天津大学物理化学教研室《物理化学》(第5版)配套模拟试题及详解【圣才出品】
物理化学(天津大学第五版)课后答案
物理化学上册习题解（天津大学第五版）第一章 气体的 pVT 关系1-1 物质的体膨胀系数 V与等温压缩系数 T 的定义如下：1 V 1 VV TV T p试导出理想气体的V、T与压力、温度的关系？解：对于理想气体，pV=nRTV p T1 V VT V 1 V Tp VpT1 (nRT / p)V T1 ( nRT / p) Vp1 nR 1 V T 1 p V p V T 1 nRT 1 V p 1T V p 2 V p1-2 气柜内有 3 90kg 的流量输往使用车间，试问贮121.6kPa 、27℃的氯乙烯（ C2H3Cl ）气体 300m ，若以每小时 存的气体能用多少小时？解：设氯乙烯为理想气体，气柜内氯乙烯的物质的量为pV121.6 103300n 8.314 14618.623molRT 300.15 3 3 每小时 90kg 的流量折合 p 摩尔数为 v90 10 90 10 1441.153mol h 1M C 2H3Cl 62.45 n/v= （ 14618.623 ÷1441.153 ） =10.144 小时1-3 0 ℃、 101.325kPa 的条件常称为气体的标准状况。
试求甲烷在标准状况下的密度。
解：CH 4 n M CH 4 p M CH 4 101325 16 103 0.714kg m 3V RT 8.314 273.151-4 一抽成真空的球形容器，质量为 25.0000g 。
充以 4℃水之后，总质量为 125.0000g 。
若改用充以 25℃、 13.33kPa 的某碳氢化合物气体，则总质量为 25.0163g 。
试估算该气体的摩尔质量。
解：先求容器的容积V125.0000 25.000 100.0000 cm 3 100.0000cm 3H 2 O(l ) 1n=m/M=pV/RTM RTm 8.314 298.15 (25.0163 25.0000) mol pV 13330 10 430.31g1-5 两个体积均为 V 的玻璃球泡之间用细管连接，泡内密封着标准状况条件下的空气。
天津大学物理化学第五版上、下答案
天津大学物理化学第五版上、下答案第一章 气体pVT 性质1-1物质的体膨胀系数V α与等温压缩系数T κ的定义如下：1 1T T pV p V V T V V⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=κα 试导出理想气体的V α、T κ与压力、温度的关系？ 解：对于理想气体，pV=nRT111 )/(11-=⋅=⋅=⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=T TVV p nR V T p nRT V T V V p p V α 1211 )/(11-=⋅=⋅=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=p p V V pnRT V p p nRT V p V V T T T κ 1-2 气柜内有121.6kPa 、27℃的氯乙烯（C 2H 3Cl ）气体300m 3，若以每小时90kg 的流量输往使用车间，试问贮存的气体能用多少小时？解：设氯乙烯为理想气体，气柜内氯乙烯的物质的量为mol RT pV n 623.1461815.300314.8300106.1213=⨯⨯⨯== 每小时90kg 的流量折合p 摩尔数为133153.144145.621090109032-⋅=⨯=⨯=h mol M v Cl H C n/v=（14618.623÷1441.153）=10.144小时1-3 0℃、101.325kPa 的条件常称为气体的标准状况。
试求甲烷在标准状况下的密度。
解：33714.015.273314.81016101325444--⋅=⨯⨯⨯=⋅=⋅=m kg M RT p M V n CH CH CHρ 1-4 一抽成真空的球形容器，质量为25.0000g 。
充以4℃水之后，总质量为125.0000g 。
若改用充以25℃、13.33kPa 的某碳氢化合物气体，则总质量为25.0163g 。
试估算该气体的摩尔质量。
