物理化学课程指导书(含答案)定稿

实验１ 液相反应实验平衡常数的测定一、 目的和要求1、利用分光光度计测定低浓度下铁离子与硫氰酸根离子生成硫氰合铁离子液相反应的实验 平衡常数。

2、通过实验了解实验平衡常数的数值不因反应物初始浓度不同而变化。

二、 基本原理铁离子与硫氰酸根离子在溶液中可生成一系列的络离子，并共存于同一的平衡体系中，但当铁离子与硫氰酸根离子的浓度很低时，只有如下的反应：3+-2+Fe SCN FeSCN +即反应被控制在仅仅生成最简单的FeSCN 2+络离子。

其平衡常数表示为：23FeSCN Fe SCN c c K c c ++-=通过实验和计算可以看出，在同一温度下，改变铁离子（或硫氰酸根离子）浓度时，溶液的颜色改变，平衡发生移动，但平衡常数c K 保持不变。

根据朗伯—比尔定律可知吸光度与溶液浓度成正比。

因此，可借助于分光光度计测定其吸光度，从而计算出平衡时硫氰合铁离子的浓度以及铁离子和硫氰酸根离子的浓度，进而求出该反应的平衡常数c K 。

三、 仪器和试剂7220型分光光度计，50mL 烧杯4个；50mL 锥角瓶2个；10mL 移液管6支。

4410-⨯mol·L -1的NH 4SCN 溶液；1110-⨯ mol·L -1、2110-⨯mol·L -1的FeCl 3溶液。

四 、实验步骤1、不同浓度试样的配制取4个50mL 的烧杯，编成1、2、3、4号。

用移液管向编号的烧杯中各注入5mL 4410-⨯mol ·L -1的NH 4SCN 溶液。

另取四种各不相同的FeCl 3溶液各5mL 分别注入各编号的烧杯中。

使体系中SCN -离子的初始浓度与Fe 3+离子的初始浓度达到下表所示的数值。

为此，可按以下步骤配制不同浓度的Fe 3+离子溶液： 在1号烧杯中直接注入5mL 1110-⨯mol·L -1的Fe 3+离子溶液； 在2号烧杯中直接注入5mL 2110-⨯mol·L -1的Fe 3+离子溶液；取50mL 锥形瓶1个，注入10mL 2110-⨯mol·L -1的Fe 3+离子溶液，然后加纯水10mL 稀释，取出稀释液（Fe 3+离子浓度3510-⨯mol·L -1）5mL 加到3号烧杯中。

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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。

《物理化学》学习辅导材料之一物理化学学习指导书（《物理化学》备课组，2006.10.）编者的话：为了更好地帮助同学复习巩固所学的基本概念、基本理论和基本知识，我们选编了一些“复习思考题”供同学们选作，请同学们发现问题后及时向我们提出来，对于不够完善之处今后将逐步完善，对于错误之处将予以修正。

