物理化学经典习题[1]
![物理化学经典习题[1]](https://img.sodocs.net/img45/023ehc8d3sbxtfa677xs-51.webp)
![物理化学经典习题[1]](https://img.sodocs.net/img45/023ehc8d3sbxtfa677xs-c2.webp)
物理化学经典习题
一、填空题
1．硫酸与水可形成三种水合盐：H 2SO 4·H 2O 、H 2SO 4·2H 2O 、H 2SO 4 ·4H 2O 。常压下将一定量的H 2SO 4溶于水中，当达三相平衡时，能与冰、 H 2SO 4水溶液平衡共存的硫酸水合盐的分子中含水分子的数目是 。
2．Na +、H +的还原电极电势分别为 –2.71V 和 –0.83V ，但用Hg 作阴极电解 NaCl 溶液时，阴极产物是Na –Hg 齐，而不是H 2，这个现象的解释是 。
3．在稀亚砷酸溶液中通入过量的硫化氢制备硫化砷溶液。其胶团结构式为 。注明紧密层、扩散层、胶核、胶粒、胶团。
4．在两个具有0.001mAgNO 3溶液的容器之间是一个AgCl 多孔塞，在多孔塞两端放两个电极，接通直流电源后，溶液将向 极方向流动。
5． 反应 A ?→?1k B (Ⅰ) ; A ?
→?2k D (Ⅱ)。已知反应(Ⅰ)的活化能大于反应(Ⅱ)的活化能，加入适当催化剂 改变获得B 和D 的比例。
6．等温等压（298K 及p ?）条件下，某一化学反应在不做非体积功条件下进行，放热40.0 kJ·mol -1，若该反应通过可逆电池来完成，吸热4.00 kJ·mol -1，则该化学反应的熵变为 。
7．若稀溶液表面张力γ 与溶质浓度c 的关系为 γ0 – γ = A + B ln c （γ0为纯溶剂表面张力， A 、B 为常数）， 则溶质在溶液表面的吸附量Γ 与浓度c 的关系为 。
8．298.2K 、101.325kPa 下，反应 H 2(g) +
21O 2(g) ═ H 2O(l) 的 (?r G m – ?r F m )/
J·mol -1为 。
二、问答题
1．为什么热和功的转化是不可逆的？
2．在绝热钢筒中进行一化学反应：H 2(g) + 21
O 2(g) ═ H 2O(g)，在反应自发进
行。问此变化中下述各量哪些为零，哪些大于零，哪些小于零？Q ，W ，?U ，?H ，?S 和 ?F 。
3．对单组分体系相变，将克拉贝龙方程演化为克-克方程的条件是什么？
4．为什么有的化学反应速率具有负温度系数，即温度升高反应速率反而下降？
5．为什么说，热化学实验数据是计算化学平衡常数的主要基础？
三、计算题
1．苯在正常沸点353K 下的?vap H m ? = 30.77 kJ·mol -1，今将353K 及p ?下的1molC 6H 6(l)向真空等温蒸发为同温同压下的苯蒸气（设为理想气体）。
(1) 求算在此过程中苯吸收的热量Q与所做的功W；
(2)求苯的摩尔气化熵?vap S m?及摩尔气化自由能?vap G m?；
(3)求环境的熵变?S环，并判断上述过程是否为不可逆过程。
2．把一定量的气体反应物A迅速引入一个温度800K的抽空容器内，待反应达到指定温度后计时（已有一部分A分解）。已知反应的计量方程为
2A(g)→2B(g)+ C(g)，反应的半衰期与起始浓度无关；t=0时，p总
=1.316×104Pa ；t=10min时，p总=1.432×104Pa ；经很长时间后，p总
=1.500×104Pa。试求：
(1) 反应速率常数k和反应半衰期t1/2；
(2) 反应进行到1小时时，A物质的分压和总压各为多少？
3．A和B能形成两种化合物A2B和AB2，A的熔点比B低，A2B的相合熔点介于A和B之间，AB2的不相合熔点介于A和A2B之间。请画出该体系T ~ x相图的示意图。
4．将正丁醇（M r= 74）蒸气聚冷至273 K，发现其过饱和度（即p/ p°）约达到4方能自行凝结为液滴。若在273K时，正丁醇的表面张力为0.0261 N·m-1，密度为1000 kg·m-3，试计算：
(1) 此过饱和度下开始凝结的液滴的半径；
(2) 每一液滴中所含正丁醇的分子数。
5．电池Pt∣H2(p?)∣HCl(0.1mol·kg-1∣AgCl(s) ∣Ag 在298K时的电池电动势为0.3524V，求0.1mol·kg-1HCl溶液中HCl的平均离子活度a±、平
及溶液的pH值。已知??(AgCl /Ag)=0.2223V。计算中可做均活度系数γ
±
合理的近似处理，但必须说明。
一、填空题（每小题1分，共15分）
1、理想气体等温可逆压缩W（）0；Q（）0；ΔU（）0；ΔH（）0
2、在273K及P?下，冰融化成水，以水和冰为系统W（）0；Q（）0；ΔU （）0；ΔH（）0；ΔG（）0。
3、一级反应以（）对时间作图为一直线，速率常数是直线的（）。
4、在密闭的容器中硝酸钾饱和溶液与水蒸汽呈平衡，并且存在着从溶液中析出细小硝酸钾晶体，该系统中K为（），Φ为（），f为（）。
5、在稀的KI溶液中加入少量的硝酸银稀溶液，当KI过量时此时胶团的结构应表示为（）。
二、单项选择（每小题2分，共10分）
1、下列各量是化学势的是（）。
A)j i n P T A ,,)(?； B)j i n V T G ,,)(?； C ）j i n P T G ,,)(?； D ）j
i n P T H ,,)(?。 2、在同一温度下，液体之中有半径为r 的小气泡，其饱和蒸汽压为Pr ，该平面
液体的饱和蒸汽压为P 则（ ）。
A ） Pr=P ；
B ）Pr>Ｐ ；
C ）Ｐr<Ｐ；
D ）无法确定。
3、真实气体节流过程是（ ）。
A ）恒温过程；
B ）恒熵过程；
C ）恒焓过程；
D ）恒内能过程
4、零级反应的起始反应物浓度越大，则半衰期（ ）。
A ）不变；
B ）越短；
C ）越长；
D ）无法确定。
5、在下列电解质溶液中，不能用外推法求得无限稀释摩尔电导率的是( )。
A) NaCl; B) HAC; C) NaOH; D) HCl;
三、判断题（每小题2分，共20分）
1、在标准压力和100℃，1mol 水定温蒸发为蒸气。假设蒸气为理想气体。因为
这一过程中系统的温度不变，所以⊿U =0。 ( )
2、熵增加的过程都是自发过程。 （ ）
3、不可逆过程一定是自发的，自发过程一定是不可逆的。 （ ）
4、某一化学反应的热效应⊿r H m 被反应温度T 除，即得此反应的⊿r S m 。（ ）
5、有简单级数的反应是基元反应 。 （ ）
6、电极电势更低的金属与被保护金属相连接，构成原电池的保护方法称为阳极
保护法。 （ ）
7、根据热力学第一定律，因为能量不能无中生有，所以一个体系若要对外作功，必须从外界吸收热量。 （ ）
8、二元合金的步冷曲线上，转折点对应的温度即为该合金的最低共熔点。（ ）
9、自然界存在温度降低，但熵值增加的过程。 （ ）
10、平衡常数改变，则平衡发生移动；平衡发生移动，则平衡常数改变。（ ）
四、（共15分） 2mol 理想气体氦（ＣＶ，m =1.5R ）在 127℃时压力为
5310５Ｐa,今在定温下外压恒定为1310６Ｐa 进行压缩。计算此过程的Ｑ、Ｗ、ΔＵ、ΔＨ、ΔＳ、ΔＡ和ΔＧ。
五、（共10分） 反应ＮＨ２ＣＯＯＮＨ４（s ）＝ 2ＮＨ３（g ）＋ＣＯ２（g ）在
30℃时Ｋ?＝6.55310－４。试求ＮＨ２ＣＯＯＮＨ４的分解压。
六、(共20分) 反应Ｃ
２Ｈ
４
（g）＋Ｈ
２
Ｏ（g）＝Ｃ
２
Ｈ
５
ＯＨ（g）的ΔrＨ?m为
－4.6023104J2mol－1, ΔC p=0,Δr G?m(298)=－8.1963103J2mol－1
1、导出此反应的Δr G?m=f(T)及lnK?=f(T)关系式。
2、计算此反应在500Ｋ时的Ｋ?及Δr G?m
七、（共20分）ＨＡc及Ｃ
６Ｈ
６
的相图如下。
1、指出各区域所存在的相和自由度数；
2、从图中可以看出最低共熔温度为－8℃，最低共熔混合物的质量分数为含
Ｃ
６Ｈ
６
0.64，试问将含苯0.75和0.25的溶液各100g由20℃冷却时，首先析出
的固体为何物,计算最多能析出固体的质量。
3、叙述将上述两溶液冷却到－10℃时，过程的相变化。并画出其步冷曲线。
20
A
℃
