材料物理化学 第三篇习题

材料物理化学 第三篇习题
材料物理化学 第三篇习题

Chap 11、Semiconductors

11.1 (a) For a semiconductor, show that np product obtained from

Eq.(11.27) is proportional to exp(-βE g ) and thus is independent of the position of the chemical potential μ in the bandgap.

Eq.(11.27):

(b) The law of mass action in semiconductors for reaction creating

pairs of electrons and holes [e.g., Eq.(11.28)] has the form n(T)P(T)∝exp(-βE g ). Explain the significance of this law. (Hint: The law of mass action is described in Section 4.6)

Eq.(11.28): (c) Evaluate the np product at T=300K for Si with E g =1.11ev and

m eds ﹡=1.05m and m hds ﹡=0.58m.

11.2 Using Eq.(11.30) and m eds ﹡=1.05m and m hds ﹡=0.58m for Si,

calculate the change in the position of the chemical potential μ in the energy gap of intrinsic Si between T=0 and 300K.

Eq.(11.30): 11.3 Calculate the values of N c and N v as defined in Eq.(11.27) for Si

at T=300K. The appropriate of density-of-states effective masses for Si are m eds ﹡=1.05m and m hds ﹡=0.58m.

11.4 Consider a semiconductor with a bulk energy gap E g =1.5ev and

g

E v c i i e T N T N T p T n β-=)()()()()()(2/32)()2(2)()(μβμβπ----*===c c E c E B eds i e T N e T k T n T n m )()(2/32)()2(2)()(v v E v E B h ds i e T N e T k T p T p m ----*===μβμβπ **

+=eds hds

B g m m T k E T ln 432)(μ

with m e﹡=m h﹡=0.1m. Calculate the increase in the energy gap of

this semiconductor when it is incorporated into the following

structures:

(a) A quantum well (d=2) with L x=10nm.

(b) A quantum wire (d=1) with L x=L y=10nm

(c) A quantum dot (d=0) with L x=L y=L z=10nm

11.5 A Hall effect measurement is carried out on a rectangular bar

of a semiconductor with dimensions L x=0.04m (the direction

of current flow ) and L y=L z=0.002m. When a current I x=5mA

flows in the +x direction and a magnetic field B z=0.2T is

applied in the +z direction, the following voltages are

measured: V x=6V and V y=+0.3mV (i.e., increasing in the +y

direction). Determine the following properties of the

semiconductor bar from these data :

(a) The sign of the dominant charge carriers.

(b) The concentration of the dominant charge carriers.

(c) The electrical conductivity σ.

(d) The mobility μ of the dominant charge carriers.

11.6Using Eq.(11.59), estimate the increase △n in the electron

concentration in an n-type semiconductor due to the uniform

absorption of light with α=105m-1, I0=1W/m2, and hω=1e V, a

quantum efficiency η=1, and a minority-carrier lifetime ηp=10-3s.

Eq.(11.59): 11.7 Using the definition of the Hall mobility μH =︱ζR H ︱and the

expression for R H for an intrinsic semiconductor given in Eq.(11.49), show that μH =︱μh -μe ︱.

Eq.(11.49): 11.8 Consider the structural transformation of a binary crystal AB

from the hexagonal wurtzite crystal structure to the cubic zincblende crystal structure in which the density of the atoms remains constant. Find the lattice constant of the resulting cubic crystal if the lattice constants of the initial wurtzite crystal are a =0.3400nm and c =0.5552nm.

11.11 List all of the local tetrahedral bonding units, A-B 4, which are

present in the ternary semiconducting compounds Cu 2SiTe 3, Cu 3PS 4, and CuSi 2P 3. Note that each tetrahedron must contain an average of four bonding electrons per atom.

11.13 Derive the expression for the shift △E of the electron energy

bands from one side of a p-n junction to the other under zero bias as given in Eq.(11.93). Calculate the magnitdde of the built-in electric potential V B =△E/e for Si at T=300K for N d =N a =2×1024m -3. Using these same parameters, calculate the depletion width d and the maximum electric field Q/∈A for a Si p-n junction at T=300 K.

ω

τηατω p

p L I G p n 0)(==?=?)

(e h e

h H ne R μμμμ+-=

Eq.(11.93): .

Chap 12、Metals and Alloys 12.1 Referring to Section 12.5, show that the condition for the tangency

of the Fermi sphere to the Brillouin zone boundary for the FCC lattice is N =1.36.

12.2 Derive Eq.:

12.3 Derive Eq.:

Chap 13、Ceramics

13.1 For the silicon oxynitride compound Si 2N 2O, assume that Si, N,

and O atoms have their usual valences (4, 3, and 2) and that the N and O atoms do not form covalent bonds with each other. (a) Given a local bonding unit Si-N x O y for Si with x+y =4,

determine x (and y ) for this crystal structure.

(b) What are the local bonding units for N and O?

13.2 For the Si x N y O z ternary phase diagram, locate the following

compounds :SiO 2, Si 3N 4, Si 2N 2O, and Si 3N 2O 3.

