医药学中物理化学的课后习题答案
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物理化学C药学考试题及答案一、选择题(每题2分,共20分)1. 在药物的溶解度-分配系数模型中,药物的生物利用度与以下哪个因素无关?A. 药物的脂溶性B. 药物的分子量C. 药物的溶解度D. 药物的分配系数答案:B2. 药物的稳定性通常受到哪些因素的影响?A. 温度B. 湿度C. 光照D. 所有以上因素答案:D3. 以下哪种药物属于前药?A. 阿司匹林B. 布洛芬C. 可待因D. 普鲁卡因胺答案:D4. 药物的酸碱性对其吸收和分布有何影响?A. 酸性药物在酸性环境中吸收好B. 碱性药物在碱性环境中吸收好C. 酸性药物在碱性环境中吸收好D. 碱性药物在酸性环境中吸收好答案:C5. 药物的首过效应主要发生在哪个部位?A. 肝脏B. 胃肠道C. 肺D. 肾脏答案:A6. 药物的血浆蛋白结合率对其药效有何影响?A. 结合率高,药效增强B. 结合率高,药效减弱C. 结合率低,药效增强D. 结合率低,药效减弱答案:B7. 以下哪种药物属于β-内酰胺类抗生素?A. 四环素B. 红霉素C. 青霉素D. 氯霉素答案:C8. 药物的半衰期是指药物浓度下降到多少所需的时间?A. 50%B. 25%C. 10%D. 5%答案:A9. 药物的生物等效性是指:A. 两种药物的化学结构相同B. 两种药物的药效相同C. 两种药物的生物利用度相同D. 两种药物的剂量相同答案:C10. 药物的溶解度与药物的生物利用度之间的关系是:A. 溶解度越高,生物利用度越高B. 溶解度越低,生物利用度越高C. 溶解度与生物利用度无关D. 溶解度与生物利用度的关系不确定答案:A二、填空题(每题2分,共20分)1. 药物的溶解度是指药物在________中的最大溶解量。
答案:溶剂2. 药物的分配系数是指药物在________和________中的分配比例。
答案:油相、水相3. 药物的首过效应是指药物在________后,进入全身循环前被________代谢的过程。
第二章 热力学第一定律三.思考题参考答案1.判断下列说法就是否正确,并简述判断的依据。
(1)状态给定后,状态函数就有定值;状态函数固定后,状态也就固定了。
(2)状态改变后,状态函数一定都改变。
(3)因为, V p U Q H Q ∆=∆=,所以, V p Q Q 就是特定条件下的状态函数。
(4)根据热力学第一定律,因为能量不能无中生有,所以一个系统若要对外做功,必须从外界吸收热量。
(5)在等压下,用机械搅拌某绝热容器中的液体,使液体的温度上升,这时0p H Q ∆==。
(6)某一化学反应在烧杯中进行,热效应为1Q ,焓变为1H ∆。
若将化学反应安排成反应相同的可逆电池,使化学反应与电池反应的始态与终态都相同,这时热效应为2Q ,焓变为2H ∆,则12H H ∆=∆。
答:(1)对。
因为状态函数就是状态的单值函数,状态固定后,所有的状态函数都有定值。
反之,状态函数都有定值,状态也就被固定了。
(2)不对。
虽然状态改变后,状态函数会改变,但不一定都改变。
例如,系统发生了一个等温过程,体积、压力等状态函数发生了改变,系统的状态已与原来的不同,但就是温度这个状态函数没有改变。
(3)不对。
热力学能U 与焓H 就是状态函数,而D U ,D H 仅就是状态函数的变量。
V Q 与p Q 仅在特定条件下与状态函数的变量相等,所以V Q 与p Q 不可能就是状态函数。
(4)不对。
系统可以降低自身的热力学能来对外做功,如系统发生绝热膨胀过程。
但就是,对外做功后,系统自身的温度会下降。
(5)不对。
因为环境对系统进行机械搅拌,做了机械功,这时f 0W ≠,所以不符合p H Q ∆=的使用条件。
使用p H Q ∆=这个公式,等压与f 0W ≠,这两个条件一个也不能少。
