物理化学习题答案.

1、物理化学习题第一章 热力学第一定律一、问答题1. 什么是系统？什么是环境？答：将一部分物质从其他部分中划分出来，作为研究的对象，这一部分物质就称为系统；系统 之外与系统密切相关的部分称为环境。2. 什么是状态函数？答：由系统状态确定的系统的各种热力学性质，称为系统的状态函数。3. 什么是等压过程？答：在环境压力恒定下，系统始、终态压力相同且等于环境压力的过程。4. 什么是热力学能？答： 是系统中物质的所有能量的总和5. 什么是热力学第一定律？答：将能量守恒与转化定律应用于宏观的热力学系统即为热力学第一定律。6. 什么是体积功答：因系统的体积变化而引起的系统与环境之间交换的功7. 可逆过程有哪些

2、特点？答：（1）可逆过程是以无限小的变化进行，系统始终无限接近于平衡态，即整个过程由一系列 无限接近于平衡的状态所构成。（2）系统在可逆过程中作最大功，环境在可逆过程中作最小功，即可逆过程效率最高。 （3）沿与过程原来途径相反方向进行，可是系统和环境完全恢复原态，而没有任何耗散效应。8. 什么是理想气体？答：分子本身不占有体积，分子之间没有作用力，实际不存在的假想气体。当温度不是很低或 很高，压力不是很低或很高，或没有其他特殊条件时，一般气体均视为理想气体。9. 什么是标准摩尔生成焓？答：规定在标准压力 p(100kpa)和指定温度 t 时，由最稳定单质生成标准状态下 1 摩尔化合物 的焓变称

3、为该化合物在此温度下的标准摩尔生成焓。10. 夏天为了降温， 采取将室内电冰箱门打开， 接通电源并紧闭门窗 （设墙壁门窗均不传 热） 。该方法能否使室内温度下降？为什么？答：不能。该情况相当于一个绝热系统中作电功，电机发热只能使室温升高。二、判断题（正确打，错误打）1. 由于 p 和 v 都是状态函数， 则 pv 也是状态函数。 （ ） 2. 状态函数改变后，状态一定改变。 （ ） 3. 孤立系统内发生的一切变化过程，其 u 必定为零。 （ ）4. 温度越高， q 值越大。（ ）5. 等压过程是指系统在变化过程中系统的压力等于环境的压力。 （ ） 6. 不做非体积功是指系统的始态和终态的体积相

4、同。 （ ） 7. 在标准状态下，最稳定单质的焓值等于零。 （ ） 8. o2 （g）的标准摩尔燃烧焓等于零。 （ ） 9. h2o （l）的标准摩尔燃烧焓等于零。 （ ） 10. h2 和 o2 在绝热钢瓶中发生反应的 u 等于零。 （ ）1 / 31三、选择题（选 1 个答案）1. 是状态函数。ag b u cw d q（ a ）2.不是状态函数。（ d ）ah b u c s d g 3.具有广度性质。（ b ）at b 、u c p d （密度）4.具有强度性质。（ d ）as b v c g d （粘度） 5. 的标准摩尔生成焓等于零。ac（石墨） b c（金刚石） cco2 d c

5、o（ a ）6的标准摩尔燃烧焓等于零。（ c ）ac（石墨） b c（金刚石） cco2 d co7.理 想 气 体 在 外 压 为 101.325kpa 下 的 等 温 膨 胀 ， 该 过 程 的 。（ a ）aq0 b q0 d u 0 b u =0 ch0 dh0 c wv )u=q+w=40.7-3.101=37.56kj3 / 31r mr mr mr mr mr mr mr m4.已知 298.2k 时，nacl(s)、h2so4(l)、na2so4 (s)和 hcl(g)的标准摩尔生成焓分别为-411、-811.3、-1383 和-92.3 kjmol-1，求下列反应 2nacl

6、(s) + h2so4(l) = na2so4(s) + 2hcl(g) 在 298.2k 时的 h 。解：2nacl(s) + h2so4(l) = na2so4(s) + 2hcl(g) h =（h）产物-（h）反应物=（-1383-92.3*2）-（-411*2-811.3）=65.7kj/mol5.已知（1）zn (s) + o2 (g) = zno (s) （2）hg (s) + o2 (g) = hgo (s) h h = 351.5 kjmol-1= 90.8 kjmol-1求 （3）zn (s) + hgo (s)= zno (s) + hg (s) 的 h 解：因为反应（ 1

