物理化学实验习题及答案 ()

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物理化学实验所有课后习题和思考题答案

物理化学实验所有课后习题和思考题答案Revised final draft November 26, 2020实验一燃烧热的测定1. 在本实验中，哪些是系统哪些是环境系统和环境间有无热交换这些热交换对实验结果有何影响如何校正提示：盛水桶内部物质及空间为系统，除盛水桶内部物质及空间的热量计其余部分为环境，系统和环境之间有热交换，热交换的存在会影响燃烧热测定的准确值，可通过雷诺校正曲线校正来减小其影响。

2. 固体样品为什么要压成片状萘和苯甲酸的用量是如何确定的提示：压成片状有利于样品充分燃烧；萘和苯甲酸的用量太少测定误差较大，量太多不能充分燃烧，可根据氧弹的体积和内部氧的压力确定来样品的最大用量。

3. 试分析样品燃不着、燃不尽的原因有哪些提示：压片太紧、燃烧丝陷入药片内会造成燃不着；压片太松、氧气不足会造成燃不尽。

4. 试分析测量中影响实验结果的主要因素有哪些本实验成功的关键因素是什么提示：能否保证样品充分燃烧、系统和环境间的热交换是影响本实验结果的主要因素。

本实验成功的关键：药品的量合适，压片松紧合适，雷诺温度校正。

5. 使用氧气钢瓶和氧气减压器时要注意哪些事项？提示：阅读《物理化学实验》教材P217-220实验二凝固点降低法测定相对分子质量1. 什么原因可能造成过冷太甚若过冷太甚，所测溶液凝固点偏低还是偏高由此所得萘的相对分子质量偏低还是偏高说明原因。

答：寒剂温度过低会造成过冷太甚。

若过冷太甚，则所测溶液凝固点偏低。

根据公式和可知由于溶液凝固点偏低，T f偏大，由此所得萘的相对分子质量偏低。

2. 寒剂温度过高或过低有什么不好？答：寒剂温度过高一方面不会出现过冷现象，也就不能产生大量细小晶体析出的这个实验现象，会导致实验失败，另一方面会使实验的整个时间延长，不利于实验的顺利完成；而寒剂温度过低则会造成过冷太甚，影响萘的相对分子质量的测定，具体见思考题1答案。

3. 加入溶剂中的溶质量应如何确定加入量过多或过少将会有何影响？答：溶质的加入量应该根据它在溶剂中的溶解度来确定，因为凝固点降低是稀溶液的依数性，所以应当保证溶质的量既能使溶液的凝固点降低值不是太小，容易测定，又要保证是稀溶液这个前提。

物理化学实验思考题及答案

物化实验思考题实验一液体饱和蒸气压的测定1．试分析引起本实验误差的因素有哪些?答：①判断液面是否相平的标准；②液面相平时压力和温度的读数会有误差。

2．为什么AB弯管中的空气要排干净?怎样操作?答：AB弯管空间内的压力包括两部分：一是待测液的蒸气压；另一部分是空气的压力。

测定时，必须将其中的空气排除后，才能保证B 管液面上的压力为液体的蒸气压，检漏之后要关闭阀1，防止外界空气进入缓冲气体罐内。

3．试说明压力计中所读数值是否为纯液体的饱和蒸气压?答：不是，纯液体的饱和蒸气压等于外界大气压加上所测得的压差值。

4．为什么减压完成后必须使体系和真空泵与大气相通才能关闭真空泵?答：真空泵在关闭之前，因系统内压力低，先通大气，以防油泵中的油倒流使真空泵损坏。

实验二氨基甲酸铵分解反应平衡常数的测定1.该实验的实验目的是什么呢？答：①掌握低真空操作技术；②掌握静态法测定平衡压力的原理和方法；③计算氨基甲酸铵分解反应的标准平衡常数及其有关的热力学函数。

2.氨基甲酸铵分解反应平衡常数与哪些因素有关呢？答：温度。

3.该实验需要获得哪些实验数据呢？答：不同温度下的分解压。

4.该实验是如何测定氨基甲酸铵分解反应平衡常数的？答：测定出不同温度下的分解压之后，利用公式求出平衡常数。

5.该实验成功的关键是什么呢？为了获得准确的实验结果，实验中应该注意什么呢？答：打开放空阀时一定要缓慢进行，小心操作。

若放空气速度太快或放气量太多，易使空气倒流，即空气将进入到氨基甲酸铵分解的反应瓶中，此时实验需重做。

6.实验中温度是如何测定的？答：使用恒温槽调节温度。

7.压力计的读数是否是体系的压力?是否代表分解压?答:不是，不是。

8.缓冲储气罐有何作用？答：缓冲，防止管内液体倒流，使供气更加稳定，减少空压机的频繁启动。

9.使用真空泵应注意什么？为什么减压完成后必须使体系和真空泵与大气相通才能关闭真空泵?答：启动真空泵前要仔细检查各连接处及焊口处是否完好，泵的排气口胶塞是否打开。