(6)对。
因为焓H 就是状态函数,只要反应的始态与终态都相同,则焓变的数值也相同,与反应具体进行的途径无关,这就就是状态函数的性质,“异途同归,值变相等”。
但就是,两个过程的热效应就是不等的,即12Q Q ≠。
药学物化试题及答案一、选择题(每题2分,共20分)1. 药物的溶解性主要取决于药物的()。
A. 化学结构B. 物理性质C. 制剂工艺D. 生产厂家答案:A2. 下列哪种药物属于非极性药物?()A. 阿司匹林B. 硫酸镁C. 盐酸普鲁卡因D. 地塞米松答案:D3. 药物的生物利用度主要受哪些因素影响?()A. 药物的溶解性B. 药物的稳定性C. 药物的剂型D. 所有以上因素答案:D4. 药物的稳定性主要受哪些因素影响?()A. 温度B. pH值C. 光照D. 所有以上因素答案:D5. 下列哪种药物属于酸性药物?()A. 阿莫西林B. 硫酸钠C. 盐酸氨溴索D. 氢氧化铝答案:C6. 药物的溶解速率主要受哪些因素影响?()A. 药物的溶解性B. 药物的粒径C. 药物的晶型D. 所有以上因素答案:D7. 药物的渗透性主要取决于()。
A. 药物的分子量B. 药物的脂溶性C. 药物的极性D. 药物的分子结构答案:B8. 下列哪种药物属于碱性药物?()A. 硫酸阿托品B. 盐酸普鲁卡因C. 氢氧化铝D. 硫酸镁答案:C9. 药物的生物等效性是指()。
A. 药物的疗效相同B. 药物的安全性相同C. 药物的体内过程相同D. 药物的剂型相同答案:C10. 药物的稳定性试验通常包括哪些内容?()A. 加速试验B. 长期试验C. 影响因素试验D. 所有以上因素答案:D二、填空题(每空1分,共20分)1. 药物的溶解性是指药物在溶剂中的最大浓度。
答案:溶解2. 药物的溶解速率是指单位时间内药物的质量。
答案:溶解3. 药物的生物利用度是指药物进入的量与给药量的比例。
答案:体循环4. 药物的稳定性是指药物在储存和使用过程中的保持程度。
答案:化学性质5. 药物的渗透性是指药物通过的能力。
答案:生物膜6. 药物的生物等效性试验通常包括试验和试验。
答案:药动学;药效学7. 药物的稳定性试验中,加速试验通常在条件下进行。
答案:高温高湿8. 药物的溶解性受的影响较大。
药用物理学试题及答案一、选择题(每题2分,共10分)1. 以下哪个选项不是药物的物理性质?A. 溶解度B. 熔点C. 毒性D. 密度答案:C2. 药物的渗透压是指:A. 药物分子通过半透膜的速率B. 药物分子在溶液中的浓度C. 药物分子在溶液中产生的压强D. 药物分子在溶液中的扩散速度答案:C3. 药物的稳定性与以下哪个因素无关?A. 温度B. 湿度C. 药物的化学结构D. 药物的包装材料答案:D4. 药物的生物利用度是指:A. 药物在体内的分布情况B. 药物在体内的代谢速率C. 药物在体内的吸收程度D. 药物在体内的排泄速度答案:C5. 药物的释放速率与以下哪个因素有关?A. 药物的溶解度B. 药物的粒径C. 药物的化学结构D. 以上都是答案:D二、填空题(每题2分,共10分)1. 药物的______是指在一定条件下,单位体积溶剂中溶解的最大药物量。
答案:溶解度2. 药物的______是指药物从制剂中释放并被机体吸收进入血液循环的过程。
答案:生物利用度3. 药物的______是指药物在体内经过代谢后,其活性成分或代谢产物排出体外的过程。
答案:排泄4. 药物的______是指药物在一定条件下,从固态转变为液态的过程。
答案:熔点5. 药物的______是指药物在体内达到最大效应所需的时间。
答案:起效时间三、简答题(每题5分,共20分)1. 简述药物的物理稳定性对药物疗效的影响。
答案:药物的物理稳定性直接影响药物的疗效。
不稳定的药物可能会在储存或使用过程中发生降解、结晶、变色等物理变化,导致药物浓度下降或活性成分失活,从而影响治疗效果。