7、）-反应（2）=反应（3）所以 h （3） h （1） h （2）=351.5-90.8=260.7kj/mol第二章 热力学第二定律一、问答题1. 什么是热力学第二定律？答：热量由低温物体传给高温物体而不引起其他变化，是不可能的。2. 什么是卡诺循环？答：工作物质从高温热源（t2 ）吸取热量 q2，一部分做功 w，一部分放热 q1 给低温热源（t1）， 这个由处于不同温度的两等温步骤和两绝热步骤所组成的可逆循环即为卡诺循环。3. 熵的物理意义是什么？答：熵是系统混乱程度的度量。4. 如何用熵判据判断过程的方向？答：孤立系统的熵值永远不会减少，（熵增原理），孤立系统杜绝了一切人为控制则可用熵增

8、原 理来判别过程的自发方向。孤立系统中使熵值增大的过程是自发过程也是不可逆过程；使系统 的熵值保持不变的过程是可逆过程，系统处于平衡态；孤立系统中不可能发生使熵值变小的任 何过程。5. 如何用吉布斯能判据判断过程的方向？答：在等温等压和 w=0 的条件下，封闭系统自发过程总是朝着吉布斯能减小的方向进行，直至 吉布斯能降到极小值（最小吉布斯能原理），系统达到平衡。6. 如何用亥姆霍兹能判据判断过程的方向？答：在等温等溶和非体积功 w=0 的条件下封闭系统自发过程朝着亥姆霍兹能减少的方向进行直 至亥姆霍兹能达到极小值（最小亥姆霍兹能原理），系统达到平衡。7. 空调可以把热从低温热源传递到高温热源，

9、这是否与热力学第二定律矛盾？为什么？答：不矛盾，克劳斯说的是“不可能把热从低温物体传到高温物体，而不引起其他变化”，而 冷冻机系列环境作了电功却得到了热，热变为功是不可逆过程，所以环境发生了变化。 8. 一般情况下，温度升高，固体溶解度增大，气体溶解度减小，请用热力学原理解释之。 答： 一般情况下，固体溶解是熵增加过程，而气体溶解是熵减少过程。根据 g=h-ts 提高温 度对固体溶解有利而对气体溶解不利。9.什么是热力学第三定律？4 / 31答：在绝对零度，任何纯物质完整晶体的熵等于零。10. 什么是标准摩尔熵？答：1 摩尔物质处于温度 t 时在标准状态下的规定熵又称该物质在温度 t 时的标准

10、摩尔熵。 二、判断题（正确打，错误打）1. 根据热力学第二定律， 热不能从低温物体传到高温物体。 （ ） 2. 功可以完全变为热而不发生其它变化。 （ ） 3. 只要不违反能量守恒， 任何过程都有可能发生。 （ ） 4. 在常压下，0水结冰是熵增大过程。 （ ） 5. 非理想气体经过绝热可逆过程，熵保持不变。 （ ）6. 最稳定单质的标准摩尔熵等于零。（ ）7. 金刚石的标准摩尔生成吉布斯能等于零。 （ ） 8. 某电解反应在等温等压下自发进行，该反应的g 一定小于零。 （ ） 9. 理想气体绝热可逆膨胀过程的g 等于零。 （ ） 10. 1mol 25，101.3kpa 液态水向真空膨胀成

11、25，101.3kpa 水蒸气的g 大于零。 （ ）三、选择题（选 1 个答案）1. 在 等 温 等 压 不 做 非 体 积 功 的 情 况 下 ， 下 列 哪 个 过 程 肯 定 能 自 发 进 行 ？ （c ）ah0，s0 bh0，s0ch0 dh0，s0，s0 bg0，s0cg0 dg0，s03. 1 mol 0 、 101.325kpa 的 水 在 等 温 等 压 下 变 为 冰 ， 该 过 程 的 。 （ a ）ag=0，h0 bg=0，h=0cg0，h0 dg0，s0 bh0，s0ch0 dh0，s0 d绝热可逆过程的 s09. 若 n2(g) 和 o2 (g) 都视为理想气体，等

