物理化学实验答案1
物理化学中国石油大学课后习题答案第1章
= 37.59kJ ⋅ mol-1 （3）水在 373.2K 和 p! 压力下气化，这是一个等压过程，所以
Δ
vap
H
! m
=
Q
=
40.69kJ ⋅ mol-1
4.理想气体等温可逆膨胀，体积从V1 胀大到10V1 ，对外作了 41.85kJ 的功，体系的起始压力 为 202.65kPa 。 （1）求V1 ；（2）若气体的量为 2mol ，试求体系的温度。 解： （1）理想气体等温可逆膨胀
=
⎡⎢⎣100
×103
×
(1677
−
1.043)
×10−3
×
18.02 1000
⎤ ⎥⎦
J
=3020.1J
（2）忽略液态水的体积，则
W = p外ΔV ≈ p外Vg
=
⎡⎢⎣100
×103
×
1677
×10−3
×
18.02 1000
⎤ ⎥⎦
J=3022.0J
误差为
3022.0 − 3020.1 ×100% = 0.063% 3020.1
以 Zn 和盐酸为体系，求该反应所作的功及体系内能的变化。
解：反应所作的功：
W = pΔV ≈ pV (H2 ) = nRT = (1×8.314× 291) J = 2.42kJ
体系内能的变化：
ΔU = Q −W = (−152 − 2.42) kJ = −154.42kJ
3. 在 373.2K 和 pθ 压力下，使1 mol H2O（l）气化，己知水在气化时吸热 40.69kJ ⋅ mol−1 。 求
∫ ∫ W =
V2 pdV = V2 nRT dV
V1
V V1
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<B> 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：< B ><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？< B ><A> 理想气体从1×107Pa反抗恒定的外压1×105Pa膨胀到1×105Pa<B> 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<B> 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< B >C6H6<l> + <15/2>O2<g> 6CO2〔g〕+ 3H2O<g><A> ΔU = 0 ,ΔH < 0 ,Q = 0 <B> 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 <B> 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： < B ><A> W = 0,Q < 0, ΔU <0 <B> 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 <B> 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<B> 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 % <B> 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 <B> 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 <B> 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 <B> 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<B> 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<b>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<b> 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。
物理化学第五版第三章答案（1）
第三章 热力学第二定律3.1 卡诺热机在的高温热源和的低温热源间工作。
