物理化学2
物理化学2习题与例题
物理化学习题与例题第一章习题习题1设有一电炉丝浸于水中,接上电源，通过电流一段时间。
如果按下列几种情况作为系统，试问ΔU，Q，W为正为负还是为零?(1)以电炉丝为系统；(2)以电炉丝和水为系统；(3)以电炉丝、水、电源及其它一切有影响的部分为系统。
习题2设有一装置如图所示，(1)将隔板抽去以后，以空气为系统时，ΔU，Q，W为正为负还是为零?(2)如右方小室亦有空气，不过压力较左方小，将隔板抽去以后，以所有空气为系统时，ΔU，Q，W为正为负还是为零？习题3(1)如果一系统从环境接受了160J的功，内能增加了200J，试问系统将吸收或是放出多少热?(2)一系统在膨胀过程中，对环境做了10 540J的功，同时吸收了27 110J的热，试问系统的内能变化为若干？[答案：(1) 吸收40J；(2) 16 570J] 习题4如右图所示，一系统从状态1沿途径1-a-2变到状态2时，从环境吸收了314.0J的热,同时对环境做了117.0J的功。
试问：(1)当系统沿途径1—b—2变化时，系统对环境做了44.0J的功，这时系统将吸收多少热?(2)如果系统沿途径c由状态2回到状态1，环境对系统做了79.5J的功，则系统将吸收或是放出多少热?[答案：(1)241.0 J;(2)放热276.5J] 习题5在一礼堂中有950人在开会，每个人平均每小时向周围散发出4．2xl05J的热量，如果以礼堂中的空气和椅子……等为系统，则在开会时的开始20分钟内系统内能增加了多少?如果以礼堂中的空气、人和其它所有的东西为系统，则其ΔU＝?[答案：1.3×l08J;0] 习题6一蓄电池其端电压为12V，在输出电流为10A下工作2小时，这时蓄电池的内能减少了1 265 000J，试求算此过程中蓄电池将吸收还是放出多少热？[答案：放热401000J] 习题7 体积为4.10dm3的理想气体作定温膨胀，其压力从106Pa降低到105Pa,计算此过程所能作出的最大功为若干?[答案：9441J] 习题8 在25℃下，将50gN2作定温可逆压缩，从105Pa压级到2×106Pa，试计算此过程的功。
物理化学第2章 热力学第一定律
注意：物系变化后，那些不影响的部分不能 叫做环境。
6
(3) 物系分类
根据体系与环境间是否有能量、物质交 换，将物系分成三类： a、敞开物系：物系与环境间既有物质交换， 又有能量交换； b、封闭物系：物系与环境间没有物质交换， 但有能量交换； c、隔离物系：物系与环境间没有物质交换， 又没有能量交换；
第二章 热力学第一定律
热力学是建立在大量科学实验基础上的 宏观理论，是研究各种形式的能量相互转化 的规律，由此而得出各种自动变化、自动进 行的方向、限度以及外界条件变化时对它们 的影响等。
1
§2.1 热力学基本概念
一、热力学概述 热力学：是应用热力学的基本定律研究化 学变化及其有关的物理变化的科学。 1、 研究对象： 热力学研究的对象是大量微观粒子 的宏观性质，（粒子数大体上不低于1023 数量级。）热力学不研究少数粒子所构成 的物质和个别粒子的行为。
(b) 广度性质是系统所含物质量的一次齐函 数，强度性质是零次齐函数。 (c) 两个广度性质相除，所得为强度性质 如：m / V =ρ V / n = Vm
13
** 3、状态与状态函数
(1)状态：当体系的所有性质都有确定值时，就 称体系处于某一状态。因此体系的状态是体系 性质的综合表现。 (2)独立变量(状态变量、状态参数、状态参 变量)： 当体系处于一定状态时，其强度性质和容 量性质都有一定的数值，但体系的这些性质是 相互关联的，只有几个是独立的，因而可用几 个独立性质来描述体系的状态。
2、物系的性质
物系的性质：物系处于某种条件下（状态或 热力学状态）的物理量，这些性质或物理量又称热 力学变量。如T、P、V、N、、U、H、G、CP、S 等。仔细分析这些性质就会发现，它们有的值与物 质量有关，具有加和性，有的无加和性。
02 物理化学(二)复习填空题(1)
物理化学(二）复习填空题一、填空题 ( 共65题 144分 )1. 2 分 (3601)3601如在标准状况下，阳极析出 22.4 dm 3氧气（电流效率 100％）,则通过电池的电量为 ________ 。
