1物理化学天津大学第五版开篇
天津大学物理化学第五习题及解答
天津大学物理化学第四五版习题及解答目录第一章气体pVT性质 (2)第二章热力学第一定律 (5)第三章热力学第二定律 (17)第四章多组分系统热力学 (30)第五章化学平衡 (40)第六章相平衡 (46)第七章电化学 (54)第八章量子力学根底 (67)第九章统计热力学初步 (69)第十一章化学动力学 (74)第一章气体pVT性质物质体膨胀系数与等温压缩率定义如下试推出理想气体，与压力、温度关系。
解：根据理想气体方程两个容积均为V玻璃球泡之间用细管连结，泡内密封着标准状态下空气。
假设将其中一个球加热到100 °C，另一个球那么维持0 °C，忽略连接细管中气体体积，试求该容器内空气压力。
解：由题给条件知，〔1〕系统物质总量恒定；〔2〕两球中压力维持一样。
标准状态：因此，1.9 如下图，一带隔板容器内，两侧分别有同温同压氢气与氮气，二者均可视为理想气体。
〔1〕保持容器内温度恒定时抽去隔板，且隔板本身体积可忽略不计，试求两种气体混合后压力。
〔2〕隔板抽取前后，H2及N2摩尔体积是否一样？〔3〕隔板抽取后，混合气体中H2及N2分压立之比以及它们分体积各为假设干？解：〔1〕等温混合后即在上述条件下混合，系统压力认为。
〔2〕混合气体中某组分摩尔体积怎样定义？〔3〕根据分体积定义对于分压1.11 室温下一高压釜内有常压空气，为进展实验时确保平安，采用同样温度纯氮进展置换，步骤如下：向釜内通氮气直到4倍于空气压力，此后将釜内混合气体排出直至恢复常压。
重复三次。
求釜内最后排气至恢复常压时其中气体含氧摩尔分数。
解：分析：每次通氮气后至排气恢复至常压p，混合气体摩尔分数不变。
设第一次充氮气前，系统中氧摩尔分数为，充氮气后，系统中氧摩尔分数为，那么，。
重复上面过程，第n次充氮气后，系统摩尔分数为因此1.13 今有0 °C，40.530 kPaN2气体，分别用理想气体状态方程及van der Waals方程计算其摩尔体积。
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。
天津大学第五版物理化学习题参考解答1
天津大学第五版《物理化学》第一章“气体的pVT 关系” P31-34习题参考解答：1-1．由理想气体状态方程 nRTV p=得 p V nR T p ∂⎛⎫=⎪∂⎝⎭， 2TV nRT p p ⎛⎫∂=- ⎪∂⎝⎭ 111V p V nR V T V p T α∂⎛⎫==⋅= ⎪∂⎝⎭ 2111T T V nRTV p V p pκ⎛⎫∂=-=⋅= ⎪∂⎝⎭1-2．假设气体为理想气体。
由理想气体状态方程 mpV nRT RT M==得 33121.61030062.5010914 kg 8.3145300.15pV m M RT -⨯⨯=⋅=⨯⨯=⨯ 91410.16 h 90t ==1-3．假设气体为理想气体。
由理想气体状态方程 mpV nRT RT M==得 33-3101.3251016.043100.71576 kg m 8.3145273.15m pM V RT ρ-⨯⨯⨯====⋅⨯1-4．容器体积 3125.000025.0000100.0000 cm 1m V ρ-===水水假设气体为理想气体。
由理想气体状态方程 mpV nRT RT M== 得 ()-13625.016325.00008.3145298.1530.31 g mol 13.3310100.000010mRT M pV --⨯⨯===⋅⨯⨯⨯1-5．假设气体为理想气体。
由理想气体状态方程 pVn RT= 加热前后容器内气体的物质的量保持不变，即101.3252273.15373.15273.15V pV pVR R R ⨯=+⨯⨯⨯ 得 117.00kPa p =1-6．由理想气体状态方程 mpV nRT RT M== 得m M ppV RTρ== 对实际气体，则有 0p Mp RT ρ→⎛⎫=⎪⎝⎭ 题给数据整理列表如下：用Excel 作 ( ρ / p ) — p 图如下：由图得 00.022236p Mp RTρ→⎛⎫==⎪⎝⎭ 得 -10.0222360.0222368.3145273.1550.500g mol M RT ==⨯⨯=⋅1-7．假设气体为理想气体。
物理化学解题指南--第2版--配天大第五版
内容简介《物理化学解题指南（第2版）》是天津大学物理化学教研室编写的《物理化学》（第五版）的配套学习参考书，针对性强，内容丰富。
章节安排与教材同步，每章包括三部分内容：概念、主要公式及其适用条件（列举重要知识点，强调公式应用范围及条件）；概念题（包括填空和选择题，帮助读者熟悉公式，辨析概念，掌握要领）；教材习题全解（巩固知识，拓展思路）。