求（1） 热机效率；（2） 当向环境作功时，系统从高温热源吸收的热及向低温热源放出的热。
解：卡诺热机的效率为根据定义3．2 卡诺热机在的高温热源和的低温热源间工作，求：（1） 热机效率；（2） 当从高温热源吸热时，系统对环境作的功及向低温热源放出的热解：(1) 由卡诺循环的热机效率得出（2）3．3 卡诺热机在的高温热源和的低温热源间工作，求（1）热机效率；（2）当向低温热源放热时，系统从高温热源吸热及对环境所作的功。
解： （1）(2)3．4 试说明：在高温热源和低温热源间工作的不可逆热机与卡诺机联合操作时，若令卡诺热机得到的功r W 等于不可逆热机作出的功－W 。
假设不可逆热机的热机效率大于卡诺热机效率，其结果必然是有热量从低温热源流向高温热源，而违反势热力学第二定律的克劳修斯说法。
证： （反证法） 设 r ir ηη>不可逆热机从高温热源吸热，向低温热源放热，对环境作功则逆向卡诺热机从环境得功从低温热源吸热向高温热源放热则若使逆向卡诺热机向高温热源放出的热不可逆热机从高温热源吸收的热相等，即总的结果是：得自单一低温热源的热，变成了环境作功，违背了热力学第二定律的开尔文说法，同样也就违背了克劳修斯说法。
3．5 高温热源温度，低温热源温度，今有120KJ的热直接从高温热源传给低温热源，求此过程。
解：将热源看作无限大，因此，传热过程对热源来说是可逆过程3.6 不同的热机中作于的高温热源及的低温热源之间。
求下列三种情况下，当热机从高温热源吸热时，两热源的总熵变。
（1）可逆热机效率。
（2）不可逆热机效率。
（3）不可逆热机效率。
解：设热机向低温热源放热，根据热机效率的定义因此，上面三种过程的总熵变分别为。
3.7 已知水的比定压热容。
今有1 kg，10℃的水经下列三种不同过程加热成100 ℃的水，求过程的。
（1）系统与100℃的热源接触。
物理化学实验答案1
物理化学实验答案1一、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某，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。
固体在溶液中的吸附，除了吸附溶质还有溶剂，液固吸附到达平衡时间更长；固体吸附剂吸附气体受温度、压力及吸附剂和吸附质性质影响：气体吸附是放热过程,温度升高吸附量减少；压力增大,吸附量和吸附速率增大；一般吸附质分子结构越复杂,被吸附能力越高。
物理化学 答案 第一章_习题解答
-
知此气体的 Cp,m=29.10 J·K 1，求过程的ΔU、ΔH、Q 和 W 。 解： （1）等容
ΔU = n ⋅ Cv ,m (T2 − T1 ) = 1 × (29.1 − 8.314) × 75 = 1559 J ΔH = n ⋅ C p ,m (T2 − T1 ) = 1 × 29.1 × 75 = 2183 J
η = −Wr / Q1 = (T1 − T2 ) / T1 = (500 − 300) / 600 = 40%
第二个卡诺热机效率
η ′ = −Wr / Q1′ = (T1 − T2′) / T1 = (500 − 250) / 600 = 50%
∵
η =η′
∴两个热机的效率不相同
（2）第一个热机吸收的热量： Q1 =
γ =1.4，试求 Cv,m。若该气体的摩尔热容近似为常数，试求在等容条件下加热该气体至 t2=
80℃所需的热。 解：∵ γ =
C p,m Cv , m
=
Cv , m + R Cv , m
= 1.4
∴ Cv, m =
R
γ
=
8.314 = 20.79 J ⋅ K -1 ⋅ mol-1 0.4
Qv = n ⋅ Cv ,m ⋅ ΔT = =
4
3 3 ⎧ ⎧ ⎪V1 = 5dm ⎪V2 = 6dm Q (可 ) = 0 ⎯⎯⎯⎯ → ⎨ ⎨ ⎪T1 = 298.15 K ⎪T2 = 278.15 K ⎩ ⎩
由理想气体绝热可逆过程方程式可知
T2 / T1 = (V1 / V2 ) Cv ,m =
R / Cv , m
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。
物理化学答案_上册_高教_第五版[1]
![物理化学答案_上册_高教_第五版[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/756e882a453610661ed9f454.png)