2. 2 分 (3667)3667离子迁移数 (t i ) 与温度、浓度都有关，对 BaCl 2水溶液来说，随着溶液浓度的增大，t (Ba 2+) 应 ________ ，t (Cl -) 应 _________ ；当温度升高时，t (Ba 2+)应 ________ ，t (Cl -) 应 ________ 。
（填入增大或减小）。
3. 5 分 (3685)3685已知m λ∞(½Mg 2+) = 53.06×10-4 S ·m 2·mol -1，m λ∞ (Cl -) = 76.34×10-4 S ·m 2·mol -1，则MgCl 2 溶液中t ∞(Mg 2+) = ，t ∞(Cl - ) = 。
4. 2 分 (3906)3906298K 时，当H 2SO 4溶液的浓度从0.01 mol ·kg -1增加到0.1 mol ·kg -1时，其电导率κ和摩尔电导率Λm 将：κ__________________，Λm ____________________。
(填入增加、减少或不变)5. 2 分 (3907)3907298 K 时，无限稀释的NH 4Cl 水溶液中，正离子迁移数t +=0.491。
已知=∞Cl)NH (4m Λ0.0150-12mol m S ⋅⋅，则Cl -离子的电迁移率=∞=Cl U ________________________。
6. 2 分 (3911)3911NaCl 稀溶液的摩尔电导率NaCl)(m Λ与其离子电迁移率之间的关系为：_____________________________________________________________。
物理化学(第二章)
系统在恒 且非体积功为零的过程中与环境交换的热量 的过程中与环境交换的热量。 系统在恒压，且非体积功为零的过程中与环境交换的热量。
Q= ∆U −W ∆U =Q+W
W = −p环(V −V ) 2 1
= − p 系 (V 2 − V1 )
= − ( p 2V 2 − p1V1 )
U2
Q+W
dU =δQ+δW
第一类永动机 是不可能造成的。 是不可能造成的。 永远在做功，却不消耗能量。 永远在做功，却不消耗能量。
∆U =Q+W = 0
若 <0 则 >0. W , Q
W < 0,
Q= 0
∆ = Q+W U
推论： 、 推论： 1、隔离系统 内能守恒
W = 0 Q= 0
∆ =0 U
4、热和功的分类 、 显热 热 相变热（潜热） 相变热（潜热） 化学反应热 功 非体积功（ ） 非体积功（W’） 体积功
5、体积功的计算 、
dV = Asdl
截面 As
环 境
δW = Fd l
热 源
系统
Q F = p环 As
V=As l l dl
p环
∴δW = p环 Asdl
= p环d( Asl ) = p环dV
x = f ( y, z)
∂x dy+ ∂x dz dx = ∂y ∂z y z
（2）广度性质 ） 摩尔热力学能： 摩尔热力学能： （3）绝对值未知 ） 始态
U Um = n
∆ U
强度性质
末态
U1
U2
物理化学第2章 热力学第二定律
§3.7 熵变的计算
一、单纯状态变化过程
1. 等温过程 2.变温过程
S QR T
①等容变温过程
S T2 Qr T2 nCp,mdT
T T1
T1
T
nC
p,m
ln
T2 T1
②等压变温过程
S T2 Qr T T1
T2 nCV ,mdT
T1
T
nCV
,m
ln
T2 T1
U3 0
p
W3
nRTc
ln V4 V3
A(p1,V1,Th )
B(p2,V2,Th )
Th
Qc W3
D(p4,V4,TC )
C(p3,V3,TC )
Tc
环境对系统所作功如 DC曲线下的面积所示
a db
c
V
过程4：绝热可逆压缩 D( p4,V4,TC ) A( p1,V1,Th )
Q4 0
p
用一闭合曲线代表任意可逆循环。 在曲线上任意取A，B两点，把循环分成AB和 BA两个可逆过程。 根据任意可逆循环热温商的公式：
δ Q
T R
0
将上式分成两项的加和
B Q
( AT
)R1
A Q
( BT
)R2
0
移项得：
B A
(
Q T
)R1
B A
(
Q T
)R
2
说明任意可逆过程的热温商的值决定于始终 状态，而与可逆途径无关，这个热温商具有状态 函数的性质。
所以Clausius 不等式为
dS 0
等号表示绝热可逆过程，不等号表示绝热不
可逆过程。
熵增加原理可表述为：
物理化学第二章
③状态函数的环路积分为零(始末同归,状变为零)即 ∫ dz = 0 .