《物理化学解题指南（第2版）》可帮助读者巩固所学知识，提高解决物理化学问题的能力；也可供相关学科教师参考。
目录第一章气体的pVT性质1.1 概念、主要公式及其适用条件1.2 概念题1.3 习题解答第二章热力学第一定律2.1 概念、主要公式及其适用条件2.2 概念题2.3 习题解答第三章热力学第二定律3.1 概念、主要公式及其适用条件3.2 概念题3.3 习题解答第四章多组分系统热力学4.1 概念、主要公式及其适用条件4.2 概念题4.3 习题解答第五章化学平衡5.1 概念、主要公式及其适用条件5.2 概念题5.3 习题解答第六章相平衡6.1 概念、主要公式及其适用条件6.2 概念题6.3 习题解答第七章电化学7.1 概念、主要公式及其适用条件7.2 概念题7.3 习题解答第八章量子力学基础8.1 概念、主要公式及其适用条件8.2 概念题8.3 习题解答第九章统计热力学初步9.1 概念、主要公式及其适用条件9.2 概念题9.3 习题解答第十章界面现象10.1 概念、主要公式及其适用条件10.2 概念题10.3 习题解答第十一章化学动力学11.1 概念、主要公式及其适用条件11.2 概念题11.3 习题解答第十二章胶体化学12.1 概念、主要公式及其适用条件12.2 概念题12.3 习题解答参考书目前言本书是普通高等教育“十一五”国家级规划教材——《物理化学》第五版（天津大学物理化学教研室编，高等教育出版社，2009年）的配套学习参考书。
编写本书的目的在于：帮助读者归纳、总结、深入理解物理化学的基本概念和基本原理，培养严谨的科学思维，提高运用基本原理分析和解决实际问题的能力。
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》课程教学大纲
物理化学课程教学大纲课程名称：物理化学英文名称：PhysicalChemistry课程编号：x2030672学时数：80其中实践学时数：0课外学时数：0学分数：5.0适用专业：能源化工一、课程简介物理化学课程是能源化工专业的一门重要专业基础课程。
课程内容包括化学热力学基础、化学动力学基础、多组分系统热力学、相平衡热力学、化学平衡热力学、界面层的热力学和动力学以及电化学系统的热力学和动力学等；其基础理论包括热力学、统计力学和量子力学；研究系统的状态及状态变化过程的方向与限度、速率和机理；为后续能源化工专业课的学习以及科学研究提供基础理论和研究方法。
通过物理化学课程的学习，使学生了解物理化学的研究内容、研究方法和发展现状，掌握物理化学中化学热力学、化学动力学的基本知识、基本原理和基本方法。
掌握有关物质变化过程的平衡与速率的基础理论和知识。
掌握物理化学基本原理和方法在化学平衡系统，相平衡系统，界面层以及电化学系统等方面的应用。
理解物理化学的理论知识在能源化工中的实际应用，获得应用物理化学的基本原理和方法分析能源化工相关问题的能力。
二、课程目标与毕业要求关系表三、课程教学内容、基本要求、重点和难点（一）绪论1、教学内容：物理化学发展历史，物理化学的研究内容、研究对象及研究方法。
2、基本要求了解物理化学发展历史，掌握物理化学的研究内容、研究对象及研究方法。
3、重点：物理化学的研究内容。
4、难点：物理化学的研究内容。
（二）化学热力学基础1、教学内容：热力学基本概念，热力学第一定律、热力学第二定律，热力学第三定律，掌握其原理和热力学方法及在物理化学过程中的应用，两个途径函数（W、Q）、五个状态函数（U、H、S、A、G）的性质、物理意义及增量值的计算，热力学基本方程、麦克斯韦关系式及状态方程式的导出及应用，偏摩尔量、化学势的定义及化学势作为判据在相变化、化学变化中的应用。
2、基本要求（1）熟练掌握热力学基本概念、术语。
《物理化学》(天大第五版)考点精讲教程(第1讲 气体的pVT关系)
第1讲气体的pVT 性质《物理化学》考点精讲教程（天津大学第五版）主讲人：张彩丽网学天地《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程四、物理化学课程的内容《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程二、气体常数《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程（1）指定状态下计算系统中各宏观性质。
《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程（2）状态变化时，计算系统各宏观性质。