13.3 Find the average number of bridging oxygens, b, and nonbridging

oxygens, n, for the following glasses:

(a)CaO?SiO 2, and

(b) soda-lime(i.e., 2CaO?3Na 2O?15SiO 2) n i

a d B v c a d B g N N T k N N N N T k E E 2ln ln =+=?)163253(02222∈-=πF F k e m k N U )]1(356[822

02ws c ws Coul r r r Nze U --∈=π

Chap 14、Polymers

14.1 A polymer whose viscoelastic properties are described by

Eq.(14.40) (i.e., the Maxwell model) is subjected to a time-dependent stress σ=σ0exp(-i ωt). Find the steady-state strain. Compare this result to that of a polymer that obeys the Voigt model, given by Eq. (14.37).

Eq.(14.40): Eq. (14.37): 14.2 Consider an elastomer consisting of monomers that are optically

anisotropic [i.e., they have a polarizability α11(ω) for light parallel to the chain axis and α┴(ω) for light polarized perpendicular to the chain axis]. Assume that there are N chains per unit volume. Let )(ωn be the mean index of refraction of the material. The elastomer is stretched with a steching parameter s , as defined in Secti on 14.5. Show that the elastomer will have a birefringence given by

)]()()[1()(]2)([452)()()(1122

11ωαωαωωπωωωδ⊥--⊥--+=-=s s n n N n n n

Obtain an expression for the stress optical coefficient. C≡δn(ω)/ζ, where ζ is the applied stress.

Chap 15、Dielectric and Ferroelectric Materials

??=+ε

ησσG η

στεε=+?

15.1 Given the Landau free-energy density for a ferroelectric of the form Where b>c. Let a=a 0(T-T C ) and assume that b and c are constant. Find P z and χ as a function of T for the state of thermal equilibrium. 15.2 Design a piezoelectric actuator that can be used to sweep an

STM head over the surface of a solid. What is the area that can practically be covered?

15.3 Adapt Weiss molecular field theory (see Chapter 9) to describe a

ferroelectric. Assume that there are just two orientations for the electric-dipole moment of a unit cell and that NN cells interact via an exchange interaction. Obtain the hysteresis curve and values for the coercive field E c , saturation polarization P sat , and remanent polarization P rem .

15.4 BaTiO 3 is a paraelectric for T>T C =130℃ and has a Curie constant

C=76,000K.

(a)If the lattice constant for the cubic unit cell of BaTiO 3 is a=0.401nm, calculate the electric-dipole moment μ of this unit cell. (b)What would the corresponding polarization P=μn be at T=0 K?

Chap 16、Superconductors

16.1 (a) Derive expression for the difference in entropy

△S(T)=S n (T)-S s (T) and the difference in specific heat

Z y x x z z y z y x o EP P P P P P P c P P P b P a g g -+++++++=)(2

)(422222224442

△C(T)=C n (T)-C s (T) between the normal and superconducting states in terms of the critical magnetic field H c (T) and its first derivative dH c /dT and second derivative d 2H c /dT 2. [Hint: Use Eq.(16.3) and standard thermodynamic relationships.]

(b) Evaluate these expressions for △S(T) and △C(T) for the case where H c (T) can be approximated by H c0[1-(T/T c )2] and show that : (ⅰ) △S(T c )=△S(0)=0

(ⅱ) △S(T)>0 for 0

(ⅲ)△C(T c )=-4μ0H c02/T c . Calculate △C(T c ) from this expression

using T c = 1.175 K and H c0 = 105 Oe = 8360 A/m for Al and compare with the measured result -225 Jm -3K -1 for Al.

(ⅳ) △C=0 for T=T c /3 and T=0K.

Eq.(16.3): 16.2 (a) Using Eq.(16.5), calculate the condensation energy in J/m 3 and in

eV per electron at T=0K for the superconductor Pb for which H c0=6.39×104A/m.

(b) Compare your result from part (a) with the expression ε(0)(ε(0)/E F ) where the superconducting energy gap 2ε(0) = 2.6 meV for Pb. Here ε(0)/E F is the fraction of conduction elections whose energies are actually affected by the condensation .

Eq.(16.5): 16.3 Consider the London penetration depth λL defined in Eq.(16.10).

?+=-=H s s s s H T G dH H M T G T H G 02002

),0()(),0(),(μμ2

)(),0(),0(2

0T H T G T G c s n μ=-

(a) Calculate λL (0K) for the superconducting Al, Pb, and Nb. (b) If a superconductor has a London penetration depth λL (0K)=200nm, what is the concentration n s of superconducting electrons at T=0.5T c .

Eq.(16.10): 16.4 When transport current i flows through a superconducting wire

of radius R, its path is confined to a region of thickness λ, the penetration depth, just inside the surface of the wire.

(a) In this case show that the critical current density J c =i c /A eff is independent of R and can be expressed in terms of the critical field H c by J c =H c /λ. Here A eff is the effective area through which the current flows, with A eff <<πR 2.

(b) Calculate J c for superconducting Pb at T=0K. [Note: H c0 = 803 Oe = 63919 A/m and λ(0) = 39 nm]

(c) Sketch J c (T)/J c (0) from T = 0 K to T c using the temperature dependencies of H c and λ given in Eqs.(16.6) and (16.11), respectively .

