药学专业中的物理化学课后习题答案
第五章 化学平衡 三．思考题参考答案
1．反应达到平衡时，宏观和微观特征有何区别？
答：反应到达平衡时，宏观上反应物和生成物的数量不再随时间而变化，好像反应停止了。而微观上，反应仍在不断的进行，反应物分子变为生成物分子，而生成物分子又不断变成反应物分子，只是正、逆反应的速率恰好相等，使反应物和生成物的数量不再随时间而改变。
2．为什么化学反应通常不能进行到底？
答： 严格讲，反应物与产物处于同一系统的反应都是可逆的，不能进行到底。只有逆反应与正反应相比小到可以忽略不计的反应，可以粗略地认为可以进行到底。这主要是由于存在混合Gibbs 自由能的缘故，反应物与产物混合，会使系统的Gibbs 自由能降低。如果没有混合Gibbs 自由能，在Gibbs 自由能对反应进度的变化曲线上，应该是一根不断下降的直线，不会出现最低点。如果将反应在van ’t Hoff 平衡箱中进行，反应物与生成物的压力都保持不变，反应物与生成物也不发生混合，反应物反应掉一个分子，向平衡箱中补充一个分子。生成一个生成物分子，则从平衡箱中移走一个分子，这样才能使反应进行完全。
3．什么是复相化学反应？其平衡常数有何特征?
答：有气相和凝聚相（液相、固体）共同参与的反应称为复相化学反应。对凝聚相，只考虑是纯态的情况，纯态的化学势就是它的标准态化学势，所以复相化学反应的标准平衡常数只与气态物质的压力有关。
4．什么是物质的解离压？ 答：在一定温度下，某纯的固体物质发生解离反应，如果只产生一种气体，达到平衡时，这气体的压力就称为该固体在该温度时的解离压。如果产生的气体不止一种，达到平衡时，所有气体压力的总和称为该固体在该温度时的解离压。显然物质的解离压在定温下有定值。
5．什么是标准摩尔生成Gibbs 自由能？
答：因为Gibbs 自由能的绝对值不知道，所以只能用相对值，需要规定一个共同的相对标准。即将标准压力下稳定单质（包括纯的理想气体，纯的固体或液体）的生成Gibbs 自由能看作零，在标准压力下，反应温度时，由稳定单质生成计量系数B 1ν=的物质B 时，标准摩尔Gibbs 自由能的变化值称为物质B 的标准摩尔生成Gibbs 自由能，用符号
f m (B,,)G P T ? 表示。热力学数据表上一般列出的是在298.15 K 时的数值。
6．根据公式，r m ln G RT K ?=- ，所以说 r m G ?
是在平衡状态时的Gibbs 自由能的变化值，这样说对不对?
答：不对。在等温、等压、不作非膨胀功时，化学反应达到平衡时的Gibbs 自由能的变化值等于零，这样才得到上述公式。而r m G ?
是指在标准状态下Gibbs 自由能的变化值，在
数值上等于反应式中各参与物质的标准化学势的代数和，即：r m B
B B
()()G T T ν
μ?=
∑
，因
此不能认为r m G ?
是在平衡状态时的Gibbs 自由能的变化值，否则在标准状态下。它的数值
永远等于零。
7．在一定的温度、压力且不作非膨胀功的条件下，若某反应的r m 0G ?>，能否研制出一种催化剂使反应正向进行？
答：不能。催化剂只能同时改变正向和逆向反应的速率，使平衡提前到达，而不能改变反应的方向和平衡的位置，催化剂不能影响r m G ?的数值。用热力学函数判断出的不能自发进行的反应，用加催化剂的方法也不能使反应进行，除非对系统做非膨胀功。
8．合成氨反应的化学计量方程式可以分别用如下两个方程来表示，两者的r m G ?
和K
的关系如何？
22322331
(1) 3H N 2NH (2) H N NH 22
+=+=
答：r m G ?的下标“m”表示反应进度为1 mol 时Gibbs 自由能的变化值，现在两个反应式中各物的量成倍数关系，当反应进度都等于1 mol 时，得：
2
r m r m 12(1)2(2) ()G G K K ?=?=
9．工业上，制水煤气的反应方程式可表示为：
22C(s)H O(g)CO(g)H (g)+=+ 1
r m 133.5 kJ mol H -?=? 设反应在673 K 时达到平衡，讨论下列因素对平衡的影响。
①增加碳的含量；②提高反应温度；③增加系统的总压力；④增加水气分压；⑤增加氮气分压。
答：① 只要碳是纯的固态，则它的活度等于1，它的化学势就等于标准态时的化学势，在复相化学平衡中，纯固态不出现在平衡常数的表达式中，则增加碳的含量对平衡无影响。 ② 提高反应温度会使平衡向右移动，因为这是一个吸热反应，提高反应温度对正反应有利。
③ 增加系统的总压力，虽然不影响平衡常数的数值，但是会影响平衡的组成。因为这是一个气体分子数增加的反应，增加压力，会使平衡向体积变小的方向移动，会使平衡向左方移动，不利于正向反应。所以，工业上制备水煤气时，一般在常压下进行。 ④ 水是反应物，增加水气的分压，会使平衡向正向移动。
⑤ 氮气在这个反应中是惰性气体，增加氮气虽然不会影响平衡常数的数值，但会影响平衡的组成。因为这是个气体分子数增加的反应，增加惰性气体，使气态物质的总的物质的量增加，相当于将反应系统中各个物质的分压降低了，这与降低系统的总压的效果相当，起到了稀释、降压的作用，可以使产物的含量增加，对正向反应有利。
10． 五氯化磷的分解反应为 523PCl (g)=Cl (g)+PCl (g)，在一定温度和压力下，反应达平衡后，改变如下条件，五氯化磷的解离度将如何变化？并解释为什么？设所有气体均为理想气体。
(1) 降低系统的总压；
(2) 通入氮气，保持压力不变，使体积增加一倍； (3) 通入氮气，保持体积不变，使压力增加一倍； (4) 通入氯气，保持体积不变，使压力增加一倍。
答：（1） 降低总压有利于正向反应，使五氯化磷的解离度增加，因为这是一个气体分子数增加的反应。
（2）通入氮气，保持压力不变，这对气体分子数增加的反应有利，相当于起了稀释、降压的作用，所以五氯化磷的解离度会增加。 （3） 通入氮气，因保持体积不变，压力和气体的总物质量同时增加，它们的比值不变，所以平衡组成也不变，五氯化磷的解离度亦不变。
（4） 通入氯气，增加了生成物的含量，使平衡向左移动，对正向反应不利，会使五氯化磷的解离度下降。
四．概念题参考答案
1．在等温、等压且不做非膨胀功的条件下，当反应的1
r m 5 kJ mol G -?=? 时，该反应自发进行的方向为 ( ) (A) 正向自发进行 (B) 逆向自发进行
(C) 无法判断 (D) 反应不能进行
答：(C)。 判断反应能否自发进行，要用等温、等压且不做非膨胀功的条件下r m G ?的变化值，而不能用r m G ? 的值。除非该反应是在标准压力下进行，则r m 0G ?
>，反应能逆向自发进行。或者r m G ?
是一个绝对值很大的负值，改变压力商也不可能改变r m G ?的符号，则r m G ?也小于零，这时可以估计反应能自发正向进行。
2．理想气体混合物在化学反应达平衡时，应该使用下列哪个关系式？ （ ） （A ）r m ln p G RT K ?=- （B ）r m ln p G RT K ?=-
（C ）r m ln x G RT K ?=-
（D ）r m ln c G RT K ?=-
答：（B ）。根据理想气体化学势的表示式，对数项中用B /p p
表示，在化学反应等温式中，对数项中是压力商p Q ，达平衡时，是平衡时的压力商，所以标准平衡常数是p K
，相应的Gibbs 自由能的变化值为r m G ?
。
3．理想气体反应23CO(g)2H (g)CH OH(g)+=的r m G ?
与温度T 的关系为：
1r m /(J mol )21 66052.92/K G T -??=-+ 。若要使反应的平衡常数大于1，则应控制的反
应温度为 ( ) (A) 必须低于409.3℃ (B) 必须高于409.3 K (C) 必须低于409.3 K (D) 必须等于409.3 K
答：(C)。r m G ?
与标准平衡常数p K
的关系式为r m ln p G RT K ?=-
，要使1p K =
，则r m 0G ?=
。从已知的关系式，解得409.3 K T =。要使反应在标准压力下能自发正向进
行，r m G ?
必须小于零，所以，根据已知的关系式，反应温度必须低于409.3 K 。
4．在973 K 时，反应222CO(g)H O(g)CO (g)H (g)++ 的标准平衡常数
0.71p K = 。若将如下各分压的理想气体混合在一起，CO 100 kPa p =，2H O 50 kPa p =，2CO 10 kPa p =，2H 10 kPa p =，在相同温度下，反应的方向将 ( )
(A) 向右进行 (B) 向左进行
(C) 处于平衡状态 (D) 无法判断
答：（A ）。有一个可以作为判据的化学反应等温式为
r m ,()ln ln T p p p G RT K RT Q ?=-+
如果若p p K Q
>，则r m ,()0T p G ?<，反应可自发向右正向进行。这个反应的p Q 值为
1010
0.0210050
p Q ?=
=?
p Q 远小于p K 的值，所以反应自发向右进行。5．在350 K 时，43NH HCO (s)发生分解反
应的计量方程为
43322NH HCO (s)NH (g)CO (g)H O(g)++
设在两个容积都等于3
10 dm 的密闭容器A 和B 中，分别加入纯的43NH HCO (s)1.0 kg 和
20.0 kg ，保持温度不变，达到平衡后，下列说法正确的是 ( )
(A) 两容器中压力相等 (B) A 内压力大于B 内压力 (C) B 内压力大于A 内压力 (D) 必须经实际测定方能判别
答：(A)。因为容器的体积有限，43NH HCO (s)都是过量的，在相同温度下，两密闭容器中的分解压力相同。
6．根据某一反应的r m G ?