10 1 B
0 2
E 3
－10 4
0 20 40 60 80 100
HAc C
6H 6
ω(C6H6)/%
八、试将下列化学反应设计成电池（每小题5分，共10分）
1、 H＋＋ OH－→ H
2
O(l)
2、 Ag＋＋I－→ AgI(s)
九、（共15分）试设计一个电池，使其中进行下述反应：
Fe2+(a1) + Ag+(a3) = Ag(s) + Fe3+(a2)
设活度系数均为1，己知E?(Fe3+|Fe2+)=0.771V,E?(Ag|Ag+)=0.7991V
1、写出电池表示式；
2、计算25℃时，上述电池反应的K?；
3、若将过量的银粉加到浓度为0.05mol kg－1的Fe(NO
3)
3
溶液中，求反应达平衡
后Ag +的浓度为多少？
十、（共15分） 某气相1—2级对峙反应：
)()()(g C g B k k g A +-
+ 298K 时，k +=0.20s －1,k －=5.0310－9Pa －12s －1，当温度升高到310K 时，k +和k －均增大一倍。试求算：
1、该反应在298K 时的K ?；
2、正、逆向反应的活化能；
3、总反应的Δr H ?m
一、填空题
1．硫酸与水可形成三种水合盐：H2SO42H2O 、H2SO422H2O 、H2SO4 24H2O 。常压
下将一定量的H2SO4溶于水中，当达三相平衡时，能与冰、 H2SO4水溶液平衡共
存的硫酸水合盐的分子中含水分子的数目是 。
2．Na+、H+的还原电极电势分别为 –2.71V 和 –0.83V ，但用Hg 作阴极电解 NaCl 溶液
时，阴极产物是Na –Hg 齐，而不是H2，这个现象的解释
是 。
3．在稀亚砷酸溶液中通入过量的硫化氢制备硫化砷溶液。其胶团结构式
为 。注明紧密层、扩散层、胶核、胶粒、胶团。
4．在两个具有0.001mAgNO3溶液的容器之间是一个AgCl 多孔塞，在多孔塞两端放两个电
极，接通直流电源后，溶液将向 极方向流动。
5． 反应 A B (Ⅰ) ; A D (Ⅱ)。已知反应(Ⅰ)的活化能大于反应(Ⅱ)的活化能，加入适当催
化剂 改变获得B 和D 的比例。
6．等温等压（298K 及p?）条件下，某一化学反应在不做非体积功条件下进行，放热40.0
kJ 2mol-1，若该反应通过可逆电池来完成，吸热4.00 kJ 2mol-1，则该化学反应的熵
变为 。
7．若稀溶液表面张力γ 与溶质浓度c 的关系为 γ0 – γ = A + B ln c （γ0为纯溶剂表
面张力， A 、B 为常数）， 则溶质在溶液表面的吸附量Γ 与浓度c 的关系
为 。
8．298.2K 、101.325kPa 下，反应 H2(g) + O2(g) ═ H2O(l) 的 (?rGm – ?rFm)/ J 2mol-1
为 。
二、问答题
1． 为什么热和功的转化是不可逆的？
2． 在绝热钢筒中进行一化学反应：H2(g) + O2(g) ═ H2O(g)，在反应自发进行。问此变
化中下述各量哪些为零，哪些大于零，哪些小于零？Q ，W ，?U ，?H ，?S 和 ?F 。
3． 对单组分体系相变，将克拉贝龙方程演化为克-克方程的条件是什么？
4． 为什么有的化学反应速率具有负温度系数，即温度升高反应速率反而下降？
5． 为什么说，热化学实验数据是计算化学平衡常数的主要基础？
三、计算题
1． 苯在正常沸点353K 下的?vapHm? = 30.77 kJ 2mol-1，今将353K 及p?下的1molC6H6(l)
向真空等温蒸发为同温同压下的苯蒸气（设为理想气体）。
(1) 求算在此过程中苯吸收的热量Q 与所做的功W ；
(2) 求苯的摩尔气化熵 ?vapSm? 及摩尔气化自由能 ?vapGm?；
(3) 求环境的熵变 ?S 环，并判断上述过程是否为不可逆过程。
2． 把一定量的气体反应物A 迅速引入一个温度800K 的抽空容器内，待反应达到指定温度
后计时（已有一部分A 分解）。已知反应的计量方程为 2A(g) 2B(g) + C(g) ，反应
的半衰期与起始浓度无关；t=0时，p 总=1.3163104Pa ；t=10min 时，p 总 =1.432
3104Pa ；经很长时间后，p 总 =1.5003104Pa 。试求：
(1) 反应速率常数k 和反应半衰期t1/2 ；
(2) 反应进行到1小时时，A 物质的分压和总压各为多少？
3．A 和B 能形成两种化合物A2B 和AB2，A 的熔点比B 低，A2B 的相合熔点介于A 和B
之间，AB2的不相合熔点介于A 和A2B 之间。请画出该体系T ~ x 相图的示意图。
4．将正丁醇（Mr = 74）蒸气聚冷至273 K ，发现其过饱和度（即p/ p °）约达到4方能自
行凝结为液滴。若在273K 时，正丁醇的表面张力为0.0261 N 2m-1，密度为1000
kg 2m-3，试计算：
(1) 此过饱和度下开始凝结的液滴的半径；
(2) 每一液滴中所含正丁醇的分子数。
5．电池 Pt ∣H2(p?) ∣HCl(0.1mol 2kg-1∣AgCl(s) ∣Ag 在298 K 时的电池电动势为
0.3524V ，求0.1mol 2kg-1HCl 溶液中HCl 的平均离子活度a ±、平均活度系数γ±
及溶液的pH 值。已知 ?(AgCl /Ag)=0.2223V 。计算中可做合理的近似处理，但必须
说明。
一、单选题
1.1p ,100℃下，水与100℃大热源接触，使水向真空容器中蒸发变为101.325kPa 的水蒸汽，设此过程做功为W ，吸热Q ，终态压力为p ,体积为V ，用他们分别表示 ,,,,U H S G A ?????。下列答案哪个是正确的
2.某气体状态方程为()p f V T =,()f V 仅为体积的函数，恒温下该气体的熵随体积V 增加而( )。
A 、增加
B 、下降
C 、不变
D 、难以确定
3.在101325Pa 的压力下，I 2在液态水和4CCl 中达到分配平衡（无固态I 2存在），则该体系的自由度为
A 、*f 1=
B 、*
f 2= C 、*f 0= D 、*f 3= 4.已知FeO()C()CO()Fe()s s
g s +=+，反应的r m H ?为正，r m S ?为正（假定r m H ?，
r m S ?不随温度变化）
，下列说法哪一种是正确的 A 、低温下自发，高温下非自发 B 、高温下自发，低温下非自发
C 、任何温度下均为非自发
D 、任何温度下均为自发
二、苯（A ）和二苯基甲醇（B ）的正常熔点分别为6℃和65℃，两种纯固态物质不互溶。
低共溶物熔点为1℃，组成中含B 为0.2（mol 分数），A 和B 可形成不稳定化合物AB 2,它
在30℃时分解。
1) 画出苯-二苯基甲醇的T -x 示意图
2) 标出各区域相态
3) 说明含B 摩尔分数为0.8的不饱和溶液在冷却过程中的变化情况。
三、在101325Pa 、60℃时，24N O 有50％解离，100℃时有79％解离，计算：
1）反应242N O 2NO =的平衡常数和解离热
2）60℃时反应的,,p c x K K K 各为多少
四、已知N 2分子的转动特征温度为2.86K ，用统计力学方法计算在298K 、101325Pa 下，1mol
N 2分子的转动热力学函数,,,,r m r r r U C S A 。
五、已知水的表面张力3-1
(75.640.00495/K)10N m T γ-=-??，试计算在283K 、101325Pa
下可逆地使一定量的水的表面积增加10m 2（体积不变）时，体系的,,,,,,U H S G A Q W ?????。
六、NO 高温均相分解反应222NO()N ()O ()g g g =+是二级反应，测得1423K 时速率常数
为33-1-11.84310dm mol s -???,1681K 时速率常数为23-1-1
5.74210dm mol s -???。求：
1）反应活化熵、活化焓
2）反应在1500K 时速率常数
七、某化合物分解反应为一级反应，活化能为4-114.4310J mol a E =??,已知557K 时该反应
的速率常数211 3.310s k --=?,现在要控制反应在10min 转化率达到90％，反应的温度应控
制在多少度?