解：先求容器的容积33)(0000.10010000.100000.250000.1252cm cm V l O H ==-=ρn=m/M=pV/RTmol g pV RTm M ⋅=⨯-⨯⨯==-31.301013330)0000.250163.25(15.298314.841-5 两个体积均为V 的玻璃球泡之间用细管连接，泡内密封着标准状况条件下的空气。
天津大学物理化学教研室《物理化学》(第5版)笔记和课后习题(含考研真题)详解-热力学第一定律(圣才出
或
dU=δQ＋δW
2．焦耳实验 虽然焦耳实验的设计是不精确的，但是并不影响“理想气体的热力学能仅仅是温度的函 数”这一结论的正确性。
3．体积功的定义和计算 由于系统体积的变化而引起的系统与环境交换的能量称为体积功，其定义式为：
δW=－pambdV （1）气体向真空膨胀时，pamb=0，得出
W=0 （2）恒外压过程体积功
W= －pamb(V2－V1)= －pambΔV （3）对于理想气体恒压变温过程
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W= －pambΔV= －nRΔT
（4）可逆过程体积功
Wr
=
−
V2 V1
pambdV
（5）理想气体恒温可逆过程体积功
Wr
=−
V2 V1
pambdV
= nRT ln(V1
V2 ) = nRT ln( p2
p1)
（6）可逆相变体积功
W=－pdV
三、恒容热、恒压热及焓 1．恒容热（QV） 指系统进行恒容且无非体积功的过程中与环境交换的热，它与过程的ΔU 在量值上相等。 而ΔU 只取决于始、末状态，故对一个微小的恒容且无非体积功的过程有如下关系：
=定值)、恒容过程(V=定值)、绝热(系统与环境之间无热交换)过程、循环过程等。
4．功 系统得到环境所作的功时，W＞0；系统对环境作功时，W＜0。功是途径函数，单位为 J。 （1）体积功（W）：系统因其体积发生变化反抗环境压力(pamb)而与环境交换的能量，
定义式为W = −pambdV ；
（2）非体积功（W ）：除了体积功以外的一切其他形式的功，如电功、表面功等。
焓为广度量，是状态函数，单位为 J。
天津大学《物理化学》第五版-习题及解答
及。
要确定 ，只需对第二步应用绝热状态方程
因此
，对双原子气体
由于理想气体的 U 和 H 只是温度的函数，
整个过程由于第二步为绝热，计算热是方便的。而第一步为恒温可逆
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2.24 求证在理想气体 p-V 图上任 一点处，绝热可逆线的斜率的绝对值大于恒温可逆线的绝 对值。
证明：根据理想气体绝热方程，
T
及过程的
。
解：过程图示如下
显然，在过程中 A 为恒压，而 B 为恒容，因此
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同上题，先求功 同样，由于汽缸绝热，根据热力学第一定律
2.23 5 mol 双原子气体从始态 300 K，200 kPa，先恒温可逆膨胀到压力为 50 kPa，在绝热可
逆压缩到末态压力 200 kPa。求末态温度 T 及整个过程的 解：过程图示如下
及。 解：先确定系统的始、末态
对于途径 b，其功为
根据热力学第一定律
2.6 4 mol 的某理想气体，温度升高 20 C°，求 解：根据焓的定义
的值。
2.10 2 mol 某理想气体，
。由始态 100 kPa， 50 dm 3，先恒容加热使压力体积
增大到 150 dm 3，再恒压冷却使体积缩小至 25 dm 3。求整个过程的
此
假设气体可看作理想气体，
，则
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2.16 水煤气发生炉出口的水煤气的温度是
1100 °C，其中 CO(g)和 H2(g)的摩尔分数均为
0.5。若每小时有 300 kg 的水煤气由 1100 °C 冷却到 100 °C，并用所收回的热来加热水，是
水温由 25 °C 升高到 75 °C。求每小时生产热水的质 量。 CO(g)和 H2(g)的摩尔定压热容
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目 录第一部分 名校考研真题第7章 电化学第8章 量子力学基础第9章 统计热力学初步第10章 界面现象第11章 化学动力学第12章 胶体化学第二部分 课后习题第7章 电化学第8章 量子力学基础第9章 统计热力学初步第10章 界面现象第11章 化学动力学第12章 胶体化学答：分散相粒子直径d介于1～1000nm范围内的高分散系统称为胶体系统。