值，下列不能确定的是 ( ) (A) 标准状态下自发变化的方向 (B) 在r m G ?
所对应的温度下的平衡位置
(C) 在标准状态下系统所能做的最大非膨胀功 (D) 提高温度对平衡的影响情况
答：(D)。温度对平衡的影响情况，要用van ’t Hoff 公式判断，要根据反应是吸热还是放热，来决定提高温度对平衡有利还是不利，而用r m G ?
不好确定。
7．某实际气体反应，用逸度表示的标准平衡常数 随下列哪个因素而变 ( ) (A) 系统的总压力 (B) 催化剂 (C) 温度 (D) 惰性气体的量
答：(C)。实际气体化学势的标准态与理想气体是一样的，其标准态化学势仅是温度的函数，所以标准平衡常数也是温度的函数，会随着温度的改变而改变。
8．在某一反应温度下，已知反应（1）3222NH (g)3H (g)N (g)+ 的标准平衡常
数为(1)0.25p K =
。那么，在相同的反应条件下，反应
22331H (g)N (g)NH (g)22
+ 的标准平衡常数(2)p K
为 ( ) (A) 4 (B) 0.5
(C) 2 (D) 1
答：(C)。第二个方程是第一个方程的逆过程，标准平衡常数是第一个方程的倒数。而第二个方程式的计量系数是第一个方程的一半，则标准平衡常数应开1/2次方，所以
12
12
11(2)2(1)0.25p
p K K ??
??=== ?
? ???
??
9．在298 K 时，某化学反应的标准Gibbs 自由能变化的变化值r m 0G ?
<，则反应对应的标准平衡常数K
将 ( ) (A) 0K =
(B) 1K > (C) 0K
< (D) 01K <<
答：(B)。因为 r m ln G RT K ?=-
，r m 0G ?
<，ln 0RT K
-
<，1K >。
10．在如下几个反应中，增加系统的总压，能使产物的比例增加的是 ( )
(A) 32CaCO (s)CaO(s)CO (g)+ (B) 222CO(g)H O(g)CO (g)H (g)++
(C)
22331H (g)N (g)NH (g)22
+
(D) 523PCl (g)Cl (g)PCl (g)=+
答：(C)。增加系统的总压，虽然不改变标准平衡常数，但是对气体分子数减少的反应
有利，能使产物的比例增加。这里只有(C)是气体分子数减少的反应。
11．在等温、等压的条件下，反应22C(s)H O(g)CO(g)H (g)+=+的平衡常数和转化率分别为(1)p K
和1α。充入一定量的2N (g)后，再次达平衡时的平衡常数和转化率分别为
(2)p K 和2α。两者的关系为 ( )
(A) (1)(2)p p K K =
，12αα> (B) (1)(2)p p K K
>，12αα>
(C) (1)(2)p p K K <，12αα< (D) (1)(2)p p K K =
，12αα< 答：(D)。因为温度不变，所以标准平衡常数也不变。这是一个气体分子数增加的反应，充入一定量的惰性气体2N (g)，相当于起了降压的作用，所以转化率会提高。
12．在一定的温度下，一定量的 PCl 5(g) 在一密闭刚性容器中达到分解平衡。若往容器中充入氮气，使系统的压力增加一倍，则 PCl 5的解离度将 ( ) (A) 增加 (B) 减少 (C) 不变 (D) 不确定
答：(C)。虽然充入不参与反应的氮气，应对气体分子数增加的反应有利，但是因为在密闭刚性容器中，体积不变，则压力也相应增加，使压力和气体的总物质的量的比值不变，所以解离度亦不变。
13．PCl 5的分解反应的计量方程为523PCl (g)Cl (g)PCl (g)=+，在473 K 达到平衡时，PCl 5(g)的解离度0.485α=，温度升至573 K 达到平衡时，解离度0.97α=，则此反应是 ( ) (A) 放热反应 (B) 吸热反应
(C) 既不放热也不吸热 (D) 两个温度下的平衡常数相等 答：(B)。升高温度，可以使吸热反应的平衡常数增大。
14．在298 K 和标准压力下，反应2221H (g)O (g)H O(l)2
+
的1r m 237.13 kJ mol G -?=-? ，11r m 163.3 J K mol S --?=-?? 。假定,m 0p C ?=，则在398 K
时，反应的r m (398K)G ?
的值为 ( )
(A) 1237.13 kJ mol --? (B) 1
237.13 kJ mol -? (C) 1220.80 kJ mol --? (D) 1
253.51 kJ mol --? 答：(C)。因为是等温反应，所以 r m r m
r m
G H T S ?=?-?
r m
r m r
m H
G T S ?=?+?
3
1
1[237.13298(163.3)10] kJ mol
285.79 kJ mol ---=-+-??=-?
因为假定,m 0p C ?=，所以r m H ? 和r m S ?
的值不随温度而变，则
r m r m
r m (398K )398K G H S ?=
?-??
1
1
1
285.79 kJ mol 398K (163.3 J K mol )---=-?-?-?? 1
220.80 kJ mol -=-?
五．习题解析
1．在973 K 和标准压力下，反应222CO(g)H O(g)CO (g)H (g)++ 的 0.71p K =$
。
试根据如下两种情况，分别判断反应的方向。
(1) 反应系统中各组分的分压都是5
1.5210 Pa ?。 (2) 反应系统中，
6CO 1.01310 Pa p =?，25H O 5.06510 Pa p =?，
225CO H 1.5210 Pa p p ==?。
解：(1) 根据化学反应等温式 r m ,()ln ln T p p p G RT K RT Q ?=-+
222CO H CO H O 1.52 1.52
11.52 1.52
p p p p p Q p p p p ??=
=
=??$$$$
p p Q K >，r m ,()0T p G ?>，正向反应是不自发的，而逆向反应是自发的。
(2) 222CO H CO H O 1.52 1.52
0.04510.13 5.065
p p p p p Q p p p p ??=
=
=??$$$$
p p Q K <，r m ,()0T p G ?<，正向反应是自发的。
2． 反应 222CO(g)H O(g)CO (g)H (g)++ 的标准平衡常数与温度的关系为
4951.5
ln 5.103/K
p K T =
- ，当C O (g )，2H O(g)，2CO (g)和2H (g)的起初组成的摩尔分数
分别为0.30，0.30，0.20和0.20，总压为101.3 kPa 时，问在什么温度以下（或以上），反应才能自发地向生成产物的方向进行？
解： 要使反应自发地向生成产物的方向进行，必须使反应的r m ,()0T p G ?<，即 r m ,()ln ln 0T p p p G RT K RT Q ?=-+
< ln ln p p Q K
< 222CO H CO H O 0.200.20
0.4440.300.30
p p p p p Q p p p p ??=
=
=??$$$$
4951.5ln 0.444 5.103/K T ??
-
???
<
解得 1154 K T <
3．在313 K 时，反应333LiCl 3NH (s)LiCl NH (s)2NH (g)??+ 的10
910p K =?
。
在一个3
5 dm 的容器内含有0.1 mol 的3LiCl NH (s)?，如果要使3LiCl NH (s)?全部变成
3LiCl 3NH (s)?，试计算需通入3NH (g)的物质的量的。设气体为理想气体。
解： 欲使反应向左进行，应满足：
r m ,()ln ln 0T p p p G RT K RT Q ?=-+
>
l n l n
p p Q K
> 这是一个复相化学反应，标准平衡常数只与3NH (g)的压力有关。设需通入3NH (g)的物质的量为n ，则
3NH p p nRT Q p Vp ????
== ? ???
??22
2
2
33
8.314313 27.0951010010n n -????== ??????
10
ln ln(910)25.22p K =?=
2
ln ln(27.09) 3.302ln p Q n n ==+ 3.302ln 25.22n +> 57 526 mol n >
4．Ag(s)受到2H S(g)的腐蚀可能发生如下反应
2222Ag(s)H S(g)Ag S(s)H (g)++ 。
试计算，在298 K 和标准压力下，在2H S(g)和2H (g)的混合气体中，2H S(g)的摩尔分数低于多少时，便不致使Ag(s)发生腐蚀？已知在298 K 时，2Ag S(s)和2H S(g)的标准摩尔生成Gibbs 自由能分别为：1
f m 2(A
g S,s)40.25 kJ mol G -?=-?
，
1f m 2(H S,g)33.56 kJ mol G -?=-?
。
解： 设2H S(g)在气体混合物中的物质的量分数为x ，则2H (g)的物质的量分数为
(1)x -。根据化学反应等温式
r m ,r m 1()ln
0T p x
G G RT x
-?=?+≥
r m 1exp x
G x RT ??-?≥- ???
r m f m 2f m 2(Ag S,s)(H S,g)G G G ?=?-?
1
1(40.2533.56)kJ mol
6.69 kJ mol --=-+?=-?
1
r m 11
6.69 kJ mol exp exp 14.888.314 J mol K 298 K G RT ---??????-== ? ????????
114.88
x
x
-≥ 0.063x ≤ 5． 通常在钢瓶里的压缩氢气中含有少量2O (g)。实验中常将氢气通过高温下的铜粉，以除去少量2O (g)，其反应为：2212Cu(s)O (g)Cu O(s)2
+
。若在 873 K 时，使反应达到平衡，试计算经处理后，在氢气中剩余2O (g)的分压为多少？已知反应的摩尔Gibbs 自由能的变化值与温度的关系为：1
r m (166 73263.01/K)J mol G T -?=-+?
。
解：这是一个复相反应，其中只有一种气体，要计算2O (g)的分压，实际就是计算在873 K 时的平衡常数。首先将873 K 时的r m G ?
计算出来
1
1r m (166 73263.01873)J mol
111.72 kJ mol G --?=-+??=-?
因为 1
2
2r m (O ,g)ln ln p p G RT K RT p ??