八、25℃时，电池-122424Pt|H (101325Pa)|H SO (4.00mol kg )|Hg SO ()|Hg()s l ?的电动势
E =0.6120V ，标准电动势E =0.6125V ，求该24H SO 溶液的离子平均活度系数γ±
一、选择题（40分，每题2分）
1．对于任何循环过程，系统经历了i步变化，则据热力学第一定律应该是----------------------( )
(A)∑Q i=0, (B)∑W i=0, (C)(∑Q i+∑W i)>0, (D) (∑Q i+∑W i)=0
2．1mol水银蒸气在正常沸点630K时压缩成液体,已知其蒸发热为54566J·mol-1,设水银蒸气为理想气体,则此过程的?U和?H为-----------------------------------------------------------------------------------( )
(A) ?U=?H=54566J (B) ?U=-49328J,?H=-54566J
(C)由于定温,故?U=0,?H=0 (D) ?U=-59804J,?H=-54566J
3．某反应A+2B→C,已知298K时标准摩尔反应热?r H mφ(298K)=80.14 kJ·mol-1,?C p,m=0, 则1000K时?r H mφ(1000K)为------------------------------------------------------------------------------------------------( )
(A)?r H mφ(1000K)>?r H mφ(298K) (B) ?r H mφ(1000K)
(C)?r H mφ(1000K)=?r H mφ(298K) (D) ?r H mφ(1000K)=0
4．理想气体与温度为T的大热源接触作定温膨胀吸热Q，所作的功是变到相同终态的最大功的20%，则系统的熵变为------------------------------------------------------------------------------------------( )
(A)Q/T (B)0 (C)5Q/T (D)-Q/T
5．可逆热机的效率最高，在其它条件相同的情况下，假设由可逆热机牵引火车，其速度将--( )
(A)最快(B)最慢(C)中等(D)不能确定
6．液态水在373K及101325Pa下汽化为水蒸汽，则该过程的-----------------------------------------( )
(A)?H＝0 (B) ?S＝0 (C)?A＝0 (D) ?G=0
7．理想溶液的通性是--------------------------------------------------------------------------------------------( )
(A)?V mix=0, ?H mix=0,?S mix>0,?G mix<0
(B)?V mix=0, ?H mix=0,?S mix>0,?G mix=0
(C)?V mix=0, ?H mix>0,?S mix>0,?G mix<0
(D)?V mix=0, ?H mix=0,?S mix=0,?G mix=0
8．A和B能形成理想溶液，已知在373K时纯液体A的蒸汽压力为133.32kPa，纯液体B
的蒸汽压为66.66kPa，当A和B的二元溶液中A的摩尔分数为0.5时，与溶液平衡的蒸汽中A的摩尔分数是-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------( )
(A)1 (B)3/4 (C)2/3 (D)1/2
9．在T、P条件下化学反应2A(g)+B(g)?3C(g)自发地由反应物变为产物，则反应体系中化学势之间应满足--------------------------------------------------------------------------------------------------------( ) (A)2μ
+μB>3μC(B) 2μA+μB<3μC(C) 2μA+μB=3μC(D) μA+μB>μC
A
10．反应(1)SO2(g)+1/2O2(g)=SO3(g)的平衡常数为K p,1φ
(2) 2SO3(g) =2SO2(g)+O2(g) 的平衡常数为K p,2φ
则K p,1φ与K p,2φ的关系为-----------------------------------------------------------------------------------------( )
(A) K p,1φ= K p,2φ(B) (K p,1φ)-2= K p,2φ
(C) K p,1φ=(K p,2φ)2 (D) K p,1φ=1/K p,2φ
11．反应H2(g)+1/2O2(g)===H2O(l)，当O2(g)因反应消耗了0.2mol时，反应进度ξ为(mol)----- ( )
(A)0.2 (B)0.1 (C)0.4 (D)无法确定
12．对于单组分物系的汽液平衡研究，若lnp与1/T成直线关系，则?l g H m为-------------------- ( )
（A）?l g H m =0 （B）?l g H m =常数（C）?l g S m=0 （D）?l g H m=f(T)
13．313K时纯液体A的饱和蒸汽压是纯液体B的21倍，A和B能形成理想溶液，若气相中A和B的摩尔分数相等，则液相中A和B的摩尔分数之比X A:X B应为-------------------------------( )
(A)1：21 (B)21：1 (C)22：21 (D)1：22
14．298K时，有浓度均为0.001mol kg-1的下列电解质溶液其离子平均活度系数γ±最大的是---( )
(A)CuSO4(B)CaCl2(C)LaCl3(D)NaCl
15．下列两电池反应的标准电动势分别为E1φ和E2φ，则两个值的关系为：
(1)1/2H2(pφ)+1/2Cl2(pφ)=HCl(a=1)
(2) 2HCl(a=1) =H2(pφ)+Cl2(pφ)----------------------------------------------------------------------------------( ) (A) E2φ= 2E1φ(B) E2φ= -E1φ(C) E2φ= -2E1φ(D) E1φ=2E2φ
16．0.001mol2kg-1的K3[Fe(CN)6]的水溶液的离子强度为---------------------------------------------( )
(A) 6.0?10-3mol2kg-1 (B) 3.0?10-3mol2kg-1
(C) 4.5?10-3mol2kg-1 (D) 5.0?10-3mol2kg-1
17．H2(pφ)+1/2O2(pφ)=H2O(l)该反应可通过爆鸣气反应生成，也可以通过氢氧可逆电池完成，两者的焓变分别为?r H m(1)和?r H m(2)，则两个焓变的关系为-------------------------------------------------( )
(A) ?r H m(1)=?r H m(2) (B) ?r H m(1)>?r H m(2)
(C) ?r H m(1)
18．反应2NO(g)+2H2(g)=N2(g)+2H2O(g)的速率常数k的单位是dm6 mol-2 s-1，则此反应的级数是--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------( )
(A)0 (B)1(C)2(D)3
19．对于一个确定的化学反应来说，下列说法中正确的是---------------------------------------------( )
(A)?r G mφ越负，反应速率越快(B) ?r H mφ越负，反应速率越快
(C)活化能越大，反应速率越快(D)活化能越小，反应速率越快
20．在抽空密闭容器中加热NH4Cl（s），有一部分分解成NH3（g）和HCl（g），当体系
建立平衡时，其组分数K和自由度f是
-----------------------------------------------------------------------( )
(A) K=1，f=1 (B) K=2，f=2
(C) K=3，f=3 (D) K=2，f=1
二、填空题（20分，每空1分）
1. 1mol理想气体在定压下升温10C时,该过程的功W= （1）;
2.下列反应：2NO(g)+2H2(g)=N2(g)+2H2O(g)，其速率方程对NO是二级，对H2是一级，则
速率方程是 （2） ；若浓度以mol dm -3、时间以s 表示，反应速率常数的单位
（3） 。
3.某反应的?r G m φ=0，则该反应的标准平衡常数K φ= （4） .
4.可逆电池应该具备的条件是 （5）、 （6）。
5.Al 2(SO 4)3的极限摩尔电导率与Al 3+、SO 42-离子极限摩尔电导率之间的关系为
（7） 。
6.Q V =?U 适用的条件为： （8） 。
7. 请指出下列各量哪些是偏摩尔量、哪些是化学势？
()n A
