物化复习资料

物理化学复习资料第一、二章热力学………………（简答+计算）27分第三章化学平衡…………………（简答）7分第四章相平衡…………………（简答+计算20分 第五章电化学…………………（计算题）15分第六章化学动力学……………（计算题）15分第七章表面现象………………（简答）9分第八章胶体分散系统…………（简答）7分重视：95%都在书上可以找到答案的，重要的复习资料：例题、简答题、作业题。课后重点题目第一章P395.1mol理想气体从373K、0.025m3经历下述四个过程变为373K、0.1m3：（1）等温可逆膨胀；（2）向真空膨胀；（3）恒外压为终态压力下膨胀；（4）等温下，先在外压恒定为气体体积等于0.05m3的压力下膨胀至0.05m3，再在恒定外压等于终态压力下膨胀至0.1m3。求上述过程系统所作的体积功，并比较成果阐明了什么？【解】（1）由于是等温可逆．．膨胀，因此（2）向真空膨胀，外压恒为零，因此（3）终态的压力为，因此（4）体积为0.05m3的中间状态的压力为，终态的压力为，则系统对环境所作的功：比较过程1、2、3、4所作的功，发现|W1|>|W4|>|W3|>|W2|，阐明系统对抗的外压越大，对外作的功越多。诸过程中，恒温可逆过程对抗的外压最大，对外所作的体积功最多；真空自由膨胀对抗的外压为零，因而所作的功至少。7.在373K和101.325kPa的条件下，1mol体积为18.80cm3的液态水变为30200cm3的水蒸气，已知水的蒸发热为4.067X104J·mol-1。求此过程的△H及△U。【解】由于蒸发过程是在等压下进行的，因此【点评】△U和△H基本相似，表明相变过程的△U或△H与p–V-T过程相比有“数量级”的差异。8.分别判断下列各过程中的Q、W、U和H为正、为负还是为零？（1）理想气体自由膨胀；（2）理想气体等温可逆膨胀；（3）理想气体节流膨胀；（4）理想气体绝热、对抗恒外压膨胀；（5）水蒸气通过蒸汽机对外作出一定量的功后又恢复原状，以水蒸气为系统；（6）水（101325Pa，273.15K）→冰（101325Pa，273.15K）（7）在充斥氧的定容绝热反应器中，石墨剧烈燃烧，以反应器及其中所有物质为系统。【解】（1）对理想气体而言，其焦耳系数，因此自由膨胀时，其温度保持不变。理想气体的热力学能与焓仅为温度的函数，因此Q=△U=△H=0（2）温度保持不变Q=△U=△H=0，因此Q=△U=△H=0。而热和功（3）理想气体的焦-汤系数亦为零，即，因此温度保持不变。故有Q=-W=0（4）由于绝热膨胀，因此，阐明理想气体在绝热恒外压膨胀后温度减少，因此。（5）水蒸汽对外作功后又复原，则。不过。【点评】重视恒温、等压可逆过程和恒温、恒外压过程的区别。恒温、等压可逆过程一定是恒温、恒外压过程，而恒温、恒外压过程则未必是恒温、等压可逆过程，此时系统的压力也许有波动。16.在温度为273.15K下，1mol氩气从体积为22.41dm3膨胀至50.00dm3，试求下列两过程的Q、W、△U、△H。已知氩的定压摩尔热容Cp,m=20.79J·K-1·mol（氩气视为理想气体）。（1）等温可逆过程；（2）绝热可逆过程。25.已知下列反应在298K时的热效应。【解】根据Hess定律所求反应可以按下列方式组合：(3)+2*(4)-2*(1)-(2)，故【点评】盖斯定律让我们处理复杂的化学反应像作加减法同样轻易。当反应式间存在线性组合关系时，热效应间亦是线性组合关系。第二章热力学第二定律5.1mol水在373K和100kPa向真空蒸发，变成373K和100kPa的水蒸气，试计算此过程的S体系、S环境和S总，并判断此过程与否自发。水的蒸发热为40.64kJ/mol。【解】由于S是状态函数，所△S的数值不依赖于详细途径，只与过程的始、终态有关。因此可以按照可逆过程来计算其值：△S总=S体系+S环境=109-100.7=8.1>0因此该过程自发进行。【点评】环境熵变的计算是难点，应当体会。10.1mol甲苯在其沸点383.2K时蒸发成气，求该过程的Q、W、△U、△S、△F和△G，已知该温度下甲苯的气化热为362kJ·kg-1。