?=-=
???
所以 r m 22(O ,g)exp G p p RT ??
?= ???
9
2(111 720)100 kPa exp 4.2710 Pa 8.314873-?-??=?=? ????
这时可以认为2O (g)已基本除干净了。
6．在合成甲醇的过程中，有一个水煤气变换工段，即把2H (g)变换成原料气CO(g)，
222H (g)CO (g)CO(g)H O(g)+=+
现有一个混合气体，各气体的分压分别为22H CO 20 kPa p p ==，CO 50.7 kPa p =，
2H O 10 kPa p =。已知在1 093 K 时，反应的 K p $＝1，所有气体可视作理想气体。
(1) 问在 1 093 K 时，该反应能否发生？
(2) 如果把2CO p 提高到405 kPa ，而CO p 提高到304 kPa ，其余气体的分压不变，问情况又怎样？
解：(1) 根据化学反应等温式，
r m ,()ln ln ln T p p p p G RT K RT Q RT Q ?=-+=
150.7
10 8.3141 093l n
J m o l
2020-?
????=???
???????
?
1
2.154 kJ mol -=?
因为r m ,()0T p G ?>，故在该条件下，反应不可能自发正向进行。
(2) 把2CO p 和CO p 的分压提高后
1
r m ,30410 ()8.314 1 093ln J mol 20405T p G -??????=??? ???????
?
1
8.906 kJ mol -=-?
这时，r m ,()0T p G ?<，故在这个条件下，反应可自发正向进行。
7． 在 1 373 K 时，有下列反应发生：
(1) C(s)＋2S(s)＝CS 2(g) K 1$
＝0.258 (2) Cu 2S(s)＋H 2(g)＝2Cu(s)＋H 2S(g) K 2$
＝3.9×10-3 (3) 2H 2S(g)＝2H 2(g)＋2S(g) K 3$
＝2.29×10-2
试计算在1 373 K 时，用碳还原Cu 2S(s)反应的平衡常数 K 4$
。 解： 用碳还原Cu 2S(s)的反应式为：
(4) 2Cu 2S (s) +C(s) = 4Cu (s) +CS 2 (g)
这几个反应方程式之间的关系为
(4) = (1)+2×(2)+(3) 所以 24123()K K K K =??
3
3
80.258(3.910) 2.2910
8.9910---=????=?
8．在994 K 和100 kPa 压力下，使纯2H (g)慢慢地通过过量的CoO(s)，则氧化物部分地被还原为Co(s)。流出的已达平衡的气体中，含2H (g)的体积分数为0.025。在同一温度时，若用CO(g)还原CoO(s)，平衡后气体中含CO(g)的体积分数为0.0192。如果将物质的量相等的CO(g)和2H O(g)的混合物，在994 K 下通过适当催化剂进行反应，试计算其平衡转化率？
解： 首先写出反应的计量方程和计算相应的标准平衡常数
(1) 22H (g)CoO(s)H O(g)Co(s)++
22H O 1
H /10.025
39.0/0.025
p p K
p p -=
=
=
(2) 2CO(g)CoO(s)CO (g)Co(s)++
2CO 2CO /10.0192
51.1/0.0192
p p K p p -=
=
=
所要计算的反应是（3），(3)(2)(
1)=-
（3） 2
2
2C O (g )H O (g )C O (g )H (g )
+
+
所以 23
151.1
1.3139.0
K K K ==
=
设反应（3）的平衡转化率为α
222e CO(g)H O(g)CO (g)H (g)
0 1 1 0 0
1 1 t t t αααα
++==--
这是一个反应前后气体分子数相等的反应，所以压力商与摩尔分数商相等
2
3
2
1.31(1)
K αα==- 解得： 0.53α=
9．在298 K 和标准压力下，水合硫酸铜脱水反应的计量方程为
4242CuSO 3H O(s)CuSO (s)3H O(g)?+
已知其标准平衡常数6
1.010p K -=?
。为了使0.01 mol 4CuSO (s)在3
2 dm 的容器中，完全
转化为42CuSO 3H O(s)?，试计算至少应加入2H O(g)的物质的量。设气体为理想气体。
解：这是一个复相化学反应，标准平衡常数只与2H O(g)的压力有关
3
6
2(H O,g) 1.010p p K p -??==? ???
解得在平衡时 13
2(H O,g)()p p p K =
613
100 kPa (1.010)
1.0 kPa -=??=
22H O H O p V n RT
=
34
1000210 mol 8.0710 mol 8.314298 --????==? ????
加入的2H O(l)有两个用途，一是生成水合硫酸铜，另一个是维持容器中的水气分压，所以至少应加入2H O(l)的物质的量为
4
2
2(H O,l)(30.018.0710) mol 3.0810 mol n --=?+?=?
10．反应 43NH Cl(s)NH (g)HCl(g)+ 的平衡常数，在 250～400 K 的温度范围
内，与温度的关系式为21 020 K
ln 37.32p K T
=- 。设在这个温度范围内0p C ?=。试计算在300 K 时：
（1）4NH Cl(s)在真空容器中分解时的解离压力和3NH (g)和HCl(g)的分压。 （2）反应的r m r m , G H ?? 和r m S ?
。
解：（1）在300 K 时，分解反应的标准平衡常数为 21 020 K 21 020
ln 37.3237.3232.75300
p K T =-=-=-
15
5.9810
p K -=?
这是一个复相化学反应，设解离压力为p ，则有
2
151 5.98102p p K p -??==? ???
解得 2
1.54710 Pa p -=? 33NH HCl 1
7.7310 Pa 2
p p p -==
=? （2） r m ln p G RT K ?=-
1
1[8.314300(32.75)] J mol
81.68 kJ mol --=-??-?=?
r m 22
dln 21 020 K d p
K H T
RT T ?==-
r m 21 020 K H R ?=?
1
1(21 0208.314) J mol
174.76 kJ mol --=??=?
r m r m
r m
H G S T
?-??=
311
(174.7681.68)10310.3 J K mol 300--??-?==?? ???
11．在300 K 和标准压力下，反应A(g)B(g)AB(g)+ 的标准摩尔Gibbs 自由能
的变化值1
r m 8.368 kJ mol G -?=-?
。在同样条件下，以 2 mol A 和 2 mol B 按上述方程式进行反应，试计算：
(1) 反应的平衡转化率。
(2) 达平衡时，混合物中各气体的摩尔分数。
解：(1) 设达平衡时，反应物转化为产物的物质的量为α
e A(g)B(g)AB(g)
0 2 2 0
2 2
t t t ααα+==--
B
B
(4)mol n
α=-∑
r m 8 368exp exp 28.648.314300p
G K RT ?????
=-== ? ??????
()AB 22A B /(4)
(4)28.64//22(4)p
p
p p p K p p p p p p α
αααααα--====?-??
-??-??
解得： 1.63 mol α= 平衡转化率为
1.63
100%100%81.
5%2m o l
2
α?=?= （2）混合物中气体的总的物质的量为
B
B
(AB)(A)(B)n
n n n =++∑
(1.630.370.37) mol 2.37 mol =++= AB AB B
B
1.63
0.6882.37n x n =
==∑ A B 2 1.63
0.1562.37
x x -==
=
12． 在 400 K ～500 K 之间,反应 PCl 5(g)＝PCl 3(g)＋Cl 2(g) 的标准Gibbs 自由能变化
可由下式给出：13r m /(J mol )83.681014.52/K ln(/K)72.26/K G T T T -??=?-?-
。试计算
此反应在450 K 时的 r m G ? ，r m H ? ，r m S ? 及p K
。
解：将450 K 代入r m G ?
的表示式，计算450 K 时的r m G ?
的值
31
r m 83.681014.52450 ln 45072.26450J mol G -???=?-??-???? 1
11.25 k J m o l
-=? r m 11250exp exp 0.0498.314450p
G K RT ????
?=-=-= ? ??????
3
r m 183.6810ln 14.52ln(/K)72.26p
G K T RT R T ????=-=--- ???
3r m 22ln 83.681014.52p
K H T RT RT RT ?????==+ ? ????
31
r m (83.681014.52450)J mol H -?=?+?? 1
90.21 kJ mol -=?
r m r m
r m
H G S T
?-??=
1
11(90.21 11.25 )kJ mol 175.5 J K mol 450 K
----?==??
13． 在 323 K 时，下列反应的解离压力为3.998 kPa
2NaHCO 3(s) = Na 2CO 3(s) + H 2O(g) + CO 2(g) 设气体为理想气体。求算 323 K 时，反应的标准摩尔Gibbs 自由能的变化值r m G ?
。
解：这是一个复相化学反应，系统中气体的总压等于两个气体生成物压力的加和，因为 22H O CO 11
3.998 kPa 1.999 kPa 22
p p p ==
=?= 所以标准平衡常数
222
H O CO 4
1.999 kPa 4.010100 kPa p
p p K p p -??=?==? ???
r m ln p G RT K ?=-
()4
1
1
8.314323l n 4.010
J m o l 21.01 k J m o l
---??=-?
???=??? 14．在 298 K 时，有反应2231SO (g)O (g)SO (g)2
+
，试计算反应在该温度下的
标准平衡常数p K $
。设气体为理想气体，298 K 时的热力学数据如表中所示。
热力学函数
2SO (g)
3SO (g)
2O (g)
1f m /(kJ mol )H -??
11m /(J K mol )S --??
296.83-
248.22
395.72-
256.76
205.14
解：要计算p K $的值，首先要求得反应的r m G ?
。利用所给的热力学数据，先计算反应的r m H ?
和r m S ?
，然后可得到r m G ?
。
r m B
f m
B
H H ν
?=
?∑
()1
1395.72296.83kJ mol
98.89 kJ mol --=-+?=-?
r m B m B
S S
ν
?=
∑
111
256.76248.22205.14)J K mol 2
(----??=?
1194.03J K mol --=-??
r m r m r m G H T S ?=?-?