i n p T j ??,,，()n G i n V T j ??,,，()n V i n V p j ??,,，()n A i n V T j
??,, 偏摩尔量为： （9）；化学势 （10）
8.298K 时，已知E φ(Fe 2+/Fe 3+)=0.771V ，E φ(Sn 2+/Sn 4+)=0.150V ，则反应2Fe 3++Sn 2+=2Fe 2+ +Sn 4+的?r G m φ值为（单位：kJ mol -1） （11） 。
9. 气相反应NO 2+SO 2==SO 3+NO 达到平衡(气体符合理想气体)，其热力学平衡常数K φ、压力平衡常数K P 和摩尔分数平衡常数K x 之间的关系为 （12） 。
10、反应CO （g ）+ Cl 2（g ）→ COCl 2（g ），经实验测得其速率方程式为：
dt
]COCl [d 2=k[Cl 2]n [CO]，当温度及CO 浓度维持不变而使Cl 2浓度增至3倍时，反应速率加快到原来的5.2倍，则相应于Cl 2的n 值是 （13） 。
11．盐桥的作用是 （14） ；实验室里通常用 （15）物质作盐桥。
12．将反应Zn+2Fe 3+→Zn 2++2Fe 2+设计成一个原电池为 （16）。
13．CaCO 3(s) 与其分解产物CaO(s) 、CO 2(g)成平衡，则该系统的组分数K 和自由度数f 分别为 （17） 。
14．某反应的速度常数k=4.67?10-2min -1，初始浓度为0.1mol·dm -3，则反应的半衰期t 1/2
（18）。
15．某非挥发性溶质溶于水中形成稀溶液，其质量摩尔浓度为0.01mol·kg -1，
则沸点升高值 （19） 凝固点降低值（用“>、<、=”填空）。
16．实际气体节流膨胀的热力学特点是 （20） 。
三、简答或论证题(30分,每题５分)
1．1mol理想气体在300K、1p?时反抗0.5p?的恒外压膨胀到300K、0.5p?的终态，试用过程方向性的判据说明是否自发过程。
2．用热力学方法论证：270K、p?压力下冰比水稳定。利用状态函数法画出表示途径的框图，且用Gibbs自由能判据说明之。
3．使用催化剂能否提高反应物的转化率？为什么？
4．化学反应速率方程能否根据计量方程式直接写出？为什么？
5．已知E?(Cu2+|Cu)=0.337V，E?(Fe3+|Fe2+)=0.771V，试用电化学理论说明电子工业中制作印刷电路的原理，即为什么FeCl3溶液能腐蚀铜板？
6．A与B在固态时完全不互溶，p?压力时A的熔点为300C，B的熔点为600C，A、B在100C为低共熔点，低共熔物组成为B的物质的量分数x B=0.6，设A、B相互溶解的溶解度曲线均为直线。（1）作出该二元系统熔点-组成图(t-x B图)；（2）标出相图中各区域的稳定相及自由度数；（3）700C、x B=0.4的熔液冷却至什么温度立即分离可得到最多量的什么纯固体？
四、计算题(60分,每题10分)
1．1mol理想气体从298K、p?压力等温可逆压缩至10 p?。（1）求过程的W、Q、?U、?H、?S、?A和?G；（2）如先在298K以10 p?的恒外压把此气体压缩到10 p?压力，再在恒定10 p?降温至298K，求全过程的?U、?H、?S、?A和?G。
2．（1）1mol液体乙醇在正常沸点（p?压力下的沸点）780C时可逆气化为蒸气，已知正常气化热?l g H m?=39.47kJ·mol-1.求过程的W、Q、?U、?H、?S、?A和?G。（2）1mol液体乙醇在780C、p?外压下突然撤去外压气化为780C、p?压力下的乙醇蒸气，求过程的W、Q、?U、?H、?S、?A和?G。
3．（1）温度为T时，液体A与B的饱和蒸气压分别为1.4 p?和0.50 p?，A与B形成理想液态混合物。当液相中A的物质的量分数x A=0.40时，求平衡气相的总压力与气相的组成；（2）如要求形成的理想液态混合物在p?压力下沸点为T，求平衡液相与气相的组成。
4．454K到475之间反应2C
H5OH(g)?CH3COOC2H5(g)+H2(g)的标准平衡常数K?与温度T
2
的关系为lgK?=-2100/T+4.66。已知?f H m?,C2H5OH(g)=-236 kJ·mol-1。设反应的?r C p=0。（1）计算CH3COOC2H5(g)标准生成热；（2）计算473K时反应的K?及?r S m?。
5．298K时，E?[Br-|TlBr(s)-Tl(s)]= -0.5766V，电池Tl(s)-TlBr(s)|HBr(1mol·kg-1)|H
(p?),Pt(s)
2的标准电动势的温度系数(?E?/?T)p= -0.003V·K-1。设通电量为1F。（1）写出正、负极反应与电池反应。（2）计算308K时上述电池的标准电动势E?308K。（3）计算298K时上述反应的?r G m?、?r S m?、?r H m?。
6．双分子反应2A(g)→B(g)+D(g)在623K、A的初浓度为0.400mol·dm-3时半衰期为105秒(s)。（1）求反应速率常数；（2）求A(g)反应掉90%所需的时间；（3）如反应活化能E a=140 kJ·mol-1，求573K时最大反应速率；（4）使用催化剂后如反应级数不变，指前因子不变，活化能变为130 kJ·mol-1，再求573K时最大反应速率。
物理化学经典习题(配南大傅献彩)
物理化学经典习题 一、填空题 1．硫酸与水可形成三种水合盐：H 2SO 4·H 2O 、H 2SO 4·2H 2O 、H 2SO 4 ·4H 2O 。常压下将一定量的H 2SO 4溶于水中，当达三相平衡时，能与冰、 H 2SO 4水溶液平衡共存的硫酸水合盐的分子中含水分子的数目是 。 2．Na +、H +的还原电极电势分别为 –2.71V 和 –0.83V ，但用Hg 作阴极电解 NaCl 溶液时，阴极产物是Na –Hg 齐，而不是H 2，这个现象的解释是 。 3．在稀亚砷酸溶液中通入过量的硫化氢制备硫化砷溶液。其胶团结构式为 。注明紧密层、扩散层、胶核、胶粒、胶团。 4．在两个具有0.001mAgNO 3溶液的容器之间是一个AgCl 多孔塞，在多孔塞两端放两个电极，接通直流电源后，溶液将向 极方向流动。 5． 反应 A ?→?1k B (Ⅰ) ; A ?→?2 k D (Ⅱ)。已知反应(Ⅰ)的活化能大于反应(Ⅱ)的活化能，加入适当催化剂 改变获得B 和D 的比例。 6．等温等压（298K 及p ?）条件下，某一化学反应在不做非体积功条件下进行，放热40.0 kJ·mol -1，若该反应通过可逆电池来完成，吸热 4.00 kJ·mol -1，则该化学反应的熵变为 。
7．若稀溶液表面张力γ与溶质浓度c的关系为γ0–γ =A + B ln c（γ0为纯溶剂表面张力，A、B为常数），则溶质在溶液表面的吸附量Γ与浓度c的关系为。 1O2(g) ═ H2O(l) 的8．298.2K、101.325kPa下，反应H2(g) + 2 (?r G m–?r F m)/ J·mol-1为。 二、问答题 1．为什么热和功的转化是不可逆的？ 1O2(g) ═ H2O(g)，2．在绝热钢筒中进行一化学反应：H2(g) + 2 在反应自发进行。问此变化中下述各量哪些为零，哪些大于零，哪些小于零？Q，W，?U，?H，?S和?F。 3．对单组分体系相变，将克拉贝龙方程演化为克-克方程的条件是什么？ 4．为什么有的化学反应速率具有负温度系数，即温度升高反应速率反而下降？ 5．为什么说，热化学实验数据是计算化学平衡常数的主要基础？ 三、计算题 1．苯在正常沸点353K下的?vap H m?= 30.77 kJ·mol-1，今将353K及p?下的1molC6H6(l)向真空等温蒸发为同温同压下的苯蒸气（设为理想气体）。
物理化学习题第四章化学平衡
物理化学习题第四章 化学平衡 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
第四章 化学平衡 一．基本要求 1．掌握化学反应定温式的各种形式，并会用来判断反应的方向和限度。 2．了解标准平衡常数的定义，掌握标准平衡常数的各种表示形式和计算方法。 3．掌握标准平衡常数K 与r m G ?在数值上的联系，熟练用热力学方法计算r m G ?，从而获得标准平衡常数的数值。 4．了解标准摩尔生成Gibbs 自由能f m G ?的定义和它的应用。 5．掌握温度对化学平衡的影响，记住van ’t Hoff 公式及其应用。 6．了解压力和惰性气体对化学平衡的影响。 二．把握学习要点的建议 把本章放在多组分系统之后的目的，就是要利用多组分系统中介绍的化学势的概念和各种表示方式，来导出化学反应定温式，从而用来判断化学反应的方向与限度。 本章又用到了反应进度的概念，不过其值处在0 1 mol -的区间之内。因为在利用化学势的表示式来计算反应的Gibbs 自由能的变化值时，是将化学势看作为一个定值，也就是在有限的反应系统中，化学进度为d ξ，如果在一个很大的系统中， 1 mol ξ=。 严格讲，标准平衡常数应该用绝对活度来定义，由于本教材没有介绍绝对活度的概念，所以利用标准态化学势来对标准平衡常数下定义，其含义是一样的。从标准平衡常数的定义式可知，标准平衡常数与标准化学势一样，都仅是温度的函数，因为压力已指定为标准压力。对于液相反应系统，标准平衡常数有其相应的形式。对于复相化学反应，因为纯的凝聚态物质本身就作为标准态，它的化学势就是标准态化学势，已经归入r m G ?中，所以在计算标准平衡常数时，只与气体物质的压力有关。 学习化学平衡的主要目的是如何判断反应的方向和限度，知道如何计算平衡常数，了解温度、压力和惰性气体对平衡的影响，能找到一个经济合理的反应条件，为科研和工业生产服务。而不要过多地去考虑各种浓度表示式和各种平衡常数表示式之间的换算，否则会把自己搞糊涂了，反而没抓住主要内容。 由于标准平衡常数与r m G ?在数值上有联系，r m ln p G RT K ?=-，所以有了r m G ?的值，就可以计算p K 的值。定义了标准摩尔生成Gibbs 自由能f m G ?，