4,过程与途径 , 1)定义:物系状态发生的一切变化叫过程,完成某一过程所经历 定义: 定义 的具体步骤叫途径 2)分类:单纯状态变化,化学变化(化学组成变化),相变化(化学 分类: 分类 组成不变而聚集态变化) ①定温过程:T始 = T终 = T环 (中间有波动). ②定压过程: P = P = P (中间有波动). 环 始 终 ③定容过程:V始 = V终 = 常数 (过程中物系体积始终不变). ④绝热过程; δQ = 0 (系统与环境间无热交换)的过程. ⑤循环过程:物系经一系列变化又回到始态的过程. ⑥可逆过程:循原过程的逆过程,能使物系与环境均复原者,则 原过程与逆过程互为可逆过程.
1 B
数及t=0时反应进度(为0)及B的摩尔数). 当ξ=1mol时发生单位反应. 注意:方程式一定的反应,以任意反应物计算ξ均相同,但νB ,ξ均 与方程式书写有关,ξ只表示反应程度,与转化率无关. (3)反应的摩尔焓变 反应的摩尔焓变:△rHm(kJ/mol)=△rH(kJ)/△ξ(mol) 反应的摩尔焓变 2,化学反应热效应(反应热 ,化学反应热效应 反应热 反应热) (1)定义:当产物与反应物温度相同且在反应过程中只做体积功的化 定义:衡 , 1)定义:物系各种性质不随时间而变化的平衡状态. )定义: 2)分类: )分类: ①热平衡—物系各部分温度相同. ②力学平衡—在略去重力场情况下,物系各部分压力相等(物 系各部分间及物系与环境间无不平衡力存在). ③相平衡—物质在各相间分布达平衡. ④化学平衡—物系组成不随时间而变化. 6,热力学能(U)或内能 ,热力学能( ) 物系内部一切形式能量总和(包括平动,转动,振动,核 能,电子运动,化学键,分子间作用能等)只能求相对值,不 能求绝对值,具有能量单位:J,kJ(atml or atmm3 or cal or kcal etc)是容量(广度)性质的状态函数.
物理化学：物理化学2 参考试卷
药学本科《物理化学》下学期参考试卷及答案一、单选题A 型题 每一题有5个选项，其中只有一个选项是正确的。
1．在等温、等压的电池反应中，当反应达到平衡时，电池的电动势 。
A ．等于零B ．大于零C ．等于E ΘD ．随温度、压力的数值而变化E ．不一定2．298.15K 时，实验测得苯巴比妥钠（NaP ）、盐酸和氯化钠的无限稀释摩尔电导率分别为0.00735 S ·m 2·mol -1、0.04262 S ·m 2·mol -1和0.01265 S ·m 2·mol -1，则苯巴比妥的无限稀释摩尔电导率为 。
A ．0.06262 S ·m 2·mol -1B ．0.04792 S ·m 2·mol -1C ．0.03732 S ·m 2·mol -1D ．0.02626 S ·m 2·mol -1E ．0.01313 S ·m 2·mol -13．当温度一定时，某电池反应的电池电动势温度系数大于零，由此可确定电池恒温可逆放电时是 。
A ．吸热B ．放热C ．不吸热也不放热D ．先吸热后放热E ．无法确定4．正离子的迁移数与负离子的迁移数之和是 。
A ．大于1B ．等于1C ．小于1D ．等于0E ．不一定是多少5．金属电极、气体电极、汞齐电极可归类为 。
A ．第一类电极B ．第二类电极C ．第三类电极D ．第四类电极E ．以上答案均不正确6．电解CuSO 4水溶液时，当通过的电量为2F 时，在阴极上析出Cu 的量为 。
A ．0.5mol B ．1.0 molC ．1.5molD ．2.0 molE ．2.5 mol7．在下列电池中，其电池电动势与氯离子活度()Cl α-无关的是 。
