物理化学习题第三章化学势

第三章化学势

一．基本要求

1．了解混合物的特点，熟悉多组分系统各种组成的表示法。

2．掌握偏摩尔量的定义和偏摩尔量的加和公式及其应用。

3．掌握化学势的狭义定义，知道化学势在相变和化学变化中的应用。

4．掌握理想气体化学势的表示式，了解气体标准态的含义。

5．掌握Roult 定律和Henry 定律的含义及用处，了解它们的适用条件和不同

之处。

6．了解理想液态混合物的通性及化学势的表示方法，了解理想稀溶液中各

组分化学势的表示法。

7．了解相对活度的概念，知道如何描述溶剂的非理想程度，和如何描述溶

质在用不同浓度表示时的非理想程度。

8．掌握稀溶液的依数性，会利用依数性来计算未知物的摩尔质量。

二．把握学习要点的建议

混合物是多组分系统的一种特殊形式，各组分平等共存，服从同一个经验

规律（即Rault 定律），所以处理起来比较简单。一般是先掌握对混合物的处理

方法，然后再扩展到对溶剂和溶质的处理方法。先是对理想状态，然后扩展到对

非理想的状态。

偏摩尔量的定义和化学势的定义有相似之处，都是热力学的容量性质在一

定的条件下，对任一物质B 的物质的量的偏微分。但两者有本质的区别，主要

体现在“一定的条件下”，即偏微分的下标上，这一点初学者很容易混淆，所以

在学习时一定要注意它们的区别。偏摩尔量的下标是等温、等压和保持除B 以

外的其他组成不变（C B ≠）。化学势的下标是保持热力学函数的两个特征变量

和保持除B 以外的其他组成不变。唯独偏摩尔Gibbs 自由能与狭义化学势是一回

事，因为Gibbs 自由能的特征变量是,T p ，偏摩尔量的下标与化学势定义式的下

标刚好相同。

多组分系统的热力学基本公式，比以前恒定组成封闭系统的基本公式，在

最后多了一项，这项表示某个组成B 的物质的量发生改变B d n 时所引起的相应热

力学函数值的改变。最后一项中化学势B μ是常数，说明B d n 的改变并不是随意的，

在数量一定的系统中只发生了B d n 的变化，或在数量很大的系统中改变了1 mol ，

这样才能维持B μ不变。单组分理想气体的化学势是温度和压力的函数，即

(,)()ln p T p T RT p

μμ=+ 。等式右边的第一项()T μ ，是当p p = 时的化学势，它仅是温度的函数，这个状态就是气体的标准态，即气体的压力等于标准压力时而还能作为理想气体处理的那个状态。第二项是ln p RT p

，p 是理想气体的实际压力。记住了这个化学势的表示式，其余气体的化学势表示式只要在这基础上

略作修改即可。例如，混合理想气体中B 组分的化学势，只要将压力p 改为B

物质的分压B p 即可；如果是非理想气体，则将压力p 改为逸度 p 也就行了。掌

握化学势的表示式，是因为今后在导出化学反应等温式、标准平衡常数的定义式

等都要用到化学势的表示式，这样才能完成热力学的判断化学变化的方向和限度

的任务。

稀溶液与混合物不同，有溶剂和溶质之分。溶剂服从Rault 定律，由此可

以计算溶剂的分压和由于非挥发性溶质的加入使溶剂蒸气压降低的分数，溶剂蒸

气压的降低分数与溶质的摩尔分数成正比。正由于溶剂蒸气压降低这个原因，才

出现了溶液凝固点降低、沸点升高和渗透现象等一系列依数性质。

在稀溶液中表示溶质的化学势时，当溶质用不同浓度表示时，要选择不同

的标准态，而且这些标准态都是假想的，初学时对这个问题会产生疑问。其实对

这个问题不必过于强调，通常不会去计算标准态的化学势，而是选择了共同的标

准态以后，在求热力学函数的变量时，可以将这些相同的标准态销掉，标准态仅

仅是共同的参考状态而已。需要搞清楚的是：在稀溶液中，溶剂和溶质的化学势

的表示式是不同的，它们的标准态也是不同的，要分别进行计算。溶质的化学势

在用不同浓度表示时，化学势的表示式是不同的，所选择的标准态也是不同的，

但是，最后得到的化学势的数值是相同的，化学势的数值不会因为选择的标准态

不同而不同。

在稀溶液中，产生依数性的本质是由于非挥发性溶质的加入，减少了溶剂

分子占据的表面，降低了溶剂的蒸汽压。依数性只与粒子的数量有关，而与粒子

的性质无关。测定凝固点下降值、沸点升高值或渗透压等，主要用来计算溶质的

摩尔质量。而有一点需要弄清楚的是：凝固点和沸点仍是指溶液中溶剂的凝固点

和沸点，析出的固体是纯溶剂的固体（如冰，其中不含溶质），蒸气也是纯溶剂

的蒸气，只有当溶剂的蒸气压等于大气压力时，溶液才会沸腾。

对于非理想的溶液，只要用相对活度来代替相应的浓度，则化学势的表示

式基本保持不变。由于绝对活度用得较少，所以本教材只引入了相对活度的概念。

如果溶质是非电解质，当活度因子趋向于1时，活度与浓度在数值上相同。但是，

如果溶质是电解质，就是活度因子都趋向于1，而活度与浓度在数值上也不可能

相同，这就为今后学习电解质溶液的活度留一个伏笔。

三．思考题参考答案

1．偏摩尔量与摩尔量有什么异同？

答：对于单组分系统，只有摩尔量，而没有偏摩尔量。或者说，在单组分系

统中，偏摩尔量就等于摩尔量。只有对多组分系统，物质的量也成为系统的变量，

当某物质的量发生改变时，也会引起系统的容量性质的改变，这时才引入了偏摩

尔量的概念。系统总的容量性质要用偏摩尔量的加和公式计算，而不能用纯的物

质的摩尔量乘以物质的量来计算。

2．什么是化学势？与偏摩尔量有什么区别？

答：化学势的广义定义是：保持某热力学函数的两个特征变量和除B 以外的

其他组分不变时，该热力学函数对B 物质的量B n 求偏微分。通常所说的化学势

是指它的狭意定义，即偏摩尔Gibbs 自由能，即在等温、等压下，保持除B 以外

的其它物质组成不变时，Gibbs 自由能随B 物质的量的改变的变化率称为化学势。

用公式表示为：

C B B ,,(C B )