胶体系统的主要特征：高分散性、多相性和热力学不稳定性。
答：在暗室中，将一束经过聚集的光线投射到胶体系统上，在与入射光垂直的方向上，可观察到一个发亮的光锥，称为丁泽尔效应。
丁泽尔效应的实质是胶体粒子对光的散射。
可见光的波长在400～760nm的范围内，而一般胶体粒子的尺寸为1～1000nm。
当可见光投射到胶体系统时，如胶体粒子的直径小于可见光波长，则发生光的散射现象，产生丁泽尔效应。
答：胶体粒子带电、溶剂化作用和布朗运动是溶胶稳定存在的三个重要原因。
（1）胶体粒子表面通过以下两种方式而带电：①固体表面从溶液中有选择性地吸附某种离子而带电；②固体表面上的某些分子、原子在溶液中发生解离，使固体表面带电。
各胶体粒子带同种电荷，彼此之间相互排斥，有利于溶胶稳定存在。
（2）溶剂化作用：对于水为分散介质的胶体系统，胶粒周围存在一个弹性的水化外壳，增加了溶胶聚合的机械阻力，有利于溶胶稳定。
（3）布朗运动：分散相粒子的布朗运动足够强时，能够克服重力场的影响而不下沉，这种性质称为溶胶的动力稳定性。
答：胶体粒子带电、溶剂化作用及布朗运动是溶胶稳定的三个重要原因。
中和胶体粒子所带的电荷，降低溶剂化作用皆可使溶胶聚沉。
其中，加入过量的电解质（尤其是含高价反离子的电解质）是最有效的方法。
原因：增加电解质的浓度和价数，可以使扩散层变薄，斥力势能下降。
随电解质浓度的增加，使溶胶发生聚沉的势垒的高度相应降低。
当引力势能占优势时，胶体粒子一旦相碰即可聚沉。
答：乳化剂分子具有一端亲水而另一端亲油的特性，其两端的横截面通常大小不等。
天津大学物理化学教研室《物理化学》(第5版)配套模拟试题及详解
天津大学物理化学教研室《物理化学》（第5版）配套模拟试题及详解一、选择题1．下列诸过程可应用公式dU＝（C p－nR）dT进行计算的是（）。
A．实际气体恒压可逆冷却B．恒容搅拌某液体以升高温度C．理想气体绝热可逆膨胀D．量热弹中的燃烧过程【答案】C【解析】原式dU＝，由推导过程可知此式只适用于理想气体。
2．一个纯物质的膨胀系数α＝（T为绝对温度），则该物质的摩尔恒压热容C p将（）。
A．与体积V无关B．与压力P无关C．与温度T无关D．与V、P、T均有关【答案】B【解析】根据即在等压条件下V对T的二阶导数，所以与P无关。
3．一定量组成一定的均相系统，无非体积功且定温时，其吉布斯函数随压力的增大而（）。
A．增大B．减小C．不变D．无法确定【答案】A【解析】由热力学基本公式dG＝－SdT＋Vdp可知，（∂G/∂p）T＝V＞0。
4．定温定压下，液态水变为水蒸气，系统的热力学函数（）。
A．熵增加，焓减小B．熵减小，焓增加C．熵和焓都减小D．熵和焓都增加【答案】D【解析】由热力学基本方程dH＝TdS＋Vdp可得，＝T＞0，即焓与熵同向变化。
液态水变为水蒸气吸热，熵增加，即焓也增加。
5．某物质溶解在互不相溶的两液相α和β中，该物质在α相中以A形式存在，在β相中以A2形式存在，则α和β两相平衡时：（）。
【答案】D【解析】平衡条件：不同相中同种物质化学势必定相等，否则化学势高的一相必然向化学势低的一相转变。
6．反应CO （g ）＋H 2O （g ）CO 2（g ）＋H 2（g ）在973K 时压力平衡常数K p＝0.71，若此时各物质分压为P CO ＝100kPa ，2H O p ＝50kPa ，2CO p ＝2H p ＝10kPa ，则（ ）。
A ．反应向右进行B ．反应向左进行C ．反应处于化学平衡状态D ．反应进行的方向难以确定 【答案】A【解析】计算此时的压力J p ＝10100.0250100⨯=⨯＜K p ,，所以反应向右进行直到J p ＝ K p使得反应达平衡为止。
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10．苯与氧在绝热刚性容器中燃烧，
，此过程
的（南京大学 2002 年）
A．Q＜0，W=0，△U=0，△H＜0
B．Q=0，W=0，△U=0，△H＜0
C．Q=0，W=0，△U=0，△H＞0
D．Q（0，W＞0，△U=0，△H＜0
【答案】C
【解析】绝热过程 Q=0，刚性容器不对外做功 W=0，故△U=0；燃烧后压力增大，故