物理化学习题解析
第二章 热力学第一定律 五．习题解析 1．（1）一个系统的热力学能增加了100 kJ ，从环境吸收了40 kJ 的热，计算系统与环境的功的交换量。 （2）如果该系统在膨胀过程中对环境做了20 kJ 的功，同时吸收了20 kJ 的热，计算系统的热力学能变化值。 解：（1）根据热力学第一定律的数学表达式U Q W ?=+ 100 k J 40 k J 6 W U Q =?-=-= 即系统从环境得到了60 kJ 的功。 （2）根据热力学第一定律的数学表达式U Q W ?=+ 20 k J 20 k J U Q W ?=+=-= 系统吸收的热等于对环境做的功，保持系统本身的热力学能不变。 2．在300 K 时，有10 mol 理想气体，始态的压力为1 000 kPa 。计算在等温下，下列三个过程所做的膨胀功。 （1）在100 kPa 压力下体积胀大1 dm 3 ； （2）在100 kPa 压力下，气体膨胀到终态压力也等于100 kPa ； （3）等温可逆膨胀到气体的压力等于100 kPa 。 解：（1）这是等外压膨胀 33e 100 kPa 10m 100 J W p V -=-?=-?=- （2）这也是等外压膨胀，只是始终态的体积不知道，要通过理想气体的状态方程得到。 2e 212 2 11()1n R T n R T p W p V V p n R T p p p ????=--=--=- ? ? ?? ?? 100108.3143001 J 22.45 kJ 1000 ?? ??=???-=- ???? ?? ? （3）对于理想气体的等温可逆膨胀 122 1 ln ln V p W nRT nRT V p == 100(108.314300) J ln 57.43 kJ 1000 =???=- 3．在373 K 的等温条件下，1 mol 理想气体从始态体积25 dm 3，分别按下列
物理化学习题及答案
物理化学习题及答案 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
物理化学期末复习 一、单项选择题 1. 涉及焓的下列说法中正确的是() (A) 单质的焓值均等于零 (B) 在等温过程中焓变为零 (C) 在绝热可逆过程中焓变为零 (D) 化学反应中系统的焓变不一定大于内能变化 2. 下列三种胶体分散系统中，热力不稳定的系统是：() A.大分子溶胶 B.胶体电解质 C.溶胶 3. 热力学第一定律ΔU=Q+W 只适用于() (A) 单纯状态变化 (B) 相变化 (C) 化学变化 (D) 封闭物系的任何变化 4. 第一类永动机不能制造成功的原因是() (A) 能量不能创造也不能消灭 (B) 实际过程中功的损失无法避免 (C) 能量传递的形式只有热和功 (D) 热不能全部转换成功 5. 如图，在绝热盛水容器中，浸入电阻丝，通电一段时间，通电后水及电阻丝的温度均略有升高，今以电阻丝为体系有（） (A) W =0，Q <0，U <0 (B). W＞0，Q <0，U >0 (C) W <0，Q <0，U >0
(D). W <0，Q =0，U >0 6. 对于化学平衡, 以下说法中不正确的是（） (A) 化学平衡态就是化学反应的限度 (B) 化学平衡时系统的热力学性质不随时间变化 (C) 化学平衡时各物质的化学势相等 (D) 任何化学反应都有化学平衡态 7. 封闭系统内的状态变化：（） A 如果系统的?S >0，则该变化过程自发 sys B 变化过程只要对环境放热，则该变化过程自发 ，变化过程是否自发无法判断 C 仅从系统的?S sys 8. 固态的NH HS放入一抽空的容器中，并达到化学平衡，其组分数、独立组分 4 数、相数及自由度分别是（） A. 1，1，1，2 B. 1，1，3，0 C. 3，1，2，1 D. 3，2，2，2 9. 在定压下，NaCl晶体，蔗糖晶体，与它们的饱和混合水溶液平衡共存时，独立组分数C和条件自由度f'：（） A C=3，f'=1 B C=3，f'=2 C C=4，f'=2 D C=4，f'=3 10. 正常沸点时，液体蒸发为气体的过程中（） (A) ΔS=0 (B) ΔG=0
物理化学经典例题
一、选择题 1. 下面有关统计热力学的描述，正确的是：( ) A. 统计热力学研究的是大量分子的微观平衡体系 B. 统计热力学研究的是大量分子的宏观平衡体系 C. 统计热力学是热力学的理论基础 D. 统计热力学和热力学是相互独立互不相关的两门学科B 2.在研究N、V、U有确定值的粒子体系的统计分布时，令∑ni = N，∑niεi = U， 这是因为所研究的体系是：( ) A. 体系是封闭的，粒子是独立的 B 体系是孤立的，粒子是相依的 C. 体系是孤立的，粒子是独立的 D. 体系是封闭的，粒子是相依的C 3.假定某种分子的许可能级是0、ε、2ε和3ε，简并度分别为1、1、2、3 四个这样的分子构成的定域体系，其总能量为3ε时，体系的微观状态数为：( ) A. 40 B. 24 C. 20 D. 28 A 4. 使用麦克斯韦-波尔兹曼分布定律，要求粒子数N 很大，这是因为在推出该定律时：( ). ! A、假定粒子是可别的 B. 应用了斯特林近似公式C.忽略了粒子之间的相互作用 D. 应用拉氏待定乘因子法A 5.对于玻尔兹曼分布定律ni =(N/q)·gi·exp( -εi/kT)的说法：(1) n i是第i 能级上的粒子分布数; (2) 随着能级升高，εi 增大，ni 总是减少的; (3) 它只适用于可区分的独立粒子体系; (4) 它适用于任何的大量粒子体系其中正确的是：( ) A. (1)(3) B. (3)(4) C. (1)(2) D. (2)(4) C 6.对于分布在某一能级εi上的粒子数ni，下列说法中正确是：( ) A. n i与能级的简并度无关 B.εi 值越小，ni 值就越大 C. n i称为一种分布 D.任何分布的ni 都可以用波尔兹曼分布公式求出B 7. 15．在已知温度T时，某种粒子的能级εj = 2εi，简并度gi = 2gj，则εj 和εi 上分布的粒子数之比为：( ) A. 0.5exp(εj/2kT) B. 2exp(- εj/2kT) C. ( -εj/kT) D. 2exp( 2εj/kT) C 8. I2的振动特征温度Θv= 307K，相邻两振动能级上粒子数之n(v + 1)/n(v) = 1/2的温度是：( ) A. 306 K B. 443 K C. 760 K D. 556 K B 9.下面哪组热力学性质的配分函数表达式与体系中粒子的可别与否无关：( ) 《 A. S、G、F、Cv B. U、H、P、C v C. G、F、H、U D. S、U、H、G B 10. 分子运动的振动特征温度Θv 是物质的重要性质之一，下列正确的说法是：( C ) A.Θv 越高，表示温度越高 B.Θv 越高，表示分子振动能越小 C. Θv越高，表示分子处于激发态的百分数越小 D. Θv越高，表示分子处于基态的百分数越小 11.下列几种运动中哪些运动对热力学函数G与A贡献是不同的：( ) A. 转动运动 B. 电子运动 C. 振动运动 D. 平动运动D 12.三维平动子的平动能为εt = 7h2 /(4mV2/3 )，能级的简并度为：( ) A. 1 B. 3 C. 6 D. 2 C 的转动惯量J = ×10 -47 kg·m2 ，则O2 的转动特征温度是：( ) A. 10 K B. 5 K C. K D. 8 K C ; 14. 对于单原子分子理想气体，当温度升高时，小于分子平均能量的能级上分布的粒子数：( ) A. 不变 B. 增多 C. 减少 D. 不能确定C 15.在相同条件下，对于He 与Ne 单原子分子，近似认为它们的电子配分函数 相同且等于1，则He 与Ne 单原子分子的摩尔熵是：( ) A. Sm(He) > Sm (Ne) B. Sm (He) = Sm (Ne) C. Sm (He) < S m(Ne) D. 以上答案均不成立C 二、判断题 1．玻耳兹曼熵定理一般不适用于单个粒子。（√） 2．玻耳兹曼分布是最概然分布，但不是平衡分布。（×） 3．并不是所有配分函数都无量纲。（×） 4．在分子运动的各配分函数中平均配分函数与压力有关。（√） - 5．粒子的配分函数q 是粒子的简并度和玻耳兹曼因子的乘积取和。（×） 6．对热力学性质(U、V、N)确定的体系，体系中粒子在各能级上的分布数一定。（×） 7．理想气体的混合物属于独立粒子体系。（√）
南京大学《物理化学》每章典型例题