热力学一、判断题：1、在定温定压下，CO2由饱和液体转变为饱和蒸气，因温度不变， CO2的热力学能和焓也不变。

( )2、25℃时H2(g)的标准摩尔燃烧焓等于25℃时H2O(g)的标准摩尔生成焓。

（）3、稳定态单质的Δf H mΘ(800K)=0 。

( )4、d U=nC v,m d T公式对一定量的理想气体的任何pVT过程都适用。

( )5、系统处于热力学平衡态时，其所有的宏观性质都不随时间而变。

（）6、若系统的所有宏观性质均不随时间而变，则该系统一定处于平衡态。

（）7、隔离系统的热力学能是守恒的。

（）8、隔离系统的熵是守恒的。

（）9、一定量理想气体的熵只是温度的函数。

（）10、绝热过程都是定熵过程。

（）11、一个系统从始态到终态，只有进行可逆过程才有熵变。

（）12、系统从同一始态出发，经绝热不可逆过程到达的终态，若经绝热可逆过程，则一定达不到此终态。

（）13、热力学第二定律的克劳修斯说法是：热从低温物体传到高温物体是不可能的。

（）14、系统经历一个不可逆循环过程，其熵变> 0。

（）15、系统由状态1经定温、定压过程变化到状态2，非体积功W’<0，且有W’> G和 G<0，则此状态变化一定能发生。

（）16、绝热不可逆膨胀过程中 S >0，则其相反的过程即绝热不可逆压缩过程中 S <0。

（）17、临界温度是气体加压液化所允许的最高温度。

( )18、可逆的化学反应就是可逆过程。

( )19、Q和W不是体系的性质，与过程有关，所以Q + W也由过程决定。

( )20、焓的定义式H = U + pV是在定压条件下推导出来的，所以只有定压过程才有焓变。

物理化学第五版课后习题答案解析第五章 化学平衡5－1．在某恒定的温度和压力下，取n 0﹦1mol 的A (g )进行如下化学反应：A (g )B (g )若0B μ﹦0A μ，试证明，当反应进度﹦0.5mol 时，系统的吉布斯函数G 值为最小，这时A ，B 间达到化学平衡。

解： 设反应进度为变量A (g )B (g )t ﹦0 n A , 0﹦n 0 0 0﹦0t ﹦t 平 n A n B﹦BBn ν n B ﹦B，n A ﹦n 0－n B ﹦n 0－B，n ﹦n A ＋n B ﹦n 0气体的组成为：y A ﹦A n n ﹦00B n n νξ-﹦01n ξ-，y B ﹦B nn﹦0n ξ各气体的分压为：p A ﹦py A ﹦0(1)p n ξ-，p B ﹦py B ﹦p n ξ各气体的化学势与的关系为：0000ln ln (1)A A AA p p RT RT p p n ξμμμ=+=+- 0000lnln B B B B p p RT RT p p n ξμμμ=+=+⋅ 由 G ＝n AA＋n BB＝(n A 0A μ＋n B 0B μ)＋00ln(1)A p n RT p n ξ-＋00ln B p n RT p n ξ⋅ ＝[n 0－A μ＋0B μ]＋n 00lnpRT p ＋00()ln(1)n RT n ξξ--＋0ln RT n ξξ 因为 0B μ﹦0A μ，则G ＝n 0(0A μ＋0lnpRT p)＋00()ln(1)n RT n ξξ--＋0ln RT n ξξ ,0()ln T p G RT n ξξξ∂=∂- 20,20()()T p n RT Gn ξξξ∂=-∂-＜0 令 ,()0T p Gξ∂=∂011n ξξξξ==-- ﹦0.5 此时系统的G 值最小。

5－2．已知四氧化二氮的分解反应 N 2O 4 (g ) 2 NO 2(g )在298.15 K 时，0r m G ∆＝4.75kJ ·mol －1。

物理化学课程指导书（含答案）定稿课程指导书物理化学教研室编2022.12物理化学先进网络课程课程指导书第一章气体的PVT关系一、预习思考题1.ig气体状态方程是如何建立的？ig微观模型是什么？摩尔气体常数是如何获得的？2.实际气体与理想气体有什么不同？实际气体的范德华方程是如何建立的？3.气体临界状态有什么特征？4.什么是对比状态什么是对应状态原理？如何证明对应状态原理成立？5.压缩因子是如何定义的？代表的意义是什么？二、基本概念题1.填空题（1）27℃时，已知钢瓶中某物质的对比温度为9.19，则瓶中物质肯定是体无疑，其临界温度为（2）气体的压缩因子Z的定义是Z=（3）某实际气体的状态方程为pVm=RT+ap,式中a为大于零的常数，此气体偏离理想气体的主要微观原因是：（4）试写出范德华（VanderWaal）方程(5)恒温100℃，在一个带有活塞的气缸中装有3.5mol的水蒸气H2O(g),在平衡条件下，缓慢的压缩到压力P=KPa时，才能有水滴H2O(l)出现。