1398.8929894.03)10 kJ mol (--??=--?-????
1
70.87 kJ mol -=-?
r m exp p
G K RT ???=- ???
1270870exp 2.65108.314298??
==? ?
??? 这个反应的趋势还是很大的。
15．在 630 K 时，反应：22HgO(s)2Hg(g)O (g)+ 的1
r m 44.3 kJ mol G -?=?
。
试计算：
(1) 反应的标准平衡常数p K $
。 (2) 在630 K 时 HgO(s)的解离压力。
(3) 若将 HgO(s)投入到630 K ，2O (g)的压力为100 kPa 的定体积容器中，在630 K 时
达到平衡，求与HgO(s)呈平衡的气相中Hg(g)的分压力。
解：(1) 4r m
44 300exp exp 2.12108.314630p
G K RT
-?????=-
=-=? ? ??????
$
$
(2) 设HgO(s)的解离压力为p ，这是一个复相化学反应，2O (g)的分压为
13
p ，Hg(g)的分压为
2
3
p ，则 2
412// 2.121033p
K p p
p p -????=?=? ? ?????
$$
$ 解得解离压力 11.27 kPa p =
(3) 因为温度未变，所以标准平衡常数的数值也不变。设这时Hg(g)的分压为Hg p ，分解出来的2O (g)的分压为
Hg 1
2
p 。达平衡时 2
Hg 2(O )p p p K p p ??=? ???
$
$$ 2
Hg Hg 4
(0.5100kPa) 2.1210p p p p -+??==? ???
$$
解得 Hg 1.45 kPa p =
由于容器中已经有2O (g)存在，所以使Hg(g)的分压下降。
16． 某反应在1 100 K 附近，温度每升高1 K ，p K $
比原来增大1%，试求在此温度附近的r m H ?
。
解： 根据题意，1d 10.01 K d p
p K T K -?=$$ 即 1d l n 0.01 K d p K T
-=$ 根据 van’t Hoff 公式，
r m 2dln d p K H T
RT ?=$$
所以 2
1
21
r m 0.01 K
8.314(1100)0.01 J mol H RT --???=?=?????
$
1
100.60 k J m o l -=?
17．在高温和标准压力下，将水蒸气通过灼热的煤层，按下式生成水煤气：
C (石墨) + H 2O(g) ＝ H 2(g) + CO(g)
若在 1 000 K 及1 200 K 时的p K $
分别为2.472及37.58，试计算在此温度范围内的摩尔反应焓变r m H ?
（设反应焓变在该温度区间内为常数），及在 1100 K 时反应的平衡常数
(1 100K)p K $。
解：根据 van’t Hoff 的定积分公式
2r m 112()
11ln ()p p K T H K T R
T T ??
?=- ???
$$
$
r m 37.581
1ln 2.472 1 000K 1 200K H R ???=- ???
$
解得 1
r m 135.76 kJ mol H -?=?$
1(1 100K )1
35 760 k J m o l 11ln 2.472 1 000K 1 100K p K R -???=- ???
$
(1 100K)10.92p K =$
18．已知24N O (g)解离反应的标准平衡常数，在298 K 时为0.143，在338 K 时为2.64。试计算：
（1）24N O (g)的标准摩尔解离焓。
（2） 在318 K ，100 k Pa 下，24N O (g)的解离度。
解： (1) 根据 van’t Hoff 公式，
2r m 112()
11ln ()p p K T H K T R
T T ??
?=- ???
$$
$
r m
2.641
1ln
0.143298K 338K H R
???=- ???
$
解得： 1
r m 61.04 kJ mol H -?=?$
（2）先求出318 K 时的平衡常数(318K)p K $
1(318K)61 040 J mol 11ln
0.143
298K 318K p K R -???=- ???
$
解得： (318K)0.673p K =$
设24N O (g)的解离度为α，解离反应为
242e N O (g)2NO (g)
0 1 0
1 2t t t αα
==-
B
B
1n
α=+∑
2
22241(318K)0.673111p K αααααα
?? ?+??=
==--+$
解得：
0.38α=
19．乙烯水合反应24225C H (g)H O(l)C H OH(l)+ 的标准摩尔反应自由能r m
G ?
与温度的关系为：1
r m /(J mol )34 58526.4/K ln(/K)45.19/K G T T T -??=-+?+ ，计算573 K 时的标准平衡常数p K $
。
解：在573 K 时，r m G ?
的值为：
[]1
r m 34 58526.4573ln 57345.19573 J mol G -?=-+??+??$
1
87.38 kJ mol -=?
8
r m
87 380exp exp 1.1108.314573p
G K RT -?????=-
=-=? ? ?
?????
$
$ 20． 在298 K 时，丁烯脱氢制取丁二烯的反应为48462C H (g)C H (g)H (g)=+，根据热力学数据表，试计算：
（1）298 K 时反应的r m H ? ，r m S ? ，r m G ? 和标准平衡常数p K
的值。 （2）830 K 时标准平衡常数p K
的值，设r m H ?
与温度无关。
（3）若在反应气中加入水蒸气，加入量与丁烯的比例为482C H (g)
H O(g)115=∶∶，试计算反应在830 K ，200 kPa 条件下，丁烯的平衡转化率。
已知，298 K 时参与反应物质的热力学数据为： 物质
48C H (g) 46C H (g) 2H (g)
1f m /(kJ mol )H -??
0.13- 110.16 0
11m /(J K mol )S --?? 305.71 278.85 130.68
解： （1） 在298 K 时
r m B
f m B
(B)H H ν
?=
?∑
1
1[110.160(0.13)]kJ mol
110.29 kJ mol --=+--?=?
r m B m
B
(B)S S ν
?=
∑
1
1
(130.68278.85305.71)J K mol --=+-?? 11
103.82 J K mol --=??
r m r m
r m G H
T S ?=?-?
3
1
1[110.29298103.8210]kJ mol
79.35 kJ mol ---=-???=?
r m (298K)exp p
G K RT ??
?=- ???
14
79350exp 1.23108.314298-??=-
=? ????
（2）利用van der Hoff 公式
2r m
112()
11ln ()p p K T H K T R T T ???=- ???
114
11(830K)110.29 kJ mol 11ln
1.23108.314 J K mol 298K 830K p K ----???
=- ??????
解得 2
(830K) 3.0310p K -=?
。
可见，对于吸热反应，升高温度可以使平衡常数增大。 （3） 设反应开始时48C H (g)为1 mol ，平衡转化率为α
48462e C H (g)C H (g)H (g)
0 1 0 0
1 t t t ααα
=+==-
平衡时总的物质的量为
[(1)15]mol (16)mol n αααα=-+++=+
已知总压200 kPa p =，则
462482
C H H 2C H //16(830K) 3.03101/16p p p p p p p K p
p p p
αααα-??
??+??=
==?-?? ?+??
解得
0.39α=
如果不加水蒸气，(1)mol n α=+，显然转化率会小得多。
21．已知反应22COCl (g)CO(g)Cl (g)+ 在373 K 时的标准平衡常数
98.010p K -=? ，11
r m 125.5 J K mol S --?=?? ，试计算（可以作合理的近似）
（1） 在373 K ，总压为200 kPa 时2COCl (g)的解离度。 （2） 在373 K 时，反应的r m H ?
。
（3） 当总压为200 kPa 时，要使2COCl (g)的解离度0.001α=，应该控制的反应温度，设r ,m 0p C ?=。
解： （1）设在373 K 时的解离度为α
22e COCl (g)CO(g)Cl (g)
0 1 0 0
1 t t t ααα
+==-
总的物质的量为 11αααα-++=+
2
22
2CO Cl 2COCl //1/111p p p p p p p p K p p p p p αααααα??
??+????=== ?-??-???? ? ?+????
总总总 29
2
2200kPa 8.01021100kPa ααα-???=≈ ?-??
解得 5
6.3210α-=? （2） r m ln p G RT K ?=-
9
1
18.314373ln(810)J mol 57.82 kJ mol ---=-????=?
r m
r m r
m H
G T S ?=?+?