T p n G n μ≠???= ???? 偏摩尔量是指，在等温、等压条件下，保持除B 以外的其余组分不变，系统

的广度性质X 随组分B 的物质的量B n 的变化率，称为物质B 的某种广度性质X

的偏摩尔量，用B X 表示。也可以看作在一个等温、等压、保持组成不变的多组

分系统中，当B 1 mol n =时，物质B 所具有的广度性质B X ，偏摩尔量的定义式为

C def

B B ,,(

C B)T p n X X n ≠???= ???? 化学势与偏摩尔量的定义不同，偏微分的下标也不同。但有一个例外，即

Gibbs 自由能的偏摩尔量和化学势是一回事，狭意的化学势就是偏摩尔Gibbs 自

由能。

3．Roult 定律和Henry 定律的表示式和适用条件分别是什么？

答：Roult 定律的表示式为：*

A A A p p x =。式中*A p 为纯溶剂的蒸气压，A

p 为溶液中溶剂的蒸气压，A x 为溶剂的摩尔分数。该公式用来计算溶剂的蒸气压

A p 。适用条件为：定温、稀溶液、非挥发性溶质，后来推广到液态混合物。

Henry 定律的表示式为：B ,B B ,B B ,B B x m c p k x k m k c ===。式中,B x k ，,B m k 和

,B c k 分别是物质B 用不同浓度表示时的Henry 系数，Henry 系数与温度、压力、

溶质和溶剂的性质有关。适用条件为：定温、稀溶液、气体溶质，溶解分子在气

相和液相有相同的分子状态。

对于液态混合物，Henry 定律与Roult 定律是等效的，Henry 系数就等于纯溶

剂的饱和蒸气压。

4．什么是稀溶液的依数性？稀溶液有哪些依数性？

答：稀溶液依数性是指在溶剂的种类和数量固定后，这些性质只取决于所

含溶质粒子的数目，而与溶质的本性无关。

稀溶液中由于溶剂的蒸气压降低，因而导致如下依数性质：

（1）凝固点下降；（2）沸点升高；（3）渗透压。

5．溶液的化学势等于溶液中各组分的化学势之和，这样说对不对?

答：不对。化学势是某组分的偏摩尔Gibbs 自由能。溶液中可以分为溶剂的

化学势或溶质的化学势，而没有整个溶液的化学势。

6．对于纯组分，它的化学势就等于其Gibbs 自由能，这样说对不对?

答：不对，至少不完整。应该说，某个纯组分的化学势就等于其摩尔Gibbs

自由能。

7．在同一稀溶液中，溶质B 的浓度可用B B ,x m 和B c 表示，则其标准态的

选择也就不同，那相应的化学势也不同，这样说对不对?

答：不对。溶质的浓度表示方式不同，则所取的标准态（即那个假想状态）

也不同，它们在那个假想状态时的化学势是不相等的。但是，B 物质在该溶液中

的化学势只有一个数值，是相同的。

8．二组分理想溶液的总蒸气压，一定大于任一组分的蒸气分压，这样说对不

对？

答：对。因为二组分理想溶液的总蒸气压等于两个组分的蒸气压之和。

9．在室温下，物质的量浓度相同的蔗糖溶液与食盐水溶液的渗透压是否相等?

答：不相等。渗透压是溶液依数性的一种反映。依数性只与粒子的数目有

关，而与粒子的性质无关。食盐水中，NaCl 会离解成两个离子，所以物质的量

浓度相同的食盐水的渗透压可以是蔗糖溶液渗透压的两倍。

10．农田中施肥太浓时植物会被烧死。盐碱地的农作物长势不良，甚至枯萎，

试解释其原因?

答：这是由于2H O(l)在庄稼的细胞内和土壤中的化学势不等，发生渗透造

成的。当土壤中肥料或盐类的浓度大于植物细胞内的浓度时，2H O(l)在植物细胞

中的化学势比在土壤中的要高，水就要通过细胞壁向土壤中渗透，所以植物就会

枯萎，甚至烧死。

11．液态物质混合时，若形成液态混合物，这时有哪些主要的混合性质?

答：混合时体积不变，总体积等于各个纯液态物质体积的加和；焓值不变；

混合熵增加；混合Gibbs 自由能下降，即：

mix mix mix mix 0, 0, 0, 0V H S G ?=?=??><

12．北方人冬天吃冻梨前，将冻梨放入凉水中浸泡，过一段时间后冻梨内部

解冻了，但表面结了一层薄冰。试解释原因？

答：凉水温度比冻梨温度高，可使冻梨解冻。冻梨含有糖分，故冻梨内部

的凝固点低于水的冰点。当冻梨内部解冻时，要吸收热量，而解冻后的冻梨内部

温度仍略低于水的冰点，所以冻梨内部解冻了，而冻梨表面上仍凝结一层薄冰。

四．概念题参考答案

1．2 mol A 物质和3 mol B 物质在等温、等压下，混合形成理想液态混合物，

该系统中A 和B 的偏摩尔体积分别为1.79×10-5 m 3?mol -1，2.15×10-5 m 3?mol -1 ，

则混合物的总体积为

( )

(A) 9.67×10-5 m 3 (B) 9.85×10-5 m 3

答：(C)。运用偏摩尔量的加和公式

1122V n V n V

=+ ()53432 1.793 2.1510

m 1.00310 m --=?+??=? 2．下列偏微分中，能称为偏摩尔量的是（）

（A ）C B ,,(C B)

T p n V n ≠??? ???? （B ）C B ,,(C B)S p n H n ≠??? ???? （C ）C B ,,(C B)p V n G n ≠??? ????

（D ）C B ,,(C B)T H n S n ≠??? ???? 答：（A ）。根据偏摩尔量定义，凡是容量性质才有偏摩尔量，而且一定要符

合等温、等压、除B 以外的其他组成不变时，某容量性质随物质B 的物质的量

的变化率，才能称为偏摩尔量，只有（A ）符合。

3．下列偏微分中，不是化学势的是（）

（A ）C B ,,(C B)

S V n U n ≠??? ???? （B ）C B ,,(C B)T p n H n ≠??? ???? （C ）C B ,,(C B)T p n G n ≠??? ????

（D ）C B ,,(C B)T V n A n ≠??? ???? 答：（B ）。化学势的广义定义是，在保持某热力学函数相应的两个特征变量

和除B 以外的其他组分不变的情况下，该热力学函数对B n 求偏微分称为化学势。

焓的两个特征变量是,S p ，所以（B ）是偏摩尔量，而不是化学势。

4．已知373 K 时，液体A 的饱和蒸气压为133.24 kPa ，液体B 的饱和蒸气

压为66.62 kPa 。设A 和B 形成理想液态混合物，当A 在溶液中的摩尔分数为

0.5时，在气相中A 的摩尔分数A y 等于 ( )

(A) 1 (B) 1/2

答：(C)。用Roult 定律算出总蒸气压，再把A 的蒸气压除以总蒸气压。

**A A B B p p x p x =+

()133.240.566.620.5k P a 99.93 k P a =?+?=

*A A A A 133.24k P a 0.52

0.6799.93k P a 3

p p x y p p ?===== 或 *

A A A A **A A

B B 133.24kPa 0.52(133.2466.62)0.5kPa 3

p p x y p p x p x ?====++? 5．在298 K 和标准压力下，苯和甲苯形成理想的液态混合物。第一份混合

物体积为2 dm 3，苯的摩尔分数为0.25，苯的化学势为μ1,第二份混合物的体积为

1 dm 3，苯的摩尔分数为0.5，化学势为μ2，则

( )