2. 描述药物的溶解度对药物吸收的影响。
答案:药物的溶解度是影响药物吸收的重要因素。
溶解度高的药物更容易在胃肠道中溶解,从而增加药物分子与吸收表面的接触面积,提高药物的吸收率和生物利用度。
3. 阐述药物的释放速率对药物疗效的影响。
答案:药物的释放速率决定了药物在体内达到有效浓度的速度。
1.下面说法不正确的是:A弯曲液面的表面张力2.用超显微镜可以观察到:C胶粒的带电3.化学反应的等压热效应和等容热效应,以下叙述错误的是:B等压热效应4.对于难溶性固体药物,当其粒径小到一定程度时,随着粒径的减小,则其溶解度D增大5.关于化学变化,以下叙述错误的是:D大于0 正向自发6.对于稀溶液,有关原盐效应的叙述错误的是:D对于同种速率也小7.关于化学反应的说法正确的是:B对于基元反应8.某一封闭体系,从始态到终态的ΔG<0,则:B此过程正向9.夏季有时久旱无雨,甚至天空有乌云仍不下雨。
从表面化学的观点来看其原因是D形成无运动10.分散系静置时,成半固体状态,振摇时成流体,这属于A触变型11.蛋白质等电点的定义是 D PH值12.关于表面活性剂的亲水亲油平衡值HLB的叙述错误的是D亲油性越强13.关于可逆过程的特点,以下叙述错误的是:D体系复原14.将水银滴在玻璃板上,平衡时其接触角A90-180度之间15.定温下,某种电解质溶液的浓度由1mol/L增大到2mol/L时,其摩尔电导率C 减小16.理想气体反应:2A+B=C是吸热反应,当反应达到平衡时,可采用下列哪组条件,使平衡向右移动(即提高反应物的转化率)D升高温度和增大总压17.pH计中的玻璃电极属于D离子选择性电击18.在一定温度压力条件下,某一化学反应,判断其反应方向时用 D Gm19.关于一级反应的特点,以下叙述错误的是: C 呈直线关系20.关于溶胶的ξ电位,下列说法不正确的是D电位是粒子表面21.关于化学反应速度的描述正确的是:A越大越大22.标准氢电极的电极电势等于零是指:D在任一温度时23.定温定压下,溶质分配地溶入两种互不相溶溶剂中,当溶质在两种溶剂中的分子大小相同,溶质在两相的浓度比是: A 常数24.下列措施不一定使溶胶发生凝结的是A加大分子25.有一自发原电池,已知其温度系数为负值,则该电池反应的ΔH是A<026.可逆电池中发生失电子反应的电极是:D负极27.关于零级动力学的特点,以下叙述正确的是:C 无关28.关于功的叙述,以下错误的是:D 功市状态函数29.化学电池不可逆放电时,其吉布斯自由能降低与所做功的关系C大于30.溶胶和大分子溶液的本质区别是A热力学稳定性不同31.一封闭体系,从A态出发,经一循环过程回到A态,则下列何者为零()CQ-W32.吉布斯吸附等温式中吸附量Γ的意义为C表面超量33.可逆电池中盐桥的作用是C液接电势34.既是胶体相对稳定存在的因素,又是胶体遭破坏的因素D胶粒的布朗运动35.某化学反应的速率常数k的单位是mol/(L.S),该反应级数是:B零级36.某化学反应的半衰期与反应物的初始浓度没有关系,则该反应为D一级37.关于胶体分散体系的特点,以下不正确的是C在显微镜下鞥看到38.水蒸气蒸馏时,馏出物中包含高沸点液体和水,则C因其在低温下39.朗格缪尔吸附等温式C对单分子层40.沸点组成图上有最低恒沸点的溶液精馏,如最低恒沸物为C,组成在A和C之间的溶液,精馏后只能得到:B纯A和最低41.关于状态函数的特征,以下叙述错误的是:B状态函数的改变值42.在一定温度下,平衡体系CaCO3(s) =CaO(s) +CO2 (g)的组分数、相数及自由度数分别为() D 23043.44.判断题全是错45.弱电解质的电离度和电离常数可用电导法测定。
化学制药专业中物理化学课后习题答案第八章电化学三.思考题参考答案1.什么是正极?什么是负极?两者有什么不同?什么是阴极?什么是阳极?两者有什么不同?答:比较电池中两个电极的电极电势,电势高的电极称为正极,电势低的电极称为负极。