物理化学课后答案
第一章 气体的pVT 关系 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 1T T 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=nRT 111 )/(11-=?=?=??? ????=??? ????= T T V V p nR V T p nRT V T V V p p V α 1211 )/(11-=?=?=???? ????-=???? ????- =p p V V p nRT 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 .300314.8300 106.1213=???== 每小时90kg 的流量折合p 摩尔数为 13 3153.144145 .621090109032-?=?=?=h mol M v Cl H C 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：33 714.015 .273314.81016101325444 --?=???=?=?=m kg M RT p M V n CH CH CH ρ 1—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 ) (0000.1001 0000.100000 .250000.1252 cm cm V l O H == -= ρ n=m/M=pV/RT mol g pV RTm M ?=?-??== -31.3010 13330) 0000.250163.25(15.298314.84 1-5 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.若将其中一个球加热到100℃，另一个球则维持0℃,忽略连接管中气体体积,试求该容器内空气的压力。 解：方法一：在题目所给出的条件下，气体的量不变。并且设玻璃泡的体积不随温度而变化，则始态为 )/(2,2,1i i i i RT V p n n n =+= 终态（f ）时 ??? ? ??+=???? ??+ =+=f f f f f f f f f f T T T T R V p T V T V R p n n n ,2,1,1,2,2,1,2,1
物理化学习题及答案
物理化学习题及答案 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
物理化学期末复习 一、单项选择题 1. 涉及焓的下列说法中正确的是() (A) 单质的焓值均等于零 (B) 在等温过程中焓变为零 (C) 在绝热可逆过程中焓变为零 (D) 化学反应中系统的焓变不一定大于内能变化 2. 下列三种胶体分散系统中，热力不稳定的系统是：() A.大分子溶胶 B.胶体电解质 C.溶胶 3. 热力学第一定律ΔU=Q+W 只适用于() (A) 单纯状态变化 (B) 相变化 (C) 化学变化 (D) 封闭物系的任何变化 4. 第一类永动机不能制造成功的原因是() (A) 能量不能创造也不能消灭 (B) 实际过程中功的损失无法避免 (C) 能量传递的形式只有热和功 (D) 热不能全部转换成功 5. 如图，在绝热盛水容器中，浸入电阻丝，通电一段时间，通电后水及电阻丝的温度均略有升高，今以电阻丝为体系有（） (A) W =0，Q <0，U <0 (B). W＞0，Q <0，U >0 (C) W <0，Q <0，U >0
(D). W <0，Q =0，U >0 6. 对于化学平衡, 以下说法中不正确的是（） (A) 化学平衡态就是化学反应的限度 (B) 化学平衡时系统的热力学性质不随时间变化 (C) 化学平衡时各物质的化学势相等 (D) 任何化学反应都有化学平衡态 7. 封闭系统内的状态变化：（） A 如果系统的?S >0，则该变化过程自发 sys B 变化过程只要对环境放热，则该变化过程自发 ，变化过程是否自发无法判断 C 仅从系统的?S sys 8. 固态的NH HS放入一抽空的容器中，并达到化学平衡，其组分数、独立组分 4 数、相数及自由度分别是（） A. 1，1，1，2 B. 1，1，3，0 C. 3，1，2，1 D. 3，2，2，2 9. 在定压下，NaCl晶体，蔗糖晶体，与它们的饱和混合水溶液平衡共存时，独立组分数C和条件自由度f'：（） A C=3，f'=1 B C=3，f'=2 C C=4，f'=2 D C=4，f'=3 10. 正常沸点时，液体蒸发为气体的过程中（） (A) ΔS=0 (B) ΔG=0
物理化学课后习题及答案(天津大学)第五版
第七章电化学 7.1用铂电极电解溶液。通过的电流为20 A，经过15 min后，问：（1）在阴极上能析出多少质量的?(2) 在的27 ?C，100 kPa下的？ 解：电极反应为 电极反应的反应进度为 因此： 7.2在电路中串联着两个电量计，一为氢电量计，另一为银电量计。当电路中 通电1 h后，在氢电量计中收集到19 ?C、99.19 kPa的；在银电量 计中沉积。用两个电量计的数据计算电路中通过的电流为多少。 解：两个电量计的阴极反应分别为 电量计中电极反应的反应进度为 对银电量计 对氢电量计
7.3用银电极电解溶液。通电一定时间后，测知在阴极上析出的 ，并知阴极区溶液中的总量减少了。求溶液中的和。 解：解该类问题主要依据电极区的物料守恒（溶液是电中性的）。显然阴极区溶液中的总量的改变等于阴极析出银的量与从阳极迁移来的银的量 之差： 7.4用银电极电解水溶液。电解前每溶液中含。阳极溶解下来的银与溶液中的反应生成，其反应可表示 为 总反应为 通电一定时间后，测得银电量计中沉积了，并测知阳极区溶液重 ，其中含。试计算溶液中的和。 解：先计算是方便的。注意到电解前后阳极区中水的量不变，量的改变为
该量由两部分组成（1）与阳极溶解的生成，（2）从阴极迁移到阳极 7.5用铜电极电解水溶液。电解前每溶液中含 。通电一定时间后，测得银电量计中析出，并测知阳极区溶 液重，其中含。试计算溶液中的和。 解：同7.4。电解前后量的改变 从铜电极溶解的的量为 从阳极区迁移出去的的量为 因此， 7.6在一个细管中，于的溶液的上面放入 的溶液，使它们之间有一个明显的界面。令的电流直上而下通过该管，界面不断向下移动，并且一直是很清晰的。以后，
物理化学经典习题(配南大傅献彩)
物理化学经典习题 一、填空题 1．硫酸与水可形成三种水合盐：H 2SO 4·H 2O 、H 2SO 4·2H 2O 、H 2SO 4 ·4H 2O 。常压下将一定量的H 2SO 4溶于水中，当达三相平衡时，能与冰、 H 2SO 4水溶液平衡共存的硫酸水合盐的分子中含水分子的数目是 。 2．Na +、H +的还原电极电势分别为 –2.71V 和 –0.83V ，但用Hg 作阴极电解 NaCl 溶液时，阴极产物是Na –Hg 齐，而不是H 2，这个现象的解释是 。 3．在稀亚砷酸溶液中通入过量的硫化氢制备硫化砷溶液。其胶团结构式为 。注明紧密层、扩散层、胶核、胶粒、胶团。 4．在两个具有0.001mAgNO 3溶液的容器之间是一个AgCl 多孔塞，在多孔塞两端放两个电极，接通直流电源后，溶液将向 极方向流动。 5． 反应 A ?→?1k B (Ⅰ) ; A ?→?2 k D (Ⅱ)。已知反应(Ⅰ)的活化能大于反应(Ⅱ)的活化能，加入适当催化剂 改变获得B 和D 的比例。 6．等温等压（298K 及p ?）条件下，某一化学反应在不做非体积功条件下进行，放热40.0 kJ·mol -1，若该反应通过可逆电池来完成，吸热 4.00 kJ·mol -1，则该化学反应的熵变为 。
7．若稀溶液表面张力γ与溶质浓度c的关系为γ0–γ =A + B ln c（γ0为纯溶剂表面张力，A、B为常数），则溶质在溶液表面的吸附量Γ与浓度c的关系为。 1O2(g) ═ H2O(l) 的8．298.2K、101.325kPa下，反应H2(g) + 2 (?r G m–?r F m)/ J·mol-1为。 二、问答题 1．为什么热和功的转化是不可逆的？ 1O2(g) ═ H2O(g)，2．在绝热钢筒中进行一化学反应：H2(g) + 2 在反应自发进行。问此变化中下述各量哪些为零，哪些大于零，哪些小于零？Q，W，?U，?H，?S和?F。 3．对单组分体系相变，将克拉贝龙方程演化为克-克方程的条件是什么？ 4．为什么有的化学反应速率具有负温度系数，即温度升高反应速率反而下降？ 5．为什么说，热化学实验数据是计算化学平衡常数的主要基础？ 三、计算题 1．苯在正常沸点353K下的?vap H m?= 30.77 kJ·mol-1，今将353K及p?下的1molC6H6(l)向真空等温蒸发为同温同压下的苯蒸气（设为理想气体）。
物理化学课后习题答案
四．概念题参考答案 1．在温度、容积恒定的容器中，含有A 和B 两种理想气体，这时A 的分压 和分体积分别是A p 和A V 。若在容器中再加入一定量的理想气体C ，问A p 和A V 的 变化为 ( ) (A) A p 和A V 都变大 (B) A p 和A V 都变小 (C) A p 不变，A V 变小 (D) A p 变小，A V 不变 答：(C)。这种情况符合Dalton 分压定律，而不符合Amagat 分体积定律。 2．在温度T 、容积V 都恒定的容器中，含有A 和B 两种理想气体，它们的 物质的量、分压和分体积分别为A A A ,,n p V 和B B B ,,n p V ，容器中的总压为p 。试 判断下列公式中哪个是正确的 ( ) (A) A A p V n RT = (B) B A B ()pV n n RT =+ (C) A A A p V n RT = (D) B B B p V n RT = 答：(A)。题目所给的等温、等容的条件是Dalton 分压定律的适用条件，所 以只有(A)的计算式是正确的。其余的,,,n p V T 之间的关系不匹配。 3． 已知氢气的临界温度和临界压力分别为633.3 K , 1.29710 Pa C C T p ==?。 有一氢气钢瓶，在298 K 时瓶内压力为698.010 Pa ?，这时氢气的状态为 （ ） (A) 液态 (B) 气态 (C)气-液两相平衡 (D) 无法确定 答：(B)。仍处在气态。因为温度和压力都高于临界值，所以是处在超临界 区域，这时仍为气相，或称为超临界流体。在这样高的温度下，无论加多大压力， 都不能使氢气液化。 4．在一个绝热的真空容器中，灌满373 K 和压力为 kPa 的纯水，不留一点 空隙，这时水的饱和蒸汽压 （ ） （A ）等于零 （B ）大于 kPa （C ）小于 kPa （D ）等于 kPa 答：（D ）。饱和蒸气压是物质的本性，与是否留有空间无关，只要温度定了， 其饱和蒸气压就有定值，查化学数据表就能得到，与水所处的环境没有关系。
