天津大学物理化学教研室《物理化学》(第6版)笔记和课后习题(含考研真题)详解-第十一章至第十二章【圣
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。
物理化学考研天津大学《物理化学》考研真题
物理化学考研天津大学《物理化学》考研真题一、一、选择题1一定量的物质在绝热刚性容器中，发生一个放热的分子数增加的化学反应，则下列物理量正确的一组是（）。
[北京科技大学2012研]A．Q＞0，W＞0，DU＞0B．Q＝0，W＝0，DU＞0C．Q＝0，W＝0，DU＝0D．Q＜0，W＞0，DU＜0【答案】C @@@ ~~【解析】该过程为恒容绝热过程，故Q＝W＝0，从而得DU＝0。
2若某电池反应的D r C p，m＝0，则以下说法中不正确的是（）。
[北京科技大学2012研]A．该电池反应的D r H mϴ不随温度变化B．该电池反应的D r S mϴ不随温度变化C．该电池的电动势不随温度变化D．该电池电动势的温度系数不随温度变化【答案】A @@@ ~~【解析】根据基希霍夫公式dD r H mϴ（T）/dT＝D r C p，m可知，当D r C p，m＝0时，dD r H mϴ（T）/dT＝0，即标准摩尔反应焓D r H mϴ不随温度变化。
3将某理想气体从温度T1加热到T2。
若此变化为非恒压过程，则其焓变ΔH为（）。
[中国科学院大学2012研]A．DH＝0B．DH＝C p（T2－T1）C．DH不存在D．DH等于其他值【答案】D @@@ ~~【解析】AC两项：理想气体的焓变仅是温度的函数，温度改变，DH一定存在，即DH≠0；B项：DH＝C p（T2－T1）适用于理想气体在恒压过程中的焓变，此过程非恒压故不能使用此公式。
4当热自系统传向环境时，则有（）。
[中国科学院大学2012研]A．ΔU＞0，ΔH＞0B．ΔU＜0，ΔH＜0C．ΔU和ΔH不可能为零D．ΔU、ΔH可能小于零，也可能等于或大于零【答案】D @@@ ~~【解析】热自系统传向环境，即Q＜0。
但根据热力学公式H＝U＋pV，U＝W＋Q可知，当W、p、V、不确定时，无法判断系统的热力学能变和焓变。
5下列诸过程可应用公式dU＝（C p－nR）dT进行计算的是（）。
物理化学天津大学版答案解析
1.2.1 填空题1.温度为400K ，体积为23m 的容器中装有2mol 的理想气体A 和8mol 的理想气体B,则该混合气体中B 的分压力B p =（13.302）kPa 。
()a k P V RT n p B B P 302.13a 2/400314.88/=⨯⨯==或 ()[]B B A B B y V RT n n py p /+===()}{kPa Pa 302.138.02/400314.828=⨯⨯⨯+2.在300K ，100kPa 下，某理想气体的密度33-108275.80-⋅⨯=m kg ρ。
则该气体的摩尔质量M=（ 2.01613-10-⋅⨯mol kg ）。
()()pRT M RTM V RT M m nRT pV ///ρρ=====()Pa K K mol J m kg 31133-10100/300314.8108275.80⨯⨯⋅⋅⨯⋅⨯--- =13-10016.2-⋅⨯mol kg3.恒温100C ︒下，在一带有活塞的气缸中装有3.5mol 的水蒸气()g O H 2，当缓慢地压缩到压力=p （101.325）kPa 时才可能有水滴()l O H 2出现。
()出现。
时才会有水滴，故当压缩至时的水的饱和蒸气压为l O H p kPa C 2kPa 325.101325.101100=︒4.恒温下的理想气体，其摩尔体积随压力的变化率()γρ∂∂/m V =（ 2/-p RT ）。
()()2///,0/,p RT p V p V V p V p RT pV m m m m m -=-=∂∂=+∂∂=γγ即所以状态方程，理想气体满足理想气体5.一定量的德华气体，在恒容条件下，其压力随温度的变化率()V T ∂∂/ρ=（()nb V nR -/）。
将德华状态方程改写为如下形式：22Van nb V nRT p --=所以 ()()nb V nR T p V -=∂∂//6.理想气体的微观特征是：（理想气体的分子间无作用力，分子本身不占有体积 ）。
物理化学各章总结及习题解答(天津大学) 第九章_统计热力学基础