答案：（1）气体；32.64K（2）pVm/RT（3）分子本身占有体积（4）(pa)(Vmb)RT（5）101.3252Vm22.选择题（1）真实气体在何种情况下可近似看成理想气体（）。

（A）高温低压；（B）低温低压；（C）高温高压；（D）低温高压（2）T,V恒定的容器中，含有A和B两种理想气体，A的分压力和分体积分别为PA和VA，若往容器中再加入5mol的C理想气体,则A的分压力();A的分体积VA()。

（A）变大；（B）变小；（C）不变；（D）条件不全无法确定。

（3）在一个密闭容器里放有足够多的某纯液体物质，在相当大的温度范围内皆存在气（g）、液(l)两相平衡。

当温度逐渐升高时液体的饱和蒸汽压P某变大，饱和液体的摩尔体积Vm(l)()；饱和蒸气的摩尔体积Vm(g)()；△Vm=Vm(g)-Vm(l)()。

（A）变大；（B）变小；（C）不变；（D）无一定变化规律。

物理化学实验指导书实验一碳酸钙分解压的测定实验项目性质：验证性实验计划学时 4学时一、实验目的1. 了解一种测定平衡压力的方法——静态法。

2. 初步掌握普通真空操作技术，中高温的控制和测温方法。

3. 测定各温度下碳酸钙的分解压，从而计算在一定温度范围内的ΔH的平均值。

二、实验原理：碳酸钙高温分解，并吸收一定热量：CaCO3(S)CaO(S)CO2(g)在这个反应体系内存在固态CaCO3(s)、固态CaO(s)及气态CO2(g)这三个单独的相。

基本上不互相溶解。

因此在一定温度时，反应的标准平衡常数：KpCO2/p式中：PCO2表示在反应温度下，碳酸钙分解达平衡时CO2压力。

P为标准压力P= 100 kPa。

CaCO3在一定温度下，分解达平衡时，CO2的压力保持不变，称为分解压，分解压的数值随温度的升高而升高。

lnKrHm/RTrSm/R，rSm为反应的熵按照等压方程式的积分式：变化，R为气体常数。

在一定温度范围内因ΔrSm及ΔrHm变化不大，可视为常数，故可lnKA(1/T)B，以 lnK对1/T作图，得一直线，其斜率及截距将上式改写为分别为ArHm/R及BrSm/R，此可求出CaCO3分解反应的反应热及反应平均的熵变化。

应该注意，ΔH值会随温度变化，但在一个不太大的温度范围内，变化不多，故可以认为其平均值是常数。

而用上式处理。

三、仪器和试剂仪器：SK2-1-10H电阻炉、石英管、控温仪、瓷舟、DP-A 精密数字压力计、胶塞、循环水多用真空泵、电子天平试剂：粉状CaCO3 四、实验步骤1、称取约5克粉状CaCO3装在一小瓷舟内，送入石英管内相当于电炉的中心部位，然后用橡皮塞紧塞石英管。