(A) μ1>μ2 (B) μ1<μ2

答：(B)。化学势是偏摩尔Gibbs 自由能，是强度性质，与混合物的总体积无

关，而与混合物的浓度有关。根据理想液态混合物的化学势表示式，

*B B (l )B

()(,)()ln T p T RT x μμ=+l 因为第一份中苯的摩尔分数低于第二份中的摩尔分数，故化学势小。

6．在温度T 时，纯液体A 的饱和蒸气压为*A p ，化学势为*A μ，并且已知在

大气压力下的凝固点为*f T ，当A 中溶入少量与A 不形成固态溶液的溶质而形成

稀溶液时，上述三个物理量分别为A p ，A μ和f T ，则 ( )

(A) *A A p p <，*A A μμ<，*f f T T < (B) *A A p p >，*A A μμ<， *f f T T <

答：(D)。纯液体A 的饱和蒸气压和化学势比稀溶液中的大，加入溶质后，

稀溶液的凝固点会下降。

7．在298 K 时，A 和B 两种气体单独在某一溶剂中溶解，遵守Henry 定律，

Henry 常数分别为k A 和k B ，且知k A > k B ，则当A 和B （平衡时）的压力相同时，

在一定量的该溶剂中所溶解的A 和B 的量的关系为（）

(A) A 的量大于 B 的量 (B) A 的量小于 B 的量

较

答：(B)。根据Henry 定律，当平衡压力相同时，Henry 常数大的气体溶质，

其溶解的量反而小。

8．在400 K 时，液体A 的蒸气压为4410 Pa ?，液体B 的蒸气压为4610 Pa ?，

两者组成理想液态混合物。在达平衡的溶液中，A 的摩尔分数为0.6，则气相中

B 的摩尔分数B y 等于 ( )

(A) 0.60 (B) 0.50

答：(B)。用Roult 定律算出总蒸气压，再把B 的蒸气压除以总蒸气压

*4B B B B **4A A B B 610 Pa 0.40.50(40.660.4)10 Pa

p p x y p p x p x ??====+?+?? 9．在50℃时，液体A 的饱和蒸气压是液体B 的饱和蒸气压的3倍，A 和B 两液体形成理想液态混合物。达气-液平衡时，在液相中A 的摩尔分数为0.5，则在气相中B 的摩尔分数B y 为 ( )

(A) 0.15 (B) 0.25

答：(B)。用Roult 定律算出总蒸气压，再把B 的蒸气压除以总蒸气压

**B B B B B ****A A B B B B 0.50.25(3)0.5

p p x p y p p x p x p p ?====++? 10．在298 K 和标准压力下，有两瓶含萘的苯溶液。在第一瓶中有32 dm 溶液，溶有0.5 mol 萘，化学势为1μ。在第二瓶中有31 dm 溶液，溶有0.25 mol 萘，化学势为2μ。两个化学势大小的关系为 ( )

(A) 1210μμ= (B) 122μμ=

μμ=

(D) 12μμ= 答：(D)。化学势是偏摩尔Gibbs 自由能，是强度性质，与混合物的总体积无关，而与混合物的浓度有关。两份的浓度相同，故化学势相等。 11．在273K, 200 kPa 时，2H O(l)的化学势为2(H O,l)μ，2H O(s)的化学势为2(H O,s)μ，两者大小的关系为 ( )

(A) 22(H O,l)(H O,s)μμ> (B) 22(H O,l)(H O,s)μμ=

答：(C)。已知B B ,T n V p μ???= ????，对于纯组分系统，则*m m T

G V p ???= ????。因为**m 2m 2(H O,l)(H O,s)V V <，所以22(H O,l)(H O,s)μμ<。在273K , 200 kPa 下，2H O(s)会自发变为2H O(l)。即在相同温度下，加压可以使2H O(s)熔化。

12．在两只烧杯中，各盛有1 kg 2H O(l)。向A 杯中加入0.01 mol 蔗糖，向B

杯中加入0.01 mol NaCl ，溶解完毕后，两只烧杯按同样的速度冷却降温，则

( )

(A) A 杯先结冰 (B) B 杯先结冰

答：(A)。稀溶液的依数性只与粒子的数量有关，而与粒子的性质无关。B 杯内溶入的是NaCl ，NaCl 在水中解离，其粒子数几乎是A 杯中的两倍，B 杯中溶液的凝固点下降得多，所以A 杯先结冰。

13．在恒温的玻璃罩中，封入一杯糖水（A 杯）和一杯纯水(B 杯)，使两杯的液面相同，将玻璃罩抽成真空。经历若干时间后，两杯液面的高度将是

( )

(A) A 杯高于 B 杯 (B) A 杯等于 B 杯

答：(A)。纯水的饱和蒸气压大于糖水，纯水不断蒸发，蒸气在含糖水的A 杯中不断凝聚，所以A 杯液面高于B 杯。

14．冬季建筑施工中，为了保证施工质量，常在浇注混凝土时加入少量盐类，其主要作用是？ ( )

(A) 增加混凝土的强度 (B) 防止建筑物被腐蚀

答：(C)。混凝土中加入少量盐类后，使凝固点下降，防止混凝土结冰而影响建筑物的强度。

15．盐碱地的农作物长势不良，甚至枯萎，其主要原因是 ( )

(A) 天气太热 (B) 很少下雨

答：(D)。盐碱地中含盐量高，水在植物细胞中的化学势大于在盐碱地中的化学势，水分会从植物细胞向土壤渗透，使农作物长势不良。

五．习题解析

1．在298 K 时，有一个24H SO (B)的稀水溶液，其密度为331.060 310 kg m -??，24H SO 的质量分数B 0.094 7w =。已知在该温度下，纯水的密度为3997.1 kg m -?。试计算24H SO 的：① 质量摩尔浓度B m ，② 物质的量浓度B c 和③ 物质的量分数B x 。

解：① 质量摩尔浓度是指，在1 kg 溶剂中含溶质的物质的量，查原子量表得24H SO 的摩尔质量1B 0.098 08 kg mol M -=?。设溶液的质量为1.0 kg ，

B B B (B)/(A)(A)

n m M m m m == 1

10.0947 1.0 kg /0.098 08 kg mol 1.067mol kg (10.0947) 1.0 kg

--??==?-?