电流总是从电势高的正极流向电势低的负极,电子的流向与电流的流向刚好相反,是从负极流向正极。
根据电极上进行的具体反应,发生还原作用的电极称为阴极,发生氧化作用的电极称为阳极。
在原电池中,阳极因电势低,所以是负极。
阴极因电势高,所以是正极;在电解池中,阳极就是正极,阴极就是负极。
2.电解质溶液的电导率随着电解质浓度的增加有什么变化?答:要分强电解质和弱电解质两种情况来讨论。
电解质溶液的电导率是指单位长度和单HCl, H SO, NaOH等,溶液浓度位截面积的离子导体所具有的电导。
对于强电解质,如24越大,参与导电的离子越多,则其电导率会随着浓度的增加而升高。
但是,当浓度增加到一定程度后,由于电解质的解离度下降,再加上正、负离子之间的相互作用力增大,离子的迁移速率降低,所以电导率在达到一个最大值后,会随着浓度的升高反而下降。
对于中性盐,如KCl等,由于受饱和溶解度的限制,在到达饱和浓度之前,电导率随着浓度的增加而升高。
对于弱电解质溶液,因为在一定温度下,弱电解质的解离平衡常数有定值,所以在电解质的浓度增加的情况下,其离子的浓度还是基本不变,所以弱电解质溶液的电导率随浓度的变化不显著,一直处于比较低的状态。
3.电解质溶液的摩尔电导率随着电解质浓度的增加有什么变化?答:要分强电解质和弱电解质两种情况来讨论。
电解质溶液的摩尔电导率是指,将含有1 mol电解质的溶液,置于相距为单位距离的两个电极之间所具有的电导。
由于溶液中导电物质的量已给定,都为1mol,所以,对于强电解质,当浓度降低时,正负离子之间的相互作用减弱,正、负离子的迁移速率加快,溶液的摩尔电导率会随之而升高。
但不同的电解质,摩尔电导率随着浓度的降低而升高的程度也大不相同。
第一章 习题解答1. <1> Q =∆U -W =200-160=40 kJ <2> ∆U =Q +W =260-100=160 kJ2.()pR T T p nRp nRT p nRT V =-=-=∆1212∴W =-p ∆V =-R3. <1> W =-p ∆V =-p <V g –V l >≈-pV g =-nRT =-1⨯8.314⨯373.15=-3102 J<2> W =-p ∆V =-p <V s –V l >J 160100101801092001801013251133l s.....M p -=⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯-⨯-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=ρρ4.在压力p 和房间容积V 恒定时,提高温度,部分空气溢出室外,因此室内气体量n 是温度的函数,T R pV n 1⋅=。
kJ7721288298ln 32960100000ln 12m m 2121.R .**T T C R pV T dT C R pV dT nC Q ,p T T m ,p T T ,p p =====⎰⎰5. <1>恒温可逆膨胀 J 429902501023********-=⨯-=-=..ln..V V ln RT W <2>真空膨胀 W = 0<3>恒外压膨胀 W =-p 外<V 2–V 3> = ()122V V V RT--⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=211V V RT ⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯⨯-=100250123733148....= -2327 J<4>二次膨胀W =W 1 + W 2⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--⎪⎪⎭⎫⎝⎛--=322111V V RT V V RTJ 310310050105002501-=⎪⎭⎫ ⎝⎛--⎪⎭⎫ ⎝⎛--=..RT ..RT以上结果表明,功与具体过程有关,不是状态函数。