物理化学习题及答案

一、选择题（每题2分，共30分）1、丁达尔现象是光照射到溶胶粒子上发生的( C )A.反射B.折射C.散射D.透射2、实验测定电池电动势采用对消法，其目的是为了( C )A. 测量时保持回路电流恒定B. 测量时保持回路电压恒定C. 测量时回路电流接近于零D. 测量时回路电压接近于零3、下面关于表面活性剂的讨论，不正确的是( D )A.表面活性剂是能显著降低水的表面张力的物质B.表面活性剂都是亲水的极性基和憎水的非极性基组成C.表面活性剂的浓度超过某一特定值后，将在溶液内部形成胶束D.在水中加入表面活性剂时，吸附量Г<04、等温等压下，将一定质量的水由一个大球分散为许多小水滴时，以下物理量保持不变的是( B )A.表面吉布斯函数B.表面张力C液体上的附加压力 D.饱和蒸汽压5、某溶液中溶质B的浓度为c B(表层)> c B(体相)，表面( C )A. dσ/dc>0, ГB>0B. dσ/dc>0, ГB<0C. dσ/dc<0, ГB>0D. dσ/dc<0, ГB<06、在吸附过程中，以下热力学量的变化正确的是( A )A.△G<0 △H<0 △S<0B. △G>0 △H>0 △S>0C. △G<0 △H>0 △S>0D. △G>0 △H<0 △S<07、在下述各量中，表示偏摩尔量的是（）A、(∂H∕∂n B)T,p,n C(C≠B)B、(∂U∕∂n B)T,V,n C(C≠B)C、(∂F∕∂p)T,V,n C(C≠B)D、(∂G∕∂T)p,V,n C(C≠B)8、373K和101325Pa下的1molH2O(l)，令其与373K的大热源接触，并使其向真空器蒸发，变为373K和101325Pa下的1molH2O(g)，对于这一过程可用以下哪个量来判断过程的方向？（D ）A、△S系B、△U C、△G D、△S总9、NaCl(s)和含有稀盐酸的NaCl饱和水溶液的平衡体系，其独立组分数是多少？（B ）A、5B、3C、2D、410、对峙反应A ⇔ B,当温度一定时，由A纯开始，有下列几种说法，其中正确的是( B )A.平衡时，正反应速率常数等于逆反应速率常数B.正逆反应进行的净速率是正逆二向反应速率之差C.反应的总速率是正逆反应速率之和D.达到平衡时，正反应速率常数大于逆反应速率常数11、下列电解质溶液中，离子平均活度系数最小的是（设浓度都为0.01mol/kg）( D )A、LaCl3B、CaCl2C、NaClD、CuSO412、下列两个电池，电动势分别为E1和E2,H2(pθ)︱KOH（0.1mol.kg-1）︱O2(pθ)H2(pθ)︱H2SO4（0.01mol.kg-1）︱O2(pθ)两个电动势的大小为( C )A、E1<E2B、E1>E2C、E1=E2D、E1=-E213、对于混合等体积的0.08mol.dm-3 KI和0.1mol.dm-3 AgNO3 溶液所得溶胶，下述电解质聚沉能力由强到弱的顺序：( D )①CaCl 2； ②NaCN ； ③Na 2SO 4； ④MgSO 4A 、①＞②＞③＞④B 、②＞③＞④＞①C 、④＞②＞③＞①D 、③＞④＞①＞②14、若A 、B 两种物质在α、β两相中达平衡，下列哪种关系式正确 ( D )A 、μA α = μB β B 、μA α = μB αC 、μA β =μB βD 、μA β = μA β15、FeCl 3溶液中离子的m ±与m 的关系是（ C ）A 、m +=4 mB 、m +=271/3 mC 、m ±=271/4 mD 、m ±=41/3 m二、填空题（每空2分，共20分）1、在一支干净的水平放置的玻璃毛细管中部注入一滴纯水，形成一自由移动的液柱，然后用微量注射器向液柱左侧注入小量KCl 水溶液，设润湿性质不变，则液柱将 ( 向左移动)2、溶剂服从拉乌尔定律同时溶质服从亨利定律的二元溶液是(稀溶液 )3、273K ，100kPa 下，1dm 3水中能溶解49mol 氧或23.5mol 氮，在此条件下1dm 3水中能溶解多少空气？( 28.6 mol )4、理想气体在绝热条件下，经恒外压压缩至稳定，此变化过程中△S 体 ( △S 体＞0 )（填<0、>0、=0）5、若某液体能在固体上发生铺展，则界面张力σg−l ，σl−s ，σg−s 之间的关系为（σg−l ＋σl−s ＜σg−s ）6、表面特征：指液体表面有的趋势。

物理化学实验课后习题答案

1. 电位差计、标准电池、检流计及工作电池各有什么作用？如何保护及正确使用？答：（1）电位差计是按照对消法测量原理设计的一种平衡式电学测量装置，能直接给出待测电池的电动势值，测定时电位差计按钮按下的时间应尽量短，以防止电流通过而改变电极表面的平衡状态。

（2）标准电池是用来校准工作电流以标定补偿电阻上的电位降。

（3）检流计用来检验电动势是否对消，在测量过程中，若发现检流计受到冲击，应迅速按下短路按钮，以保护检流计。

检流计在搬动过程中，将分流器旋钮置于“短路”。

（4）工作电池（稳压电源）电压调至与电位差计对电源的要求始终相一致。

3．电位差计、标准电池、检流计及工作电池各有什么作用？答：电位差计：利用补偿法测定被测电极电动势；标准电池：提供稳定的已知数值的电动势EN，以此电动势来计算未知电池电动势。

检流计：指示通过电路的电流是否为零；工作电池：为整个电路提供电源，其值不应小于标准电池或待测电池的值。

4．测电动势为何要用盐桥？如何选用盐桥以适合不同的体系？答：（1）对于双液电池电动势的测定需用盐桥消除液体接界电势。

（2）选择盐桥中电解质的要求是：①高浓度（通常是饱和溶液）；②电解质正、负离子的迁移速率接近相等；③不与电池中的溶液发生反应。

具体选择时应防止盐桥中离子与原电池溶液中的物质发生反应，如原电池溶液中含有能与Cl-作用而产生沉淀的Ag+、Hg 离子或含有能与K+离子作用的ClO－离子，则不可使用KCl盐桥，应选用KNO3或NH4NO3盐桥。

5．在测定电动势过程中，若检流计的指针总往一个方向偏转，可能是什么原因？答：若调不到零点，可能的原因有：（1）电池（包括工作电池、标准电池和待测电池）的正负极接反了；（2）电路中的某处有断路；（3）标准电池或待测电池的电动势大于工作电池的电动势，超出了测量范围。

4．为何本实验要在恒温条件下进行，而且乙酸乙酯和氢氧化钠溶液在混合前还要预先恒温？答：温度对反应速率常数k影响很大，故反应过程应在恒温条件下进行。

物理化学习题课答案(一)