② 物质的量浓度是指，在1 dm 3 溶液中含溶质的物质的量，设溶液质量为1 kg

B B B (B)//n m M c V m ρ==（溶液）（溶液）

0.094 7 1.0 kg /0.098 08 kg mol 1.0kg /1.060 310kg m --??=?? 3331.02410m o l m 1.024m o l d m

--=??=? （3）设溶液质量为1.0 kg ，B B B A

n x n n =+ 1B 0.094 7 1.0 kg/0.098 08 kg mol 0.966 mol n -=??=

1A (10.094 7) 1.0 kg/0.018 kg mol 50.29 mol n -=-??=

B B B A 0.966 mol 0.018 8(0.96650.29)mol

n x n n ===++ 2．将0.6 mol 的乙醇（B ）和0.4 mol 的水（A ）混合得乙醇的水溶液，溶液的密度为3849.4 kg m -?。已知溶液中乙醇的偏摩尔体积631B 57.510 m mol V --=??，试求溶液中水的偏摩尔体积A V 。已知水和乙醇的摩尔质量分别为

1A 18 g mol M -=?，1B 46 g mol M -=?。

解：根据偏摩尔量的加和公式，有

A A

B B V n V n V

=+ （1） A A B

B (A )(B )m m m n M n M V ρρρ++=== （2）

上面两式应该相等，所以有

363

A 3(180.4460.6)10kg 0.4 mol (0.657.510)m 849.4 kg m V ---?+???+??=? 解得 531A 1.61810m m

o l V --=?? 3．在298 K 时，有大量的甲苯（A ）和苯（B ）的液态混合物，其中苯的摩尔分数B 0.20x =。如果将1 mol 纯苯加入这混合物中，计算这个过程的G ?。

解：设1 mol 纯苯的Gibbs 自由能为*m,B G ，在液态混合物中1 mol 苯的偏摩

尔Gibbs 自由能为B G ，所求的G ?就是这1 mol 苯，在加入混合物的前后，Gibbs 自由能的差值，

B m ,B B B B

ln G G G RT x μμ?=-=-= 11(8.314298ln0.20)J mol 3.99 kJ mol --=???=-?

4．在263 K 和100 kPa 下，有1 mol 过冷水凝固成同温、同压的冰。请用化学势计算这过程的G ?。已知在263 K 时，2H O(l)的饱和蒸气压

*2(H O,l)287 Pa p =，2H O(s)的饱和蒸气压*2(H O,s)259 Pa p =。

解：过冷水结冰是个不可逆过程，可以设计一个始、终态相同的可逆过程。在保持温度不变的情况下，分如下五步等温可逆变压过程进行：

（1）从100 kPa 等温可逆降压至2H O(l)的饱和蒸气压；

（2）在2H O(l)的饱和蒸气压下达成气-液两相平衡；

（3）2H O(g)的等温可逆变压过程；

（4）在2H O(s)的饱和蒸气压下达成气-固两相平衡

（5）等温可逆升压至100 kPa 。即

(2)(1)22

2H O (l ,100 k P a )H O (l ,287 P a )H O (g ,287 P a )??→ (4)(3)(5)222H O (g ,259 P a )H O (s ,259 P a )H O (s ,100 k P a )

??→??→ 第（1），（5）两步是凝聚相的等温可逆变压过程，由于凝聚相的可压缩性很小，摩尔体积不大，受压力的影响很小，所以这两步的Gibbs 自由能的变化值可以忽略不计。（2），（4）两步是等温、等压可逆相变，Gibbs 自由能的变化值等于零。所以，总的Gibbs 自由能的变化值就等于第三步的Gibbs 自由能的变化值， *s *l *s m *

l (3)d l n p p p G G V p R T p ?=?==? 11259 Pa 8.314263ln J mol 224.46 J mol 287 Pa --??=???=-? ??

? 现在题目要求用化学势来计算，其实道理是一样的，计算更简单。因为纯组分的化学势就等于摩尔Gibbs 自由能，水蒸气化学势的标准态可以相消，所以

22(3)(H O,g,259 Pa)(H O,g,287 Pa)G G μμ?=?=-

1259 P a l n 224.46 J m o l 287 P a

RT -=?=-?

5．液体A 与液体B 可以形成理想的液态混合物。在343 K 时，1 mol A 和2 mol B 所形成的混合物的蒸气压为50.663 kPa ，若在溶液中再加入3 mol A ，则溶液的蒸气压增加到70.928 kPa ，试求：

（1）A 和B 在343 K 时的饱和蒸气压*A p 和*B p 。

（2）对于第一种混合物，在气相中A ，B 的摩尔分数A y 和B y 。

解：（1）液态混合物上的总蒸气压等于A 和B 的蒸气压的加和，

A A

B B p p x p x **=+

A B 1250.663 kPa 33

p p **=?+? （1） A B 2170.928 kPa 33

p p **=?+? （2）联立(1)，(2)式，解得

*A 91.19 kPa p = *B 30.40 kPa p =

(2) A A

A A 191.19 k P a 30.650.663 k P a p p x y p p *?==== 4.01A

B =-=y y

6．在293 K 时，苯(1)的蒸气压是13.332 kPa ，辛烷(2)的蒸气压为2.6664 kPa ，现将1 mol 辛烷溶于4 mol 苯中，形成理想的液态混合物。试计算：

（1）系统的总蒸气压。

（2）系统的气相组成。

（3）将（2）中的气相完全冷凝至液相，再达到气液平衡时，气相的组成。

解：（1）221121x p x p p p p **+=+=

4113.332 2.6664kPa 11.199 kPa 55??=?+?= ??

? （2）1113.3320.8kPa 0.952 411.199kPa

p y p ?=== 21110.95240.047 6y y =-=-=

（3）将上述气相完全冷凝至气-液平衡时，新液相的组成与上述气相的组成相同。

y x =' 22y x =' 2

21121x p x p p p p '+'='+'='**总

()13.3320.952 4

2.666 40.047 6k P a =?+? 12.824k P

= 这时的气相组成为

113.332k P a 0.95240.990 112.824k P a

y ?'== 210.0099

y y ''=-= 7．在一定温度下，液体A 和B 可形成理想的液态混合物。已知在该温度时，A 40.530 kPa p *=，B 121.590 kPa p *=。把组成为A 0.40y =的二元气态混合物，放入一带有活塞的气缸中进行恒温压缩，试计算：

（1）刚开始出现液相时，蒸气的总压。

（2）在该温度和101.325 kPa 压力下，A 和B 的液态混合物沸腾时液相的组成。

解：（1）设：刚开始出现液相时，液相中A 和B 的组成分别为A x 和B x ，理想液态混合物上的总压A B p p p =+。因为A A p py =，B B py p =，所以有

B B B B B B 121.590 kPa 0.60

p p x x p y y *

?=== （1） A B A A B B p p p p x p x **=+=+

A B B B A B A

(1)()p x p x p p p x *****=-+=+- []

B 40.530(121.59040.530)k P a x =+- （2）将式（1），（2）联立，解得：

B 0.3333 x =， 67.544k

P p = （2）A 和B 的液态混合物沸腾时，其总蒸气压等于外压。设液相的组成为B x ，则有

A B A B ()101.325 kPa p p p p x ***=+-=

B [40.530(121.59040.530)]kPa 101.325 kPa x +-=

解得液相的组成为

750.0B =x ， 250.0A =x

8．在333 K 时，设液体A 和 B 能形成理想的液态混合物。已知在该温度

时，液体A 和B 的饱和蒸气压分别为A 93.30 kPa p *=，B 40.00 kPa p *=。当组成

为A x 的混合物在333 K 汽化时，收集该蒸气并将其冷凝液化，测得该冷凝液的蒸气压66.70 kPa p =，试求A x 的值。

解：蒸气冷凝液的组成x ′A 、x ′B ，就等于组成为A x 的混合物的蒸气相的组成A y 和B y ，

''A B A A B B A A B B p p p p x p x p y p y ****=+=+=+

A A 66.70 kPa 93.30 kPa (1)40.00 kPa y y =?+-?