12、温等压下， 1 moln2 (g) 和 1 molo2 (g)混合 后 ， 不 发 生 变 化 的 一 组 热 力 学 性 质 是 。 （ a ）au、h、v bu、h、g c s、f、g d v、f、s10. 1 mol 10 0、101.325kpa 的水在等温等压下变为水蒸气，该过程的 。 （b ）ag=0，h0cg0，h0 dg0四、填空题1. 自发过程的共同特征是 具有方向的单一和限度，不可逆，做功的能力 。2. 热力学第二定律主要是解决了 过程方向限度 问题。3. 水和乙醇混合过程的 s 大于 零（填“小于”、“大于”或“等于” ） 。4. 苯和甲苯混合过程的 g 小于 零（填“小

13、于”、“大于”或“等于” ） 。5. 理想气体的卡诺循环由等温可逆膨胀、绝热可逆膨胀、等温可逆压缩和 绝热可逆压缩 所 组成。6. g=h-ts 的适用条件是 等温过程 。7. 吉布斯能判据的适用条件是 封闭系统等温等压和非体积功为零 。8. 1mol 100，101.3kpa 液态水的吉布斯能 等于 1mol 100，101.3kpa 气态水的吉布斯 能（填“小于”、“大于”或“等于” ） 。9. 合成氨反应的 s 小于 零（填“小于”、“大于”或“等于” ） 。10. 亥姆霍兹能判据的适用条件是 等温等容和非体积功为零 。五、计算题1. 1 mol甲苯在其沸点 383.2k时蒸发为气，已知

14、该温度下甲苯的汽化热为 362 kjkg-1，求该过程的 q、w、h 和g。解：q=362*0.092=33.304kjw=-p(vg-vi)=-pvg=-rt=-8.314*383.2=-3185.9248jh=q=33.304kjg=02.计算下列等温（25）反应的熵变： 2c（石墨） + 3h2（g） c2h6（g）已知 25时 c（石墨） 、h2（g）和 c2h6（g）的标准摩尔熵分别为：5.74 jmol-1k-1、 130.6 jmol-1k-1 和 229.5 jmol-1k-1。解： s =s r m m，c2h6,g-3 sm，h2, -2 sgm，c,s3.=229.5-3

15、*130.6-2*5.74=- 173.78 jmol -1k-1有一大恒温槽，其温度为 96.9，室温为 26.9，经过相当时间后，有 4184j 的热因恒6 / 31温槽绝热不良而传给室内空气，试求：(1)恒温槽的熵变；(2)空气的熵变；(3)试问此过程是否 可逆。解：（1）s =-q/t =-4184/ （96.9+273 ）=-11.3 jk 槽 槽-1（2）s =q/t =4184/（26.9+273 ）=13.95 jk 空 空-14.（3）因为 s =s +s =-11.3+13.95=2.65 jk -10总 槽 空所以不可逆。在 25和标准状态下，已知金刚石的标准摩尔生成焓为

16、 1.90 kjmol-1 ，金刚石和石墨的标准摩尔熵分别为 2.44 jmol-1k-1 和 5.69jmol-1k-1，求 石墨金刚石 的 rgm，并说明在此条件下，哪种晶型更加稳定？解： sr m=s，金刚石 ,s- s，石墨, =2.44-5.69=-3.25 jmols-1k-1r gm=rh-t srm=1.90*1000- （25+273 ）*（-3.25 ）=2868j/mol=2.87kj/mol5.石墨更稳定在 25和标准状态下，已知 caco3(s) 、cao(s) 和 co2(g)的标准摩尔生成焓分别为-1206.92 kjmol-1 、 -635.09kjmol-1

17、和 -393.51 kjmol-1 ， 标准摩尔熵分别为 92.9 jmol-1k-1、39.75 jmol-1k-1 和 213.74jmol-1k-1，求：caco3(s)=cao(s)+co2(g) 的 rg m。解：rh=-635.09+ （-393.51）-（-1206.92）=178.32 kjmol-1 sr m=213.74+39.75-92.9=160.59 jmol-1k-1rgm=rh-t srm=178.32*1000- （273+25 ）*160.59=130464 jmol-1=130.46 kjmol-1第三章 化学平衡一、问答题1.什么是标准生成吉布斯能？答：在

18、标准压力 p 下，最稳定单质的吉布斯能为零，由稳定单质生成一摩尔某化合物时反应的标准吉布斯能变化就是该化合物的标准生成吉布斯能gm2.化学反应 caco3(s)=cao(s)+co2(g) 必须在高温下进行，请用热力学原理解释之。答：化学反应 caco3(s)=cao(s)+co2(g) 是吸热反应，提高反应温度可以增大平衡常数，有利于 反应正向进行。3.乙苯脱氢生成苯乙烯 c6h5c2h5 （g） c6h5ch=ch2 （g）+ h2（g）是吸热反应，通入过热水蒸气（不参加反应）可以提高苯乙烯产率，为什么？答：乙苯脱氢生成苯乙烯是吸热反应，提高反应温度有利；该反应也是增加体积的反应，减少 压