物理化学习题课答案〔一〕_________________ _________________ _________________一. 选择题1. 对于理想气体的内能有下述四种理解：<1> 状态一定,内能也一定<2> 对应于某一状态的内能是可以直接测定的<3> 对应于某一状态,内能只有一个数值,不可能有两个或两个以上的数值<4> 状态改变时,内能一定跟着改变其中正确的是：< D ><A>〔1〕〔2〕〔B〕〔3〕〔4〕<C>〔2〕〔4〕〔D〕〔1〕〔3〕2. 下列宏观过程：<1> p ,273 K 下冰融化为水<2> 电流通过金属发热<3> 往车胎内打气<4> 水在101 325 Pa, 373 K 下蒸发可看作可逆过程的是：< A ><A>〔1〕〔4〕〔B〕〔2〕〔3〕<C>〔1〕〔3〕〔D〕〔2〕〔4〕3. 一定量的理想气体从同一始态出发,分别经<1> 等温压缩,<2> 绝热压缩到具有相同压力的终态,以H1,H2分别表示两个终态的焓值,则有：< C ><A> H1> H2 H1= H2<C> H1< H2<D> 不能确定4. 对于下列的四种表述：<1> 因为ΔH=Q p,所以只有等压过程才有ΔH<2> 因为ΔH=Q p,所以Q p也具有状态函数的性质<3> 公式ΔH=Q p只适用于封闭体系<4> 对于封闭体系经历一个不作其它功的等压过程,其热量只决定于体系的始态和终态上述诸结论中正确的是：<A>〔1〕〔4〕〔B〕〔3〕〔4〕<C>〔2〕〔3〕〔D〕〔1〕〔2〕5. ΔH = Q p适用于下列哪个过程？<A> 理想气体从1×107Pa反抗恒定的外压1×105Pa膨胀到1×105Pa 0℃、101325Pa下冰融化成水<C> 101325Pa下电解CuSO4水溶液<D> 气体从298K,101325Pa可逆变化到373K、10132.5Pa6. 在体系温度恒定的变化中,体系与环境之间：< CD><A> 一定产生热交换 一定不产生热交换<C> 不一定产生热交换<D> 温度恒定与热交换无关7. 在一个刚性的绝热容器中燃C6H6<l> + <15/2>O2<g> 6CO2〔g〕+ 3H2O<g><A> ΔU = 0 ,ΔH < 0 ,Q = 0 ΔU = 0 ,ΔH > 0 ,W = 0 <C> ΔU = 0 ,ΔH = 0 ,Q = 0 <D> ΔU ≠0 ,ΔH ≠0 ,Q = 08. 体系的压力p<体系>与环境的压力p<环境>有何关系? < D ><A> 相等 无关系<C>p<体系>> p<环境> <D> 可逆变化途径中p<体系>=p<环境>9. 如图,在绝热盛水容器中,浸有电阻丝,通以电流一段时间,如以电阻丝为体系,则上述过程的Q 、W 和体系的ΔU 值的符号为： <A> W = 0,Q < 0, ΔU <0 W> 0,Q < 0, ΔU >0 <C> W = 0,Q > 0, ΔU > 0 <D>W < 0,Q = 0, ΔU > 010. 理想气体卡诺循环的图为下列四种情况中的哪一种? < BC > 11. 测定有机物燃烧热Q p ,一般使反应在氧弹中进行,实测得热效应为Q V .由公式得： Q p =Q V +ΔnRT=Q V +p ΔV,式中p 应为何值 < D ><A> 氧弹中氧气压力 钢瓶中氧气压力 <C> p <D> 实验室大气压力12. 系经历一个正的卡诺循环后,试判断下列哪一种说法是错误的？ < D ><A> 体系本身没有任何变化 再沿反方向经历一个可逆的卡诺循环,最后体系和环境都没有任何变化 <C> 体系复原了,但环境并未复原 <D> 体系和环境都没有任何变化13. 在 100℃ 和 25℃ 之间工作的热机,其最大效率为 < D ><A> 100 % 75 % <C> 25 % <D> 20 %14. 在理想气体的S-T 图中,通过某点可以分别作出等容线和等压线,其斜率分别为则在该点两曲线的关系为：〔A 〕〔A 〕 x < y 〔C 〕 x = y 〔D 〕无确定关系15. 某气体状态方程为仅表示体积的函数,问在恒温下该气体的熵是随体积的增加而： < A> 〔A 〕增加〔B 〕减少〔C 〕不变〔D 〕不确定16. 室温25℃下, 1 mol 理想气体进行焦耳实验〔自由膨胀〕,求得 ΔS = 19.16 J·K -1,则体系的吉布斯自由能变化为： < AB ><A> ΔG = -5614 J ΔG < 19.16 J <C> ΔG = -479 J <D> ΔG = 017. 2 mol H 2和 2 mol Cl 2在绝热钢筒内反应生成HCl 气体,起始时为常温常压.则< C ><A> Δr U = 0,Δr H = 0,Δr S > 0,Δr G < 0 Δr U < 0,Δr H < 0,Δr S > 0,Δr G < 0 <C> Δr U = 0,Δr H > 0,Δr S > 0,Δr G < 0 <D> Δr U > 0,Δr H > 0,Δr S = 0,Δr G > 018. 理想气体与温度为T 的大热源接触作等温膨胀,吸热Q,所作的功是变到相同终态的最大功的20％,则体系的熵变为 < C >ӘS ӘT V x , y ,〔A 〕 Q/T 〔B 〕0 〔C 〕5 Q/T 〔D 〕－Q/T19. 单原子理想气体的温度由T 1变到T 2时,等压过程体系的熵变<ΔS>p 与等容过程的熵变<ΔS>v 之比为 < D > 〔A 〕 1:1 〔B 〕2:1 〔C 〕3:5 〔D 〕5:320. 在恒温恒压下不作非体积功的情况下,下列哪个过程肯定能自发进行？ < C ><A> ΔH > 0,ΔS > 0 ΔH > 0,ΔS < 0 <C> ΔH < 0,ΔS > 0 <D> ΔH < 0,ΔS < 0二. 空题1. 公式Δmix S = － R ∑B n B lnx B 的应用条件是：封闭体系平衡态、理想气体、等温混合,混合前每种气体单独存在时的压力都相等,且等于混合后的总压力.2. 