《物理化学习题集》诸论习题解答1.装氧的钢筒体积为20升,温度在15℃时压力为100kPa ,,经使用后,压力降低到25kPa 。
问共使用了多少千克氧解:M mRTnRT pV ==2.87mg 理想气体样品在压力下,体积增至二倍,绝对温度增至三倍,求最终压力。
解:因为MV mRT p =故112212T V V T p p = 所以 kPap T V V T p 2.918.6023111222=⨯==3.干燥空气中主要成分(体积百分数)为:氮(1)%;氧(2)%;氩(3)%;二氧化碳(4)%。
如果总压力为,求各气体的分压。
解:用理想气体方程可以知道,在温度相同时,气体的体积分数即为压力分数和摩尔分数,所以根据分压定律有:同理:O 2、Ar 、CO 2的分压分别为、、4.某化合物具有下列的重量百分组成:C %,H %,Cl %,将1克该物质在120℃及100 kPa 压力下,完全气化为蒸气,体积为0.194L 。
通过计算写出该化合物的分子式。
解:mol RT pV n 310937.5393314.8194.0100-⨯=⨯⨯==碳原子数为 212/143.04.168=⨯=C N 氢原子数为 21/012.04.168=⨯=H N氯原子数为 45.35/845.04.168=⨯=Cl N所以分子式为C 2H 2Cl 45.CO 2气体在40℃时的摩尔体积为·mol -1。
设CO 2为范德瓦尔斯气体,试求其压力,并与实验值作比较。
解:由表中查得,CO 2气体的a 、b 值分别为、×10-5代入其方程:故 kPa p 0.5184=相对误差%32.2%1003.50663.66.50.5184=⨯-=6.用一根可忽略体积的管子把两个等体积的球连起来,两球内充以氮气,当两球浸入沸水中时,球内气体的压力为500 kPa 。
然后,将一球浸入冰水混合物中,另一球仍保持在沸水中,求体系的压力为多少解: V V RT pV n 3225.0373314.82500=⨯⨯==故 kPaT T T T V nR p 423373273373273314.83225.0)('2121=+⨯⨯⨯=+=7.一个15升的氧气瓶中装有1.20kg 氧,若钢瓶能经受的最大压力是×104 kPa ,问此瓶能热至多少度(用范德瓦尔斯方程计算)如用理想气体公式计算,误差多大解:查得氧气的范德瓦尔斯常数a=(Pa ·m 6·mol -2),b=×10-4(m 3·mol -1)因为 moln 5.37321020.13=⨯=由范德瓦尔斯方程得:由理想气体方程得:相对误差为 = (722-702)/702=%第一章 热力学第一定律习题解答1.设有一电炉丝,浸于绝热箱内的水中。
第一章习题答案1-4解:对滑轮:由转动定律 (TT )rJ 1 mr 2122对 m: mg TmaTm ( g a )111111对 m :TKmgmaTm ( aK g )222222得T 1T 2ma 联立上式得 amgK mg又因为 ar122mm 1m2 2(1K)m2m则 Tmg ma2mg11 m mm1122(1K )mmKTmg m g12mgK222m 2m m1221-5.解: 以质心为转轴剖析 ,摩擦力矩为转动力矩。
因 A 、B 、C 的质量和半径相同, 故支持力 F N相同。
由摩擦力F f = μ,摩擦力矩 M =F f· R 可知,三者的摩擦力矩也相同。