Eq.(16.6):

Eq.(16.11): 16.5 A type Ⅱ superconductor has T c =125k, ΘD =250K, and κ(T c )=50. On

the basis of standard theories [free-electron model, Debye model, BCS theory, G-L theory, Pauli limit for H c2 given in Eq.(16.33)], 2

0)()(e T n m

T s L μλ=)1()(220c c c T T H T H -=4

)/(1)

0()(c L L T T T -=λλ

estimate the following:

(a)The superconducting energy gap 2ε(0).

(b) The upper critical field H c2(0)=H p .

(c)The co herence length ξ(0) and the penetration depth λ(0).

(d)The thermodynamic critical field H c0=H c (0).

(e)The coefficients γ and A of the electronic and phonon contributions to the specific heat , γT and AT 3, respectively.

Eq.(16.33): 16.7 Use Eq.(16.20) to find the limiting values of λ(l ) and ξ(l ) (a) in the

clean limit where the electron mean free path l >>ξ0, and (b) in the dirty limit where l <<ξ0.

Eq.(16.20): and 16.8 (a) Calculate the density of vortices per unit area B/Φ0 for the

following values of B, the average flux density present in the mixed state of a superconductor. Take H c2=1.6MA/m.

(i) B = μ0H c2/2. (ii) B ≈ B c2 = μ0H c2.

(b)Calculate the average separation d between the vortices from your answers in part (a) and compare your answers with the conherence length ξ. [Hint: You can obtain ξ with the help of Eq.(16.22).]

Eq.(16.22): 16.10 Calculate the number of holes N hole per Cu ion in the CuO 2

copper-oxygen layers in the superconductor YBa 2Cu 3O 7-x for the B

p T T H μμε0)

()(≈l l 11)(10+=ξξl

l ξλλ+∞=1)()()

(2)(200

2T T H c ξπμΦ=

cases of x = 0, 0.25, and 0.5. Assume the following ionic charge states for the ions in this structure: Y 3+, Ba 2+, Cu 2+, and O 2-.

16.11 For the compound with the chemical formula La 1.7Sr 0.3CuO 3.9:

(a)what is the total number of electrons per formula unit outside closed shells?

(b)How many electrons are contributed by each ion to the CuO 2 layers?

(c)what is the average valence of the copper atoms?

(d)Assuming that all copper ions have a charge of +2e, what is the number of holes per formula unit?

16.12 Derive Eq.(16.33) for the Pauli limiting field H p by setting

G n (H)=G s (H) at H=H p and using the Pauli paramagnetic

susceptibility χp =μ0μB 2ρ(E F ) of the conduction electrons in the

normal state. [Hint: Use G n (H)-G n (0)=-μ0χp H 2/2, and the BCS result

G n (0)-G s (0)=ρ(E F )ε(0)2/2.]

Eq.(16.33):

Chap 17、Magnetic Materials

17.1 Consider a single-domain uniaxial ferromagnetic particle

magnetized along its easy axis with M=M s in zero applied magnetic field. The magnetic anisotropy energy density is given by E a =K sin 2θ where K >0 and θ is the angle between the B

p T T H μμε0)()(≈

magnetization M and the easy axis. A magnetic field H is now applied at 90° to the easy axis.

(a)Show that the sum of the anisotropy and magnetostatic energy densities for this particle is u(θ)=K sin 2θ-μ0MHsinθ.

(b)Find the angle θ be tween M and the easy axis as a function of the magnitude of the field H by minimizing uwith respect to θ .(Note that it will be important to check for the stability of the solution by requiring that ?2u/?θ2>0.)

(c) Show that the resulting magnetization curve (i.e., the plot of the

component of M in the direction of H versus the applied field H ) is a straight line (with slop χ=μ0M 2s /2K ) up to H =H k =2k/μ0M s , at which point the magnetization is saturated in the direction of H . Here H k is the effective magnetic anisotropy field in Eq.(17.14).

Eq.(17.14): 17.4 Prove that when the shape anisotropy constant K s is <0 (i.e., when

N ⊥

17.5 Calculate the radius at which a spherical Fe particle behaves

superparamagnetically at T =300K by setting K 1V=K B T , where K 1≈4.2×104J/m 3 is the first-order magnetocrystalline anisotropy coefficient for Fe and V is the volume of the sphere.

17.6 Calculate t he increase in temperature ΔT of a magnetic material with

s

K M K

H 02μ=

a square magnetization loop, with M s =1370KA/m and H c =1100kA/m, when the loop is traversed once, Assume that the material is thermally-isolated from its surroundings and that its specific heat is 4×106J/m 3K.

17.7 For a magnetically isotropic m aterial with magnetostriction λ, prove

that B 2(C 11-C 12)=2B 1C 44. Show, in fact, that if the material is also elastically isotropic, then B 1=B 2. (Hint: See Section 10.8)

17.8 Show that B (t) and M (t) both lag the applied magnetic field

H(t )=H 0e -iωt by the same phas e angle δ when μ0H 0<

Eq.(17.33): and

Chap 18、Optical Materials

18.1 Suppose that a quantum dot has the shape of a two-dimensional

circular disk. A model that is often used to describe the potential of an electron confined in such a dot is V(r)=m ﹡ω02r 2/2. Suppose a magnetic induction B is imposed perpendicular to the plane of the dot. Show that the electron energy levels are given by the formula where n=0, 1, 2,…………and l=……, -2, -1, 0, 1, 2,……..