对一封闭体系,W f = 0 时,下列过程中体系的ΔU ,ΔS ,ΔG 何者必为零？<1> 绝热密闭刚性容器中进行的化学反应过程 ΔU ； <2> 某物质的恒温恒压可逆相变过程 ΔG ；<3> 某物质经一循环恢复原状态 ΔU ,ΔS ,ΔG. 3. 理想气体等温 <T = 300 K> 膨胀过程中从热源吸热 600 J,所做的功仅是变到相同终态时最大功的 1/10,则体系的熵变ΔS = 20 J·K -1. 因为 W R = Q R = 600 J×10 = 6.000 kJ 所以 ΔS = Q R /T = 6000 J/300 K = 20 J·K -14. 理想气体向真空膨胀,体积由V 1变到V 2,其ΔU=0 ,ΔS>0 .5. 1 mol 单原子分子理想气体,从p 1=202 650 Pa,T 1= 273 K 在p/T=常数的条件下加热,使压力增加到p 2=405 300 Pa,则体系做的体积功W = 0J. 因为p/T=常数,当p 2 = 2p 1时,T 2 = 2T 1,即V 2 = V 1 所以W=06. 当一个化学反应的ΔCp 等于零时,该反应的热效应就不受温度影响. Kirchhoff 定律7. 对熵产生d i S 而言,当体系内经历可逆变化时其值=0, 而当体系内经历不可逆变化时其值>0.8. 对于任何宏观物质,其焓H 一定＞内能U <填上＞、＜、＝> ,因为H=U+pV ；对于等温理想气体反应,分子数增多的ΔH 一定＞ΔU,因为Δn>0 .9. 在恒熵恒容只做体积功的封闭体系里, 当热力学函数 U 到达最小值时,体系处于平衡状态.因为10. 300 K 时,将2 mol Zn 片溶于过量的稀硫酸中,若反应在敞口容器中进行时放热Q p ,在封闭刚性容器中进行时放热Q V ,则Q V －Q p = - 4988 J.11. 在自发过程中,体系的热力学概率和体系的熵的变化方向相同 ,同时它们又都是状态函数,两者之间的具体函数关系是S = kln Ω,该式称为玻耳兹曼公式,它是联系宏观量和微观量的重要桥梁.12. 如图.两条等温线的温度分别为T a ,T b .1mol 理想气体经过路径1231的W I 与经过路径4564的W II 大小关系是W I =W II .13. 在绝热封闭条件下,体系的∆S 的数值可以直接用作过程方向性的判据, ∆S = 0表示可逆过程；∆S > 0 表示不可逆过程；∆S < 0 表示不可能发生的过程. 14. 在横线上填上＞、＜、＝或？〔？代表不能确定〕. 水在 373.15 K 和 101.325 kPa 下通过强烈搅拌而蒸发,则 <A> ΔS____>__Q/TQ 为该过程体系吸收的热量()()()()反应物生成物∑∑-=∆C C Cmp B m p B p ,,νν ΔF____<__ -W<C> ΔF____<__ -W f <忽略体积变化> <D> ΔG____<__ -W f15. 公式ΔS = nRln<V 2/V 1> + C V ln<T 2/T 1>的适用X 围是封闭体系,理想气体从始态P 1,V 1,T 1经历任何过程到态终态P 2,V 2,T 2 .三. 指出下列公式的适用条件〔1〕dU=δQ–PdV〔2〕ΔH=Q P ； ΔU=Q V 〔3〕2211;T T P V T T C dT U C dT ∆H =∆=⎰⎰〔4〕21ln V W nRT V = 〔5〕W= －PΔV 〔6〕PV γ＝常数〔7〕1221V Vln nR P P lnnR S ==∆〔8〕⎰=∆21P P Vdp G〔9〕ln mix BB S RnX ∆=-∑〔10〕12222111lnln ln ln p v p T V TS nR C nR C p T V T ∆=+=+ 答案： 1. 封闭体系非膨胀功为02. ΔH=Q P , 封闭体系、平衡态,不作非膨胀功,等压过程 ΔU=Q V , 封闭体系、平衡态,不作非膨胀功,等容过程3. 21T P T C dT ∆H =⎰,封闭体系、平衡态,状态连续变化的等压过程21T V T U C dT ∆=⎰,封闭体系、平衡态,状态连续变化的等容过程对于理想气体,适用于一切过程.4. 封闭体系、平衡态,不作非膨胀功,理想气体等温可逆过程.5. 封闭体系、平衡态,不作非膨胀功,等外压膨胀过程6. 封闭体系、平衡态,不作非膨胀功,理想气体绝热可逆过程.7. 封闭体系、平衡态,理想气体,等温过程,不作其他功.8. 封闭体系、平衡态,状态连续变化的等温过程,不作其他功. 9．封闭体系、平衡态,理想气体等温等压混合. 10．理想气体从始态经历任何过程到终态四. 计算题1. 1mol 单原子理想气体,始态为P 1＝202650Pa,T 1＝273K,沿可逆途径P/T ＝常数至终态,压力增加一倍.计算V 1,V 2,T 2,Q,W,V 1,ΔH,,ΔU.解答：3111m 0112.0Pa 202650K 273K mol J 314.8mol 1P nRT V 11=⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯⋅⋅⨯==-- 因为P/V=常数,所以：ΔU ＝nC V ,m 〔T 2 －T 1〕＝10.21kJΔH ＝nC P,m 〔T 2 －T 1〕＝17.02kJ Q ＝ΔU －W ＝13.61kJ2. 在p θ和373.15 K 下,把1mol 水蒸气可逆压缩为液体,计算Q,W,∆U m ,∆H m ,∆F m ,∆G m 和∆S m .已知在373.15 K 和p θ下,水的摩尔汽化热为40.691 kJ·mol -1.