A ．Zn(s) | ZnCl 2(aq) || KCI(aq) | AgCl(s) | Ag(s)（共12页） 一A·2· B ．Zn(s) | ZnCl 2(aq) | C12(g) | PtC ．Hg(l) | Hg 2C12(s) | KCl(aq) || AgNO 3(aq) | Ag(s)D ．Ag(s) | AgC1(s) | KCl(aq) | C12(g) | PtE ．A 和B8．在298K 时，电池Pb(Hg) (a 1) | Pb(NO 3)2 (aq) | Pb(Hg) (a 2) 中，若a 1> a 2，则其电动势E 。
《物理化学(二)》课后练习
期末试卷
一、单项选择题
1.一封闭系统从A态出发，经一循环过程后回到A态，则下列何者为零
A.Q
B.W
C.Q+W
D.Q-W
【正确答案】C
【答案解析】
本题知识点：化学反应热效应的计算、能量代谢与微量量热技术简介,
2.系统经一等压过程从环境吸热，则
A.Q>0
B.△H>0
C.△U>0
D.a，b都对
【正确答案】A
【答案解析】
本题知识点：热化学,
3.若要通过节流膨胀达到制冷目的，则节流操作应控制的条件是
A.μJ－T＜0
B.μJ－T＞0
C.μJ－T＝0
D.不必考虑μJ－T值
【正确答案】B
【答案解析】
本题知识点：热化学,
4.已知某反应的标准反应熵大于零，则该反应的标准反应吉布斯自由焓将随温度的升高
A.增大
B.不变
C.减小
D.不确定
【正确答案】C
【答案解析】
本题知识点：卡诺循环、卡诺定理、熵,
5.合成氨反应N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)达平衡后加惰性气体，且保持体系
【正确答案】D
【答案解析】
本题知识点：温度对平衡常数的影响、其他因素对化学平衡的影响、反应的偶合,
6.Mg0(s)+CI(g)=MgCl2(s)+O2(g)达平衡后，增加总压（气体为理想气体），
【正确答案】B
【答案解析】
本题知识点：温度对平衡常数的影响、其他因素对化学平衡的影响、反应的偶合,
7.反应2C(s)+O2(g)2CO(g)
，单位为：J·mol-1，若温度增加，则。
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极化作用 复习题及答案
1. 什么是分解电压？它在数值上与理论分解电压（即原电池的可逆电动势E ）有何不同）实际操作时用的分解电压要克服哪几种阻力？
答：使某电解质溶液连续不断发生电解时所必须的最小外加电压叫这电解质的分解电压。
从理论上讲，E 分应大于E 可逆实际操作时的分解电压，要克服导线和接触点等的电阻阻力、电极表面层阻力、极化阻
力（化学极化、浓差极化）以及离子运动阻力。
2. 原电池和电解池的极化现象有何不同？产生极化作用的原因主要有几种？
答：原电池发生极化时，正极向负偏离，且E 可逆>E 不可逆，电解池发生极化时，阳极（正极）向正偏离，阴极（负极）向负偏离，且E 不可逆> E 可逆。
产生极化作用的原因主要有：电化学极化（克服势垒需较高活化能），浓差极化（溶液中存在一定浓度梯度），欧姆极化（接触点及电解质溶液存在一定电阻）。
3. 什么叫超电势？它是怎样产生的？如何降低超电势的数值？
答：把某一电流密度下的电势φ不可逆与φ平衡之间的差值称为电势。
在有电流通过电极时，电极电势偏离平衡值，即电极产生了极化现象而产生了超电势。
减少电极产生极化即可降低超电势值。