2、抽真空。

停留10分钟后，检查压力有无变化。

如果压力计指示体系压力在增加，表示系统漏气。

应找出漏气原因，解决后，再检查至不漏气为止。

3、接通电源加热管状电炉，设定温度控制器的温度为600℃。

4、当温度为600℃时，二次抽真空。

物理化学第四版印永嘉答案【篇一：2、《物理化学》教学大纲(化学专业)】xt>一、课程基本信息（一）课程中文名称：物理化学（二）课程英文名称：physical chemistry （三）课程代码：15030100 15030101 （四）课程属性及模块：专业必修课（五）授课学院：理学院（六）开课学院：理学院（七）教材及参考书目教材：《物理化学》（第五版）上册，傅献彩，沈文霞等编，高等教育出版社，2005年《物理化学》（第五版）下册，傅献彩，沈文霞等编，高等教育出版社，2006年参考书：《物理化学核心教程》（第二版），沈文霞编，科学出版社，2009年《物理化学》，万洪文，詹正坤主编，高等教育出版社，2009年《物理化学简明教程》（第四版），印永嘉等编，高等教育出版社，2009年《物理化学学习指导》，孙德坤沈文霞等编，高等教育出版社，2009年《物理化学核心教程学习指导》，沈文霞等编，科学出版社，2009年《化学热力学基础》，李大珍编，北京师范大学出版社，1982年《物理化学》，朱文涛编，清华大学出版社，1995年《物理化学教程》（修订版），姚允斌，朱志昂编，湖南科技出版社,1995年（八）课程定位及课程简介《物理化学》是化学及相关学科的理论基础。

是化学、化工、冶金、材料等专业本科生必修的专业主干基础课之一。

它是从化学现象与物理现象的联系入手，借助数学、物理学等基础科学的理论及其提供的实验手段，来探求化学变化中最具普遍性的基本规律的一门学科。

它是先行课程无机化学、分析化学、有机化学普适规律的理论归纳和定量探讨，是后续专业知识深造和科研工作的理论基础，也是连接化学与其它学科的桥梁。

（九）课程设计基本理念依据“以学生为中心”的教育教学理念，本课程的教学目的主要是：（1）使学生在已学过的一些先行课程（无机化学、有机化学、分析化学、高等数学、普通物理学）的基础上，对化学运动作理论和定量探讨。

（2）使学生能系统地掌握物理化学的基本知识和基本原理，加深对自然现象本质的认识；（3）使学生学会物理化学的科学思维方法，培养学生提出问题、研究问题的能力，培养他们获取知识并用来解决实际问题的能力。

物理化学第四版课后习题答案物理化学第四版课后习题答案物理化学是一门综合性的学科，涵盖了物理学和化学的知识。

学习物理化学需要理解和掌握一定的理论知识，并通过解决问题来加深对这些知识的理解。

课后习题是一个很好的学习工具，通过解答习题可以巩固和应用所学的知识。

本文将为大家提供物理化学第四版课后习题的答案。

第一章：量子力学基础1. 量子力学是描述微观世界的物理理论，它通过波函数描述微观粒子的运动状态。

波函数的平方表示了找到粒子在某个位置的概率。

2. 波函数的归一化条件是∫|Ψ(x)|^2dx = 1，其中Ψ(x)是波函数。

3. 薛定谔方程描述了波函数的演化，它是一个时间无关的定态方程，形式为HΨ = EΨ，其中H是哈密顿算符，Ψ是波函数，E是能量。

4. 电子在原子中的运动状态由量子数来描述。

主量子数n描述了电子的能级大小，角量子数l描述了电子的轨道形状，磁量子数ml描述了电子在轨道上的方向。

5. 电子自旋是电子的一个内禀属性，它有两个可能的取值：向上自旋和向下自旋。

第二章：分子结构与光谱学1. 分子的几何构型对其性质有重要影响。

分子的几何构型可以通过VSEPR理论来确定，根据原子间的排斥力确定分子的空间结构。

2. 共振现象是指分子中电子的位置可以在不同原子间跳跃，从而使分子的结构发生变化。

3. 光谱学是研究物质与光的相互作用的学科。

分子的光谱可以提供关于分子结构和化学键的信息。

4. 红外光谱可以用来确定分子中的化学键类型和它们的存在形式。

5. 核磁共振光谱可以提供关于分子中原子核的信息，包括原子核的类型、数量和化学环境。

第三章：热力学1. 热力学是研究能量转化和能量传递的学科。

它描述了物质和能量之间的关系。

2. 热力学第一定律是能量守恒定律，它表明能量可以从一种形式转化为另一种形式，但总能量保持不变。

3. 热力学第二定律描述了能量转化的方向性，它表明自然界中能量转化总是朝着熵增的方向进行。

4. 熵是描述系统无序程度的物理量，它可以用来判断一个过程的可逆性。

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第一章化学热力学基础1.1 本章学习要求1. 掌握化学热力学的基本概念和基本公式2. 复习热化学内容；掌握Kirchhoff公式3. 掌握熵变的计算；了解熵的统计意义1.2内容概要1.2.1热力学基本概念1. 体系和环境体系（system）:热力学中，将研究的对象称为体系。