关于物理化学课后习题答案
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第一章两个容积均为V的玻璃球泡之间用细管连结，泡内密封着标准状态下的空气。若将其中的一个球加热到 100 C，另一个球则维持 0 C，忽略连接细管中气体体积，试求该容器内空气的压力。 解：由题给条件知，（1）系统物质总量恒定；（2）两球中压力维持相同。 标准状态： 因此， 如图所示，一带隔板的容器中，两侧分别有同温、不同压的H2与N2，P(H2）=20kpa，P(N2)=10kpa,二者均可视为理想气体。 H2 3dm3 P(H2） T N2 1dm3 P(N2) T （1） 两种气体混合后的压力； （2）计算混合气体中H2和N2的分压力； （3）计算混合气体中H2和N2的分体积。 第二章 1mol水蒸气（H2O,g）在100℃，下全部凝结成液态水，求过程的功。假 设：相对水蒸气的体积，液态水的体积可以忽略不计。 1mol某理想气体与27℃，的始态下，先受某恒定外压恒温压缩至平衡态， 在恒容升温至℃，。求过程的W,Q, ΔU, ΔH。已知气体的体积Cv,m=*mol-1 *K-1。 容积为 m3的恒容密闭容器中有一绝热隔板，其两侧分别为0 C，4 mol的Ar(g)及150 C，2 mol的Cu(s)。现将隔板撤掉，整个系统达到热平衡，求末态温度
t及过程的。已知：Ar(g)和Cu(s)的摩尔定压热容分别为 及，且假设均不随温度而变。 解：图示如下 假设：绝热壁与铜块紧密接触，且铜块的体积随温度的变化可忽略不计 则该过程可看作恒容过程，因此 假设气体可看作理想气体，，则 冰（H2O,S）在100kpa下的熔点为0℃，此条件下的摩尔熔化焓 ΔfusHm=*mol-1 *K-1。已知在-10~0℃范围内过冷水（H2O,l）和冰的摩尔定压热容分别为Cpm（H2O,l）=*mol-1 *K-1和Cpm（H2O,S）=*mol-1 *K-1。求在常压及-10℃下过冷水结冰的摩尔凝固焓。 O, l）在100 C的摩尔蒸发焓。水和水蒸气已知水（H 2 在25~100℃间的平均摩尔定压热容分别为Cpm（H2O,l）=*mol-1 *K-1和Cpm （H2O,g）=*mol-1 *K-1。求在25C时水的摩尔蒸发焓。 应用附录中有关物资的热化学数据，计算 25 C时反应 的标准摩尔反应焓，要求：（1）应用25 C的标准摩尔生成焓数据；
南京大学《物理化学》每章典型例题
第一章 热力学第一定律与热化学 例题1 1mol 理想气体于27℃ 、101325Pa 状态下受某恒定外压恒温压缩到平衡，再由该状态恒容升温到97 ℃ ，则压力升到。求整个过程的W 、Q 、△U 及△H 。已知该气体的C V ，m 恒定为? ?K -1 。 解题思路：需先利用理想气体状态方程计算有关状态： (T 1=27℃, p 1=101325Pa ，V 1)→(T 2=27℃, p 2=p 外=，V 2=) →(T 3=97℃, p 3=，V 3= V 2) 例题2水在 -5℃ 的结冰过程为不可逆过程，计算时要利用0℃ 结冰的可逆相变过程，即 H 2O （l ，1 mol ，-5℃ ，θ p ） s ，1 mol ，-5℃，θ p ） ↓△H 2 ↑△H 4 H 2O （l ，1 mol ， 0℃，θp ）（s ，1 mol ，0℃，θ p ） ∴ △H 1=△H 2＋△H 3＋△H 4 例题3 在 时，使 5.27 克的甲醇(摩尔质量为32克) 在弹式量热计中恒容燃烧，放出 的热量。忽略压力对焓的影响。 (1) 计算甲醇的标准燃烧焓 θ m c H ?。 (2) 已知时 H 2O(l) 和CO 2(g)的标准摩尔生成焓分别为－ kJ·mol －1 、－ kJ·mol －1 ， 计算CH 3OH(l)的θ m f H ?。 (3) 如果甲醇的标准蒸发焓为 ·mol －1 ，计算CH 3OH(g) 的θ m f H ?。 解：(1) 甲醇燃烧反应：CH 3OH(l) + 2 3 O 2(g) → CO 2(g) + 2H 2O(l) Q V =θ m c U ?=－ kJ/32)mol =－ kJ·mol －1 Q p =θ m c H ?=θ m c U ?+ ∑RT v )g (B = (－－×××10－3 )kJ·.mol －1
物理化学试题及答案
物理化学试题及答案 C. 易于液化 D. 不易液化 2006-2007学年度上期物理化学试题,B, 水溶液置于绝热箱中，插入两个铜电极，以蓄电池为电源进行4、如图，将CuSO4 电解，可以看作封闭体系的是( )。 A. 绝热箱中所有物质 B. 两个铜电极 (可带计算器) C. 蓄电池和铜电极 一、判断题。判断下列说法的正误，在正确的说法后面打“?”，错误的说得分 D. CuSO水溶液 4法后面打“×”。(每小题1分，共10分) 5、在体系温度恒定的变化中,体系与环境之间( )。 1、温度一定的时候，气体的体积与压力的乘积等于常数。( ) A. 一定产生热交换 B. 一定不产生热交换 2、热力学过程中W的值应由具体过程决定 ( ) C. 不一定产生热交换 D. 温度恒定与热交换无关 3、系统的混乱度增加，则其熵值减小。( ) 6、下列定义式中，表达正确的是( )。 4、处于标准状态的CO (g)，其标准燃烧热为零。( ) A. G=H，TS B. G=A，PV C. A=U，TS C. H=U—PV 5、1mol理想气体从同一始态经过不同的循环途径后回到初始状态，其热力学能不变。 7、在一个绝热钢瓶中，发生一个放热的分子数增加的化学反应，那么( )。( )
A. Q > 0，W > 0，ΔU > 0 6、吉布斯判据适用于理想气体的任意过程。( ) B. ΔQ = 0，W = 0，ΔU < 0 7、四个热力学基本方程适用于所有封闭体系的可逆过程。( ) C. Q = 0，W = 0，ΔU = 0 8、在纯溶剂中加入少量不挥发的溶质后形成的稀溶液沸点将升高。( ) D. Q < 0，W > 0，ΔU < 0 9、惰性组分的加入将使反应的平衡转化率降低。( ) 8、ΔH =Q , 此式适用于下列哪个过程: ( )。 p10、只受温度影响的平衡系统自由度F=C-P+1。( ) 655A. 理想气体从10 Pa反抗恒外压10 Pa膨胀到10 Pa 5B. 0? , 10 Pa 下冰融化成水得分二、选择题。以下各题，只有一个正确选项，请将正确的选项填在相应位 置。(每小题3分，共45分) C. 电解 CuSO水溶液 4 54D. 气体从 (298 K, 10 Pa) 可逆变化到 (373 K, 10 Pa) 1. 一定压力下，当2 L理想气体从0?升温到273?时，其体积变为( )。 9、下述说法中，哪一种不正确:( )。 A. 5 L B. 4 L C. 6 L D. 1 L A. 焓是体系能与环境进行交换的能量 2、A、B两种理想气体的混合物总压力为100kPa，其中气体A的摩尔分数0.6，则气体B B. 焓是人为定义的一种具有能量量纲的热力学量的分压为( )。 C. 焓是体系状态函数 A. 100kPa B. 60kPa C. 40kPa D. 不确定 D. 焓只有在某些特定条件下，才与体系吸热相等 3、当实际气体的压缩因子Z 大于1的时候表明该气体( )。 10、凝固热在数值上与下列哪一种热相等:( )。 A. 易于压缩 B. 不易压缩 1
物理化学经典例题
一、选择题 1. 下面有关统计热力学的描述，正确的是：( ) A. 统计热力学研究的是大量分子的微观平衡体系 B. 统计热力学研究的是大量分子的宏观平衡体系 C. 统计热力学是热力学的理论基础 D. 统计热力学和热力学是相互独立互不相关的两门学科B 2.在研究N、V、U有确定值的粒子体系的统计分布时，令∑ni = N，∑niεi = U， 这是因为所研究的体系是：( ) A. 体系是封闭的，粒子是独立的 B 体系是孤立的，粒子是相依的 C. 体系是孤立的，粒子是独立的 D. 体系是封闭的，粒子是相依的C 3.假定某种分子的许可能级是0、ε、2ε和3ε，简并度分别为1、1、2、3 四个这样的分子构成的定域体系，其总能量为3ε时，体系的微观状态数为：( ) A. 40 B. 24 C. 20 D. 28 A 4. 使用麦克斯韦-波尔兹曼分布定律，要求粒子数N 很大，这是因为在推出该定律时：( ). ! A、假定粒子是可别的 B. 应用了斯特林近似公式C.忽略了粒子之间的相互作用 D. 应用拉氏待定乘因子法A 5.对于玻尔兹曼分布定律ni =(N/q)·gi·exp( -εi/kT)的说法：(1) n i是第i 能级上的粒子分布数; (2) 随着能级升高，εi 增大，ni 总是减少的; (3) 它只适用于可区分的独立粒子体系; (4) 它适用于任何的大量粒子体系其中正确的是：( ) A. (1)(3) B. (3)(4) C. (1)(2) D. (2)(4) C 6.对于分布在某一能级εi上的粒子数ni，下列说法中正确是：( ) A. n i与能级的简并度无关 B.εi 值越小，ni 值就越大 C. n i称为一种分布 D.任何分布的ni 都可以用波尔兹曼分布公式求出B 7. 15．在已知温度T时，某种粒子的能级εj = 2εi，简并度gi = 2gj，则εj 和εi 上分布的粒子数之比为：( ) A. 0.5exp(εj/2kT) B. 2exp(- εj/2kT) C. ( -εj/kT) D. 2exp( 2εj/kT) C 8. I2的振动特征温度Θv= 307K，相邻两振动能级上粒子数之n(v + 1)/n(v) = 1/2的温度是：( ) A. 306 K B. 443 K C. 760 K D. 556 K B 9.