4. 电极的平衡电势与析出电势有何不同？由于超电势的存在使阴，阳极的析出电势如何变化？超电势的存在有何不利和有利之处？
答：平衡电势是指电极处于平衡（可逆）状态时所具有的电极电势。
析出电势是指电极处于不平衡（不 可逆）状态时所具有的电极电势，其数值等于可逆电极电势加上（或减去）浓差超电势和电化学超电势（在有些情况下还要加上或减去电极的电阻超电势）称为析出电势。
φ阳，析出=φ阳，可逆+μ阳
φ阴，析出=φ阴，可逆 –μ阴
由于超电势存在使阳极析出电势大于φ阳，可逆，阴极析出电势小于φ阴，可逆。
从能量消耗角度来看，无论是电池还是电解池，超电势的存在是不利的，（电解时需要消耗能量，放电时得到的电量减少），但从另一角度看，正因为有超电势的存在，才使得某些本来在H +之后在阴极上还原的反应也
能顺利地先在阴极上进行。
5.什么叫氢超电势？氢超电势与哪些因素有关？如何计算？对电解过程有何利弊？
答：所谓氢超电势是指：在一定电流密度条件下，氢在阴极电解（析出）时的电极电势φ不可逆与其φ平
之间的差值称为氢超电势，氢超电势与电极材料、电极表面状态、溶液组成、实验温度以及电流密度衡
大小有关。
对电解过程不利之处在于多消耗能量，有利之处在于由于有氢超电势的存在，才使得某些本来在H+之后在阴极还原的反应，也能顺利地先在阴极上进行。
6.在电解时，阴，阳离子分别在阳，阴极上放电，其放电先后次序有和规律？欲使不同的金属离子用电
解方法分离，需控制什么条件？
答：在电解时，在阴极上，阳离子（还原）电势愈正者，其氧化态愈先还原而析出。
在阳极上，阴离子（还原）电势愈负者其还原态愈先氧化而析出。
欲使不同的金属离子用电解方法分离，需控制外加电压使金属离子分步析出而得以分离。
7.金属电化学腐蚀的机理是什么？为什么粗锌（杂质主主要是Cu,Fe等）比纯锌容易在H2SO4中溶解？
为什么在水面附近的金属部分比在空气中或水中的金属部分更容易腐蚀？所有的杂质都促使主体金属腐蚀过程加快，这说法对不对？为什么海轮比江轮采取更有效的防腐措施？
答：金属电化学腐蚀的机理是当金属表面在介质中（如潮湿空气、电解质溶液）因形成局部微电池而发生电化学作用（在阳极上一般都是金属的溶解即氧化作用）而引起的腐蚀。
粗锌中Cu, Fe杂质在锌中形成局部微电池，而锌作为阳极被溶解。
在水面附近的金属可与溶解于水中的空气中的O2及其杂质组成局部微电池（其中水面中杂质等容易形成电解质溶液），而在空气或水中一是缺少形成电解质的条件及其含氧量少，不容易形成局部微电池。
不对，如果杂质的还原电极电势比金属的还原电极电势更负，即杂质作为微电池的阳极，金属作为阴极，则杂质不会促使主体金属腐蚀过程加快。
因为海水中含有NaCl等电解质，可形成较强的电解质溶液从而使海轮中的主体金属与杂质形成局部微电池时放电过程加快。
8.金属防腐有哪些方法？这些防腐方法的原理有何不同？
答：（1）非金属保护层------使金属与腐蚀介质隔开
（2）金属保护层-------（A）阳极保护------被保护的金属是阴极
（B）阴极保护------被保护的金属是阳极起着暂时被保护金属与介质隔离作用（3）电化学保护
（A）保护器保护----阳极保护
（B）阴极电保护
（C）阳极电保护
（D）加缓蚀剂保护------减慢阴极（或阳极）过程的速度
9.化学电源主要有哪几种？蓄电池有哪几种？各有何优缺点？
答：1、燃料电池2、锌-----空气电池3、蓄电池（1）铅蓄电池（2）Fe—Ni蓄电池
10.试述电解方法在工业上有哪些应用，并举例说明之。
答：在电解工业中常用来实现物质的（1）电解制备（2）塑料电镀（3）铝及其其合金的电化学氧化和表面着色等。