A的 为系统，求经可逆膨胀到 解：过程图示如下
。 始态温度 时，系统的
，压力 及过程的
。 今以气体 B 。
将 A 和 B 共同看作系统，则该过程为绝热可逆过程。作以下假设（ 1）固体 B 的体积不随温度变化；（2）对固体 B ，则
从而
对于气体 B
2.26 已知水（H2O, l）在 100 °C 的饱和蒸气压 尔蒸发焓 结成液体水时的
（2）气体 B 得到的功 （3）气体 A 的末态温度
。 。 。
（4）气体 A 从电热丝得到的热 解：过程图示如下
由于加热缓慢，B 可看作经历了一个绝热可逆过程，因此
功用热力学第一定律求解
气体 A 的末态温度可用理想气体状态方程直接求解，
将 A 与 B 的看作整体，W = 0，因此
2.25 在带活塞的绝热容器中有 4.25 mol 的某固态物质 A 及 5 mol 某单原子理想气体 B，物质
因此，
1.9 如图所示，一带隔板的容器内，两侧分别有同温同压的氢气与氮气，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 身的体积可忽略不计，试 求两种气体混合后的压力。 （2） 隔板抽取前后，H2 及 N2 的 摩尔体积是否相同？ （3） 隔板抽取后，混合气体中 H2 及 N2 的 分压立之比以及它们的分体积各为若干？ 解： （1）等温混合后
要确定
，只需对第二步应用绝热状态方程
，
对
双
原
子
气
体
因此
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
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。
整理的物化实验题1(1)
选择题1、实验测定电池电动势时，采用补偿法这是为了( C )A 测量回路电流保持恒定B 测量回路电压保持恒定C 测量回路的电流接近于零D 测量回路电压接近于零2、若在测量中，通电时间长，会造成电极的极化，其结果为( A)A 测量值比实际值小B 测量值比实际值大C 不会有影响D 正极更正3、饱和蒸汽压测定实验中，测定之前不驱逐空气对测定有何影响？A 沸点偏低B 沸点不变C 沸点偏高D 压力差偏高4、当等压计管b与管c两液面相平时，乙酸甲酯的饱和蒸气压P*与外压P的关系是( C )。
A P*>PB P*<PC P*=PD P*≠P5、纯液体的饱和蒸气压与温度有何关系？A与温度无关 B 随温度升高而增大C 随温度升高而减小D 随温度降低而增大6、燃烧热实验测定中，量热计水当量是（）A 氧弹筒的热容；B 量热计的热容；C水和量热计的热容； D 氧弹筒、水和量热计的热容7、燃烧热实验测定中，实验所需样品的量有何要求？A 可以多一些B 可以少一些C太多太少都不好，在压片后精确称量 D 按规定量粗略称量8、用补偿法测定电池电动势的实验中，若发现检流计始终偏向一边，则可能的原因是( B )A 被测电池的温度不均匀B 被测电极的两极接线反了C 搅拌不充分使浓度不均匀D 检流计灵敏度差9、下述四种电池(或仪器)中,哪一种是不能用作直流电源的: ( C )A 蓄电池B 干电池C标准电池 D 直流稳压电源10、在燃烧热实验中, 若测得ΔcHm=-5140.7 kJ·mol-1, Δ│ΔH│max=25.47kJ·mol-1, 则实验结果的正确表示应是（D ）A ΔcHm=-5140.7kJ·mol-1B ΔcHm=-5140.7±25.47kJ·mol-1C ΔcHm=-(5.1407±0.02547)×103kJ·mol-1D ΔcH m=-5140.7±25.5 kJ·mol-111、在测定蔗糖水解实验中, 下列哪一组数据间为线性关系? ( C ) A α t ～ t B ln α t ～ t C ln(α t －α∞) ～ t D α t ～ 1/t12、在测定蔗糖溶液的旋光度时, 使用的光源是： ( A )A 钠光灯B 白炽灯C 水银灯D 红外灯13、某同学用对消法测得电池Zn│ZnSO 4(0.1000mol·kg -1)‖KCl(1.0000mol·kg -1)│Ag—AgCl(s) 的电动势与温度的关系为：E/V=1.0367-5.42×10-4(T/K-298)，则298 K 时，电池Zn+2AgCl(s)=2Ag+ZnCl 2的可逆热效应为：( A )A -31.2 kJB -200.1 kJC 31.2 kJD 200.1 kJ14、为测定物质在600～100℃间的高温热容, 首先要精确测量物系的温度。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