18.2 Consider a Lorentz oscillator model for an electron moving in )(0

)(δω+-=t i e B t B )

(0)(φω+-=t i e M t M *

*-+++=m eB l m eB l n E l n 2)2(

)()12(220, ω

one-dimensional anharmonic potential described by the Toda potential V(x)=Ae -ax +Bx, where A, a and B are constants. The equation of motion is

Derive expressions for the linear polarization P , at frequency ω and the nonlinear polarization at frequency 2ω, P (2ω).

18.3 Consider a particle of mass m moving in the anharmonic

symmetric potential V(x)=Acosh[a(x-x o )] subject to a damping force –γv and a driving force qE cosωt . Find the Fourier coefficients for the dipole moment at frequencies ω and 3ω. 18.4 Using Vegard′s law , derive an expression for the bandgap energy

E g (x,y) of a layer of In 1-x Ga x As y P 1-y which is lattice matched to an InP substrate. Compare your expression with the experimental result given in Eq.(18.15) and comment on any differences.

Eq.(18.15): E g =1.35-0.72y+0.12y 2 eV

t qE e e aA dt

dx dt x d m o ax ax ωγcos )()(22+-=+--

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

物理化学习题及复习资料

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 sys>0,则该变化过程自发 B 变化过程只要对环境放热,则该变化过程自发 C 仅从系统的?S sys,变化过程是否自发无法判断

8. 固态的NH4HS放入一抽空的容器中,并达到化学平衡,其组分数、独立组分数、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 f':() 和条件自由度 f'=1 B C=3,f'=2 A C=3, f'=2 D C=4,f'=3 C C=4, 10. 正常沸点时,液体蒸发为气体的过程中() (A) ΔS=0 (B) ΔG=0 (C) ΔH=0 (D) ΔU=0 11. 如图,将CuSO4水溶液置于绝热箱中,插入两个铜电极,以蓄电池为电源进行电解,可以看作封闭体系的是()。 A. 绝热箱中所有物质 B. 两个铜电极 C. 蓄电池和铜电极 D. CuSO4水溶液 12. 下面的说法符合热力学第一定律的是() (A) 在一完全绝热且边界为刚性的密闭容器中发生化学反应时,其内能一定变化 (B) 在无功过程中, 内能变化等于过程热, 这表明内能增量不一定与热力学过程无关 (C) 封闭系统在指定的两个平衡态之间经历绝热变化时, 系统所做的功与途径无关 (D) 气体在绝热膨胀或绝热压缩过程中, 其内能的变化值与过程完成的方式无关 13. 对于理想的水平液面,其值为零的表面物理量是() (A) 表面能 (B) 比表面吉布斯函数 (C) 表面张力 (D) 附加压力 14. 实验测得浓度为0.200mol·dm-3的HAc溶液的电导率为0.07138S·m-1,该溶液的摩尔电导率Λm(HAc)为() A. 0.3569S·m2·mol-1 B. 0.0003569S·m2·mol-1 C. 356.9S·m2·mol-1 D. 0.01428S·m2·mol-1 15. 某化学反应其反应物消耗7/8所需的时间是它消耗掉3/4所需的时间的1.5倍,则反应的级数为() A. 零级反应 B. 一级反应 C. 二级反应 D. 三级反应

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)。

物理化学下册考试题

第八章 电化学 选择题 1.离子独立运动定律适用于 (A) 强电解质溶液 (B) 弱电解质溶液 (C) 无限稀电解质溶液 (D) 理想稀溶液 答案:C 3. 在电导测量实验中, 应该采用的电源是 (A) 直流电源 (B) 交流电源 (C) 直流电源或交流电源 (D) 测固体电导用直流电源, 测溶液电导用交流电源 答案:D 4. CaCl 2摩尔电导率与其离子的摩尔电导率的关系是 (A))()()(22-∞+∞∞Λ+Λ=ΛCl Ca CaCl m m m (B))(2)()(22-∞ + ∞∞Λ+Λ=ΛCl Ca CaCl m m m (C))()(2 1)(22-∞+∞∞Λ+Λ=ΛCl Ca CaCl m m m (D))}()({2 1)(22-∞+∞∞Λ+Λ=ΛCl Ca CaCl m m m 答案:B 5.电池Cu ∣Cu +‖Cu 2+,Cu +∣Pt 和Cu ∣Cu 2+‖Cu +,Cu 2+∣Pt 的反应均可简写作Cu+Cu 2+=2Cu +此电池的 (A) θm r G ?、θE 相同 (B)θm r G ?相同、θE 不同 (C)θm r G ?不同、θE 相同 (D)θm r G ?、θ E 均不同 答案:B 6. 恒温、恒压下可逆电池放电过程 (A) ΔH=Q (B)ΔHQ (D)ΔH 、Q 关系不定 答案:B 7.298K 时,当H 2SO 4溶液的浓度从0.01mol/kg 增加到0.1mol/kg 时,其电导率κ和摩尔电导率Λm 将 (A) κ减小,Λm 增加 (B) κ增加,Λm 增加 (C) κ减小,Λm 减小 (D) κ增加,Λm 减小 答案:D 8.下列电解质中,离子平均活度系数最大的是 A. 0.01 mol/kg NaCl B. 0.01 mol/kg CaCl 2 C .0.01 mol/kg LaCl 3 D. 0.01 mol/kg CuSO 4 答案:A