解答：当外压恒定时：W = —p ΔV m = p[V m <l>－V m <g>] ≈pV m <g> = RT ＝3.101 kJ·mol -1 此时：Q p = ΔH m = －Δvap H m = - 40.691 kJ·mol -1 <2分> ΔU m =ΔH m －p ΔV m = -37.588 kJ·mol -1 <2分> ΔG m = 0ΔF m = W R = 3.103 kJ·mol -1 ΔS m = Q R /T = -109.0 J·K-1·mol -13. 今有 A,B,C 三种液体,其温度分别为 303 K,293 K,283 K.在恒压下,若将等质量的 A 与 B 混合,混合后终态温度为 299 K ；若将A 与C 等质量混合,则终态温度为 298 K.试求 B 与C 等质量混合的终态温度.<设所有混合过程均无热的损失> 解答： A 、B 混合：m<T A -T 1>C p,A =m<T 1-T B >C p,B带入数据得：C p,B =<2/3>C p,AA 、C 混合：m<T A -T 2 >C p,A =m<T 2-T C >C p, C 得：C p,C =<1/3>C p,AB 、C 混合：m<T B -T>C p,B =m<T-T C >C p,C得BC 等质量混合得终态温度为：T=289.7K4. 试根据封闭体系热力学基本方程证明：p 22p )T G(T C ∂∂-= 证明：由dG=-SdT+Vdp 可得故p 22p p p p )TG (T T ))T G(T ()TG ()T H (C ∂∂-=∂∂∂∂-∂∂=∂∂=5. 经历下述可逆等压过程：此体系的 C p = 20 J·K -1,始态熵 S 1= 30 J·K -1.计算过程的Q,W 与体系的ΔU ,ΔH ,ΔS ,ΔF ,ΔG 的值.解答：封闭体系可逆等压过程中,Q p = ΔH =⎰21T T p C dT = 6.000 kJ体积功：W = －p<V 2－V 1> = －228.0 J ΔU = Q + W = 5.772 kJ ΔS =⎰21T T p C dln<T/K> = C p ln<T 2/T 1> = 11.2 J·K -1 S 2=ΔS +ΔS 1= 41.2 J·K -1ΔF =ΔU －Δ<TS> = -11.06 kJ ΔG =ΔH －Δ<TS> = -10.84 kJ6. 请分别根据条件<a>和条件计算说明以下两种状态的的水哪一个更稳定.〔1〕H 2O 〔l,298.2K,p θ〕<2> H 2O <g,298.2K,p θ>.已知如下数据： <a> 水在298.2K 时的饱和蒸汽压是3167.7Pa H 2O 〔l,298.2K,p θ〕→ H 2O <g,298.2K,p θ> 的1m r mol .kJ 01.44H -θ=∆,C p,m <H 2O,g>=30.12+11.3×10-3TJ·K -1·mol -1,C p,m <H 2O,l>=75.30J·K -1·mol -1解答：由Gibbs 判据P43,计算状态〔1〕到〔2〕的Gibbs 自有能变化就能判断哪种状态更稳定.设计如下过程：H 2O 〔l,298.2K, p θ〕→H 2O <l, 298.2K, 3167.7Pa>→ H 2O <g, 298.2K, 3167.7Pa>→H 2O <g, 298.2K, p θ>对于液体0G 1≈∆〔P47〕,02=∆G3G ∆＝nRTlnp 2/p 1 P47G ∆=8591J>0,所以：液态水更稳定.7. 根据熵增加原理,请论证一个封闭体系由始态A 到同温的状态B,在等温过程中,可逆过程吸热最多,对外做功最大.且在该体系中所有恒温可逆过程中吸的热和做的功都相等. 证明：a. 设体系由状态A 经任一等温不可逆过程〔I 〕到达状态B,吸热Q iR ,做功W iR , 另外状态A 经等温可逆过程〔II 〕到达状态B,吸热Q R ,做功W R ,用此两过程可以构成一个循环,A 经过程I 到B,然后经II 的逆过程回到A 此时,系统复原,0＝体S ∆,由于是等温过程,环境一定是温度为T 的热源,TQ Q S RiR +-∆＝环,由于整个循环过程是不可逆的0〉∆+∆环体S S ,所以Q R >Q iR由热力学第一定律 iR iR R R W Q W Q U +=+=∆W R ＜W iR所以：|W R |>|W iR |b. 同理用以上的思路设计包含两个恒温可逆过程的循环过程,而此过程是可逆的.所以得出两个过程的Q 和W 都相等.8. 一个绝热容器原处于真空状态,用针在容器上刺一微孔,使298.2K,Pθ的空气缓慢进入,直至压力达平衡.求此时容器内空气的温度.〔设空气为理想的双原子分子〕解答：设终态时绝热容器内所含的空气为体系,始终态与环境间有一设想的界面,始终态如下图所示在绝热相上刺一小孔后,n mol 空气进入箱内,在此过程中环境对体系做功为 P θV 0.体系对真空箱内做功为0.体系做的净功为Pθ V 0 ,绝热过程Q ＝0, ΔU ＝W ＝ P θV 0＝nRT 1 又理想气体任何过程： ΔU ＝ C v 〔T 2－T 1〕联立上式：nRT 1＝C v 〔T 2－T 1〕对于双原子理想气体 C v,m ＝2.5R 则 T 2＝1.4T 1＝417.5K9. 有一个礼堂容积为1000m 3,气压为Pθ,室温为293K,在一次大会结束后,室温升高了5K,问与会者们对礼堂内空气贡献了多少热量？P=0 V 1 P=P θ V 1, T 2 P=P θ, n mol V 0 T 1=298K解答：若选取礼堂内温度为293K的空气为体系,则随着的温度升高,室内空气不断向外排出,体系已经不在封闭了,实际上这是一个敞开体系,室内空气随着温度的升高逐渐减少,现选取某一时刻礼堂内的空气为体系,在压力和体积维持恒定时,n＝PV/ RT.等压过程中的热量计算：会议过程中的总热量：可以近似认为空气为双原子分子,C P,m=7/2R,P,V,R,T1均已知,T2＝T1＋5＝298K代入得Q P＝6000.8J。