固体在溶液中的吸附，除了吸附溶质还有溶剂，液固吸附到达平衡时间更长；固体吸附剂吸附气体受温度、压力及吸附剂和吸附质性质影响：气体吸附是放热过程,温度升高吸附量减少；压力增大,吸附量和吸附速率增大；一般吸附质分子结构越复杂,被吸附能力越高。
2．弗罗因德利希吸附等温式与朗缪尔吸附等温式有何区别？答：朗缪尔吸附等温式是一个理想的吸附公式，它代表了在均匀表面上,吸附分子彼此没有作用,而且吸附是单分子层情况下吸附达平衡时的规律性，有饱和吸 附量值；弗罗因德利希吸附等温式属于真实吸附，是经验公式，但也有理论说明， θ 范围比Langmuir 等温式要大一些，没有饱和吸附量值。
3．如何加快吸附平衡的到达？如何判断是否达到吸附平衡？答：提高振荡速度；滴定两次不同时间的醋酸浓度时，两次消耗NaOH 体积相 同，即可判断吸附已达到平衡。
二、最大泡压法测定溶液的表面张力注意事项：1.仪器系统不能漏气。
2.所用毛细管必须干净、干燥，应保持垂直，其管口刚好与液面相切。
3.读取压力计的压差时，应取气泡单个逸出时的最大压力差。
思考题：1.毛细管尖端为何要刚好接触液面？答：因为如果将毛细管尖端插入到溶液内部，毛细管内会有一段水柱，产生压力P ˊ，则测定管中的压力Pr 会变小，△pmax 会变大，测量结果偏大。
2.为何毛细管的尖端要平整？选择毛细管直径大小时应注意什么?答：毛细管半径不能太大或太小。
太大，∆pmax 小，引起的读数误差大；太小，气泡易从毛细管中成串、连续地冒出，泡压平衡时间短，压力计所读最大压力差不准。
一般选用毛细管的粗细在测水的表面张力时∆pmax 读数为500Pa~800Pa 。
3.如果气泡出得很快对结果有何影响？答：如果气泡出得很快，气泡的形成与逸出速度快而不稳定，致使读数不稳定，不易观察出其最高点而起到较大的误差。
4.用最大气泡法测表面张力时，为什么要取一标准物质？本实验中若不用水作标准物质行不行？最大气泡法的适用范围怎样？答：由于毛细管的半径较小，直接测量R 误差较大。
通常用一已知表面张力为0σ的液体（如水、甘油等）作为参考液体，实验测得其对应的最大压力差为0,max p ∆。
可得被测液体的表面张力σ1=σ2*(△p1/△p2)=K △p1。
本实验中用DMP-2B 型数字式微压差测量仪测量，该仪器可直接显示以Pa 为单位的压力差。
不行，试验中要求由稀到浓测定不同浓度正丁醇溶液的△p ，且如果用其他物质作标准物质，若有残留，对后面实验可能产生影响。
最大气泡法：非常适用于测量表面张力随时间的变化，测量气泡最高的压力。
5.在本实验中，有哪些因素将会影响测定结果的准确性？答：装置漏气；毛细管尖端不平整或有异物堵塞；要求毛细管与液面相切，但实际中可能做不到，毛细管插入液面的深浅不一，或不垂直；表面吸附量Г是指单位面积的表层中所含溶质的量与具有相同质量溶剂的本体溶液中所含溶质的量之差，因此，当浓度较低时，由于溶质优先排布在溶液表面层，使Г随浓度增加而增加，但当浓度增大到一定值后，再增加溶质浓度，必定使溶质在表面层的浓度与在体相中的浓度之差越来越小，直到浓度无限大时，这个差值为零，而我们实验中是近似地忽略掉溶液本体的溶质量的，所以可能存在一点点偏差；在实验数据处理的时候是用excel 的粗略拟和，产生误差。
1、实验时，为什么毛细管口应处于刚好接触溶液表面的位置？ 如插入一定深度将对实验带来什么影响？答案：减少测量∆P max 误差，因为∆P max是气泡内外的压力差，在气泡形成的过程中，由于表面张力的作用，凹液面产生一个指向液面外的附加压力△P ，K =ΔP r γ=ΔP 2m ax m ax ，如果插入一定深度，P 外还要考虑插入这段深度的静压力，使得∆P max的绝对值变大，表面张力也变大。
2、最大气泡法测定表面张力时为什么要读最大压力差?答案：最大气泡法测定表面张力时要读最大压力差。
因为随着气泡的形成，曲率半径逐渐由大变小又变大，当曲率半径等于毛细管半径时，气泡呈半球形，气泡曲率半径最小，△P 最大。
这时的表面张力为: K =ΔP r γ=ΔP 2m ax m ax 式中的K 为仪器常数，可用已知表面张力的标准物质测得。