F N圆盘 A 的转动惯量 J A = 1 m r 2;实心球 B 的转动惯量 J B =2 m r 2 ; 圆环 C 的转动惯量 J C =25m r 2 .由 M =J α可知B>A>C ,所以 B 先抵达 ,C 最后抵达 .1-6.解 :地球自转角速度=24 2 ,转动惯量 J= 2mR 2 ,则角动量 L J,转动动能60 60512E k = J1-7.解: EF/S = l 0F,将各已知量代入即可求解ll/l 0 S l第二章习题答案2-1.①.②. 皮球在上涨和下降阶段均受恒力(重力 ),因此皮球上下运动不是简谐振动.小球在半径很大的圆滑凹球面的底部摇动时,所受的力是指向均衡地点的答复力,且因为是小幅度摇动,答复力的大小和位移成正比(近似于单摆的小幅度摇动)。
所以此状况下小球小幅度摇动是简谐振动。
第四章习题答案4-1.答:射流在静止气体中发射时,射流双侧的一部分气体随射流流动,进而在射流双侧形成局部低压区。
远处的气压未变,所以远处气体不停流向低压区,以增补被卷吸带走的气体,进而形成了射流的卷吸作用。
4-2.答:关于必定的管子,在流量必定的状况下,管子越粗流速越小;在管子两头压强差必定的状况下,管子越粗流速越快。
第二章 热力学第一定律三.思考题参考答案1.判断下列说法是否正确,并简述判断的依据。
(1)状态给定后,状态函数就有定值;状态函数固定后,状态也就固定了。
(2)状态改变后,状态函数一定都改变。
(3)因为, V p U Q H Q ∆=∆=,所以, V p Q Q 是特定条件下的状态函数。
(4)根据热力学第一定律,因为能量不能无中生有,所以一个系统若要对外做功,必须从外界吸收热量。
(5)在等压下,用机械搅拌某绝热容器中的液体,使液体的温度上升,这时0p H Q ∆==。
(6)某一化学反应在烧杯中进行,热效应为1Q ,焓变为1H ∆。
若将化学反应安排成反应相同的可逆电池,使化学反应和电池反应的始态和终态都相同,这时热效应为2Q ,焓变为2H ∆,则12H H ∆=∆。
答:(1)对。
因为状态函数是状态的单值函数,状态固定后,所有的状态函数都有定值。
反之,状态函数都有定值,状态也就被固定了。
(2)不对。
虽然状态改变后,状态函数会改变,但不一定都改变。
例如,系统发生了一个等温过程,体积、压力等状态函数发生了改变,系统的状态已与原来的不同,但是温度这个状态函数没有改变。
(3)不对。
热力学能U 和焓H 是状态函数,而∆U ,∆H 仅是状态函数的变量。
V Q 和p Q 仅在特定条件下与状态函数的变量相等,所以V Q 和p Q 不可能是状态函数。
(4)不对。
系统可以降低自身的热力学能来对外做功,如系统发生绝热膨胀过程。
但是,对外做功后,系统自身的温度会下降。
(5)不对。
因为环境对系统进行机械搅拌,做了机械功,这时f 0W ≠,所以不符合p H Q ∆=的使用条件。
使用p H Q ∆=这个公式,等压和f 0W ≠,这两个条件一个也不能少。
(6)对。
因为焓H 是状态函数,只要反应的始态和终态都相同,则焓变的数值也相同,与反应具体进行的途径无关,这就是状态函数的性质,“异途同归,值变相等”。
但是,两个过程的热效应是不等的,即12Q Q ≠。
2.回答下列问题,并简单说明原因。
(1)可逆热机的效率最高,在其他条件都相同的前提下,用可逆热机去牵引火车,能否使火车的速度加快?(2)Zn 与盐酸发生反应,分别在敞口和密闭的容器中进行,哪一种情况放的热更多一些?(3)在一个用导热材料制成的圆筒中,装有压缩空气,圆筒中的温度与环境达成平衡。
如果突然打开筒盖,使气体冲出,当压力与外界相等时,立即盖上筒盖。
过一会儿,筒中气体的压力有何变化?(4)在装有催化剂的合成氨反应室中,2N (g )与2H (g)的物质的量之比为13:,反应方程式为223N (g)3H (g)2NH (g)+ 。
分别在温度为1T 和2T 的条件下,实验测定放出的热量对应为1()p Q T 和2()p Q T 。
但是用Kirchhoff 定律计算时21r m 2r m 1r()()d T p T H T H T C T ∆=∆+∆⎰计算结果与实验值不符,试解释原因。