《物理化学》学习辅导习题及答案(汇编)

期末复习《物理化学》学习辅导材料之一 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。( ) 21、焓的增加量?H等于该过程中体系从环境吸收的热量。 ( ) 22、一个绝热过程Q = 0,但体系的?T不一定为零。 ( ) 23、对于一定量的理想气体,温度一定,热力学能和焓也随之确定。 ( ) 24、某理想气体从始态经定温和定容两过程达终态,这两过程的Q、W、?U及?H是相等的。 ( ) 25、任何物质的熵值是不可能为负值和零的。 ( ) 26、功可以全部转化为热,但热不能全部转化为功。 ( ) 27、不可逆过程的熵变是不可求的。 ( ) 28、某一过程的热效应与温度相除,可以得到该过程的熵变。 ( ) 29、在孤立体系中,一自发过程由A→B,但体系永远回不到原来状态。 ( ) 30、绝热过程Q = 0,即,所以d S = 0。 ( )

物理化学下册试题及答案

OO六一二og 学年第一学期期末考试 物理化学试题A卷 注意:学号、姓名和所在年级班级不写、不写全或写在密封线外者,试卷作废—*.计算题。(本大题6分) 将某电导池盛以0.02 mol dm3 KC l溶液(25C时其电导率为0.277 S m1), 在25C 时测得其电阻为82.4 Q,再换用0.005 mol dm 3K2SO溶液,测得其电阻为326.0 Q。求: (1) 电导池常数K(l/A); (2) KSO溶液的电导率; (3) KSO溶液的摩尔电导率 二. 问答题。请回答下列各题。(本大题4分) 在进行重量分析实验时,为了尽可能使沉淀完全,通常加入大量电解质 (非沉淀剂),或将溶胶适当加热,为什么?试从胶体化学观点加以解释。 三. 计算题。请计算下列各题。(本大题10分) 均相反应2A+B3Y+Z在一定温度体积下进行,测得动力学数据如下: 其中C A,0及C B,0分别表示A及B的初始浓度;A,0表示A的初始消耗速率,即,假定反应速率方程的形式为 (1) 确定分级数,的值和总反应级数; (2) 计算反应的活化能。 四. 计算题。请计算下列各题。(本大题6分) CH 4气相热分解反应2CHGR +H2的反应机理及各元反应的活化能如下:

已知该总反应的动力学方程式为: 试求总反应的表观活化能。 五. 计算题。请计算下列各题。 (本大题8分) 下列电池的电动势在 25C 时为1.448 V : Pt | H 2 ( p ) | HCl ( b=0.1 mol - kg -1, =0.796 ) |Cl < p ) | Pt (1) 写出电极反应和电池反应; (2) 计算氯电极的标准电极电势 E (Cl |Cl 2 |Pt )。 六. 推导题。(本大题6分) 气相反应2A(g) Y(g), 是二级反应,反应开始时只有A ,压力为p”, 试推导反应系统的总压力p 与时间t 的函数关系式。 七. 选择题。在题后括号内,填上正确答案代号。(本大题共 22小题,总计60分) 1、 (3分)在等温等压下影响物质的表面吉布斯函数的因素:( ) (1) 是表面积A; (2)是表面张力 ; (3) 是表面积A 和表面张力 ;(4)没有确定的函数关 系。 2、 (3分)弯曲液面的饱和蒸气压总大于同温度下平液面的蒸气压。是不是 ? 3、 (2分)微小颗粒物质的熔点 与同组成大块物质的熔点 的关系是:( ) (1) ; (2) = ; (3) ; (4)不能确定。 4、 (4分)朗缪尔等温吸附理论的基本假设为: (2) CH CH 3- +H- E I =423 kJ -mol CH + CH4GH +H- 日=201 kJ -mol -+ CH 4 CH 3- +H E 3=29 kJ -mol -+ CH 3- CH 4 E -i =0 kJ -mol (D

物理化学练习题及答案

《 物理化学 》练习题4 注意事项:1. 考前请将密封线内容(特别是姓名和班内编号)填写清楚; 2. 所有答案请直接答在试卷上; 3.考试形式:闭卷; 4. 本试卷共 三 大题,满分100分, 考试时间120分钟。 一、选择题(10题,每题2分,共20分) 1. 下述说法哪一种不正确: ( ) (A )一定量理想气体自由膨胀后,其?U = 0 (B )非理想气体经绝热自由膨胀后,其?U ≠0 (C )非理想气体经一不可逆循环,其?U = 0 (D )非理想气体自由膨胀,气体温度略有变化 2. 水在 100℃、101325Pa 下沸腾时,下列各量何者增加? (A) 系统熵 (B) 汽化焓 (C) Gibbs 函数 (D) 蒸气压 3. 不挥发的溶质溶于溶剂中形成稀溶液之后,将会引起( ) (A) 凝固点升高 (B) 沸点升高 (C) 蒸汽压升高 (D) 总是放出热量 4. 对于理想气体之间的任意一个化学反应,影响标准平衡常数K 的因素是( ) (A) 浓度 (B) 压力 (C) 温度 (D) 催化剂 5. 固体Fe ,FeO ,Fe 3O 4与气体CO ,CO 2达到平衡时其组分数C 和自由度数F 分别为( )。 (A) C = 2, F = 0 (B) C = 1, F = 0 (C) C = 3, F = 1 (D) C = 4, F = 2 6.科尔劳施从实验中总结出电解质溶液的摩尔电导率与其浓度成线性关系 m m ΛΛ∞ =-,这一规律适用于( )