《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程例：某空气《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程2. 质量分数《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程5. 理想气体方程对理想气体混合物的应用《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程2. 道尔顿分压定律《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程三、阿马格分体积定律《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程物理意义:《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程四、两者关系《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程1. 指定状态下的计算《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程2. 状态变化时的计算《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程A,0200kPap=《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程2. 性质《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程二、临界参数c《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程三、真实气体的《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程1. T< T c，反映出液体的不《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程2. T = T c《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程2. 波义尔温度《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程二、范德华方程《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程2. 体积修正《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程三、维里方程《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程《物理化学》（天大第五版）考点精讲教程二、压缩因子图任何Tr ，pr→0，Z→1（理想气体）；T r较小时，p r↑，Z先↓，后↑，反映出气体低压易压缩，高压难压缩；T r 较大时，Z ≈1。
天津大学物理化学教研室《物理化学》(第5版)(下册)配套题库
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。
《物理化学》第五版(天津大学物理化学教研室 著)课后习题答案 高等教育出版社
由于汽缸为绝热，因此
2.20 在一带活塞的绝热容器中有一固定的绝热隔板。隔板靠活塞一侧为 2 mol，0 C 的
单原子理想气体 A，压力与恒定的环境压力相等；隔板的另一侧为 6 mol，100 C 的双原子
理想气体 B，其体积恒定。今将绝热隔板的绝热层去掉使之变成导热板，求系统达平衡时的
T 及过程的
与温度的函数关系查本书附录，水
的比定压热容
。
解：300 kg 的水煤气中 CO(g)和 H2(g)的物质量分别为
300 kg 的水煤气由 1100 C 冷却到 100 C 所放热量
设生产热水的质量为 m，则
2.18 单原子理想气体 A 于双原子理想气体 B 的混合物共 5 mol，摩尔分数
，始态温
（1）
（2）
的；
（3）
的；
解：（1）C10H8 的分子量 M = 128.174，反应进程
。
（2）
。
（3） 2.34 应用附录中有关物资在 25 C 的标准摩尔生成焓的数据，计算下列反应在 25 C 时 的 及。
解：将气相看作理想气体，在 300 K 时空气的分压为
由于体积不变（忽略水的任何体积变化），373.15 K 时空气的分压为
由于容器中始终有水存在，在 373.15 K 时，水的饱和蒸气压为 101.325 kPa， 系统中水蒸气的分压为 101.325 kPa，所以系统的总压
第二章 热力学第一定律
解：该过程图示如下
设系统为理想气体混合物， 则