∆P max由压力计读出。
3、实验中为什么要测定水的∆P m ax？ 答案：当曲率半径等于毛细管半径时的表面张力为:K =ΔP r γ=ΔP 2m ax m ax 式中的K 为仪器常数，可用已知表面张力的标准物质测得，这种标准物质就是水。
4、对测量所用毛细管有什么要求？答案：毛细管一定要清洗干净，管口平齐。
5、在毛细管口所形成的气泡什么时候其半径最小？答案：测量时∆P m ax最大 6、如何用镜象法从σ—C 等温线上作不同浓度的切线求Tc γ∂⎛⎫ ⎪∂⎝⎭或Z ？ 如图所示，经过切点a 作平行于横坐标的直线，交纵坐标于b 点。
用镜象法求作切线。
以Z 表示切线和平行线在纵坐标上截距间的距离，显然Z 的长度等于 Tc c γ∂⎛⎫ ⎪∂⎝⎭， 即 7、答案：表面张力为什么必须在恒温槽中进行测定？答案：因为表面张力与温度有关，温度升高，表面张力下降。
8、如果气泡逸出的很快，或几个气泡一齐出，对实验结果有何影响?答案：如果气泡逸出的很快，或几个气泡一齐出，即气泡形成时间太短，则吸附平衡就来不及在气泡表面建立起来，测得的表面张力也不能反映该浓度之真正的表面张力值。
9、根据什么来控制滴液漏斗的放液速度？对本实验有何影响？答案：要求气泡从毛细管缓慢逸出，通过控制滴液漏斗的放液速度调节逸出气泡每分钟10个左右。
若形成时间太短，则吸附平衡就来不及在气泡表面建立起来，测得的表面张力也不能反映该浓度之真正的表面张力值。
10、测定正丁醇溶液的表面张力时，浓度为什么要按低到高的顺序依次测定？ 答案：溶液的表面张力与浓度有关，浓度按低到高的顺序依次测定，可减少由测量瓶清洗不够干净引起的误差。
11、温度变化对表面张力有何影响，为什么？答案：温度升高，表面张力下降。
表面张力与温度有关，12、测定时如何读取微压力计的压差？答案：测量时读取微压计上的最大压力。
13、对同一试样进行测定时，每次脱出气泡一个或连串两个所读结果是否相同，为什么？答案：不同；每次脱出一个气泡结果才准确。
如果气泡逸出的很快，或几个气泡一齐出，即气泡形成时间太短，则吸附平衡就来不及在气泡表面建立起来，测得的表面张力也不能反映该浓度之真正的表面张力值。
14、 准确地取x ml 正丁醇和(1000－x)ml 蒸馏水能得到准确的1000ml 溶液吗？为什么？x 越大时差别越大还是越小（1< x <500范围内）？答案：不能，因为对真实液态混合物，混合前后体积不等，而且x 越大（浓度越大）时差别越大。
15、本实验为何要测定仪器常数？仪器常数与温度有关系吗？答案：当曲率半径等于毛细管半径时的表面张力为:K =ΔP r γ=ΔP 2m ax m ax 式中的K 为仪器常数，可用已知表面张力的标准物质-蒸馏水测得。
仪器常数与温度无关，16、影响本实验结果的主要因素是什么？答案：气泡逸出速度、是否∆P m ax、溶液浓度、温度、系统的气密性等。
17、如何检验仪器系统漏气？答案：旋开分液漏斗，使压差计显示一定的数值，旋紧分液漏斗，此值保持一段时间不变。
18、从毛细管中逸出的气泡有什么要求？ 如何控制出泡速度？答案：要求气泡从毛细管缓慢逸出，一个一个的出，逸出气泡每分钟10个左右。
通过控制滴液漏斗的放液速度调节。
19、由0.5mol/l 的正丁醇溶液稀释浓度为0.02mol/l 正丁醇溶液50 ml ，如何配制最简单？写出计算公式。
答案：0.5×0.25=(ρ/74)V 正丁醇 （11.45ml ）0.5x=0.02×50 x=2 ml20、微压计如何采零？答案：采零:打开大试管上的活塞，使体系与大气相通，在数显微压差仪上，选"Kpa"键，在体系与大气相通的时候，按下"采零"键，读数应显示"00.00"。
额外：如何由实验结果求算乙醇的横截面积？并与文献值相比较，写出计算相对误差和绝对误差的计算公式。
答案：由实验求得的m Γ代入 =m m 1a ΓL 可求被吸附分子的截面积m a 。
文献值：直链醇分子截面积为2.16×10-19m 2相对误差=（2.16×10-19m 2-m a ）/2.16×10-19m 2：绝对误差=2.16×10-19m 2-m a1. 用最大气泡压力法测定表面张力时为什么要读最大压力差？提示：若读中间某个压力差值，不能保证每次读压力差对应大小相同气泡。
2. 为何要控制气泡逸出速率？提示：气泡逸出速率会影响气泡的大小，近而影响压力差值的大小，因而要保证测定过程中气泡逸出速率恒定。