(A) 弱电解质(B) 强电解质的稀溶液 (C) 无限稀溶液(D) 浓度在一定范围的溶液 7. 反应的标准平衡常数与温度T的关系为dln K /d T = ?r H m /RT2,则( ) (A) K 必随温度升高而加大(B) K 必随温度升高而减小 (C) K 必随温度升高而改变(D) 随温度升高,K 可增大、减少或不变 8. 一定体积的水,当聚成一个大水球或分散成许多水滴时,在同温度下,两种状态相比,以下性质保持不变的有( ) (A) 表面能(B) 表面张力(C) 比表面(D) 液面下的附加压力 9.某零级反应A = B+ C开始时反应物浓度为0.2 mol·dm-3,其速率常数k为1.25×10?5 mol·dm-3·s-1,则其反应完成所耗时间t为 (A) 8000 s (B) 12000 s (C) 16000 s (D) 18000 s 10.在一个绝热的刚性容器中发生一个化学反应,使系统的温度升高和压力增大,则有 (A) Q>0,W<0,?U < 0 (B) Q=0,W=0,?U = 0 (C) Q=0,W<0,?U < 0 (D) Q>0,W=0,?U > 0 二、计算题(6题,共60分) 1. 298 K,101.3 kPa下,Zn 和CuSO4溶液的置换反应在可逆电池中进行,做出电功200 kJ,放热6 kJ,求该反应的Δr U,Δr H,Δr S,Δr A,Δr G(设反应前后的体积变化可忽略不计)。(10分)

物理化学习题集(离线必做)1

浙江大学远程教育学院 《物理化学》课程作业(必做) 姓名: 邱海潇 学 号: 712124222021 年级: 2012秋 学习中心: 台州电大 ————————————————————————————— 第一章 热力学第一定律 一、填空题 1. △U=Q+W 适用于宏观上静止且无外力场存在的封闭系统。 2. △H=Q P 的适用条件是封闭系统在非体积功为0且等压。 3. 系统的性质分为广度性质和_强度性质___。 4. 水(101325Pa ,273.15K )在等温等压下凝结成冰(101325Pa ,273.15K )过程的W 小于零(填“小于”、“大于”或“等于” )。 二、简答题 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。 三、计算题 1. 1 mol 单原子理想气体在298K 时,分别按下列三种方式从15.00dm 3 膨胀到40.00 dm 3 : (1)自由膨胀; 解:(1)自由膨胀过程,0)(0)(1212e ===V V V V p W -?-- 因为理想气体的热力学能和焓都只是温度的函数,而理想气体自由膨胀过程温度不变,所以: ΔU =ΔH =f (T )=0 0=-?=W U Q (2)等温可逆膨胀

解:因为理想气体的热力学能和焓都只是温度的函数,所以等温过程 ΔU=ΔH=0 W=-nRTln(v2/v1)=-1x8.314x298ln(40/15)=-2430J Q=-w=2430J (3)在恒定外压为终态压力下等温膨胀。 分别求上述三种过程的Q、W、ΔU和ΔH。 ΔU=ΔH=0 P=nRT/V=(1×8.314×298)/(40/1000)=61.94KPa W=-61.94 × (40-15) =-1548.5J Q=-w=1548.5J 2.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 kJ·mol-1,求下列反应 2NaCl(s) + H2SO4(l) = Na2SO4(s) + 2HCl(g) 在298.2K时的△r H m?。 解:2NaCl(s) + H2SO4(l) = Na2SO4(s) + 2HCl(g) △r H m?=(∑H)产物-(∑H)反应物=(-1383-92.3*2)-(-411*2-811.3)=65.7KJ/mol 第二章热力学第二定律 一、单选题 1.反应 NH4Cl (s) = NH3(g) + HCl (g)的△r S m? C 。 A.大于零 B.小于零 C.等于零 D.不确定 二、填空题 1.热力学第二定律主要是解决了过程方向限度问题。 2.水和乙醇混合过程的ΔS大于零(填“小于”、“大于”或“等于”)。 3.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。 4.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。 5.合成氨反应的ΔS小于零(填“小于”、“大于”或“等于”)。 三、简答题 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。