第一章 热力学第一定律与热化学 例题1 1mol 理想气体于27℃ 、101325Pa 状态下受某恒定外压恒温压缩到平衡，再由该状态恒容升温到97 ℃ ，则压力升到。求整个过程的W 、Q 、△U 及△H 。已知该气体的C V ，m 恒定为? ?K -1 。 解题思路：需先利用理想气体状态方程计算有关状态： (T 1=27℃, p 1=101325Pa ，V 1)→(T 2=27℃, p 2=p 外=，V 2=) →(T 3=97℃, p 3=，V 3= V 2) 例题2水在 -5℃ 的结冰过程为不可逆过程，计算时要利用0℃ 结冰的可逆相变过程，即 H 2O （l ，1 mol ，-5℃ ，θ p ） s ，1 mol ，-5℃，θ p ） ↓△H 2 ↑△H 4 H 2O （l ，1 mol ， 0℃，θp ）（s ，1 mol ，0℃，θ p ） ∴ △H 1=△H 2＋△H 3＋△H 4 例题3 在 时，使 5.27 克的甲醇(摩尔质量为32克) 在弹式量热计中恒容燃烧，放出 的热量。忽略压力对焓的影响。 (1) 计算甲醇的标准燃烧焓 θ m c H ?。 (2) 已知时 H 2O(l) 和CO 2(g)的标准摩尔生成焓分别为－ kJ·mol －1 、－ kJ·mol －1 ， 计算CH 3OH(l)的θ m f H ?。 (3) 如果甲醇的标准蒸发焓为 ·mol －1 ，计算CH 3OH(g) 的θ m f H ?。 解：(1) 甲醇燃烧反应：CH 3OH(l) + 2 3 O 2(g) → CO 2(g) + 2H 2O(l) Q V =θ m c U ?=－ kJ/32)mol =－ kJ·mol －1 Q p =θ m c H ?=θ m c U ?+ ∑RT v )g (B = (－－×××10－3 )kJ·.mol －1
物理化学第四章化学平衡练习题及答案
第四章 化学平衡练习题 一、判断与问答题： 1．反应的吉布斯函数变就是反应产物与反应物之间的吉布斯函数的差值。 2．在恒定的温度和压力条件下，某化学反应的?r G m 就是在一定量的系统中进行1mol 的 化学反应时产物与反应物之间的吉布斯函数的差值。 3．因为m r G ?= -RT ln K ，所以m r G ?是平衡状态时的吉布斯函数变化。 4．m r G ?是反应进度的函数。 5．在等温等压条件下，?r G m > 0的反应一定不能进行。 6．?r G m 的大小表示了反应系统处于该反应进度ζ时反应的趋势。 7．任何一个化学反应都可以用m r G ?来判断其反应进行的方向。 8．在等温、等压、W’ = 0的条件下，系统总是向着吉布斯函数减小的方向进行。若某化 学反应在给定条件下?r G m < 0，则反应物将完全变成产物，反应将进行到底。 9．在等温、等压不作非体积功的条件下，反应的? r G m < 0时，若值越小，自发进行反应 的趋势也越强，反应进行得越快。 10．某化学反应的? r G m 若大于零，则K 一定小于1。 11．理想气体反应 A + B = 2C ，当p A = p B = p C 时，m r G ?的大小就决定了反应进行方向。 12．标准平衡常数的数值不仅与方程式的写法有关，而且还与标准态的选择有关。 13．在给定温度和压力下发生的PCl 5的分解反应，只须测定平衡时混合气体的密度就可 以求知平衡常数了。 14．因 K = f (T )，所以对于理想气体的化学反应；当温度一定时，其平衡组成也一定。 15．若已知某气相生成反应的平衡组成，则能求得产物的m r G ?。 16．温度T 时，若K = l ，说明这个反应在此温度，压力为100kPa 的条件下已达到平衡。 17．一个已达平衡的化学反应，只有当标准平衡常数改变时，平衡才会移动。 18．因K = ∏(a B ν)，所有化学反应的平衡状态随化学反应计量系数而改变。 19．有供电能力(W f ≠ 0)的可逆电池反应体系的状态，在“G ～ξ”曲线上可存在的位置？ 20．“纯是相对的，绝对纯的物质是没有”，试从反应的亲合能A 上分析这句话的道理？ 21．化学反应亲合势愈大，则自发反应趋势越强，反应进行得愈快，对否？ 22．标准平衡常数与标准反应自由能的关系：K RT G ln m r -=?，那么，为什么反应的 平衡态与标准态是不相同的？ 23．欲使反应产物的平衡浓度最大，反应物的投料比一般为多大？ 24．对于计量系数?ν = 0的理想气体化学反应，哪些因素变化不改变平衡点？ 25．平衡常数 K = 1的反应，在标准态下反应，反应朝什么方向进行？ 26．在空气中金属不被氧化的条件是什么？ 27．反应PCl 5(g) = PCl 3(g) + Cl 2(g) 在212℃、p 容器中达到平衡，PCl 5 离解度为0.5， 反应的m r H ?= 88 kJ·mol -1，以下情况下，PCl 5的离解度如何变化： (A) 通过减小容器体积来增加压力； (B) 容器体积不变，通入N 2气来增加总压力； (B) 升高温度； (D) 加入催化剂。 28．对于复分解反应，如有沉淀、气体或水生成，则容易进行到底，试以化学平衡理论 分析其道理？ 29．2HgO(s) = 2Hg(g) + O 2(g)，在反应温度下及p = 101.325kPa 时，K = 4×10-3，试问 HgO(s) 的分解压力多大？当达到分解温度时，与HgO(s) 平衡的p Hg 有多大？若在标 准状态下反应，体系的总压力是多少？ 30．反应CO(g) + H 2O(g) = CO 2(g) + H 2(g)，在600℃、100kPa 下达到平衡(各物质的逸度 系数均为1)，当压力增大到500kPa 时，各物质的逸度系数分别为：γ (CO 2) = 1.09， γ (H 2) = 1.10，γ (CO) = 1.23，γ (H 2O) = 0.77，问这时平衡点向何方移动？ 31．反应CaCO 3(s) = CaO(s) + CO 2(g) 在常温常压下的分解压力并不等于零，那么古代大 理石建筑物何以能够保留至今而不倒？
物理化学《化学平衡》习题及答案
物理化学《化学平衡》习题及答案 选择题 1．下面的叙述中违背平衡移动原理的是 (A) 升高温度平衡向吸热方向移动 (B) 增加压力平衡向体积缩小的方向移动 (C) 加入惰性气体平衡向总压力减少的方向移动 (D) 降低压力平衡向增加分子数的方向移动 答案：C 。加入惰性气体平衡向总压力增大的方向移动 2．要使一个化学反应系统在发生反应后焓值不变, 必须满足的条件是 (A) 温度和内能都不变 (B) 内能和体积都不变 (C) 孤立系统 (D) 内能, 压力与体积的乘积都不变 答案：D 。因ΔH ＝ΔU ＋Δ（pV ） 3．在等温等压下，当反应的?r G m ? = 5kJ ·mol -1 时，该反应能否进行? (A) 能正向自发进行 (B) 能逆向自发进行 (C) 不能判断 (D) 不能进行 答案：C 。应该用?r G m 判断而不是?r G m ? 。 4．已知反应 2NH 3 = N 2 + 3H 2，在等温条件下，标准平衡常数为0.25，那么，在此条件下，氨的合成反应1/2 N 2 + 3/2 H 2 = NH 3 的标准平衡常数为： (A) 4 (B) 0.5 (C) 2 (D) 1 答案：C 。 5．反应 2C(s) + O 2(g) ←→ 2CO(g)，其?r G m ? /(J ·mol -1 ) = -232600 - 167.7T /K ，若温度升高，则： (A) ?r G m ? 变负，反应更完全 (B) K p ? 变大，反应更完全 (C) K p ? 变小，反应更不完全 （D ）无法判断 答案：C 6．对于气相反应，当体系总压力p 变化时 (A) 对K f ? 无影响 (B) 对K r 无影响 (C) 对K p ? 无影响 (D) 对K f ? 、K r 、K p ? 均无影响 答案：A 。理想气体的K p ? 不受压力的影响而真实气体的K p ? 将随压力而变。 7．理想气体反应CO(g)+2H 2(g) = CH 3OH(g)的?r G m ?与温度T 的关系为： ?r G m ? = －21660+52.92T ，若要使反应的平衡常数K p ? >1，则应控制的反应温度： (A) 必须低于409.3℃ (B) 必须高于409.3K (C) 必须低于409.3K (D) 必须等于409.3K 答案：C 8．某化学反应在298K 时的标准吉布斯自由能变化为负值，则该温度时反应的K p ?将是： (A)K p ?= 0 (B) K p ? < 0 (C) K p Θ > 1 (D) 0 < K p ? < 1 答案：C 。根据ln r m p G RT K ?=-$ $ 。 9．25℃ 时水的饱和蒸气压为3.168kPa, 此时液态水的标准生成吉布斯自由能?f G m ?为－ 237.19kJ ·mol －1 ，则水蒸气的标准生成吉布斯自由能为： (A) －245.76kJ ·mol －1 (B) －229.34kJ ·mol －1 (C) －245.04kJ ·mol －1 (D) － 228.60kJ ·mol －1 答案：D 。可以设计使25℃的液态水变为3.168kPa 的水蒸气，此为恒温恒压可逆相变
物化计算题