19、力有利。通过通入过热水蒸气即可以提供热量，维持较高的反应温度，同时还由于水蒸气不 参加反应，起稀释作用，与减少压力效果等同。二、判断题（正确打，错误打）7 / 311.对于合成氨反应 3h2（g）+n2（g）=2nh3（g） ，提高压力可以增大平衡常数，从而提高产率()2.增 加 反 应 物 浓 度 ， 使 rgm减 小 ， 有 利 于 反 应 正 向 进 行 。（ ）3.某化学反应的 0 g m r tb，两者可构成最高恒沸物，组分为 e。现将任意比例的 a 和 b 混合，于 精 馏 塔 中 蒸 馏 ， 则 塔 顶 馏 出 物 为 。 （ d ）a纯 a b纯 b c 恒沸物 e d 可能为

20、 a，也可能为 b7.简单低共熔双组分系统 t-x 相图如图所示。当物系点 m 随温度下降时，固相物质与液相物质重量的比值。（ a ）a增大 b 减小 c 不变 d先增大，后减小8.双组分系统的最低共熔点，由相组成。 （ d ）a0 b 1 c 2 d 3四、填空题1.在常温常压下，由 o2（g） 、n2（g） 、co2 （g）和 h2o （l）等四种物质组成的平衡系统含有 2 相。2.碳酸钠与水可以形成三种含水盐。在一个大气压下，最多可以得到 212 / 31种与冰共存的含水盐。3.碳 酸 钠 与 水 可 以 形 成 三 种 含 水 盐 ： na2co3h2o(s) 、 na2co37h2o

21、(s) 和na2co310h2o(s)。在常压下，na2co3(s) 与 na2co3 溶液及一种 na2co3 则该含水盐含有 1 个水分子。含水盐(s)三相平衡，4.硫酸与水可形成三种水合物：h2so4 h2o(s)、h2so42h2o(s)和 h2so44h2o(s) 。常压下，h2o (s)子。与 h2so4 溶液及一种 h2so4 水合物 (s)三相平衡， 则该水合物含有 4个水分5.6.单组分系统三相点的自由度等于 0 。 双组分系统恒沸点的自由度等于 0 。7.8.在相图中，代表系统总组成的点 在相图中，代表各相组成的点称为物系点。 称为相点。9.已知 a 和 b 不会形成恒沸混

22、合物，纯 a 的沸点低于纯 b 的沸点。对任一比例的 a 和 b混合物进行精馏，塔底馏出物是纯 b 。10.固体混合物在某个比例时的熔点最低，该熔点 称为最低共熔点。五、计算题1.已知水的气化热为h=40.67kjmol-1，求 p=404.13kpa 时水的沸点。解：lnp /p =h(t -t )/rt t 2 1 2 1 12p =101.32kpa ti=100+273=373k p2=404.13kpa h=40.67kjmol -1 1ln(404.13/101.32)=40670*(t -373)/(8.314*373*t )2 2t =144.122.乙酰乙酸乙酯是重要的化学试

23、剂，它的蒸气压方程为 5960lnpbt=- +此试剂在正常沸点181时部分分解，但在 70是稳定的。用减压蒸馏法提纯时，压力 应减低到多少？并求该试 剂的摩尔气化热。解：1）已知正常沸点 181时的压力是 p 101.325kpa ，代入方程1lnp =（-5960/t ）+b1 1ln101.325= （-5960/454 ）+bb=17.746已知稳定温度 70代入方程lnp =（-5960/t ）+b2 2lnp =（-5960/343 ）+17.7462lnp =0.3699 p=1454pa22）-vaphm/r=5960-vaphm=5960*8.314=49.55kj/mol3

24、. 如图所示，当 t = t1 时，由 8mol a 与 2mol b 组成的二组分固 -液平衡系统的物系点为 o 点，液相点 m 所对应的液相组成为 b(l)x =0.5 ，固相为纯 a，求此时平衡共存两相的量。解：根据杠杆规则：n /n =（0.5-0.2）/0.2=3/2s l由于 n +n =8mol+2mol=10mols l所以 n =6mol n =4mols l13 / 314.以下是对硝基氯苯和邻硝基氯苯在常压下的固液平衡相图。 （1）分别说明图中四块区域由哪些相组成。a 区（上面）：液相b 区（中左）：液相+固相邻硝基氯苯c 区（中右）：液相+固相对硝基氯苯d 区（下面）：