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

物理化学复习题下册电子教案

2015物理化学复习题 下册

选择题: 1.对于一个一级反应,如其半衰期t1/2在0.01s以下,即为快速反应,此时它的速率常数 k值在:( A ) A. 69.32s-1以上; B. 6.932s-1以上; C. 0.06932s-1以上; D. 6.932s-1以下 2. 反应A→产物为一级反应,2B→产物为二级反应,t1/2(A)和t1/2(B)分别表示两反应的半衰期,设A和B的初始浓度相等,当反应分别进行的时间为t=2t1/2(A)和t=2t1/2(B)时,A、B物质的浓度c A、c B大小关系为: ( C ) A.c A﹥c B; B. c A=c B; C. c A﹤c B; D.两者无一定关系 3. 两个活化能不相同的反应,如E2﹥E1,且都在相同的升温区间内升温,则( A ) A.dlnk2/dT﹥dlnk1/dT; B. dlnk1/dT﹥dlnk2/dT; C. dlnk1/dT=dlnk2/dT; D. dk2/dT﹥dk1/dT 4. 电池在下面三种情况下放电:(1)电流趋于零;(2)有一定大小的工作电流;(3)短路。 则电池的电动势: A. 相同;B.不相同( A ) 电池的端电压: C. 相同;D.不相同( D ) 5. 半径为r,表面张力为σ,则肥皂泡内、外压力差为( C ) A. △p= 0; B. △p=2σ/r; C. △p=4σ/r; D. 无法确定 6. 在相同温度下,同一液体被分散成具有不同曲率半径的物系时,将具有不同的饱和蒸汽压,以p平、p凹、p凸分别表示平面、凹面和凸面液体上的饱和蒸汽压,则三者之间的关系是 ( C ) A. p 平﹥p凹﹥p凸; B. p凹﹥p平﹥p凸;C. p凸﹥p平﹥p凹;D. p凸﹥p凹﹥p平

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。(√)

物理化学习题集及答案1教材

物理化学概念辨析题解 物理化学教研组

热力学第一定律 一、选择题 1. 在100 ℃,101325 Pa下,1mol水全部向真空容器气化为100 ℃,101325 Pa 的蒸气,则该过程( ) (A) ΔG<0,不可逆(B) ΔG=0,不可逆 (C) ΔG=0,可逆(D) ΔG>0,不可逆 2. 如图,将CuSO4水溶液置于绝热箱中,插入两个铜电极,以蓄电池为电源进行电解,可以看作封闭体系的是:( ) (A)绝热箱中所有物质(B) 两个铜电极 (C) 蓄电池和铜电极(D) CuSO4水溶液 3. 体系的下列各组物理量中都是状态函数的是:( ) (A) T,p,V,Q (B) m,V m,C p,?V (C)T,p,V,n(D) T,p,U,W 4. 理想气体向真空膨胀,当一部分气体进入真空容器后,余下的气体继续膨胀所做的体积功:( ) (A) W > 0 (B) W = 0 (C) W < 0 (D) 无法计算 5. 在一个绝热刚瓶中,发生一个放热的分子数增加的化学反应,那么:( ) (A) Q > 0,W > 0,?U > 0 (B) Q = 0,W = 0,?U < 0 (C) Q = 0,W = 0,?U = 0 (D) Q < 0,W > 0,?U < 0 6. 对于封闭体系来说,当过程的始态与终态确定后,下列各项中哪一个无确定值:( ) (A)Q (B) Q + W (C) W (当Q = 0时) (D) Q (当W = 0时) 7. 下述说法中,哪一种不正确:( )

(A)焓是体系能与环境进行交换的能量 (B) 焓是人为定义的一种具有能量量纲的热力学量 (C) 焓是体系状态函数 (D) 焓只有在某些特定条件下,才与体系吸热相等 8. 某高压容器中盛有的气体可能是O2、Ar、CO2、NH3中一种,在298 K时由 5 dm3 绝热可逆膨胀到 6 dm3,温度降低21 K,则容器中的气体是:( ) (A) O2 (B) CO2 (C) NH3 (D) Ar 9. 下述说法中,哪一种正确:( ) (A)热容C不是状态函数 (B) 热容C与途径无关 (C) 恒压热容C p不是状态函数 (D) 恒容热容C V不是状态函数 10. 热力学第一定律仅适用于什么途径:( ) (A)同一过程的任何途径 (B) 同一过程的可逆途径 (C) 同一过程的不可逆途径 (D) 不同过程的任何途径 11. 1 mol H2(为理想气体)由始态298 K、p被绝热可逆地压缩5 dm3,那么终态温度T2 与内能变化?U分别是:( ) (A) 562K,0 kJ (B) 275K,-5.49 kJ (C) 275K,5.49 kJ (D) 562K,5.49 kJ 12. n mol理想气体由同一始态出发,分别经(1)等温可逆;(2)绝热可逆两个过程压缩到达相同压力的终态,以H1和H2分别表示(1)和(2)过程终态的焓值,则: ( ) (A) H1 > H2(B)H1 < H2 (C) H1 = H2 (D) 上述三者都对 13. 如图,A→B和A→C均为理想气体变化过程,若B、C在同一条绝热线上,那么?U AB与?U AC的关系是:( ) (A)?U AB > ?U AC (B) ?U AB < ?U AC

材料物理化学 第三篇习题

Chap 11、Semiconductors 11.1 (a) For a semiconductor, show that np product obtained from Eq.(11.27) is proportional to exp(-βE g ) and thus is independent of the position of the chemical potential μ in the bandgap. Eq.(11.27): (b) The law of mass action in semiconductors for reaction creating pairs of electrons and holes [e.g., Eq.(11.28)] has the form n(T)P(T)∝exp(-βE g ). Explain the significance of this law. (Hint: The law of mass action is described in Section 4.6) Eq.(11.28): (c) Evaluate the np product at T=300K for Si with E g =1.11ev and m eds ﹡=1.05m and m hds ﹡=0.58m. 11.2 Using Eq.(11.30) and m eds ﹡=1.05m and m hds ﹡=0.58m for Si, calculate the change in the position of the chemical potential μ in the energy gap of intrinsic Si between T=0 and 300K. Eq.(11.30): 11.3 Calculate the values of N c and N v as defined in Eq.(11.27) for Si at T=300K. The appropriate of density-of-states effective masses for Si are m eds ﹡=1.05m and m hds ﹡=0.58m. 11.4 Consider a semiconductor with a bulk energy gap E g =1.5ev and g E v c i i e T N T N T p T n β-=)()()()()()(2/32)()2(2)()(μβμβπ----*===c c E c E B eds i e T N e T k T n T n m )()(2/32)()2(2)()(v v E v E B h ds i e T N e T k T p T p m ----*===μβμβπ ** +=eds hds B g m m T k E T ln 432)(μ