解得 A 0.50

y = A A A A A A B A (1)

p p x y p p x p x ***==+- A A A 93.30 kPa 0.5093.30 kPa (1)40.00 kPa

x x x ?=?+-? 解得 A 0.3x =

9．在298 K 和标准压力下，将2 mol 苯与3 mol 甲苯混合，形成理想的液态混合物。求该过程的Q ，W ，mix U ?，mix H ?，mix S ?，mix A ?和mix G ?。

解：根据形成理想液态混合物的特性，没有热效应，没有体积的变化，所以有

mix 0V ?=， m i x 0H ?=， 0Q =， 0W =， m i x 0U ?=

mix B B B

ln S R n x ?=-∑

11238.314 2 ln 3 ln J K 27.98 J K 55--????=-??+??=? ??????

? m i x B B

ln G RT n x ?=∑ 238.314 298 2 ln 3 ln J 8.34 kJ 55????=??+?=- ??????

? m i x m i x

8.34 k J A G ?=?=- 10．液体A 和B 可以形成理想的液态混合物。在320 K 时，将3 mol A 和1

mol B 混合形成液态混合物I ，总蒸气压为5.33×104 Pa 。再加入2 mol B 形成理想液态混合物II ，总蒸气压为 6.13×104 Pa 。试计算：

(1)未混合前纯液体A 和B 的饱和蒸气压A p *和B p *。

(2) 与理想液态混合物I 达平衡的气相组成B y 。

(3) 在形成理想液态混合物I 的过程中，Gibbs 自由能的变化值mix G ?。

(4) 若在理想液态混合物II 中再加入3 mol B ，形成理想液态混合物Ⅲ的蒸气压。

解：(1) A A B B p p x p x **=+

4A B

5.3310 Pa 0.750.25p p **?=?+? (a) 4A B

6.1310 Pa 0.50.5p p **?=?+? (b) 将(a)式与 (b) 式联立，解得：

44A B 4.5310 Pa, 7.7310 Pa p p **=?=?

（2） 4B B B 4(I)7.7310Pa 0.25(I)0.36(I) 5.3310Pa

p x y p *??===? (3) mix B B B

(I)ln G RT n x ?=∑

[]8.314320(3

l n 0.751l n 0.25)J =???+? 5 984 J =-

(4) A A B B

()()()p p x p x **=+ⅢⅢⅢ 44124.5310Pa 7.7310Pa 66.6 kPa 33

=??+??= 11．在298 K 时，蔗糖稀水溶液的蒸气压为3.094 kPa ，纯水的蒸气压为

3.168 kPa 。试计算：

(1) 在溶液中，蔗糖的摩尔分数B x 。

(2) 溶液的渗透压。已知水的密度约为31 000 kg m -?。

解：（1）由于是蔗糖的稀水溶液，根据Raoult 定律

A A

B A (3.168 3.094)kPa 0.02343.168 kPa

p p x p **--=== (2) 渗透压的计算公式为

B c RT =Π

需要将（1）中得到的组成B x 的值换算成B c 的值，这时要引进适当的近似， B B B B A B A A

(A )/n n n x n n n m M =≈=+ B A B A B A A A A (A )/(A )n M n M c V M V ρρρ=

=?=? 3A B

B 1A 1 000 kg m 0.02340.018 kg mol

x c M ρ--??==? 3331.3010m o l m 1.30 m o l d m --=?

?=? 3B (1.30108.314298)P a 3

221 k P a c R T ==???=Π 12．在293 K 时，乙醚的蒸气压为58.95 kPa 。今在0.10 kg 乙醚中溶入某非挥发性的有机物质0.01 kg ，乙醚的蒸气压降低到56.79 kPa ，试求该有机物的摩尔质量。已知乙醚的摩尔质量为10.07411 kg mol -?。

解：设溶液中非挥发性有机物的摩尔分数为B x ，根据Raoult 定律有

A A A A B

(1)p p x p x **==- A A B A

p p x p **-= （1）根据摩尔分数的定义

B B B A B A B (B)/((A)/)((B)/)

n m M x n n m M m M ==++ （2）（1）和（2）两个B x 的表示式应该相等，所以有

B 1B (58.9556.79)k P a 0.01 k g /58.95k P a (0.10 k g /0.07411 k g m o l )(0.01 k g /

)M M --=?+ 解得 1B m o l kg 195.0-?=M

13．苯在101 325 Pa 下的沸点为353.35 K ，沸点升高系数

1f 2.62 K kg mol k -=??，求苯的摩尔汽化焓。已知苯的摩尔质量

1A 0.078 kg mol M -=?。

解：已知沸点升高系数的表示式为

b b A vap m ()(A)

R T k M H *=?? 2

b vap m A b

()(A)R T H M k *?= 112118.314 J K m o l (353.35K )0.078 k g m o l 2.62 K k g m o l

----???=????

130.90 k J m o l -=?

14．将7.900 mg 酚酞溶在129.2 mg 的樟脑中，测得该溶液的凝固点为164.0°C ，计算酚酞的摩尔质量。已知纯樟脑的熔点是172.0°C ，凝固点降低系数1f 40 K mol kg k -=??。

解：根据凝固点降低的计算公式

*f f f

T T T ?=- [(172.0273.15)(164.0273.15

=+-+= B f f B f (B)/(A)

m M T k m k m ?== B f f (B)(A)

m M k T m =?? 161640 K mol kg 7.90010kg 0.306 kg mol 8.0 K 129.210kg

----????==??? 15．在298 K 时，将22.2 g 非挥发、不解离的溶质B 溶解于1.0 kg 纯水中，测得该稀溶液的密度331.0110 kg m ρ-=??。已知溶质B 的摩尔质量

1B 0.111 kg mol M -=?，水的沸点升高系数1b 0.52 K mol kg k -=??。试计算：

（1）该稀溶液的沸点升高值b T ?。

（2）该稀溶液的渗透压。

解：（1）在该稀溶液中，溶质B 的质量摩尔浓度为

B B B (B)/(A)(A)

n m M m m m ==

1122.2g /0.111 k g m o l 0.200 m o l k g 1.0 k g

--?==? b b B (0.520.200)K 0.