下面哪组热力学性质的配分函数表达式与体系中粒子的可别与否无关：( ) 《 A. S、G、F、Cv B. U、H、P、C v C. G、F、H、U D. S、U、H、G B 10. 分子运动的振动特征温度Θv 是物质的重要性质之一，下列正确的说法是：( C ) A.Θv 越高，表示温度越高 B.Θv 越高，表示分子振动能越小 C. Θv越高，表示分子处于激发态的百分数越小 D. Θv越高，表示分子处于基态的百分数越小 11.下列几种运动中哪些运动对热力学函数G与A贡献是不同的：( ) A. 转动运动 B. 电子运动 C. 振动运动 D. 平动运动D 12.三维平动子的平动能为εt = 7h2 /(4mV2/3 )，能级的简并度为：( ) A. 1 B. 3 C. 6 D. 2 C 的转动惯量J = ×10 -47 kg·m2 ，则O2 的转动特征温度是：( ) A. 10 K B. 5 K C. K D. 8 K C ; 14. 对于单原子分子理想气体，当温度升高时，小于分子平均能量的能级上分布的粒子数：( ) A. 不变 B. 增多 C. 减少 D. 不能确定C 15.在相同条件下，对于He 与Ne 单原子分子，近似认为它们的电子配分函数 相同且等于1，则He 与Ne 单原子分子的摩尔熵是：( ) A. Sm(He) > Sm (Ne) B. Sm (He) = Sm (Ne) C. Sm (He) < S m(Ne) D. 以上答案均不成立C 二、判断题 1．玻耳兹曼熵定理一般不适用于单个粒子。（√） 2．玻耳兹曼分布是最概然分布，但不是平衡分布。（×） 3．并不是所有配分函数都无量纲。（×） 4．在分子运动的各配分函数中平均配分函数与压力有关。（√） - 5．粒子的配分函数q 是粒子的简并度和玻耳兹曼因子的乘积取和。（×） 6．对热力学性质(U、V、N)确定的体系，体系中粒子在各能级上的分布数一定。（×） 7．理想气体的混合物属于独立粒子体系。（√）
物理化学第五版课后习题答案
第七章 电化学 7－1．用铂电极电解CuCl 2溶液。通过的电流为20 A ，经过15 min 后，问：（1）在阴极上能析出多少质量的Cu ？ (2) 在阳阴极上能析出多少体积的27℃, 100 kPa 下的Cl 2(g )? 解：(1) m Cu ＝ 201560635462.F ???＝5.527 g n Cu ＝201560 2F ??＝0.09328 mol (2) 2Cl n ＝2015602F ??＝0.09328 mol 2Cl V ＝00932830015 100 .R .??＝2.328 dm 3 7－2．用Pb (s )电极电解Pb (NO 3) 2溶液，已知溶液浓度为1g 水中含有Pb (NO 3) 21.66×10－2g 。通电一段时间，测得与电解池串联的银库仑计中有0.1658g 的银沉积。阳极区溶液质量为62.50g ，其中含有Pb (NO 3) 21.151g ，计算Pb 2+的迁移数。 解： M [Pb (NO 3) 2]＝331.2098 考虑Pb 2+：n 迁＝n 前－n 后＋n e ＝262501151166103312098(..)..--??－11513312098..＋01658 21078682 ..? ＝3.0748×10－3－3.4751×10－3＋7.6853×10－4 ＝3.6823×10－4 mol t ＋(Pb 2+ )＝4 4 36823107685310..--??＝0.4791 考虑3NO -： n 迁＝n 后－n 前 ＝1151 3312098 ..－262501151166103312098(..)..--??＝4.0030×10－3 mol t －(3 NO -)＝4 4 40030107658310..--??＝0.5209 7－3．用银电极电解AgNO 3溶液。通电一段时间后，阴极上有0.078 g 的Ag 析出，阳极区溶液溶液质量为23.376g ，其中含AgNO 3 0.236 g 。已知通电前溶液浓度为1kg 水中溶有7.39g 的AgNO 3。求Ag +和3NO -的迁移数。 解： 考虑Ag +： n 迁＝n 前－n 后＋n e ＝3233760236739101698731(..)..--??－023********..＋00781078682 .. ＝1.007×10－ 3－1.3893×10－ 3＋7.231×10－ 4
物理化学习题及答案
一、单选题（每题2分，共30分） 1. 在298K及101.325KPa下的1.00dm3氢气，等温可逆膨胀到 2.00 dm3，所做功的绝对值为C A、0.418 J B、0.0418 J C、70.3J D、7.11J 2. 对于孤立体系的实际过程，下列关系式不正确的是D A、W=0 B、Q=0 C、△U=0 D、△H=0 3. 一封闭系统进行可逆循环，其热温商之和D A、总是正值 B、总是负值 C、是温度的函数 D、总为零 4. 液体A和B混合成实际溶液时，当A和B之间的作用力大于相同分子之间的作用力时，该溶液对拉乌尔定律将 B A、产生正偏差 B、产生负偏差 C、不产生偏差 D、无法确定 5. 关于偏摩尔量，下面的叙述不正确的是B A、偏摩尔量是状态函数，其值与物质的量无关 B、偏摩尔量的值不能小于零 C、体系的强度性质无偏摩尔量 D、纯物质的偏摩尔量等于摩尔量 6.克拉贝龙方程dP/dT=△H m(相变)/T△Vm(相变)，其应用条件是D A、只适用于纯物质的气液、气固平衡 B、只适用于服从理想气体行为的为气液、气固平衡 C、任何纯物质的相变热不随温度而变的两相平衡 D、任何纯物质两相平衡体系 7.含KNO3和NaCl的水溶液与纯水达到渗透平衡，其自由度数f为D A、1 B、2 C、3 D、4 8.分解反应A(s)=B(g)+2C(g) 该反应的平衡常数Kp与分解压力P的数值之间为 C A、Kp=P3 B、Kp>P3 C、Kp
物理化学课后习题答案第九章
物理化学习题解答(九) 习题p109~116 1解： (1) Pt︱H2(p H2)︱HCl(a)︱Cl2(p Cl2)︱Pt 正极：Cl2(p Cl2)+ 2e-→2Cl-(a) 负极：H2(p H2) –2e-→2H+(a) 电池反应：H2(p H2) + Cl2(p Cl2)==2HCl(a) (2) Pt︱H2(p H2)︱H+(a H+)‖Ag+(a Ag+)︱Ag(s) 正极：Ag+(a Ag+)+ e-→Ag(s) 负极：H2(p H2) –2e-→2H+(a H+) 电池反应：H2(p H2) + Ag+(a Ag+)==2H+(a H+)+ Ag(s) (3) Ag(s)︱AgI(s)︱I-(a I-)‖Cl-(a Cl-)︱AgCl(s)︱Ag(s) 正极：AgCl(s) + e-→Ag(s) + Cl-(a Cl-) 负极：Ag(s) + I-(a I-)– e-→AgI(s) 电池反应：AgCl(s) + I-(a I-)==AgI(s) + Cl-(a Cl-) (4) Pb(s)︱PbSO4(s)︱SO42-(a SO42-)‖Cu2+(a Cu2+)︱Cu(s) 正极：Cu2+(a Cu2+) + 2e-→Cu(s) 负极：Pb(s) + SO42-(a SO42-)–2e-→PbSO4(s)
电池反应：Pb(s) + Cu2+(a Cu2+) + SO42-(a SO42-)==PbSO4(s) + Cu(s) (5) Pt︱H2(p H2)︱NaOH(a)︱HgO(s)︱Hg(l) 正极：HgO(s) + H2O (l)+ 2e-→Hg(l) + 2OH-(a OH-) 负极：H2(p H2)+ 2OH-(a OH-) –2e-→2H2O(l) 电池反应：HgO(s) + H2(p H2)==Hg(l)+H2O(l) (6) Pt︱H2(p H2)︱H+(a H+)︱Sb2O3(s)︱Sb(s) 正极：Sb2O3(s) + 6H+(a H+)+ 6e-→2Sb(s) + 3H2O(l) 负极：H2(p H2) –2e-→2H+(a H+) 电池反应：Sb2O3(s) + 3H2(p H2) ==2Sb(s) + 3H2O(l) (7) Pt︱Fe3+(a1)，Fe2+(a2)‖Ag+(a Ag+)︱Ag(s) 正极：Ag+(a Ag+)+ e-→Ag(s) 负极：Fe2+(a2) – e-→ Fe3+(a1) 电池反应：Ag+(a Ag+) + Fe2+( a2)==Fe3+( a1)+Ag(s) (8) Na(Hg)(a am)︱Na+(a Na+)‖OH-(a OH-)︱HgO(s)︱Hg(l)
南京大学《物理化学》(上学期)每章典型例题.doc
第一章 热力学第一定律与热化学 例题1 1mol 理想气体于27℃ 、101325Pa 状态下受某恒定外压恒温压缩到平衡，再由该状态恒容升温到97 ℃ ，则压力升到1013.25kPa 。求整个过程的W 、Q 、△U 及△H 。已知该气体的C V ，m 恒定为20.92J ?mol -1 ?K -1。 解题思路：需先利用理想气体状态方程计算有关状态： (1mol, T 1=27℃, p 1=101325Pa ，V 1)→(1mol, T 2=27℃, p 2=p 外=?，V 2=?) →(1mol, T 3=97℃, p 3=1013.25kPa ，V 3= V 2) 例题2 计算水在 θp ，-5℃ 的结冰过程的△H 、△S 、△G 。已知θ)(,,2l O H m p C ，θ )(,,2s O H m p C 及 水在 θ p ，0℃的凝固焓θm con H ?。 解题思路：水在 θp ，-5℃ 的结冰过程为不可逆过程，计算时要利用θp ，0℃结冰的可逆相变过程，即 H 2O （l ，1 mol ，-5℃ ，θp 2O （s ，1 mol ，-5℃，θp ） ↓△H 2,△S 2, △G 2 ↑△H 4,△S 4, △G 4 H 2O （l ，1 mol ， 0℃，θ p H 2O （s ，1 mol ，0℃，θ p ） △H 1=△H 2＋△H 3＋△H 4=θ)(,,2l O H m p C （273K-268K ）+θ m con H ?+θ )(,,2s O H m p C (268k-273K) △S 1=△S 2＋△S 3＋△S 4=θ)(,,2l O H m p C ln(273/268)+ θm con H ?/273+θ )(,,2s O H m p C ln(268/273) △G 1=△H 1-T 1△S 1 例题3 在 298.15K 时，使 5.27 克的甲醇(摩尔质量为32克) 在弹式量热计中恒容燃烧，放出 119.50kJ 的热量。忽略压力对焓的影响。 (1) 计算甲醇的标准燃烧焓 θ m c H ?。 (2) 已知298.15K 时 H 2O(l) 和CO 2(g)的标准摩尔生成焓分别为－285.83 kJ·mol －1 、－ 393.51 kJ·mol － 1，计算CH 3OH(l)的θ m f H ?。 (3) 如果甲醇的标准蒸发焓为 35.27kJ·mol － 1，计算CH 3OH(g) 的θ m f H ?。