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 ?。

物理化学第五版下册习题答案

第七章 电化学 7.1 用铂电极电解CuCl 2溶液。通过的电流为20A ,经过15min 后,问:(1)在阴极上能析出多少质量的Cu?(2)在的27℃,100kPa 下阳极上能析出多少体积的的Cl 2(g )? 解:电极反应为:阴极:Cu 2+ + 2e - → Cu 阳极: 2Cl - -2e - → Cl 2(g ) 则:z= 2 根据:Q = nzF =It ()22015 Cu 9.32610mol 296500 It n zF -?= ==?? 因此:m (Cu )=n (Cu )× M (Cu )= 9.326×10-2×63.546 =5.927g 又因为:n (Cu )= n (Cl 2) pV (Cl 2)= n (Cl 2)RT 因此:3 223 Cl 0.093268.314300Cl 2.326dm 10010 n RT V p ??===?()() 7.2 用Pb (s )电极电解PbNO 3溶液。已知溶液浓度为1g 水中含有PbNO 3 1.66×10-2g 。通电一定时间后,测得与电解池串联的银库仑计中有0.1658g 的银沉积。阳极区的溶液质量为62.50g ,其中含有PbNO 31.151g ,计算Pb 2+的迁移数。 解法1:解该类问题主要依据电极区的物料守恒(溶液是电中性的)。显然阳极区溶液中Pb 2+的总量的改变如下: n 电解后(12Pb 2+)= n 电解前(12Pb 2+)+ n 电解(12Pb 2+)- n 迁移(1 2Pb 2+) 则:n 迁移(12Pb 2+)= n 电解前(12Pb 2+)+ n 电解(12Pb 2+)- n 电解后(1 2 Pb 2+) n 电解(12 Pb 2+)= n 电解(Ag ) = ()()3Ag 0.1658 1.53710mol Ag 107.9 m M -==? 2 23162.501.1511.6610(Pb ) 6.15010mol 1 2331.22 n -+--??==??解前()电 2311.151(Pb ) 6.95010mol 1 2331.22 n +-==??解后电 n 迁移(1 2 Pb 2+)=6.150×10-3+1.537×10-3-6.950×10-3=7.358×10-4mol () 242321Pb 7.358102Pb 0.4791 1.53710 (Pb )2 n t n + -+ -+?==?移解()=迁电

物理化学习题集及答案2

相平衡 一、选择题: 1. 二组分体系恒温时.可能同时存在的最大相数为 ( ) (A) Φ=2 (B) Φ=3 (C) Φ=4 2. 在α、β两项中都含有A 和B 两种物质,当达相平衡时,下列哪种情况正确 ( ) A B A A A B A B (A ) (C) (D) (B )αααβαβββμμμμμμμμ==== 3. 在101325Pa 下,水、冰和水蒸气平衡的系统中,自由度为 ( ) (A) 0 (B) 1 (C) 2 4. 在密闭容器中有食盐饱和溶液,并且存在着从溶液中析出的细小食盐结晶,则系统的自由度是 ( ) (A) 0 (B) 1 (C) 2 (D) 3 5. 系统是N 2和O 2两种气体的混合物时,自由度应为 ( ) (A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4 6. 在101325 Pa 下,水和水蒸气呈平衡的系统,其自由度f 为 ( ) (A) 0 (B) 1 (C) 2 (D) 3 7. NH 4Cl(s)在真空容器中分解达到平衡NH 4Cl(s) → HCl(g) + NH 3(g) ( ) (A) K =3, Φ=2, f =2 (B) K =2, Φ=2, f =1 (C) K =1, Φ=2, f =1 (D) K =4, Φ=2, f =1 8. 25 ℃及标准压力下,NaCl(s)与其水溶液平衡共存 ( ) (A) K =1, Φ=2, f =1 (B) K =2, Φ=2, f =1 (C) K =2, Φ=2, f =0 (D) K =4, Φ=2, f =1 9. 已知在318 K 时纯丙酮的的蒸气压为43.063 kPa ,今测得氯仿的摩尔分数为0.30的丙酮-氯仿二元溶液上丙酮的蒸气压为26.77 kPa ,则此溶液: ( ) (A) 为理想液体混合物 (B) 对丙酮为负偏差 (C) 对丙酮为正偏差 (D) 无法确定 10. 苯(A)与甲苯(B)形成理想混合物,当把5 mol 苯与5 mol 甲苯混合形成溶液,这时,与溶液相平衡的蒸汽中,苯(A)的摩尔分数是: ( )

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