104 K T k m ?==?= （2）要计算渗透压，首先要计算质B 的物质的量浓度

B B B (B)/()/n m M c V m ρ

==溶液 1

33322.2g/0.111 kg mol 197.6 mol m 1.022 2 kg/1.0110 kg m

---?==??? B (197.68.314298)P a 4

89.6 k P a c R T ==??=Π 16．在大气压力下，将13.76 g 联苯（B ）溶入100 g 的纯苯（A ）中，所得溶液的沸点为82.4 ℃，已知纯苯的沸点为80.1 ℃。试求：

（1）溶剂苯的沸点升高系数b k ，已知联苯的摩尔质量为1154.2 g mol -?。

（2）苯的摩尔气化焓vap m (A)H ?，已知苯的摩尔质量1A 0.078 kg mol M -=?。解：（1）在所形成的溶液中，溶质B 的质量摩尔浓度为

B B B (B)/(A)(A)

n m M m m m == 1113.76g /154.2 g m o l 0.892 3 m o l k g 0.10 k g

--?==? 1b b 1B (82.480.1)K 2.578 K m o l k g

0.892 3 m o l k g T k m --?-===??? （2）已知 2

b b A vap m ()(A)

R T k M H *=?? 2

b v a p m A b

()(A)R T H M k *?=? 112118.314 J K m o l (353.25K )0.078 k g m o l 2.578 K k g m o l

----???=???? 131.39 k J m o l

-=? 17．在310 K 时，测得人类血浆的渗透压为729.54 kPa ，试计算配制输液用

的葡萄糖溶液中，葡萄糖的质量分数。设血浆的密度近似等于水的密度，331.010 kg m ρ-=??。已知:葡萄糖的摩尔质量为1B 0.174 kg mol M -=?。如果配制的葡萄糖溶液太浓或太稀，输液后会造成什么严重后果？

解：配制输液用的葡萄糖溶液，必须是等渗溶液，即它的渗透压应该与血浆的渗透压基本相同。如果配制的葡萄糖溶液太浓，输液后会造成血球内的水分往外渗透，使血细胞萎缩。如果配制的葡萄糖溶液太稀，输液后会造成水分大量向血球内渗透，使血细胞胀大，甚至破裂，这样对人的健康不利，严重时会危及生命。

B c R T =Π

3B 11729.54 kPa 283.0 mol m 8.314 J K mol 310K

c RT ---===????Π 设葡萄糖的质量分数为B w

B B B B B (B)m c VM c M w m V ρρ

===（溶液） 31

33283.0 mol m 0.174 kg mol 0.04921.010 kg m

---???==?? 18．在0.1 kg 乙醇和0.1 kg 的苯液体中，分别溶于36.110kg -?的苯甲酸。测得乙醇和苯溶液的沸点分别升高了0.54 K 和 0.60 K 。试用计算说明，苯甲酸在乙醇和在苯中所存在的状态（是解离、缔合还是单分子状态）。已知苯和乙醇的沸点升高系数分别为1b 66(C H ) 2.6 K kg mol k -=??和

1b 25(C H OH) 1.19 K kg mol k -=??，苯甲酸的摩尔质量为 1B 0.134 kg mol M -=?。

解：要了解苯甲酸在乙醇和在苯中所存在的状态，就是要计算苯甲酸在乙醇和在苯中的摩尔质量。

b B B b b B b (B)/A A k m M n T k m k m m ?===（）（）

b B b

(B)A k m M m T =??（） 13B 25 1.19 K kg mol 6.110kg (C H OH )0.1 kg 0.54 K

M --????=?中 10.134 k g m

o l -=? 13B 66 2.6 K kg mol 6.110kg (C H )0.1 kg 0.60 K

M --????=?中

10.264 k g m

o l -=? 由此可见，苯甲酸在乙醇中既不电离，也不缔合，是以单分子状态存在。而在苯中，基本以双分子缔合形式存在。

19．在298 K 时，将2 g 某化合物溶于1 kg 水中，其渗透压与将0.8 g 葡萄糖(C 6H 12O 6)和1.2 g 蔗糖(C 12H 22O 11)溶于1 kg 水中的渗透压相同。试计算：① 该化合物的摩尔质量；② 该溶液的凝固点降低值；③ 该溶剂的蒸气压降低值。已知：水的冰点下降系数1f 1.86 K mol kg k -=??，298 K 时水的饱和蒸气压A 3167.7 Pa p *=，稀溶液的密度可视为与水相同，葡萄糖的摩尔质量

16126(C H O )0.180 kg mol M -=?，蔗糖的摩尔质量为

1122211(C H O )0.342 kg mol M -=?。

解：① 溶液的依数性只与溶液中溶质的质点数目有关，与溶质的性质无关。设2 g 某化合物的物质的量为B n ，0.8 g 葡萄糖和1.2 g 蔗糖的总的物质的量为n 。因为假定稀溶液的密度可视为与水相同，所以两个溶液的体积基本相同。根据渗透压计算公式

B B n c R T R T V

==Π 两个溶液的体积基本相同，渗透压相同，则两种溶质的物质的量也相同，即B n n =

333110.810kg 1.210kg 7.95310mol 0.180 kg mol 0.342 kg mol

n -----??=+=??? 31B 3B () 2.010k g 0.251 5 k g m o l 7.95310m o l

m M n ---?===??溶质 ② f f B T k m ?=

317.95310m o l 1.86 K k g m o l 0.0

14 8 K 1.0 k g --?=???= ③ 要计算溶剂的蒸气压降低值，要先计算溶质的摩尔分数B x

B B B B A B A

(B)/(B)/(A)/n m M x n n m M m M ==++ 31

311

210kg/0.2515 kg mol 210kg/0.2515 kg mol 1 kg/0.018 kg mol -----??=??+? 41.4310-=?

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

第五版物理化学第三章习题答案汇总

第三章热力学第二定律 3.1 卡诺热机在的高温热源和的低温热源间工作。求（1）热机效率；（2）当向环境作功时，系统从高温热源吸收的热及向低温热源放出的热。解：卡诺热机的效率为根据定义 3．2 卡诺热机在的高温热源和的低温热源间工作，求：（1）热机效率；（2）当从高温热源吸热时，系统对环境作的功及向低温热源放出的热解：(1) 由卡诺循环的热机效率得出（2） 3．3 卡诺热机在的高温热源和的低温热源间工作，求（1）热机效率；（2）当向低温热源放热时，系统从高温热源吸热及对环境所作的功。解：（1）

(2) 3．4 试说明：在高温热源和低温热源间工作的不可逆热机与卡诺机联合操作时，若令卡诺热机得到的功r W 等于不可逆热机作出的功－W 。假设不可逆热机的热机效率大于卡诺热机效率，其结果必然是有热量从低温热源流向高温热源，而违反势热力学第二定律的克劳修斯说法。证：（反证法）设 r ir ηη> 不可逆热机从高温热源吸热，向低温热源放热，对环境作功则逆向卡诺热机从环境得功从低温热源吸热向高温热源放热则若使逆向卡诺热机向高温热源放出的热不可逆热机从高温热源吸收的热相等，即总的结果是：得自单一低温热源的热，变成了环境作功，违背了热力学第二定律的开尔文说法，同样也就违背了克劳修斯说法。