1.17 一密闭刚性容器中充满了空气，并有少量的水。但容器于 300 K 条件下大平衡时，容 器内压力为 101.325 kPa。若把该容器移至 373.15 K 的沸水中，试求容器中到达新的平衡时 应有的压力。设容器中始终有水存在，且可忽略水的任何体积变化。300 K 时水的饱和蒸气 压为 3.567 kPa。
天津大学第五版物理化学课件
rGm rG RT ln J 0
$ m eq p $ eq rGm RT ln J p RT ln K $
K称为热力学平衡常数，它仅是温度的函数，在
数值上等于平衡时的压力商，是无量纲的量。因
为它与标准摩尔反应吉布斯函数有关，所以又称
为标准平衡常数。
1. 标准平衡常数
(1) C(s) O2 (g) CO2 (g)
(2) CO(g) 1 O2 (g) CO2 (g) 2
$ r Gm (1)
$ r Gm (2)
(1) - 2×(2) 得（3）
(3) C(s) CO2 (g) 2CO(g)
$ $ $ r Gm (3) r Gm (1) 2 r Gm (2)
例题
例题 298K时，正辛烷C8H18（g）的标准燃烧焓是 –5512.4 kJ· –1 ，CO2(g)和液态水的标准生成焓分别 mol 为–393.5和–285.8 kJ· –1 ；正辛烷，氢气和石墨的标 mol 准熵分别为463.71，130.59和5.69 J· –1· –1。 K mol ⑴ 试求算298K时正辛烷生成反应的K。 ⑵ 增加压力对提高正辛烷的产率是否有利？为什 么？ ⑶ 升高温度对提高其产率是否有利？为什么？ ⑷ 若在298K及标准压力下进行此反应，达到平衡 时正辛烷的物质的量分数能否达到0.1？若希望正辛烷 的物质的量分数达0.5，试求算298K时需要多大压力才 行？
例题
6. 其它的平衡常数
eq K p ( pB ) B B
一般有单位
对于理想气体
eq pB B $ eq B $ B K ( $ ) ( pB ) /( p ) p B B
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上册
1. 气体的 pVT 关系 2. 热力学第一定律 3. 热力学第二定律 4. 多组分系统热力学 5. 化学平衡 6. 相平衡
下册
7. 电化学 8. 量子力学基础 9. 统计热力学初步 10. 界面现象 11. 化学动力学 12. 胶体化学
物理化学——一门无处不在的学科
Lithium ion battery
确定； • 在可能条件下，产品能达到的纯度（平衡转化率和产
率）； • 反应的速率(单位时间的产量)如何； • 产品的提纯工艺（精馏、结晶、萃取等）确定。
✓ 绿色化学； ✓ 无毒、无害催化剂；“零排放”； ✓ 物质的综合利用和能源的综合利用。
物理化学四大基础
①化学热力学——化学变化的方向和限度，以及伴随发生的 能量转换关系； 可能性
超高温技术（氢弹的研究、原子弹的研究）
纳米技术：材料性能的提高；
激光技术：点燃核聚变、同位素分析
重要理论研 究进展
量子化学理论 催化理论（过渡态理论） 反应的态—态机理
物理化学的学习方法
预习
听课
总结
抓主线 抓基本概念、公式条件 领会方法
课后复习和做题
一看、二仿、三做
让同学们轻松学习物理化学，胡玮，化工高等教育，2011
物理化学研究前沿Leabharlann 时间分辨技术：如飞秒激光技术；
空间分辨技术：SEM、AFM、STM等，“看”到原
子、分子识别技术；
研 究 技 术 的 进
光谱分辨技术； 分子运动控制技术：生物芯片； 超高压技术：超常性质发现； 超低温技术：超导体、第三定律发现； 超高真空技术：蛋白质晶体生长，细胞培养；
展
超失重技术：新的合金制备；
Solar energy and wind power generation
Catalytic hydrodesulfurization device
物理化学——一门无处不在的学科
设计一个新产品（化工产品、特殊材料）
• 用什么样的原料（反应的可能性)； • 用什么方法生产（反应过程的实现）； • 生产工艺参数（反应压力、温度、浓度、原料比）的
②化学动力学——化学反应的速率和机理； 现实性 若上例理论上可行，关键是寻找合适的催化剂和反应途径
③量子力学——物质的性质与其微观结构的关系。
④统计力学——宏观性质是微观性质的统计表现，用统计学原 理，从粒子的微观热力学量可以求取大量粒子组成的宏观系统 的热力学性质，对于简单系统可得出较满意的结果。
物理化学课外参考
肖衍繁等，物理化学解题指南，高等教育出版社
傅玉普等，物理化学重点热点导引与综合能力训练，大连理工 大学出版社 印永嘉等编，物理化学简明教程，高等教育出版社， 2007年8月，第四版