可得 dT=0。
5．化学反应的恒压热[中国石油大学（华东）2000 年] A．大于恒容热 B．等于恒容热 C．小于恒容热 D．以上三者皆有可能 【答案】D 【解析】化学反应的恒容热 Qv=△rUm,恒压热为 Qp=△rHm,由理想气体恒压反应热和恒 容反应热的关系式
，两者的大小与参与化学反应的气态物质的计量数有关， 不同的化学反应，两者的大小关系是不同的。
一定的。故可逆功为定值，只可能有一个可逆途径。
7．一个纯物质的膨胀系数
则该物质的摩尔恒压热容 Cp 将（中国科学院 2005 年）
A．与体积 V 无关
B．与压力 P 无关
C．与温度 T 无关
D．与 V、P、T 均有关
【答案】B
【解析】由公式
数，推知
=0,即
关。
（T 为绝对温度），
可知，
为一个常
=0，Cp 的变化与压力无
6．封闭系统指定的始末态之间，绝热可逆途径可以有（四川大学 2002 年） A．一条 B．二条 C．三条 D．无限多条
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【答案】A
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【解析】绝热过程，Q=0，△U=Q+W=W，指定始末态之间，状态函数△U 的变化是
△H=△U+△（PV）= V△P＞0。
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第10章 界面现象10.1 复习笔记一、界面张力物质的分散度：为物质的表面积A s 与其质量m 之比，用a s 表示，单位为m 2·kg -1。
1．液体的表面张力、表面功及表面吉布斯函数物质表面层的分子处于力学场不对称的环境中，内部分子对表面层的吸引力与外界物质对表面层的吸引力大小不等，从而形成表面张力。
（1）表面张力可以看做是引起液体表面收缩的单位长度上的力，单位为N·m -1。
表面张力的方向和液相相切，并和两部分的分界线垂直。
（2）表面功为恒温恒压下使系统增加单位表面所需的可逆功，单位为J·m -2。
可表示为：（3）表面吉布斯函数等于恒温恒压下系统增加单位面积时所增加的吉布斯函数，单位为J·m -2。
可表示为：注意：①表面张力、表面功、表面吉布斯函数均用γ表示；②三者为不同的物理量，但三者的量值和量纲等同。
三者的单位皆可化为N·m -1。
界面张力：与液体表面类似，其他界面如固体表面等由于界面层的分子同样受力不对称，同样存在着界面张力。
s s a A m2．吉布斯函数判据在恒温恒压下，系统可以减少界面面积或降低界面张力两种方式来降低界面吉布斯函数，这是一个自发过程。
3．界面张力的影响因素（1）物质的本性：不同液体表面张力之间的差异主要是由于液体分子之间的作用力不同而引起的。
固体物质一般要比液体物质具有更高的表面张力。
（2）温度：界面张力一般随着温度的升高而减小。
当温度趋于临界温度时，饱和液体与饱和蒸气的性质趋于一致，相界面趋于消失，此时表面张力趋于0。
（3）压力：增加气相的压力一般使表面张力下降。
（4）分散度对界面张力的影响：要到物质分散到曲率半径接近分子大小的尺寸时才会明显。
二、弯曲液面的附加压力及其后果1．弯曲液面的附加压力-拉普拉斯方程式中，为弯曲液面内外的压力差；γ为表面张力；r为弯曲液面的曲率半径。
表明弯曲液面的附加压力与液体表面张力成正比，与曲率半径成反比，曲率半径越小，附加压力越大。
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天津大学物理化学教研室《物理化学》（第5版）配套模拟试题及详解
一、选择题
1．如图1某循环过程：A→B是绝热不可逆过程；B→C是绝热可逆过程；C→A是恒温可逆过程，问在C→A过程中系统与环境交换的热Q C→A（）。
A．Q C→A＞0
B．Q C→A＜0
C．Q C→A＝0
D．不能确定
图1
【答案】B
【解析】△U BA＝△U bc＋△U CA，因BCA为可逆过程，则其逆过程ACB相对于过程A→B对外做功更多，故过程ACB吸热，也即过程BCA放热。
又因为BC是绝热，故CA放热。
当讨论“在相同的始、终态间比较不同过程的热效应”时，体现在P-V图上，不同过程功的大小是一目了然的。