3．5 高温热源温度，低温热源温度，今有120KJ的热直接从高温热源传给低温热源，求此过程。解：将热源看作无限大，因此，传热过程对热源来说是可逆过程 3.6 不同的热机中作于的高温热源及的低温热源之间。求下列三种情况下，当热机从高温热源吸热时，两热源的总熵变。（1）可逆热机效率。（2）不可逆热机效率。（3）不可逆热机效率。解：设热机向低温热源放热，根据热机效率的定义因此，上面三种过程的总熵变分别为。 3.7 已知水的比定压热容。今有1 kg，10℃的水经下列三种不同过程加热成100 ℃的水，求过程的。（1）系统与100℃的热源接触。（2）系统先与55℃的热源接触至热平衡，再与100℃的热源接触。（3）系统先与40℃，70℃的热源接触至热平衡，再与100℃的热源接触。解：熵为状态函数，在三种情况下系统的熵变相同在过程中系统所得到的热为热源所放出的热，因此

物理化学第一、二章习题

一、选择题 1、纯物质单相系统的下列各量中不可能大于零的是[ B ] A (S U/? H/? ?)S ?)V D(P H/? ?)P C (S ?)P B (T G/? 2、1mol单原子理想气体，从初态273K、202.65kPa,经pT=常数的可逆途径压缩到405.3 kPa的终态，该过程的U ?是[ D ] A 1702J B -406.8J C 406.8J D -1702J 3、下面的那些叙述是正确的？ [ D ] A 发生热传导的两个物体温度差值越大，就对传热越有利； B 任何系统的熵一定增加； C 有规则运动的能量能够变为无规则运动的能量，但无规则运动的能量不能够变为有规则运动的能量； D 以上三种说法均不正确。 4、有10A电流通过一个质量为5g，Cp=0.8368 J·g-1K-1·，R=20Ω的电阻1s，同时使水流经电阻，以维持原来温度10°C，则电阻的熵变是[ ]，若改用绝热线将电阻包住，电阻的熵变又是[ A ]。 A 0，4.1374 B 7.0634，0 C 7.0634，4.1374 D 0，7.0634 5、甲说：由热力学第一定律可证明，任何热机的效率不能等于 1。乙说：热力学第二定律可以表述为效率等于100%的热机不可能制成。丙说：由热力学第一定律可以证明任何可逆热机的效率都等于1- T2/ T1。丁说：由热力学第一定律可以证明理想气体可逆卡诺热机效率等于1- T2/ T1。对于以上叙述，哪种评述是对的？[ D ] A 甲、乙、丙、丁全对； B 甲、乙、丙、丁全错； C 甲、乙、丁对，丙错； D 乙、丁对，甲、丙错。 6、在一个体积恒定的绝热箱中有一绝热隔板，其两侧放有n、T、p皆不同的N2(g)，N2(g)视为理想气体。今抽去隔板达到平衡，以N2(g)作为系统，此过程的[ A]。 A.W=0，△U=0，△H=0 B. W>0，△U>0，△H>0 C.W<0，△U<0，△H<0 D. W=0，△U=0，△H>0 7、温度400K的巨大物体，从温度500K的另一巨大物体吸热1000J，若以两物体为系统，则熵变的值为多少，该过程是否为自发过程[ C ]

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)

物理化学课后习题答案

四．概念题参考答案 1．在温度、容积恒定的容器中，含有A 和B 两种理想气体，这时A 的分压和分体积分别是A p 和A V 。若在容器中再加入一定量的理想气体C ，问A p 和A V 的变化为 ( ) (A) A p 和A V 都变大 (B) A p 和A V 都变小 (C) A p 不变，A V 变小 (D) A p 变小，A V 不变答：(C)。这种情况符合Dalton 分压定律，而不符合Amagat 分体积定律。 2．在温度T 、容积V 都恒定的容器中，含有A 和B 两种理想气体，它们的物质的量、分压和分体积分别为A A A ,,n p V 和B B B ,,n p V ，容器中的总压为p 。试判断下列公式中哪个是正确的 ( ) (A) A A p V n RT = (B) B A B ()pV n n RT =+ (C) A A A p V n RT = (D) B B B p V n RT = 答：(A)。题目所给的等温、等容的条件是Dalton 分压定律的适用条件，所以只有(A)的计算式是正确的。其余的,,,n p V T 之间的关系不匹配。 3．已知氢气的临界温度和临界压力分别为633.3 K , 1.29710 Pa C C T p ==?。有一氢气钢瓶，在298 K 时瓶内压力为698.010 Pa ?，这时氢气的状态为（） (A) 液态 (B) 气态 (C)气-液两相平衡 (D) 无法确定答：(B)。仍处在气态。因为温度和压力都高于临界值，所以是处在超临界区域，这时仍为气相，或称为超临界流体。在这样高的温度下，无论加多大压力，都不能使氢气液化。 4．在一个绝热的真空容器中，灌满373 K 和压力为 kPa 的纯水，不留一点空隙，这时水的饱和蒸汽压（）（A ）等于零（B ）大于 kPa （C ）小于 kPa （D ）等于 kPa 答：（D ）。饱和蒸气压是物质的本性，与是否留有空间无关，只要温度定了，其饱和蒸气压就有定值，查化学数据表就能得到，与水所处的环境没有关系。

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

第五版物理化学第三章习题答案

第五版物理化学第三章习题答案 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

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第三章热力学第二定律卡诺热机在的高温热源和的低温热源间工作。求（ 1）热机效率；（ 2）当向环境作功时，系统从高温热源吸收的热及向低温热源放出的热。解：卡诺热机的效率为根据定义 3． 2 卡诺热机在的高温热源和的低温热源间工作，求：（ 1）热机效率；（ 2）当从高温热源吸热时，系统对环境作的功及向低温热源放出的热解： (1) 由卡诺循环的热机效率得出（2） 3． 3 卡诺热机在的高温热源和的低温热源间工作，求（ 1）热机效率；（ 2）当向低温热源放热时，系统从高温热源吸热及对环境所作的功。解：（1） (2)

3． 4 试说明：在高温热源和低温热源间工作的不可逆热机与卡诺机联合操作时，若令卡诺热机得到的功 W r等于不可逆热机作出的功－W。假设不可逆热机的热机效率大于卡诺热机效率，其结果必然是有热量从低温热源流向高温热源，而违反势热力学第二定律的克劳修斯说法。证：（反证法）设η >η ir r 不可逆热机从高温热源吸热，向低温热源放热，对环境作功则逆向卡诺热机从环境得功从低温热源吸热向高温热源放热则若使逆向卡诺热机向高温热源放出的热不可逆热机从高温热源吸收的热相等，即，违背了热总的结果是：得自单一低温热源的热，变成了环境作功力学第二定律的开尔文说法，同样也就违背了克劳修斯说法。 3． 5高温热源温度，低温热源温度，今有120KJ 的热直接从高温热源传给低温热源，求此过程。

解：将热源看作无限大，因此，传热过程对热源来说是可逆过程不同的热机中作于当热机从高温热源吸热的高温热源及的低温热源之间。求下列三种情况下，时，两热源的总熵变。（ 1）可逆热机效率。（ 2）不可逆热机效率（ 3）不可逆热机效率解：设热机向低温热源放热。。，根据热机效率的定义因此，上面三种过程的总熵变分别为。已知水的比定压热容。今有 1 kg，10℃的水经下列三种不同过程加热成100 ℃的水，求过程的。（1）系统与 100℃的热源接触。（2）系统先与 55℃的热源接触至热平衡，再与 100℃的热源接触。（3）系统先与 40℃， 70℃的热源接触至热平衡，再与 100℃的热源接触。解：熵为状态函数，在三种情况下系统的熵变相同在过程中系统所得到的热为热源所放出的热，因此