例1-1 在310K，燃烧葡萄糖（C6H12O6（s））和硬脂酸（C18H36O2（s））的ΔU值分别为-2880KJmol-1及-11360KJmol-1，求每个过程的ΔH. 解: ΔH=ΔU+ΔnRT C6H12O6（s）+6O2（g）=6CO2（g）+6H2O（l） Δn=6-6=0 ΔH=ΔU=-2880KJmol-1 C18H36O2（s）+26O2（g）=18CO2（g）+18H2O（l） Δn=18-26=-8 ΔH=-11380.6KJmol-1 例 1-2 常压下530℃的1000Kg甲烷气体恒容降温至200℃，试求Qv、ΔH 、ΔU。（已知Cp，m=14.15+75.496×10-3T-17.99×10-6T2 JmoL-1K-1 M=0.016Kgmol-1） 解: Cv，m= Cp，m –R =5.84+75.496×10-3T-17.99×10-6T2 n=1000Kg/M=100/0.016=6.25×104mol Qv=ΔU=∫T1T2 nCv，mdT=6.25×104∫T1T2 （5.84+75.496×10-3T-17.99×10-6T2）dT T1=811.15K T2=473.15K ∴Qv=ΔU=-8.395×108J 同理：ΔH=∫T1T2 nCp，mdT=-9.840×108J 3. 5 mol 理想气体于27℃ 101.325KPa状态下受某恒定外压恒温压缩至平衡，再由该状态恒容升温至97℃，则压力升高到1013.25KPa。求整个过程的W、Q、ΔU及ΔH 。已知该气体的Cv，m恒定为20.92J mol K-1。 4. 热化学测量的一个用处是测定键焓,以甲烷中的C-H键为例,它是反应CH4(g)-→C(g)+4H(g)焓变的1/4. 已知下列数据测定键焓: C(s)+2H2(g) -→CH4(g) ΔH1θ=-74.8KJ.moL-1 H2(g) -→2H(g) ΔH2θ=+434.7KJ.moL-1 C(s) -→C(g) ΔH3θ=+719.0KJ.moL-1 假定在甲烷和乙烯中C-H键的键焓是相同的.乙烯的ΔfHθ是+54.3KJ.moL-1,计算在乙烯中C=C键的键焓. CH4（g）→C（s）+2H2（g）ΔrH=74.8KJmoL-1 C（s）→C（g）ΔrH=719.0KJmoL-1 H2（g）→2H（g）ΔrH=434.7KJmoL-1 ∴ CH4（g）→C（g）+4H（g） ΔrH=74.8+719.0+2×434.7=1663.2KJmoL-1 ΔHC-H=1663.2/4=415.8KJmoL-1 C2H4（g）→2C（g）+4H（g） C2H4（g）→2C（s）+2H2（g）ΔrH=-54.3KJmoL-1
南京大学《物理化学》(上学期)每章典型例题.doc
第一章 热力学第一定律与热化学 例题1 1mol 理想气体于27℃ 、101325Pa 状态下受某恒定外压恒温压缩到平衡，再由该状态恒容升温到97 ℃ ，则压力升到1013.25kPa 。求整个过程的W 、Q 、△U 及△H 。已知该气体的C V ，m 恒定为20.92J ?mol -1 ?K -1。 解题思路：需先利用理想气体状态方程计算有关状态： (1mol, T 1=27℃, p 1=101325Pa ，V 1)→(1mol, T 2=27℃, p 2=p 外=?，V 2=?) →(1mol, T 3=97℃, p 3=1013.25kPa ，V 3= V 2) 例题2 计算水在 θp ，-5℃ 的结冰过程的△H 、△S 、△G 。已知θ)(,,2l O H m p C ，θ )(,,2s O H m p C 及 水在 θ p ，0℃的凝固焓θm con H ?。 解题思路：水在 θp ，-5℃ 的结冰过程为不可逆过程，计算时要利用θp ，0℃结冰的可逆相变过程，即 H 2O （l ，1 mol ，-5℃ ，θp 2O （s ，1 mol ，-5℃，θp ） ↓△H 2,△S 2, △G 2 ↑△H 4,△S 4, △G 4 H 2O （l ，1 mol ， 0℃，θ p H 2O （s ，1 mol ，0℃，θ p ） △H 1=△H 2＋△H 3＋△H 4=θ)(,,2l O H m p C （273K-268K ）+θ m con H ?+θ )(,,2s O H m p C (268k-273K) △S 1=△S 2＋△S 3＋△S 4=θ)(,,2l O H m p C ln(273/268)+ θm con H ?/273+θ )(,,2s O H m p C ln(268/273) △G 1=△H 1-T 1△S 1 例题3 在 298.15K 时，使 5.27 克的甲醇(摩尔质量为32克) 在弹式量热计中恒容燃烧，放出 119.50kJ 的热量。忽略压力对焓的影响。 (1) 计算甲醇的标准燃烧焓 θ m c H ?。 (2) 已知298.15K 时 H 2O(l) 和CO 2(g)的标准摩尔生成焓分别为－285.83 kJ·mol －1 、－ 393.51 kJ·mol － 1，计算CH 3OH(l)的θ m f H ?。 (3) 如果甲醇的标准蒸发焓为 35.27kJ·mol － 1，计算CH 3OH(g) 的θ m f H ?。
物理化学经典习题
物理化学经典习题 一、填空题 1．硫酸与水可形成三种水合盐：H2SO4?H2O、H2SO4?2H2O 、H2SO4 ?4H2O。常压下将一定量的H2SO4溶于水中，当达三相平衡时，能与冰、 H2SO4水溶液平衡共存的硫酸水合盐的分子中含水分子的数目是。 2．Na+、H+的还原电极电势分别为–2.71V和–0.83V，但用Hg作阴极电解 NaCl溶液时，阴极产物是Na–Hg 齐，而不是H2，这个现象的解释是。3．在稀亚砷酸溶液中通入过量的硫化氢制备硫化砷溶液。其胶团结构式为。注明紧密层、扩散层、胶核、胶粒、胶团。 4．在两个具有0.001mAgNO3溶液的容器之间是一个AgCl多孔塞，在多孔塞两端放两个电极，接通直流电源后，溶液将向极方向流动。 5．反应 A B (Ⅰ) ; A D (Ⅱ)。已知反应(Ⅰ)的活化能大于反应(Ⅱ)的活化能，加入适当催化剂改变获得B和D的比例。 6．等温等压（298K及p?）条件下，某一化学反应在不做非体积功条件下进行，放热40.0 kJ?mol-1，若该反应通过可逆电池来完成，吸热 4.00 kJ?mol-1，则该化学反应的熵变为。 7．若稀溶液表面张力γ与溶质浓度c的关系为γ0 –γ = A + B ln c（γ0为纯溶剂表面张力， A、B 为常数），则溶质在溶液表面的吸附量Γ与浓度c的关系为。8．298.2K、101.325kPa下，反应 H2(g) + O2(g) ═ H2O(l) 的 (?rGm– ?rFm)/ J?mol-1为。 二、问答题 1．为什么热和功的转化是不可逆的？ 2．在绝热钢筒中进行一化学反应：H2(g) + O2(g) ═ H2O(g)，在反应自发进行。问此变化中下述各量哪些为零，哪些大于零，哪些小于零？Q，W，?U，?H，?S和 ?F。 3．对单组分体系相变，将克拉贝龙方程演化为克-克方程的条件是什么？ 4．为什么有的化学反应速率具有负温度系数，即温度升高反应速率反而下降？ 5．为什么说，热化学实验数据是计算化学平衡常数的主要基础？ 三、计算题 1．苯在正常沸点353K下的?vapHm? = 30.77 kJ?mol-1，今将353K及p?下的1molC6H6(l)向真空等温蒸发为同温同压下的苯蒸气（设为理想气体）。 (1) 求算在此过程中苯吸收的热量Q与所做的功W； (2) 求苯的摩尔气化熵 ?vapSm? 及摩尔气化自由能 ?vapGm?； (3) 求环境的熵变 ?S环，并判断上述过程是否为不可逆过程。 2．把一定量的气体反应物A迅速引入一个温度800K的抽空容器内，待反应达到指定温度后计时（已有一部分A分解）。已知反应的计量方程为 2A(g) 2B(g) + C(g) ，反应的半衰期与起始浓度无关；t=0时，p总=1.316×104Pa ；t=10min时，p总 =1.432×104Pa ；经很长时间后，p总 =1.500×104Pa。试求： (1) 反应速率常数k和反应半衰期t1/2 ； (2) 反应进行到1小时时，A物质的分压和总压各为多少？ 3．A和B能形成两种化合物A2B和AB2，A的熔点比B低，A2B的相合熔点介于A和B之间，
北师大版物理化学化学平衡习题答案
北师大版物理化学化学平衡习题答案
化学平衡习题解答 1. 有理想气体反应 2H 2(g) + O 2(g)2H 2O(g)，在2000 K 时，已知反应的7 1.5510K =? (1) 计算H 2和O 2分压各为1.00×104 Pa ，水蒸气分压为1.00×105 Pa 的混合气中，进行上述反应的r m G ?，并判断反应自发进行的方向； (2) 当H 2和O 2的分压仍然分别为1.00×104 Pa 时，欲使反应不能正向自发进行，水蒸气的分压最少需要多大？ 解：(1) 反应系统的分压比 2222222252H O H O 243 H O H O (/)(1.0010)101325 1013.25(/)(/)(1.0010) p p p p p Q p p p p p p ''???====''''?? 由定温方程 1 r m 7 51 1013.25ln ln ln(/)(8.3142000ln )J mol 1.55101.6010J mol p p G RT K RT Q RT Q K --?=-+==????=-?? 由r m G ?<，可判断此时反应能够自发正向进 行。 (2) 欲使正向反应不能自发进行，p Q 至少需 与K θ 相等，即 222 2H O 7H O 1.5510p p p Q K p p ?==?= ? 所以227432142 H O 1 1.5510(1.0010)Pa 1.5310Pa 101325 p =???? =?