而要判断不同过程的热效应的大小，必须利用状态函数“改变值只与始、末态有关而与具体途径无关”的性质，再结合热力学第一定律进行推理。
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的增加而（）。
A．增加
B．下降
C．不变
D．难以确定
【答案】A
【解析】由麦克斯韦关系式知（∂S/∂V）T＝（∂p/∂T）v＝f（V）＝p/T＞0。
3．A和B构成的系统，当A的偏摩尔量增大时，B的偏摩尔量（）。
A．随之增大
B．随之减小
C．保持不变
D．以上三者皆有可能
【答案】B
【解析】根据Gibbs-Duhem方程知：对于二元系统，当一种物质的偏摩尔量增大时，另一种物质的偏摩尔量一定随之减少。
4．对于反应3A＋2B→C，当A耗掉0.6mol时，反应进度改变值为（）。
A．0.6mol
B．0.2mol
C．0.3mol
D．0.1mol
【答案】B 【解析】计算如下：A 0.6
0.2 mol ξυ==。
5．将一个容器用隔板隔成体积相等的两部分，在一侧充入1mol 理想气体，另一侧抽成真空。
当抽去隔板后，气体充满全部容器。
则开始气体在一侧的数学概率和气体充满全部容器的数学概率分别为（
）。
A．1，（1/2）L
B．1，2L
C．（1/2）L ，1
D．2L ，1
【答案】C
【解析】开始时单个气体分子在一侧的数学概率为1/2，则1mol 气体的概率为（1/2）L 。
6．在温度、浓度和电位梯度等都相同的条件下，KCl（1）与HCl（2）溶液中，C1－的迁移数的大小关系为（
）
A．t 1＜t 2
B．t 1＝t 2
C．t 1＞t 2
D．不好比较
【答案】C
【解析】因为K H t t ++<，而t t t +-=+，所以C1-的迁移数的大小为t 1＞t 2。
7．已知下列两反应所对应电池的标准电动势
则两个的关系为（）。
【答案】B
【解析】电池的标准电动势与反应方程的系数无关。
8．基元反应一定是（
）。
A．简单反应
B．单分子反应
C．双分子反应
D．三分子反应
【答案】A 【解析】基元反应为“由反应物一步生成产物的反应”，基元反应一定是简单反应，而反过来不成立。
9．下列中哪一点不能用来衡量液体对固体的润湿程度（
）。
A．液体在固体表面铺展系数的大小
B．固体在液体中的分散程度
C．接触角的大小
D．液体对固体粉末润湿热的大小
【答案】B
【解析】A项，铺展系数越大，铺展性能越好，即润湿程度越大。
C项，接触角越小越小，润湿性越好。
D项，润湿热的大小反应了液固界面转变为液液界面的难易程度，润湿热越小，表明固体更容易溶解，即液体对固体润湿性越好。
10．有关溶胶粒子的布朗运动，以下哪种说法不正确？（）
A．布朗运动与介质黏度和温度有关
B．溶胶体系中只有布朗运动，没有分子热运动
C．布朗运动与分子热运动的本质相同
D．布朗运动将导致涨落现象的产生
【答案】B
【解析】分散介质中胶体粒子处于永不停息、无规则的运动之中，这种运动即为布朗运动。
二、填空题
1．刚性绝热容器内发生反应2H 2（g）＋O2（g）2H2O（g），以容器整体为系统，△U和△H两者当中为零的是（）；若反应在绝热恒压容器中进行，仍以容器整体为系统，△U和△H为零的是（）。
【答案】△U；△H
【解析】绝热恒容，体系温度变化，△U＝0，但因为有相变焓，所以△H≠0；绝热恒压，体系体积减小，环境对体系做功，△H＝0，但△U≠0。
2．热力学第二定律的数学表达式为（）；其物理含义为（）。
【答案】dS≥δQ/T或者；热力学系统熵变总是大于或等于过程的热温商，不可逆过程系统的熵变大于过程的热温商，可逆过程系统的熵变等于过程的热温商。
3．对于封闭系统、W＇＝0的化学反应和相变化，若用公式∑μB dn B≤0判断过程的方向和限度，其适用条件是（），或（），或（），或（）。
【答案】恒温恒压；恒温恒容；恒熵恒容；恒熵恒压
【解析】根据基本方程的特征变量来确定。
4．某系统内存在下列化学平衡：
（1）C（s）＋O 2（g）CO2（g），（2）CO（g）＋0.5O2（g）CO2（g），（3）C （s）＋0.5O 2（g）CO（g），此系统的组分数为（），相数为（），自由度数为（）。
【答案】2，2，2
【解析】独立组分数为：4－2＝2，注意：反应⑵＋反应⑶＝反应⑴，所以只存在两个反应平衡限制条件。
相数＝2（固相，气相）。
自由度数f＝2－2＋2＝2。
5．已知某温度T时，下列两个反应的标准平衡常数为。