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：（）

物理化学第三章习题和答案

第三章化学反应系统热力学 (习题答案) 2007-6-6 §3.1 标准热化学数据练习 1 所有单质的 O m f G ? (T )皆为零?为什么?试举例说明? 答：所有处于标准状态的稳定单质的O m f G ? (T )（因为生成稳定单质，稳定单质的状态未发生改变）；如单质碳有石墨和金刚石两种，O m f G ? (298.15K ，石墨，)=0kJmol -1.而O m f G ? (298.15K ，金刚石，)=2.9kJmol -1, (课本522页)，石墨到金刚石状态要发生改变，即要发生相变，所以O m f G ? (298.15K ，金刚石，)=2.9kJmol -1, 不等于零。 2 化合物的标准生成热(焓)定义成：“由稳定单质在298.15K 和100KPaPa 下反应生成1mol 化合物的反应热”是否准确?为什么? 答：单独处于各自标准态下，温度为T 的稳定单质生成单独处于标准态下、温度为T 的1mol 化合物B 过程的焓变。此定义中（1）强调压力为一个标准大气压，而不强调温度；（2）变化前后都单独处于标准态。所以题中的定义不准确， 3 一定温度、压力下，发生单位化学反应过程中系统与环境交换的热Q p 与化学反应摩尔焓变n r H ?是否相同?为什么? 答：等压不作其他功时（W ’=0），数值上Q p =n r H ?; Q p 是过程量，与具体的过程有关，而n r H ?是状态函数与过程无关，对一定的化学反应有固定的数值；如将一个化学反应至于一个绝热系统中Q p 为零，但n r H ?有确定的数值。 §3.2 化学反应热力学函数改变值的计算. 练习 1 O m r G ?(T ),m r G ?(T ),O m f G ?(B ，相态，T )各自的含义是什么? 答：O m r G ?(T )：温度为T ，压力为P θ，发生单位反应的ΔG; m r G ?(T ): 温度为T ，压力为P ，发生单位反应的ΔG; O m f G ?(B ，相态，T ): 温度为T ，压力为P θ ，由各自处于标准状态下的稳定单质，生成处于标准态1mol 化合物反应的ΔG; 2 25℃时，H 2O(l)及H 2O(g)的标准摩尔生成焓分别为-285.838及-241.825kJ mol -1 。计算水在25℃时的气化焓。答： 25℃时，P θ，H 2O(l)→25℃时，P θ ， H 2O(g) ΔH=Δf H m θ(H 2O,g)- Δf H m θ (H 2O,l)=-241.825-(-285.838)=44.013kJmol -1 [ 44.01kJ ] 3 用热化学数据计算下列单位反应的热效应O m r H ?(298.15K)。 (1) 2CaO(s)+5C(s ，石墨)→2CaC 2(s)+CO 2(g) (2) C 2H 2(g)+H 2O(l)→CH 3CHO(g) (3) CH 3OH(l)+ 2 1O 2(g)→HCHO(g)+H 2O(l) 答：（1）2CaO(s)+5C(s ，石墨)→2CaC 2(s)+CO 2(g) Δf H m θ (B,298.15K) -635.09 0 -62.8 -393.509 (kJmol -1) Δr H m θ (B,298.15K)=[2×(-62.8)+(-393.509)]-0-2×(-635.09)=751.886 kJmol -1 (2) 或根据标准摩尔燃烧热 C 2H 2(g)+H 2O(l)→CH 3CHO(g) Δc H m θ -1300 0 -1193 Δr H m θ (B,298.15K)=-1300-(-1193)=-107 kJmol -1 (3) CH 3OH(l)+2 1O 2(g)→HCHO(g)+H 2O(l) Δf H m θ (B,298.15K) -238.06 0 -115.9 -285.83 Δr H m θ(B,298.15K)= Δf H m θ(HCHO(g),298.15K)+ Δf H m θ(H 2O(l),298.15K)- Δf H m θ (CH 3OH(l),298.15K)-(1/2)

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，

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： ( )

关于物理化学课后习题答案

关于物理化学课后习题答案文件排版存档编号：[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]

第一章两个容积均为V的玻璃球泡之间用细管连结，泡内密封着标准状态下的空气。若将其中的一个球加热到 100 C，另一个球则维持 0 C，忽略连接细管中气体体积，试求该容器内空气的压力。解：由题给条件知，（1）系统物质总量恒定；（2）两球中压力维持相同。标准状态：因此，如图所示，一带隔板的容器中，两侧分别有同温、不同压的H2与N2，P(H2）=20kpa，P(N2)=10kpa,二者均可视为理想气体。 H2 3dm3 P(H2） T N2 1dm3 P(N2) T （1）两种气体混合后的压力；（2）计算混合气体中H2和N2的分压力；（3）计算混合气体中H2和N2的分体积。第二章 1mol水蒸气（H2O,g）在100℃，下全部凝结成液态水，求过程的功。假设：相对水蒸气的体积，液态水的体积可以忽略不计。 1mol某理想气体与27℃，的始态下，先受某恒定外压恒温压缩至平衡态，在恒容升温至℃，。求过程的W,Q, ΔU, ΔH。已知气体的体积Cv,m=*mol-1 *K-1。容积为 m3的恒容密闭容器中有一绝热隔板，其两侧分别为0 C，4 mol的Ar(g)及150 C，2 mol的Cu(s)。现将隔板撤掉，整个系统达到热平衡，求末态温度

t及过程的。已知：Ar(g)和Cu(s)的摩尔定压热容分别为及，且假设均不随温度而变。解：图示如下假设：绝热壁与铜块紧密接触，且铜块的体积随温度的变化可忽略不计则该过程可看作恒容过程，因此假设气体可看作理想气体，，则冰（H2O,S）在100kpa下的熔点为0℃，此条件下的摩尔熔化焓 ΔfusHm=*mol-1 *K-1。已知在-10~0℃范围内过冷水（H2O,l）和冰的摩尔定压热容分别为Cpm（H2O,l）=*mol-1 *K-1和Cpm（H2O,S）=*mol-1 *K-1。求在常压及-10℃下过冷水结冰的摩尔凝固焓。 O, l）在100 C的摩尔蒸发焓。水和水蒸气已知水（H 2 在25~100℃间的平均摩尔定压热容分别为Cpm（H2O,l）=*mol-1 *K-1和Cpm （H2O,g）=*mol-1 *K-1。求在25C时水的摩尔蒸发焓。应用附录中有关物资的热化学数据，计算 25 C时反应的标准摩尔反应焓，要求：（1）应用25 C的标准摩尔生成焓数据；

物理化学习题 第三章 化学势

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