答:(1)可逆热机的效率虽高,但是可逆过程是一个无限缓慢的过程,每一步都接近于平衡态。
所以,用可逆热机去牵引火车,在有限的时间内是看不到火车移动的。
所以,可逆功是无用功,可逆热机的效率仅是理论上所能达到的最高效率,使实际不可逆热机的效率尽可能向这个目标靠拢,实际使用的热机都是不可逆的。
(2)当然在密闭的容器中进行时,放的热更多一些。
因为在发生反应的物质的量相同时,其化学能是一个定值。
在密闭容器中进行时,化学能全部变为热能,放出的热能就多。
而在敞口容器中进行时,一部分化学能用来克服大气的压力做功,余下的一部分变为热能放出,放出的热能就少。
(3)筒中气体的压力会变大。
因为压缩空气冲出容器时,筒内的气体对冲出的气体做功。
由于冲出的速度很快,筒内气体来不及从环境吸热,相当于是个绝热过程,所以筒内气体的温度会下降。
当盖上筒盖又过了一会儿,筒内气体通过导热壁,从环境吸收热量使温度上升,与环境达成平衡,这时筒内的压力会增加。
(4)用Kirchhoff 公式计算的是反应进度等于1 mol 时的等压热效应,即摩尔反应焓变。
用实验测定的是反应达平衡时的等压热效应,由于合成氨反应的平衡转化率比较低,只有25%左右,所以实验测定值会比理论计算的结果小。
如果将反应物过量,使生成产物的数量与化学计量方程的相同,那实验值与计算值应该是等同的。
3.理想气体的绝热可逆和绝热不可逆过程的功,都可用公式V W C T =∆计算,那两种过程所做的功是否一样?答:当然不一样,因为从同一个始态出发,绝热可逆与绝热不可逆两个过程不可能到达同一个终态,两个终态温度不可能相同,即∆T 不可能相同,所以做的功也不同。
通常绝热可逆过程做的功(绝对值)总是大于不可逆过程做的功。
4.指出如下所列3个公式的适用条件:(1)p H Q ∆= (2)V U Q ∆= (3)12lnV W nRT V =答:(1)式,适用于不做非膨胀功(f 0W =)的等压过程(d 0p =)。
(2)式,适用于不做非膨胀功(f 0W =)的等容过程(d 0V =)。
(3)式,适用于理想气体不做非膨胀功(f 0W =)的等温可逆过程。
5.用热力学的基本概念,判断下列过程中,W ,Q ,U ∆和H ∆的符号,是0>,0<,还是0=。
第一定律的数学表示式为 U Q W ∆=+。
(1) 理想气体的自由膨胀(2) van der Waals 气体的等容、升温过程(3) 反应 22Zn(s)2HCl(aq)ZnCl (aq)H (g)+=+在非绝热、等压条件下进行(4) 反应22H (g)Cl (g)2HCl(g)+=在绝热钢瓶中进行 (5) 在273.15 K ,101.325kPa 下,水结成冰 答:(1)W = 0 因为是自由膨胀,外压为零。
Q = 0 理想气体分子之间的相互引力小到可以忽略不计,体积增大,分子间的势能并没有变化,能保持温度不变,所以不必从环境吸热。
∆U = 0 因为温度不变,理想气体的热力学能仅是温度的函数。
或因为W = 0,Q = 0,所以∆U = 0。
∆H = 0 因为温度不变,理想气体的焓也仅是温度的函数。
或因为H U pV =+,∆U = 0,()()0pV nRT ∆=∆=所以∆H = 0。
(2)W = 0 因为是等容过程,膨胀功为零。
Q > 0 温度升高,系统吸热。
∆U > 0 系统从环境吸热,使系统的热力学能增加。
∆H > 0 根据焓的定义式,()0H U pV U V p ∆=∆+∆=∆+∆>。
(3)W < 0 反应会放出氢气,要保持系统的压力不变,放出的氢气推动活塞,克服外压对环境做功。
Q < 0 反应是放热反应。
∆U < 0 系统既放热又对外做功,使热力学能下降。
∆H < 0 因为这是不做非膨胀功的等压反应,∆H = Q p。