物理化学实验答案(修改稿)

恒温槽性能的测试1、恒温槽的恒温原理是什么？恒温槽主要通过温度控制器控制恒温槽的热平衡来达到恒温效果2、恒温槽内各处温度是否相等？为什么？不相同。

远离加热处会散热，温度降低，加热出会补充。

热必须有高温传向低温，因此不可能相同。

3、影响恒温槽的灵敏的有哪些因素？搅拌器的效率、加热器的功率、恒温槽的体积及其保温性能、接触温度计和恒温控制器的灵敏度4、欲提高恒温槽的灵敏度，主要通过哪些途径？a 恒温介质流动性好，传热性能好，控制灵敏度高b 加热器功率要适宜c 搅拌器速度要足够大d 继电器电磁吸引电键，后者发生机械作用的时间愈短，断电时线圈中的铁芯剩磁愈小，控制灵敏度就高。

e电接点温度计热容小，对温度的变化敏感，则灵敏度高f 环境温度与设定温度差值越小，控温效果越好燃烧热的测定1、说明恒容燃烧热（Qv）和恒压燃烧热（Qp）的相互关系。

恒压热是在恒温恒压下体系与环境之间交换的热量，而是在恒温容下体系与环境之间交换的热量。

两者的关系为：2、在这个实验中，哪些是系统？哪些是环境？实验过程中有无热损耗？这些热损耗对实验结果有何影响？内筒和氧弹作为体系，外筒及其它部分为环境。

有少量热量从内筒传到外筒，使得内筒水温比理论值低，而使得燃烧焓偏低。

3、加入内筒中水的温度为什么要选择比外筒水温低?低多少合适？为什么？因为本实验要尽量避免内外筒之间的热量交换，而内筒中由于发生反应，使得水温升高，所以内筒事先必须必外筒水温低，低的数值应尽量靠近化学反应使内筒水温升高的值，根据称样范围，升温变化应在1.5-2度之间，所以选择起始水温要低于环境1度左右，这样反应完毕后，内外筒之间达到一致的温度，而外筒温度在反应开始前和反应后数值相等，说明热量交换几乎为0，减小了实验误差。

4、实验中，哪些因素容易造成误差？如果要提高实验的准确度应从哪几方面考虑？造成实验误差的原因主要有以下几点：（1）样品称量不准；（2）燃烧不完全；（3）测温不准确。

物理化学实验答案1

物理化学实验答案1 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN一、溶液中的等温吸附五、注意事项1.溶液的浓度配制要准确，活性炭颗粒要均匀并干燥2. 醋酸是一种有机弱酸，其离解常数Ka = 1.76× ，可用标准碱溶液直接滴定，化学计量点时反应产物是NaAc，是一种强碱弱酸盐，其溶液pH 在8.7 左右，酚酞的颜色变化范围是8-10，滴定终点时溶液的pH 正处于其内，因此采用酚酞做指示剂，而不用甲基橙和甲基红。

直到加入半滴NaOH 标准溶液使试液呈现微红色，并保持半分钟内不褪色即为终点。

3．变红的溶液在空气中放置后，因吸收了空气中的CO2，又变为无色。

4. 以标定的NaOH 标准溶液在保存时若吸收了空气中的CO2，以它测定醋酸的浓度，用酚酞做为指示剂，则测定结果会偏高。

为使测定结果准确，应尽量避免长时间将NaOH 溶液放置于空气中。

七、讨论1. 测定固体比表面时所用溶液中溶质的浓度要选择适当，即初始溶液的浓度以及吸附平衡后的浓度都选择在合适的范围内。

既要防止初始浓度过高导致出现多分子层吸附，又要避免平衡后的浓度过低使吸附达不到饱和。

2. 按朗格谬尔吸附等温线的要求，溶液吸附必须在等温条件下进行，使盛有样品的磨口锥形瓶置于恒温器中振荡，使之达到平衡。

本实验是在空气浴中将盛有样品的磨口锥形瓶置于振荡器上振荡。

实验过程中温度会有变化，这样会影响测定结果。

3．由实验结果可知，活性炭在醋酸溶液中的吸附为单分子层吸附，可用Langmuir 吸附等温式表征其吸附特性。

用溶液吸附法测定活性炭比表面积，不需要特殊仪器，但测定过程中要防止溶剂挥发，以免引起测量误差。

此外，由于忽略界面上被溶剂占据部分，因此由这一方法所测得的比表面积一般偏小。

但由于方法简便，可以作为了解固体吸附剂特性的一种简便方法。

八、思考题（供参考）1．吸附作用与哪些因素有关？固体吸附剂吸附气体与从溶液中吸附溶质有何不同？答：吸附作用与温度、压力、溶剂、吸附质和吸附剂性质有关。

物化实验习题与答案

物理化学实验研究方法预习题及参考答案实验五二元液系相图1.根据测定的环己烷—乙醇体系的沸点—组成图，可以确定( A )(A)恒沸温度及恒沸组成；(B)恒压温度及恒压组成；(C)恒容温度及恒容组成；(D)大气压下体系的熔点。

2．.下列有关阿贝折光仪的作用不正确的是( D )(A)用它测定已知组成混合物的折光率；(B)先用它测定已知组成混合物的折光率作出折光率对组成的工作曲线，用此曲线即可从测得样品的折光率查出相应的气液相组成；(C)用它测定混合物的折光率和测试时的温度；(D)直接用它测定未知混合物的组成；3．二元体系的沸点—组成图可以分为三类，环己烷—乙醇体系相图实验属第（C）类二元液系沸点—组成图。