第九章统计热力学基础一、基本公式玻尔兹曼公式：Ωk S ln =玻尔兹曼分布：∑--=ikTi kTi i e g e g N n //εε两个能级上的粒子数之比kT j kTi j i ji e g e g n n //εε--=分子的配分函数：kT ii ie g q /ε-∑=（能级求和）kTjj eq /ε-∑=（量子态求和）能级能量公式：平动⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=22222228c n b n a n m h z y x i ε转动Ih J J r 228)1(πε+=振动νεh v v⎪⎭⎫⎝⎛+=21平动配分函数：一维L h mkT q t 2122⎪⎭⎫ ⎝⎛=π；二维A h mkT q t ⎪⎭⎫ ⎝⎛=22π；三维Vh mkT q t 2322⎪⎭⎫ ⎝⎛=π转动配分函数：线型分子rr ΘTh IkT q σσπ==228，转动特征温度Ik h Θr 228π=非线型分子zy x r I I I hkT q 3232)2(8σππ=振动配分函数：双原子分子T ΘTΘkT h kT h v v v e e e e q /2//2/11-----=-=νν，振动特征温度v Θh h ν多原子线型∏-=---=531/2/1n i kTh kT h v i ie e q νν多原子非线型∏-=---=631/2/1n i kT h kTh v iie e q νν电子运动配分函数kTe e j q /0)12(ε-+=原子核运动配分函数kT n e e S q /0)12(ε-+=热力学函数与配分函数的关系N q kT A ln -=（定位）!ln N q kT A N -=（非定位）N V N T q NkT q k S ,ln ln ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+=（定位）N V N T q NkT N q k S ,ln !ln ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+=（非定位）N T N V q NkTV q kT G ,ln ln ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+-=（定位）N T N V q NkTV N q kT G ,ln !ln ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+-=（非定位）NV T q NkT U ,2ln ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=N T N V V q NkTV T q NkT H ,,2ln ln ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=NT T q NkT p ,ln ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=VN V V T q NkT T c ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂∂∂=,2ln 4.设有一个极大数目的三维平动子组成的粒子体系，运动于边长为a 的立方容器中体系的体积、粒子质量和温度有如下关系：kT ma h 10.0822=，求处于能级22149ma h =ε和222427mah =ε上粒子数目的比值是多少？解：kTkTe g e g n n 212121εε--=kT ma h ma h 8.18184922221===ε18222=++z y x n n n 31=g kT ma h 7.2827221==ε42=g 84.1437.28.121==--e e n n 5.将N 2气在电弧中加热，从光谱中观察到处于第一激发振动态的相对分子数26.001===ννN N ，式中ν为振动量子数N ν=0为基态占有的分子数，N ν=1为第一激发振动态占有的分子数，已知N 2的振动频率ν=6.99×1013s -1。
天津大学物理化学教研室《物理化学》(第6版)笔记和课后习题考研真题详解
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目录
第1章气体的pVT关系
1.1复习笔记
1.2课后习题详解
1.3名校考研真题详解
第2章热力学第一定律
2.1复习笔记
2.2课后习题详解
2.3名校考研真题详解
第3章热力学第二定律
3.1复习笔记
3.2课后习题详解
3.3名校考研真题详解
第4章多组分系统热力学
4.1复习笔记
4.2课后习题详解
4.3名校考研真题详解
第5章化学平衡
5.1复习笔记
5.2课后习题详解
5.3名校考研真题详解
第6章相平衡
6.1复习笔记
6.2课后习题详解
6.3名校考研真题详解
第7章电化学
7.1复习笔记
7.2课后习题详解
7.3名校考研真题详解
第8章量子力学基础
8.1复习笔记
8.2课后习题详解
8.3名校考研真题详解第9章统计热力学初步9.1复习笔记
9.2课后习题详解
9.3名校考研真题详解第10章界面现象
10.1复习笔记
