氨的反应是一个放热反应,降低反应温度有利于提高转变率,但实质生产中这一反应都是在高温高压和有催化剂存在的条件下的进行的,为什么?【解】反应条件的选择的原因在于提高反应速率。
1、什么是表面 Gibbs 能?什么是表面张力?他们之间有什么异同和联系?【答】表面 Gibbs 能是表面积增加时,单位面积 Gibbs 能的增加量,表面张力是单位长度上表面缩短力。
对于液体而言,采用合适的单位时,两者数值同样2. 分别从力和能量角度讲解为什么气泡和小液滴总是呈球形?【答】力:球形时达到力的平衡。
能量:球形面积最小。
3. 两根水平放置的毛细管,管径粗细不同样。
管中装有少量液体,a管中为润湿性的液体, b 管内为不润湿性液体。
问:两管内液体最后平衡地址在哪处?为什么?【答】对于 a状况,设左侧细管的半径和弯液面的曲率半径分别为r1 、R1,右侧的分别r2 、R2,液体和玻璃间的接触角为θ 1、θ 2,则左、右侧压力差分别为p左 =2σ /R1=2σ /r1cosθ1,p右 =2σ /R2=2σ /r2cos θ 2;r1<r2 ,θ1=θ2因此p左> p右,故液体将向左侧搬动,高出粗细管的联系处后,直至完满搬动到细管处,此时右侧的管径r 1r 2, p左p右,此时达到平衡。
对于 b状况,同样解析,液体将完满搬动到粗管处。
4、在装有部分液体的毛细管中,将其一端小心加热时,问:a润湿性液体, b不润湿性液体,各向毛细管哪一端搬动?为什么?答】对 a 状况p左 =2σ 1/R=2σ 1/r cos θ;p右 =2σ2/R=2σ2/rcosθ,加热使得σ 2<σ1,因此p左< p右,液体向左搬动。
对于b状况,压力方向相反,p 左 <p右,液体向右搬动6.什么是接触角?哪些因素决定接触角的大小?如何用接触角来判断固体表面的润湿状况?【答】当液体在固体表面处于平衡状态,从固- 液界面经过液体到气 - 液界面的最小角度称为接触角。
影响接触角的因素主要有两方面:(1)接触角滞后;(2)表面不洁。
用接触角判断固体表面润湿状况方法是:以90为界,小于90 润湿,大于 90不润湿。
7. 纯液体和溶液各采用什么方法来降低表面能使系统牢固?【答】纯液体的主要方法是尽量使表面积最小,因此液体一般是球形。
溶液除了改变表面积外,还能够够调整气- 液表面的组成,直接降低界面张力。
8. 表面活性剂分子的结构有什么特点?他的结构特点和其降低表面张力的特点之间有什么联系?【答】表面活性剂分子拥有双亲结构。
双亲结果的表面活性剂分子排列在气- 液界面上,以低界面张力表面活性剂- 气体、和表面活性剂- 溶液界面代替高界面张力的气- 液界面,达到降低系统能量的目的,这就是表面活性剂降低表面张力的原理。
9. 表面活性剂有很多重要作用。
你用过哪些表面活性剂?用表面物理化学的原理讲解他们所起的作用。
【答】比方冲洗剂就是常用的表面活性剂。
冲洗剂的冲洗作用很复杂不是简单的几句话能够讲解清楚的,但最少和润湿、增溶、起泡、乳化等相关。