（A）理想双液系，其溶液沸点介于纯物质沸点之间（B）各组分对拉乌尔定律都有负偏差，其溶液有最高沸点（C）各组分对拉乌尔定律发生正偏差，其溶液有最低沸点（D）各组分对拉乌尔定律都有正偏差，其溶液有最高沸点4．为测定二元液系沸点—组成图，需在气液相达平衡后，同时测定( D )(A)气相组成，液相组成(B)液相组成和溶液沸点(C)气相组成和溶液沸点(D)气相组成，液相组成和溶液沸点。

5．环己烷—乙醇体系的沸点—组成相图实验采用简单蒸馏，电热丝直接放入溶液中加热，目的是( C )(A)直接加热溶液更安全；(B)环己烷、乙醇溶液易燃，不能直接用电炉加热；(C)减少过热暴沸现象；(D)减少热量损失，提高加热效率高；6．环己烷—乙醇体系的沸点—组成相图实验采用简单蒸馏，蒸馏瓶上冷凝管的作用是(D)(A)使未平衡蒸气凝聚在小玻璃槽中，然后从蒸馏瓶中取样分析液相组成；(B)使未平衡蒸气凝聚在小玻璃槽中，然后从中取样分析气相组成；(C)使平衡蒸气凝聚在小玻璃槽中，然后从蒸馏瓶中取样分析液相组成；(D)使平衡蒸气凝聚在小玻璃槽中，然后从中取样分析气相组成；7．环己烷—乙醇体系的沸点—组成相图实验采用简单蒸馏，采用（B）可以直接测出沸点。

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物理化学实验习题及答案2013-01-14 00:08恒温槽的性能测试习题：一、优良的恒温槽应具备那些条件？二、电热器功率过大有何缺点？三、接触温度计可否当温度计用？四、恒温槽灵敏度过低，又 T ——t 曲线有何影响？五、欲提高恒温槽的灵敏度，有那些途径？六、电子继电器的工作原理，起何作用？H 2O 2分解反应速率常数的测定习题：一、为什么反应开始不立即收集氧气，而要在反应进行一段时间后再收集氧气进行测定？二、读取氧气体积时量气管及水准瓶中水面处于同一水平位置的作用何在？三、反应过程中为什么要匀速搅拌？匀速搅拌对测定结果会产生怎的影响？四、H 2O 2和KI 溶液的初始浓度对实验结果是否有影响？应根据什么条件选择它们？弱电解质电离常数的测定—分光光度法习题：一、在配置溶液时，加入HCl、HAc和NaAc溶液各起什么作用？二、溶液A和溶液B的起始浓度，是否一定要相同？液相反应平衡常数的测定习题：一，引起本实验误差的可能因素是什么？二，你认为如何提高本实验的精度？三，如Fe3+，SCN-离子浓度较大时，则不能按公式来计算Kc的值，为什么？？四，为什么可用[FeSCN2+] 与消光度比乘[SCN-]计算[FeSCN2+]平电导法测定弱电解质电离常数习题：1.测定金属与电解质溶液电阻的方法有何不同?为什么测定溶液电阻要用交流电源?2.测定溶液电导时为什么要恒温?3.为什么交流电源通常选择在约1000/s,如为了防止极化,频率高一些，不更好吗?试权衡利弊.乙醇---环己烷溶液的折射率-组成曲线的绘制习题：一、在测定中,溶液过热或分馏不彻底将使得相图图形发生什么变化?二、做乙醇—环己烷溶液的折光率-组成曲线目的时什么?三、每次加入蒸馏瓶中的环己烷或乙醇是否安记录表规定的精确值来进行?四、如何判断气-液相达到平衡状态?(Tg =Tl) 搜集气相冷凝液的小球大小对实验结果有无影响?五、测定纯物质的沸点时,为什么要求蒸馏瓶必须是干燥的? 测混合液的沸点与组成可不必洗净,为什么?六、平衡时,气液两相温度应不应该一样?怎么防止有温度差异?七、我们测得的沸点与标准的大气压的沸点是否一样?旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数习题：一、在测量蔗糖转化速率常数时,选用长的旋光管好?还是短的旋光管好?二、为什么可用蒸馏水来校正旋光仪的零点?三、在旋光度的测量中为什么要对零点进行校正?在本实验中,若不进行校正,对结果是否有影响?四、使用旋光仪时以三分视野消失且较暗的位置读数,能否以三分视野消失且较亮的位置读数?哪种方法更好?静态法测定液体饱和蒸汽压习题:一、静态法测定液体饱和蒸汽压的原理？二、能否在加热情况下检查是否漏气？三、如何让判断等压计中试样球与等压时间空气已全部排出？如未排尽空气对实验有何影响？四、实验时抽气和漏入空气的速度应如何控制？为什么？五、升温时如液体急剧汽化，应如何处理？六、每次测定前是否需要重新抽气？七、等压计的U型管内所贮液体有何作用？答案恒温槽的性能测试一、答：1、热容量要大一些。