热力学体系是大量微观粒子构成的宏观体系。

环境（surroundings）：体系之外与体系密切相关的周围部分称作环境。

体系与环境之间可以有明显的界面，也可以是想象的界面。

①敞开体系（open system）：体系与环境间既可有物质交换，又可有能量交换。

②封闭体系（closed system）：体系与环境间只有能量交换，没有物质交换。

体系中物质的量守恒。

③孤立体系（isolated system）：体系与环境间既无物质交换，又无能量交换。

2. 体系的性质（property of system）用来描述体系状态的宏观物理量称为体系的性质（system properties）。

如T、V、p、U、H、S、G、F等等。

①广度性质（extensive properties）：体系这种性质的数值与体系物质含量成正比，具有加和性。

②强度性质（intensive properties）：这种性质的数值与体系物质含量无关，无加和性。

如T、p、d（密度）等等。

3. 状态及状态函数状态（state）：是体系的物理性质及化学性质的综合表现，即体系在一定条件下存在的形式。

热力学中常用体系的宏观性质来描述体系的状态。

状态函数（state function）：体系性质的数值又决定于体系的状态，它们是体系状态的单值函数，所以体系的性质又称状态函数。

根据经验知，一个纯物质体系的状态可由两个状态变量来确定，T、p、V是最常用的确定状态的三个变量。

例如，若纯物质体系的状态用其中的任意两个物理量（如T、p）来确定，则其它的性质可写成T、p的函数Z = f (T、p)。

状态函数的微小变化，在数学上是全微分，并且是可积分的。

《物理化学实验》课程实验教学大纲课程编号：31590070 学时：27 学分：一、课程的性质和任务《物理化学实验》是一门独立的课程。

是通过实验的手段，研究物质的物理化学性质以及这些物理化学性质与化学反应之间的关系。

物理化学实验课的主要目的是使学生掌握物理化学实验的基本方法和技能；培养学生正确记录实验数据和现象、正确处理实验数据和分析实验结果的能力；掌握有关物理化学的原理，提高学生灵活运用物理化学原理的能力。

通过实验，使学生初步了解物理化学的研究方法，包括实验现象的记录，实验条件的选择，重要物理化学性能的测量，实验数据的处理及可靠程度的判断，实验结果的分析和归纳、主要测试仪器的使用等，从而增强学生解决实际化学问题的能力。

通过物理化学实验的教学，还可以加深对物理化学和物质结构中某些重要的基本理论和概念的理解二、教学内容和方法1、实验前要充分预习，要求明确实验目的，熟悉实验原理，充分了解所用仪器设备的结构与使用方法2、实验过程中要认真仔细严格控制实验条件，仔细观察实验现象，仪器的使用操作要熟练，数据读取方法正确，确保实验数据及测量结果的准确度及精密度。