【解】由于在其沸点下蒸发，因此是恒压可逆过程11.1molO2于298.2K时：（1）由101.3kPa等温可逆压缩到608.0kPa，求Q、W、△U、△H、△F、G、△S和S孤立；（2）若自始至终用608.0kPa的外压，等温压缩到终态，求上述各热力学量的变化。【解】（1）将氧气视为理想气体，由于是等温过程，因此（2）U、H、S、F、G等都是状态函数，其变化值不依赖于过程实现的详细途径，因此△U、△H、△S、△F、△G的成果和（1）中的完全相似。而Q、W是途径量，其数值一般和详细途径有关：14.在298K、100kPa下，1mol过冷水蒸气变为298K、100kPa的液态水，求此过程的△S及△G。已知298K时水的饱和蒸气压为3.1674kPa，气化热为2217kJ·kg1。上述过程能否自发进行？【解】虚拟如下的可逆过程：15.指出在下列各过程中系统的△U、△H、△S、△F和△G何者为零？（1）理想气体卡诺循环；（2）H2和O2在绝热钢瓶中发生反应；（3）非理想气体的绝热节流膨胀；（4）液态水在373.15K和101.325kPa下蒸发为气；（5）理想气体的绝热节流膨胀；（6）理想气体向真空自由膨胀；（7）理想气体绝热可逆膨胀；（8）理想气体等温可逆膨胀。【答】（1）理想气体通过卡诺循环，系统的状态又答复到原状，因此只要是状态函数，其值的变化均为零。故△U、△H、△S、△F和△G均为零。（2）在绝热钢瓶中，系统和环境没有热互换，因此；钢瓶的体积不发生变化，没有体积功，因此若不存在其他功，则。（3）绝热节流膨胀的特点是系统的焓保持不变，即△U=0。（4）液态水在恒温恒压下蒸发，是可逆相变化，因此△G=0。（5）理想气体节流膨胀后温度不发生变化，因此△U=0，△H=0、△S=0。（6）理想气体向真空自由膨胀后，温度不发生变化，因此△U=0，△H=0。第三章因此反应自发向右进行。7.合成氨时所需的氢和氮的比例为3：1，在673K、1000kPa压力下，平衡混合物中氨的摩尔百分数为3.85％。（1）求；（2）在此温度时，若要得到5％氨，总压力为多少？【解】（1）平衡混合物中NH3的摩尔百分数，平衡时：平衡混合物中NH3的摩尔百分数平衡时：是反应程度的度量，但他对反应程度的表征并不充足。压力不一样步，反应程度可以不一样。12.设在某一温度下，有一定量的PCl5(g)在原则压力下的体积为1dm3，在该状况下PCl5(g)的解离度为50％，用计算阐明在下列几种状况中，PCl5(g)的离解度是增大还是减。（1）使气体总压力减低，直到体积增长到2dm3；（2）通入氮气，使体积增长到2dm3，而压力仍为100kPa；（3）通入氮气，使压力增长到200kPa，而体积仍为1dm3；（4）通入氯气，使压力增长到200kPa，而体积仍为1dm3。【解】（1）由于T恒定，因此Kp保持不变。因此由于pV=nRT，因此p/n=RT/V即V1=1dm3，V2=2dm3代入上式，得a=0.62mol，因此a增大。(2)(3)(4)由于因此解得n’总=3mol第四章相平衡1.指出下列平衡体系的组分数、自由度各为多少？（1）NH4Cl(s)部分分解为NH3(g)和HCl；（2）若在上述体系中额外再加入少许的NH3(g)；（3）NH4HS(s)和任意量的NH3(g)及H2S(g)平衡；（4）C(s)、CO(g)、CO2(g)、O2(g)在100C时达平衡。2.在水、苯和苯甲酸的体系中，若指定了下列事项，试问体系中最多也许有几种相，并各举一例。（1）指定温度；（2）指定温度和水中苯甲酸的浓度；（3）指定温度、压力和苯中苯甲酸的浓度。3.试求下述体系的自由度数。如f≠0，则指出变量是什么。（1）在原则压力P下，水与水蒸气平衡；（2）水与水蒸气平衡；（3）在原则压力P下，I2在水中和CCl4分派已达平衡，无I2(s)存在。（4）NH3(g)、H2(g)、N2(g)已达平衡；（5）在原则压力下，NaOH水溶液与H3PO4水溶液混合后；（6）在原则压力下，H2SO4水溶液与H2SO42H2O(s)已达平衡。10.两个挥发性液体A和B构成一理想溶液，在某温度时溶液的蒸气压为54.1kPa，在气相中A的摩尔分数为0.45，液相中为0.65，求此温度下纯A和纯B的蒸气压。【解】由题意有：15.