2、加热器的导热性能好，而且功率要适当。

3、搅拌要强烈而均匀。

4、接触温度计和控制器动作灵敏。

5、接触温度计，搅拌器和加热器要适当靠近一些。

二、答：电热器功率过大会造成恒温介质受热不均匀，这样温度计测的温度比恒温介质高，影响恒温槽的性能。

三、答：可以，接触温度计是一支可以导电的特殊水银温度计。

四、答：这样会造所测温度最大值与最小植之差很大，说明它的恒温性能差。

五、答：1、把恒温糙各部件调节到合适的状态下。

2、合理的布置恒温槽各部件的位置。

3、合理的操作恒温槽仪器。

4、恒温槽的灵敏度与环境温度有关。

六、答：温度控制器常用继电器和控制器组成，从接触温度计发来的信号经控制电路放大后，推动继电器去开关电热器。

H 2O 2分解反应速率常数的测定一、答：因为一开始排出来的气体是实验管道中的空气，而不是反应生成的氧气，故立即收集会降低实验的准确性。

二、答：可以保持内外气压相同，有利于收集气体。

三、答：一方面可以加速反应进程，另一方面可以使反应进度得到适当的控制，便于观察。

四、答：有影响。

浓度会影响反应速度，浓度越高反应速度越快。

应选择低浓度的H 2O 2溶液，有利于观察实验现象及便于控制反应进度。

弱电解质电离常数的测定—分光光度法1、答：甲基橙为不稳定有机物，在溶液中存在下列平衡：Hln=H++ln-加入HCl溶液可使反应向左进行，进而得到较纯的Hln物质，加入NaAc溶液时，可使反应向右进行，得到较纯的ln-物质，同时加入HAc和NaAc溶液，得到Hln和ln-。

=4*0.2/100=0.082、答：C标=（10*0.08+10*0.1）/100=0.018CA=（10*0.08+25*0.04）/100=0.018CB溶液A和溶液B的起始浓度相同。

液相反应平衡常数的测定1、答：在实验过程中，不同浓度溶液的配制过程以及用仪器测定消光度的过程都可能引起实验产生误差；此外，在绘制吸收光谱图，确定入射光波长的过程中也会产生误差。

2、答：一方面，认真仔细配制溶液，尽量减少误差；另一方面，多次测量求平均值。

3、答：当Fe3+，SCN-离子浓度大时，发生多个反应，不仅仅是单一的生成[FeSCN2+]的反应，因此Kc受多个反应的影响，而不能单单按照公式计算。

4、答：对一号烧杯Fe3+，SCN-与反应达平衡，可认为SCN-全部消耗，此平衡硫氰合铁离子的浓度为反应开始时硫氰酸根离子的浓度，而消光度比是2，3，4号溶液的消光度分别与1号消光度之比，则[FeSCN2+]平＝消光度比×[FeSCN2+]平（1）＝消光度比×[SCN2+]始.电导法测定弱电解质电离常数1、答:①测定金属的电阻用欧姆定律R=U/I,通过电表测量电阻;测定电解质溶液的电阻用电导率仪测定k值,然后再求摩尔电导率,进而求出溶液电阻.②测定溶液电阻有其特殊性,不能用直流电源,当直流电源通过溶液时,由于电化学反应的发生,不但使电极附近溶液的浓度变化引起浓差极化,还会改变两极本质.2、答: 温度对电导有影响,同种离子在不同温度下的电离平衡常数不同,故溶液电导也不同.3、答:使用频率高一些的交流电源容易造成误差与测量结果的不准确.乙醇---环己烷溶液的折射率-组成曲线的绘制一、答: 溶液过热使得实测温度偏高; 分馏不彻底导致溶液的组成有变化,即在同等测量温度下,当含量低于衡沸组成时环己烷的含量升高乙醇含量降低,高于衡沸组成时乙醇含量升高环己烷含量降低. 两种原因在相图上引起相同的相图图形向上偏移。

二、答: 为了在曲线上用内插法求去未知乙醇—环己烷溶液的浓度。

三、答：不一定。

因为当实际加入量与所要求的有较小的偏差时，只会引起绘制相图的实验点的微小波动，并不会引起多大的实验误差。

同时相图中的组成最后确定并不是以实际加入量来确定，而是通过最后折射率的大小来确定。

四、答：在一定的温度下，溶液气液相的组成均不随温度而变化。

即可达到平衡状态。

有影响。

因为存放气相冷凝液的小球部分不能过大，否则稳定的沸腾温度是很难获得的。

五、答：根据溶液的依数性,如果有其它液体加入会使沸点升高。

因为在配制一系列不同组成的溶液时，当实际加入量与所要求的有较小的偏差时，只会引起绘制相图的实验点的微小波动，并不会引起多大的实验误差。

并且相图中的组成最后确定并不是以实际加入量来确定，而是通过最后折射率的大小来确定。

六、答、温度应该一样,温度的差异原因有①与环境的热交换:②加热设备的工作性能有关.③个人的操作精度.我们可以从这三点入手。

七、答：不一样,因为实验的温度会影响气液界面的气压,还有实际压力液并不是正好是标准大气压,我们需要校准.旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数1、答:长度适宜较好.2、答:因为生成物与反应物都是以H 2O 作溶剂的,固应先消除H 2O 带来的影响。

3、答:(1)校正目的为使测量更准确,(2)若不进行校正,会使结果产生一定的误差。

4、答:不能以三分视野消失且较亮的位置读数.由于人的视觉在暗视野下时对明暗均匀与不均匀有较大敏感，若采用明亮的视野,不易辨别三个视野的消失,即不能用三分视野消失且较亮的位置读数.静态法测定液体饱和蒸汽压1、答：纯液体的饱和蒸汽压是随温度的改变而改变的。

当温度升高时，蒸汽压增大，温度降低时则蒸汽压减小。

当蒸汽压与外界压力相等时，液体便沸腾，此时测到的外界压力即为该液体的饱和蒸汽压。

2、答：不能，因为加热可使饱和蒸汽压升高，致使真空泵的压力表读书降低，此结果与漏气产生的结果一样，故检查不出是否漏气。

3、答：如果抽气过程中直至没有气泡通过u型管中的液体逐出，即为空气已全部排出。

没有排尽空气会造成液体的饱和蒸汽压降低。

4、答：抽气和漏气速度都应缓慢进行，因为抽气速度快时将导致液体成串上升无法控制。

漏气速度快时会引起U型管水柱倒流。

5、答：马上降低恒温槽内水的温度。

6、答：由于同一液体的饱和蒸汽压只与温度有关，温度改变，蒸汽压会在原有基础上变化。

7、答：利用U型管双臂液面高度相等，判断液柱两边压力相等进而测出液体的饱和蒸汽压。