10.2课后习题详解10.3名校考研真题详解第11章化学动力学11.1复习笔记
11.2课后习题详解11.3名校考研真题详解第12章胶体化学
12.1复习笔记
12.2课后习题详解12.3名校考研真题详解。
天津大学物理化学教研室《物理化学》(第6版)笔记和课后习题(含考研真题)详解-第四章至第五章【圣才出
（2）多相多组分系统
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多相、多组分系统由若干个单相多组分系统组成，用希腊字母表示相。对于系统中任意
相α有
dG S dT V dp B dnB
B
由于系统处于热平衡及力平衡，系统中各相的温度 T 和压力 p 相同。此外，有
dG dG dG
S S
V V
故
dG SdT Vdp
B dnB
B
上式的适用条件为非体积功为零，封闭的多组分多相系统发生 pVT 变化、相变化和化
学变化的过程，同样适用于开放系统。
2．化学势判据及其应用
（1）
B dnB 0 可以作为一个系统是否达到平衡的判据（化学势
说明：
（1）只有广度量才有偏摩尔量，强度量不存在偏摩尔量；
（2）只有恒温、恒压下系统的广度量随某一组分的物质的量的变化率才能称为偏摩尔
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量，其他任何条件下（如恒温、恒容等）下的变化率不是偏摩尔量； （3）当温度、压力、组分发生变化时，B 组分的偏摩尔量也将发生变化。
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第 4 章 多组分系统热力学
4.1 复习笔记
一、偏摩尔量 1．问题提出 一般说来，真实液态混合物在混合前后体积发生变化，即 V≠nBVm，B*＋nCVm，C*（真实混合液） 真实多组分系统的体积与系统中各组分物质的量及该纯组分的摩尔体积的乘积不再具 有线性关系。系统的其他广度量存在同样的结论。
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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-第10~12章【圣才出
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。
《物理化学》第六版全册天津大学答案
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 1TT p V 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 VV 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 Cn/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 CH ρ1-4 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 ==-=ρ n=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。
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1．转化速率
用单位时间内反应发生的进度来定义。对于非依时计量学反应，反应进度ξ定义为：dξ
▪
▪
≝ （1/vB）dnB，所以转化速率ξ为ξ≝ dξ/dt＝（1/vB）（dnB/dt），转化速率的单位为 mol·s
－1。
注意：
▪
（1）反应的转化速率ξ是广度量，依赖于反应系统的大小；
（2）对于非依时计量反应，转化速率的数值与用来表示速率的物质 B 的选择无关；
（2）分级数与组分的计量系数无关；
（3）分级数一般为零、整数或半整数（正或负）；
（4）对于速率方程不符合
v
kcAnA
cnB B
的反应，不能应用级数的概念。
在每个反应组分的分级数都是一级的二级反应中，若维持其中一组分的浓度远远大于另
一组分的浓度，反应过程中其浓度变化可以忽略不计，从而使此反应表现为一级反应，这种
（3）与化学计量式的写法有关，应用上述定义式时必须指明化学反应方程式。
2．反应速率
单位体积的转化速率，定义式为
def
vξ
V (
1
)( dnB )
νBV dt
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反应速率 v 为强度量，其单位为 mol·m－3·s－1，与用来表示速率的物质 B 的选择无关， 与化学计量式的写法有关。
2．半衰期法
ln t1
2
ln
2n1 1 (n 1)k
(1
n) ln cA,0
如上，反应的半衰期的对数和初始浓度成直线关系，直线的斜率为（1－n）。只要获得