水和乙酸乙酯是部分互溶的，设在310.7K时，两互相呈平衡，其中一相具有6.75％酯，而另一相具有3.79％（都是重量百分浓度）。设Raoult定律合用于各相中的溶剂，在此温度时纯乙酸乙酯的蒸气压是22.13kPa，纯水的蒸气压是6.40kPa。试计算：（1）酯的分压；（2）水蒸气的分压；（3）总蒸气压。【解】酯相：水相：16.若在合成某有机化合物之后进行水蒸气蒸馏，混合物的沸腾温度为368K。试验时大气压为99.20kPa，368K时水的饱和蒸气压为84.53kPa。馏出物经分离、称重、知水的重量占45.0％。试估计此化合物的分子量。【解】17.某二元凝聚体系相图如右。（1）试绘出分别从a、b、c、d、e各点开始冷却的步冷曲线；（2）阐明混合物d和e在冷却过程中的相变化。【解】（1）各点对应体系的步冷曲线分别见下图：（2）dd1为液态混合物的恒压降温过程，d1点开始析出固态B，d1d2为固态B与溶液二相共存，d2点为固态B、固态E和溶液三相共存，d2d3为固态E与溶液二相共存，d3后来为固态A与固态E二相共存。ee1为液态混合物的恒压降温过程，e1点开始析出固态B，e1e2为固态B与溶液二相共存，e2点为固态B、固态E和溶液三相共存，e2点后来为固态E的恒压降温过程。20.KNO3-NaNO3-H2O体系在278K时有一三相点，在这一点无水KNO3同步与一饱和溶液达平衡。已知此饱和溶液含KNO3为9.04％（重量），含NaNO3为41.01％（重量）。假如有一70gKNO3和30gNaNO3的混合物，欲用重结晶措施回收KNO3，试计算在278K时最多能回收KNO3若干克？【解】最多可回收KNO3为：第五章2.在298K时，用铂电极电解盐酸溶液。已知电解前阴极区具有0.177g氯离子，通电一段时间后，经分析懂得具有0.168g氯离子，同步与电解池串接的库仑计中析出0.2508g银。试分别计算H＋和Cl－迁移数。3.298K时，0.01mol·dm-3KCl水溶液的电导率为0.14114S/m，将此溶液充斥电导池，测得其电阻为112.3。若将该电导池改以同浓度的某待测溶液，测得其电阻为2184Ω，试计算：（1）该电导池的电导池常数；（2）待测液的摩尔电导率。【解】（1）电导池常数为：【点评】（2）和（4）出错的状况比较多。（2）是将非氧化还原反应设计为电池；（4）波及到金属-难溶氧化物电极，阴离子是OH-。【解】电池反应为：电池可逆放电时的热效应为22．电池：Sb|Sb2O3(s)|某溶液||KCl(饱和)|Hg2Cl2(s)|Hg(l)在298.15K时，当某溶液为pH=3.98的缓冲溶液时，测得电池的电动势为0.228V，当它被换成待测pH值的溶液时，测得电池的电动势为0.345V，试计算待测液的pH值。【解】直接根据任意温度下，待测溶液的pH与电池电动势的关系求得24.298K时，用镀铂黑的铂电极在电流密度为50A·m-2的条件下电解aH+=1的酸性水溶，求分解电压。已知【解】第六章1.在100mL水溶液中具有0.03mol蔗糖和0.1molHCl，用旋光计测得在301K经20min有32％的蔗糖发生了水解。已知其水解为一级反应，求：（1）反应速率常数；（2）反应开始时和反应至20min时的反应速率；（3）40min时已水解的蔗糖百分数。4.某一级反应A→B，在某温度下初速率为2小时后的速率为。求：（1）反应速率常数；（2）半衰期；（3）反应物初浓度。【解】（1）由一级反应的微分速率方程。又由一级反应积分速率方程，有12.阿司匹林的水解为一级反应。373.15K下速率常数为7.92d-1，活化能为56.484kJ/mol求290.15K下水解30％所需的时间。解：290.15K下水解30％所需的时间为：第七章3.两根水平放置的毛细管，管径粗细不一样。管中装有少许液体，a管中为润湿性的液体，b管内为不润湿性液体。问：两管内液体最终平衡位置在何处？为何？【答】对于a情形，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，则左、右侧压力差分别为故液体将向左侧移动，越过粗细管的联结处后，直至完全移动到细管处，此时右侧的管径，此时到达平衡。对于b情形，同样分析，液体将