27H O 1.2410Pa p =? 2. 已知反应CO(g) + H 2O(g) CO 2(g) + H 2(g) 在700℃时K θ = 0.71，(1) 若系统中四种气体的分压都是 1.5×105 Pa ；(2) 若 6CO 1.010 Pa p =?， 25H O 5.010Pa p =?，22 5 CO H ==1.510Pa p p ?；试判断哪个条件下正 向反应可以自发进行？ 解：(1) 由定温方程r m r m ln p G G RT Q ?=?+，知 11 r m ln (8.314973.2ln 0.71)kJ mol 2.77 kJ mol G RT K --?==-???=? ∵r m r m ln p G G RT Q ?=?+ =222CO (g)H (g)H O(g)CO(g)( )()ln ln ()( )p p p p RT K RT p p p p ''-+'' = 55 1 55 1.510 1.510(-8.314973.2ln 0.71+8.314973.2ln )J mol 1.510 1.510 -??????????? = 3 1 2.7710 J mol -?? ∴ ?r G m = 2.77×1031 J mol -?＞ 0 此反应不能正 向自发进行。 (2) 当6CO 1.010 Pa p =?，25H O 5.010Pa p =?，2 25CO H ==1.510Pa p p ?时 ?r G m = 551 65 1.510 1.510(-8.314973.2ln 0.71+8.314973.2ln ) J mol 1.010 5.010 -??????????? = －22.3×1031 J mol -? ∵ ?r G m =－22.3×1031 J mol -?＜ 0
物理化学习题与答案
第一章热力学第一定律练习题 下一章返回 一、判断题(说法对否): 1．1.当系统的状态一定时,所有的状态函数都有一定的数值。当系统的状态发生 变化时,所有的状态函数的数值也随之发生变化。 2．2.体积就是广度性质的状态函数;在有过剩NaCl(s) 存在的饱与水溶液中, 当温度、压力一定时;系统的体积与系统中水与NaCl的总量成正比。3．3.在101、325kPa、100℃下有lmol的水与水蒸气共存的系统, 该系统的状态完全确定。 4.一定量的理想气体,当热力学能与温度确定之后,则所有的状态函数也完全确定。 5.系统温度升高则一定从环境吸热,系统温度不变就不与环境换热。 6.从同一始态经不同的过程到达同一终态,则Q与W的值一般不同,Q + W的 值一般也不相同。 7.因Q P= ΔH,Q V= ΔU,所以Q P与Q V都就是状态函数。 8.封闭系统在压力恒定的过程中吸收的热等于该系统的焓。 9.对于一定量的理想气体,当温度一定时热力学能与焓的值一定, 其差值也一定。 10.在101、325kPa下,1mol l00℃的水恒温蒸发为100℃的水蒸气。 若水蒸气可视为理想气体,那么由于过程等温,所以该过程ΔU = 0。 11.1mol,80、1℃、101、325kPa的液态苯向真空蒸发为80、1℃、101、325kPa 的气态苯。已知该过程的焓变为30、87kJ,所以此过程的Q = 30、87kJ。 12.1mol水在l01、325kPa下由25℃升温至120℃,其ΔH= ∑C P,m d T。 13.因焓就是温度、压力的函数,即H = f(T,p),所以在恒温、恒压下发生相变时, 由于d T = 0,d p = 0,故可得ΔH = 0。 14.因Q p = ΔH,Q V = ΔU,所以Q p - Q V = ΔH - ΔU = Δ(p V) = -W。 15.卡诺循环就是可逆循环,当系统经一个卡诺循环后,不仅系统复原了, 环境也会复原。 16.一个系统经历了一个无限小的过程,则此过程就是可逆过程。 17.若一个过程中每一步都无限接近平衡态,则此过程一定就是可逆过程。 18.若一个过程就是可逆过程,则该过程中的每一步都就是可逆的。 19.1mol理想气体经绝热不可逆过程由p1、V1变到p2、V2,则系统所做的功为。 20.气体经绝热自由膨胀后,因Q = 0,W = 0,所以ΔU = 0,气体温度不变。 21.(?U/?V)T = 0 的气体一定就是理想气体。 22.因理想气体的热力学能与体积压力无关,所以(?U/?p)V = 0,(?U/?V)p = 0。 23.若规定温度T时,处于标准态的稳定态单质的标准摩尔生成焓为零,那么该 温度下稳定态单质的热力学能的规定值也为零。
物理化学经典复习题~~~解析
第二章热力学第一定律及其应用 1．物质的量为n的纯理想气体，该气体在如下的哪一组物理量确定之后，其它状态函数方有定值。 (A) p (B) V (C) T,U (D) T, p 2. 1 mol 373 K，标准压力下的水经下列两个不同过程变成373 K，标准压力下的水气，(1) 等温等压可逆蒸发，(2) 真空蒸发这两个过程中功和热的关系为： (A) |W1|> |W2| Q1> Q2 (B) |W1|< |W2| Q1< Q2 (C) |W1|= |W2| Q1= Q2 (D) |W1|> |W2| Q1< Q2 3. 恒容下，一定量的理想气体，当温度升高时热力学能将： (A) 降低(B)增加(C) 不变(D) 增加、减少不能确定 4. 在体系温度恒定的变化中,体系与环境之间： (A) 一定产生热交换(B) 一定不产生热交换 (C) 不一定产生热交换(D) 温度恒定与热交换无关 5．ΔH =Qp , 此式适用于下列哪个过程： (A) 理想气体从106 Pa反抗恒外压105 Pa膨胀到105 Pa (B) 0℃, 105 Pa 下冰融化成水 (C) 电解CuSO4水溶液 (D) 气体从(298 K, 105 Pa) 可逆变化到(373 K, 104 Pa) 6．在100℃和25℃之间工作的热机，其最大效率为： (A) 100 % (B) 75 % (C) 25 % (D) 20 % 7．对于封闭体系，在指定始终态间的绝热可逆途径可以有: (A) 一条(B) 二条(C) 三条(D)三条以上 8．某理想气体的γ=Cp/Cv =1.40,则该气体为几原子分子气体? (A) 单原子分子气体(B) 双原子分子气体 (C) 三原子分子气体(D) 四原子分子气体 9．实际气体绝热恒外压膨胀时,其温度将： (A) 升高(B) 降低(C) 不变(D) 不确定 10．当以5 mol H2气与4 mol Cl2气混合，最后生成2 mol HCl气。若以下式为基本单元，H2(g) + Cl2(g) ----> 2HCl(g) 则反应进度ξ应是： (A) 1 mol(B) 2 mol (C) 4 mol (D) 5 mol 11．欲测定有机物燃烧热Qp,一般使反应在氧弹中进行,实测得热效应为Qv。公式Qp=Qv+ΔnRT 中的Δn为: (A) 生成物与反应物总物质的量之差(B) 生成物与反应物中气相物质的量之差 (C) 生成物与反应物中凝聚相物质的量之差(D) 生成物与反应物的总热容差 12．凝固热在数值上与下列哪一种热相等： (A) 升华热(B) 溶解热(C) 汽化热(D) 熔化热 13．在标准压力下，1mol石墨与氧气反应生成1mol二氧化碳的反应热为ΔH ，下列哪种说法是错误的? (A) ΔH 是CO2(g)的标准生成热(B) ΔH =ΔU (C) ΔH 是石墨的燃烧热(D) ΔU <ΔH 14．计算化学反应的热效应,下述说法哪些是正确的? (1) 在同一算式中必须用同一参比态的热效应数据(2) 在同一算式中可用不同参比态的热效应数据
物化例题
苯在正常沸点353K时摩尔汽化焓为30.75kJmol-1，今将353K，101.325kPa下的1mol液态苯向真空定温蒸发变为同温同压的苯蒸气（设为理想气体）． (1)求此过程的Q、W、ΔU、ΔH、ΔS、ΔA和ΔG。 (2)应用有关原理，判断此过程是否为不可逆过程．
例：2mol某理想气体，其摩尔定容热容Cv,m=3/2R，由500K，405.2kPa的始态，依次经历下列过程：(1)在恒外压202.6kPa下，绝热膨胀至平衡态; (2)再可逆绝热膨胀至101.3kPa; (3)最后恒容加热至500K的终态，试求整个过程的Q、W、ΔU、ΔH及ΔS。
1mol 理想气体从300K ,100kPa下等压加热到600K，求此过程的Q、W、?U、?H、?S、?G。已知此理想气体300K时的S mθ=150.0J〃K－1〃mol－1，c p,m=30.00 J〃K－1〃mol－1。 解：W＝－p?V=－p(V2-V1) =－pV2+pV1= -nRT2+ nRT1= nR(T1-T2) =1mol×8.315J〃K－1〃mol－1×(300K-600K)= -2494.5J ?U= n c V,m (T2-T1) =1mol×(30.00-8.315)J〃K－1〃mol－1×(600K-300K)= 6506J ?H= n c p,m (T2-T1) =1mol×30.00J〃K－1〃mol－1×(600K-300K)= 9000J Q p= ?H =9000J ?S = n c p,m ln(T2/T1) =1mol×30.00J〃K－1〃mol－1×ln(600K/300K) = 20.79J〃K－1〃mol－1 由S mθ(600K)=S mθ(300K)+?S=(150.0+20.79)J〃K－1〃mol－1 =170.79J〃K－1〃mol－1 ?TS =n(T2S2－T1S1) =1mol×(600K×170.79J〃K－1〃mol－1－300K×150.0J〃K－1〃mol－1) ＝57474J ?G= ?H－?TS＝9000J－57474J =－48474J。 l mol单原子理想气体由始态(273K，pθ )经由下列两个途径到达终态( T2，pθ /2)：(l)可逆绝热膨胀；(2)反抗pθ/2的外压绝热膨胀．试分别求出T2，W，?S m和?G m．并回答能否由?G m来判断过程的方向? 已知S θ (298K)=100J ·K-1·mol-1。 解：(1)可逆绝热膨胀过程 Q r = Q = 0 J ?S= 0 J·K-1(可逆过程为恒熵过程) 单原子理想气体的绝热系数γ=1.667，利用绝热可逆公式 T= 207K ∴W=?U=nC V,m(T2 - T1) =1mol×(1.5×8.3145J·K-1·mol-1)×(207K- 273K)= -823.1 J ?H=nC P,m(T2 - T1) =1mol×(2.5×8.3145J·K-1·mol-1)×(207K- 273K)= -1371.9 J ?G= ?H - ?(TS) =?H - (T2S2 - T1S1)=?H - S(T2- T1) = -1371.9 J - 100 J·K-1×(207K-273K) = 5228 J S(298)=100 S(273)=98.18 ?G=5108 过程为非恒温过程，不能用?G来判断过程的方向。 (2) 恒外压绝热膨胀过程，利用Q=0，?U=W建立方程求出T2。 ?U = n C V,m(T2 - T1) = n(1.5×R)×(T2 - T1) W= - p外(V2 - V1)= - p2(V2 - V1)= - nR[T2 - (T1/ p1) p2] = - nR(T2 - T1/2) ∴n(1.5×R)×(T2 - T1) = - nR(T2 - T1/2) T2 = 0.8T1 = 0.8×273K = 218.4 K W=?U=nC V,m(T2 - T1) =1mol×(1.5×8.3145J·K-1·mol-1)×(218.4K-273K) =-681.0 J 利用公式得?S = 1.125 J·K-1