3、认真记录实验结果，写好实验报告。

真实记录数据，用正确的方法处理所得数据，图表清晰规范，结论合理，逐项写好实验报告中的内容。

物理化学实验课程与物理化学课程同步进行，教学对象为食品科学与工程专业的本科学生，学习时间为一个学期。

三、教学目的要求本课程由实验讲座和实验操作两个环节构成。

实验讲座的主要目的与要求如下：物理化学实验的目的要求，误差理论，数据处理和表达方法，实验预习方法和实验报告的书写方法，计算机辅助教学CAI课件的使用方法。

同时还包括实验室守则，实验室的安全防护，物理化学资料的查阅方法等。

实验操作内容见以下的各实验项目。

四、考试方式及方法平时考察与考试相结合，以独立成绩给予学分。

五、配套的实验教材或指导书物理化学第4版傅献彩高教社93－98物理化学实验复旦大学高教社93－98实验化学，刘约权李贵深高教社2000六、适用专业食品科学与工程（一）实验学时数：3（二）实验项目内容：讲授误差及产生原因与数据处理技术（三）实验室名称：化学中心实验室物理化学实验室实验二硫酸铜溶解热的测定（一）实验学时数：3（二）实验项目内容：1、量热法测定硫酸铜无限稀释摩尔溶解热2、雷诺校正法对搅拌等产生的热交换进行校正，求出由于溶解热而产生的温差（三）主要仪器设备及配套数溶解热测定装置12套（四）实验室名称：化学中心物理化学实验室实验三溶液表面张力的测定（一）实验学时数：3（二）实验项目内容：1、测定乙醇溶液的表面张力2、测定乙醇溶液的表面吸附量3、学会使用压力计（三）主要仪器设备及配套数表面张力测定仪12套（四）实验室名称：化学中心物理化学实验室实验四完全互溶双液系气液平衡相图（一）实验学时数：3（二）实验项目内容：1、沸点的测定2、液体折光率及组成的测定3、阿贝折光仪的使用方法（三）主要仪器设备及配套数：沸点仪、阿贝折光仪等各12套（四）实验室名称：化学中心物理化学实验室实验五液体饱和蒸汽压的测定（一）实验学时数：3（二）实验项目内容：1、测定环己烷不同温度时的饱和蒸汽压2、求算平均摩尔汽化焓及正常沸点3、学会使用压力计主要仪器设备及配套数（三）液体饱和蒸汽压测定装置12套（四）实验室名称：化学中心物理化学实验室实验六电导率法测定弱电解质的电离常数（一）实验学时数：3（二）实验项目内容：1、电导率仪的使用方法2、弱电解质的电离常数的电导法测定（三）主要仪器设备及配套数液体饱和蒸汽压测定装置12套（四）实验室名称：化学中心物理化学实验室实验七原电池电动势的测定（一）实验学时数：3（二）实验项目内容：1、电位差计的工作原理与使用方法2、原电池电动势的测定3、电动势法测定溶液的PH（三）主要仪器设备及配套数电位差计、原电池等各12套（四）实验室名称：化学中心物理化学实验室实验八一级反应动力学评价----蔗糖的转化（一）实验学时数：3（二）实验项目内容：1、用旋光仪测定蔗糖水解液的旋光度2、测定蔗糖水解的速率常数及半衰期（三）主要仪器设备及配套数旋光仪、容量瓶、旋光管等12套（四）实验室名称：化学中心物理化学实验室实验九溶液黏度的测定（一）实验学时数：3（二）实验项目内容：1、用奥氏黏度计测定溶液的黏度2、熟悉恒温槽的原理与控温技术（三）主要仪器设备及配套数奥氏黏度计、超级恒温槽等12套（五）实验室名称：化学中心物理化学实验室实验十物质磁化率的测定（一）实验学时数：3（二）实验项目内容：1、用“古埃法”测定磁化率2、熟悉磁天平的结构和使用技术（三）主要仪器设备及配套数磁天平4套（四）化学中心实验室物理化学实验室实验十一电化学综合测定（一）实验学时数： 3（二）实验项目内容：1、有关电化学性质的测定2、熟悉综合测定仪的结构及使用方法（三）主要仪器设备及配套数电化学综合测定2套（四）化学中心实验室物理化学实验室实验十二凝固点下降法物质摩尔质量的测定（一）实验学时数：3（二）实验项目内容：1、了解凝固点下降法物质摩尔质量的测定原理2、测定物质的摩尔质量（三）主要仪器设备及配套数物质摩尔质量的测定装置12套（四）化学中心实验室物理化学实验室。