两个不同浓度下对应的半衰期的数值，就可以求得反应的级数 n（运用此关系式时，n≠1）。
3．初始速率法
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如上式，基元反应的速率与各反应物浓度的幂乘积成正比，其中各浓度的次方为反应方 程中相应组分的计量系数的绝对值。这就是质量作用定律。
速率方程的比例常数 k，称为反应速率常数。温度一定，反应速率常数为一定值，与浓 度无关。k 越大，反应越快。
注意：质量作用定律只适用于基元反应。 对于非基元反应，只能对其反应机理中的每一个基元反应应用质量作用定律。如果一物 质同时出现在机理中两个或两个以上的基元反应中，则其净的消耗速率或净的生成速率是这 几个基元反应的总和。
表 11-1-1
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三、速率方程的确定 速率方程的确定方法有尝试法、半衰期法、初始速率法和隔离法。
1．尝试法（试差法） 尝试法就是看某一化学反应的 cA 与 t 间的关系适合于哪一级的速率方程积分式，从而 确定该反应的反应级数。由于二级反应最为常见，通常首先尝试 1/cA-t 图。
设反应的速率方程为
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v
kcAnA
cnB B
cnC C
则初始速率为
v0
kc c c nA nB nC A,0 B,0 C ,0
对其求对数，保持 B，C，…等组分不变，只改变 A 组分初始浓度，则可得如下方程：
说明：
（1）如果反应的速率方程不能用上式表示，则反应级数没有意义；
（2）反应级数的大小表示浓度对反应速率影响的程度，级数越大，则反应速率受浓度
的影响越大； （3）反应速率常数 k 的单位为（mol·m－3）1－n·s－1，与反应级数有关。
各速率常数与计量系数的绝对值及反应的速率常数存在以下关系
kA/|νA|＝kB/|νB|＝…＝kX/|νX|＝kZ/|νZ|＝k
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根据反应级数的定义，基元单分子反应为一级反应，双分子反应为二级反应，三分子反
应为三级反应。
对于非基元反应：
（1）不能对化学计量式应用质量作用定律，不存在反应分子数为几的问题，只有反应
级数，且必须通过实验测定；
情况称为假一级反应。
二、速率常数的积分形式 1．半衰期 反应物反应掉一半所需要的时间定义为反应的半衰期，以符号 t1/2 表示。
2．速率方程及其特征 符合通式－dcA/dt＝kAcAn，且 n＝0，1，2，3，n（n 也可以为分数 1/2，3/2，…） 的动力学方程积分式以及动力学特征见表 11-1-1 所示。 对于 n 级反应，上式应用于：①只有一种反应物；②反应物浓度符合化学计量比的多 种反应物的反应。
3．基元反应的速率方程-质量作用定律
（1）基元反应
分子水平上的反应作用称为基元反应，基元反应为组成一切化学反应的基本单元。
一个反应的反应机理一般是指该反应进行过程中所涉及的所有基元反应。
（2）质量作用定律
对基元反应
aA＋bB＋…→产物
其速率方程应为 v＝kcAacBb…
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第 11 章 化学动力学
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
11.1 复习笔记
一、化学反应的反应速率及速率方程 影响反应速率的基本因素：反应物的浓度和反应的温度。 速率方程（动力学方程）：表示一化学反应的反应速率与浓度等参数间的关系式，或浓 度与时间等参数间的关系式。
4．化学反应速率方程的一般形式，反应级数
表示化学体系中反应速率与反应物的浓度或时间等参数间函数关系的方程式称为反应
v kc c 速率方程。由实验数据得出的经验速率方程一般可表示为
nA nB AB
，式中 nA、
nB 等（一般不等于各组分的计量系数的绝对值）分别称为反应组分 A 和 B 等的反应分级数， 量纲为 1。n＝nA＋nB＋…为反应的总级数，简称反应级数。
对于恒容反应，v＝（1/νB）（dcB/dt） 恒容条件下，常采用某指定反应物 A 的消耗速率或某指定产物 Z 的生成速率表示反应 速率 vA＝－（dcA/dt） vZ＝（dcZ/dt） 注意： （1）对于特定反应，反应速率 v 是唯一确定的，v 不需注以下角标； （2）反应物的消耗速率或产物的生成速率随物质 B 的选择而异，v 需用下角标注明； （3）各不同物质的消耗速率或生成速率与各自的化学计量数的绝对值成正比。 对于恒温恒容气相反应：vp＝（1/νB）（dpB/dt）（恒容），vp＝vRT