(4)W = 0 在刚性容器中,进行的是恒容反应,不做膨胀功。
Q = 0 因为用的是绝热钢瓶∆U = 0 根据热力学第一定律,能量守恒,热力学能不变。
以后,在不考虑非膨胀功的情况下,只要是在绝热刚性容器中发生的任何变化,W,Q和U∆都等于零,绝热刚性容器相当于是一个孤立系统。
∆H >0 因为是在绝热钢瓶中发生的放热反应,气体分子数没有变化,钢瓶内的温度会升高,导致压力也增高,根据焓的定义式,可以判断焓值是增加的。
∆=∆+∆=∆∆∆>>H U p V V p p H()0,或()0,∆=∆+∆=∆∆∆>>H U p V n R T T H(5)W <0 在凝固点温度下水结成冰,体积变大,系统克服外压,对环境做功。
Q <0 水结成冰是放热过程。
∆U <0 系统既放热又对外做功,热力学能下降。
∆H < 0 因为这是等压相变,∆H = Q p。
6.在相同的温度和压力下,一定量氢气和氧气从四种不同的途径生成水:(1)氢气在氧气中燃烧,(2)爆鸣反应,(3)氢氧热爆炸,(4)氢氧燃料电池。
在所有反应过程中,保持反应方程式的始态和终态都相同,请问这四种变化途径的热力学能和焓的变化值是否相同?答:应该相同。
因为热力学能和焓是状态函数,只要始、终态相同,无论经过什么途径,其变化值一定相同。
这就是状态函数的性质:“异途同归,值变相等”。
7.一定量的水,从海洋蒸发变为云,云在高山上变为雨、雪,并凝结成冰。
冰、雪熔化变成水流入江河,最后流入大海,一定量的水又回到了始态。
问历经整个循环,这一定量水的热力学能和焓的变化是多少?答:水的热力学能和焓的变化值都为零。
因为热力学能和焓是状态函数,不论经过怎样复杂的过程,只要是循环,系统回到了始态,热力学能和焓的值都保持不变。
这就是状态函数的性质:“周而复始,数值还原”。
8.在298 K ,101.3 kPa 压力下,一杯水蒸发为同温、同压的气是一个不可逆过程,试将它设计成可逆过程。
答:通常有四种相变可以近似看作是可逆过程:(1)在饱和蒸气压下的气-液两相平衡,(2)在凝固点温度时的固-液两相平衡,(3)在沸点温度时的气-液两相平衡,(4)在饱和蒸气压下的固-气两相平衡(升华)。
可以将这个在非饱和蒸气压下的不可逆蒸发,通过两种途径,设计成可逆过程:(1) 绕到沸点;将298 K ,101.3 kPa 压力下的水,等压可逆升温至373 K ,在沸点温度下可逆变成同温、同压的蒸气,然后再等压可逆降温至298 K 。
(2) 绕到饱和蒸气压;将298 K ,101.3 kPa 压力下的水,等温可逆降压至饱和蒸气压s p ,在298 K 和饱和蒸气压下,可逆变成同温、同压的蒸气,再等温可逆升压至101.3 kPa 。
变化的示意图如下:b2222H O (l,373 K ,101.3 kPa )H O (g,373 K ,101.3 kP a )H O (l,298 K ,101.3 kPa )H O (g,298 K ,101.3 kPa ) T↑ (1)↓↓ (2)298 K2s 2sH O (l,298 K ,)H O (g,298 K ,)p p ↑究竟设计哪一种可逆途径,要根据题目的已知条件决定。
四.概念题参考答案1.对于理想气体的热力学能,有下述四种理解:(1) 状态一定,热力学能也一定(2) 对应于某一状态的热力学能是可以直接测定的 (3) 对应于某一状态,热力学能只有一个数值,不可能有两个或两个以上的数值(4) 状态改变时,热力学能一定跟着改变,其中都正确的是: ( )(A) (1),(2) (B) (3),(4) (C) (2),(4) (D) (1),(3) 答:(D)。
热力学能是状态的单值函数,其绝对值无法测量。
2.有一高压钢筒,打开活塞后气体喷出筒外,当筒内压力与筒外压力相等时关闭活塞,此时筒内温度将 ( )(A) 不变 (B) 升高 (C) 降低 (D) 无法判定 答:(C)。