25、固相邻硝基氯苯 +固相对硝基氯苯（2）当 70g 对硝基氯苯和 30g 邻硝基氯苯高温熔化后再冷却至 50.10时（即相图中的点 a， 液相组成为：对硝基氯苯重量百分含量为 60.18） ，每个相的重量多少？解：根据杠杆规则：n /n =（70-60.18 ）/（100-70 ）=9.82/30s ln =（70+30 ）*9.28/（30+9.82）=24.66gsn =（70+30）*30/（30+9.82）=75.34gl第五章 电化学一、问答题1.什么是电导率？答：相距一米，截面积为一平方米的两平行电极间放置一立方米电解质溶液时所具有的电导。2.什么是摩尔电导率？答：摩尔电导率是指相距

26、为 1m 的两平行电极间放置含有 1mol 电解质的溶液所具有的电导。3.什么是可逆电池？答：电池中进行的化学反应，能量转换和其他过程均可逆的电池。4. 什么是标准电极电势？答：在标准状态下，标准氢电极作为负极，给定电极作为正极，所组成的电池的电动势称为该 电极的标准电极电势。二、判断题（正确打，错误打）1.2.3.当浓度无限稀时， hac 完全电离成 h+ 离子和 ac- 离子。 （ ） 浓度越大，弱电解质的电离度越小。 （ ） 能斯特方程式可以计算任何电池的电动势。 （）4. e 是电池反应达平衡时的电动势。 （ ）5.电池的正极发生还原反应。（ ）6.7.电池反应一定是发生氧化 -还原反

27、应。 （ ） 电化学中规定，阳极总是发生氧化反应。 （ ）三、选择题（选 1 个答案）1.当电解质的浓度降低时，电导率 。 （ d ）a增大 b 减小 c 不变 d 可能增大，也可能减小2.下列说法正确的是 。 （ b ）14 / 31a 摩尔电导率总是随着电解质浓度的增大而增大b 摩尔电导率总是随着电解质浓度的减小而增大c 摩尔电导率与电解质浓度无关d 当电解质浓度增大时，摩尔电导率可能增大，也可能减小3.在电导滴定中，用强碱滴定弱酸时，终点以后溶液的电导 （d ）a不变 b 减小 c 不规则改变 d增加4.在电导滴定中，用强酸滴定强碱时，终点以后溶液的电导 （ d ）a不变 b 减小 c

28、不规则改变 d增加5.公式 ) c (1 m m = 适用于 。 （ c ）a任何电解质溶液 b 电解质稀溶液 c强电解质稀溶液 d 弱电解质稀溶液6.下列说法正确的是 。ae 与电解质活度有关，e 与电解质活度无关 b e 与电解质活度无关，e 与电解质活度有关 c e 和 e 均与电解质活度无关d e 和 e 均与电解质活度有关（ a ）7.当电池的电动势 e = 0 v 时， 。 （ c ）a 电池反应中，反应物的活度与产物的活度相等b 电池反应中，反应物的活度与产物的浓度相等c 正、负极的电极电势相等d 正、负极的标准电极电势相等8. pt h2 (p1) h2so4 (m) o2 (

29、p2) pt 的电池反应可写成： h2 (g) + o2 (g) = h2o (l)或 2h2 (g) + o2 (g) = 2h2o (l)相应的标准电动势和化学反应标准平衡常数分别用 e1、 e2 、 k1 和 k2 表示，则 。（ d ）a e1= e2 、k1 = k2b e1e2、k1k2c e1e2、k1= k2d e1= e2 、k1 k2四、填空题1. ca2+ 和 cl- 的无限稀释摩尔电导率分别为 3ca m 10 190 . 1 2 = +， sm2mol-1 和 3cl m 10 634 . 7 - = ， sm2mol-1，则 cacl2 的无限稀释摩尔电导率 m,cacl = 0.01646 sm2mol-1。 22. ag agcl，kcl(a1)agno 3(a2) ag 的电池反应是 cl-(al)+ag（a2+ ）=agcl（s） 。3. pt h2 (p) naoh (a) hgo (s) hg(l)的 正 极 反 应 是 hgo （ s ）+h o+2e2-=hg(l)+2o