物理化学习题集及答案2
相平衡 一、选择题： 1. 二组分体系恒温时．可能同时存在的最大相数为 （ ） (A) Φ=2 (B) Φ=3 (C) Φ=4 2. 在α、β两项中都含有A 和B 两种物质，当达相平衡时，下列哪种情况正确 （ ） A B A A A B A B (A ) (C) (D) (B )αααβαβββμμμμμμμμ==== 3. 在101325Pa 下，水、冰和水蒸气平衡的系统中，自由度为 （ ） (A) 0 (B) 1 (C) 2 4. 在密闭容器中有食盐饱和溶液，并且存在着从溶液中析出的细小食盐结晶，则系统的自由度是 （ ） (A) 0 (B) 1 (C) 2 (D) 3 5. 系统是N 2和O 2两种气体的混合物时，自由度应为 （ ） (A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4 6. 在101325 Pa 下，水和水蒸气呈平衡的系统，其自由度f 为 （ ） (A) 0 (B) 1 (C) 2 (D) 3 7. NH 4Cl(s)在真空容器中分解达到平衡NH 4Cl(s) → HCl(g) + NH 3(g) （ ） (A) K =3, Φ=2, f =2 (B) K =2, Φ=2, f =1 (C) K =1, Φ=2, f =1 (D) K =4, Φ=2, f =1 8. 25 ℃及标准压力下，NaCl(s)与其水溶液平衡共存 （ ） (A) K =1, Φ=2, f =1 (B) K =2, Φ=2, f =1 (C) K =2, Φ=2, f =0 (D) K =4, Φ=2, f =1 9. 已知在318 K 时纯丙酮的的蒸气压为43.063 kPa ，今测得氯仿的摩尔分数为0.30的丙酮－氯仿二元溶液上丙酮的蒸气压为26.77 kPa ，则此溶液： （ ） (A) 为理想液体混合物 (B) 对丙酮为负偏差 (C) 对丙酮为正偏差 (D) 无法确定 10. 苯(A)与甲苯(B)形成理想混合物，当把5 mol 苯与5 mol 甲苯混合形成溶液，这时，与溶液相平衡的蒸汽中，苯(A)的摩尔分数是： （ ）
物理化学经典习题
物理化学经典习题 一、填空题 1．硫酸与水可形成三种水合盐：H2SO4?H2O、H2SO4?2H2O 、H2SO4 ?4H2O。常压下将一定量的H2SO4溶于水中，当达三相平衡时，能与冰、 H2SO4水溶液平衡共存的硫酸水合盐的分子中含水分子的数目是。 2．Na+、H+的还原电极电势分别为–2.71V和–0.83V，但用Hg作阴极电解 NaCl溶液时，阴极产物是Na–Hg 齐，而不是H2，这个现象的解释是。3．在稀亚砷酸溶液中通入过量的硫化氢制备硫化砷溶液。其胶团结构式为。注明紧密层、扩散层、胶核、胶粒、胶团。 4．在两个具有0.001mAgNO3溶液的容器之间是一个AgCl多孔塞，在多孔塞两端放两个电极，接通直流电源后，溶液将向极方向流动。 5．反应 A B (Ⅰ) ; A D (Ⅱ)。已知反应(Ⅰ)的活化能大于反应(Ⅱ)的活化能，加入适当催化剂改变获得B和D的比例。 6．等温等压（298K及p?）条件下，某一化学反应在不做非体积功条件下进行，放热40.0 kJ?mol-1，若该反应通过可逆电池来完成，吸热 4.00 kJ?mol-1，则该化学反应的熵变为。 7．若稀溶液表面张力γ与溶质浓度c的关系为γ0 –γ = A + B ln c（γ0为纯溶剂表面张力， A、B 为常数），则溶质在溶液表面的吸附量Γ与浓度c的关系为。8．298.2K、101.325kPa下，反应 H2(g) + O2(g) ═ H2O(l) 的 (?rGm– ?rFm)/ J?mol-1为。 二、问答题 1．为什么热和功的转化是不可逆的？ 2．在绝热钢筒中进行一化学反应：H2(g) + O2(g) ═ H2O(g)，在反应自发进行。问此变化中下述各量哪些为零，哪些大于零，哪些小于零？Q，W，?U，?H，?S和 ?F。 3．对单组分体系相变，将克拉贝龙方程演化为克-克方程的条件是什么？ 4．为什么有的化学反应速率具有负温度系数，即温度升高反应速率反而下降？ 5．为什么说，热化学实验数据是计算化学平衡常数的主要基础？ 三、计算题 1．苯在正常沸点353K下的?vapHm? = 30.77 kJ?mol-1，今将353K及p?下的1molC6H6(l)向真空等温蒸发为同温同压下的苯蒸气（设为理想气体）。 (1) 求算在此过程中苯吸收的热量Q与所做的功W； (2) 求苯的摩尔气化熵 ?vapSm? 及摩尔气化自由能 ?vapGm?； (3) 求环境的熵变 ?S环，并判断上述过程是否为不可逆过程。 2．把一定量的气体反应物A迅速引入一个温度800K的抽空容器内，待反应达到指定温度后计时（已有一部分A分解）。已知反应的计量方程为 2A(g) 2B(g) + C(g) ，反应的半衰期与起始浓度无关；t=0时，p总=1.316×104Pa ；t=10min时，p总 =1.432×104Pa ；经很长时间后，p总 =1.500×104Pa。试求： (1) 反应速率常数k和反应半衰期t1/2 ； (2) 反应进行到1小时时，A物质的分压和总压各为多少？ 3．A和B能形成两种化合物A2B和AB2，A的熔点比B低，A2B的相合熔点介于A和B之间，
物理化学第五版课后习题答案
第十章 界面现象 10－1 请回答下列问题： (1) 常见的亚稳定状态有哪些？为什么产生亚稳态？如何防止亚稳态的产生？ (2) 在一个封闭的钟罩，有大小不等的两个球形液滴，问长时间放置后，会出现什么现象？ (3) 下雨时，液滴落在水面上形成一个大气泡，试说明气泡的形状和理由？ (4) 物理吸附与化学吸附最本质的区别是什么？ (5) 在一定温度、压力下，为什么物理吸附都是放热过程？ 答： (1) 常见的亚稳态有：过饱和蒸汽、过热液体、过冷液体、过饱和溶液。产生这些状态的原因就是新相难以生成，要想防止这些亚稳状态的产生，只需向体系中预先加入新相的种子。 (2) 一断时间后，大液滴会越来越大，小液滴会越来越小，最终大液滴将小液滴“吃掉”， 根据开尔文公式，对于半径大于零的小液滴而言，半径愈小，相对应的饱和蒸汽压愈大，反之亦然，所以当大液滴蒸发达到饱和时，小液滴仍未达到饱和，继续蒸发，所以液滴会愈来愈小，而蒸汽会在大液滴上凝结，最终出现“大的愈大，小的愈小”的情况。 (3) 气泡为半球形，因为雨滴在降落的过程中，可以看作是恒温恒压过程，为了达到稳定状态而存在，小气泡就会使表面吉布斯函数处于最低，而此时只有通过减小表面积达到，球形的表面积最小，所以最终呈现为球形。 (4) 最本质区别是分子之间的作用力不同。物理吸附是固体表面分子与气体分子间的作用力为德华力，而化学吸附是固体表面分子与气体分子的作用力为化学键。 (5) 由于物理吸附过程是自发进行的，所以ΔG ＜0，而ΔS ＜0，由ΔG =ΔH －T ΔS ，得 ΔH ＜0，即反应为放热反应。 10－2 在293.15K 及101.325kPa 下，把半径为1×10－3m 的汞滴分散成半径为1×10－9m 的汞滴，试求此过程系统表面吉布斯函数变(ΔG )为多少？已知293.15K 时汞的表面力为0.4865 N ·m －1。 解： 3143r π＝N ×3243r π N ＝3132 r r ΔG ＝2 1 A A dA γ? ＝γ(A 2－A 1)＝4πγ·( N 22 r －21 r )＝4πγ·(3 12 r r －21r )
物理化学试题及答案B
2006—2007学年度上期物理化学试题（B） 考试（考查）命题人：刘勇审题: 开（闭）卷笔试时间：120分钟满分：100分 （可带计算器） 一、判断题.判断下列说法的正误，在正确的说法后面打“√",错误的说 法后面打“×”。（每小题1分，共10分) 1、温度一定的时候,气体的体积与压力的乘积等于常数。( ×） 2、热力学过程中W的值应由具体过程决定 ( √ ） 3、系统的混乱度增加，则其熵值减小。(×） 4、处于标准状态的CO (g）,其标准燃烧热为零.( × ) 5、1mol理想气体从同一始态经过不同的循环途径后回到初始状态，其热力学能不变。 ( √ ） 6、吉布斯判据适用于理想气体的任意过程。(×） 7、四个热力学基本方程适用于所有封闭体系的可逆过程.(√ ） 8、在纯溶剂中加入少量不挥发的溶质后形成的稀溶液沸点将升高.( √ ) 9、惰性组分的加入将使反应的平衡转化率降低。（× ) 10、只受温度影响的平衡系统自由度F=C—P+1。( √ ） 二、选择题。以下各题，只有一个正确选项，请将正确的选项填在相应位 置。（每小题3分,共45分） 1。一定压力下，当2 L理想气体从0℃升温到273℃时,其体积变为（ B ). A。 5 L B。 4 L C。 6 L D. 1 L 2、A、B两种理想气体的混合物总压力为100kPa，其中气体A的摩尔分数0.6，则气体B 的分压为（ C ）。 A. 100kPa B。 60kPa C. 40kPa D。不确定 3、当实际气体的压缩因子Z大于1的时候表明该气体（ B )。 A。易于压缩 B. 不易压缩 C. 易于液化 D。不易液化 4、如图，将CuSO4水溶液置于绝热箱中，插入两个铜电极，以蓄电池为电源进行电 解，可以看作封闭体系的是（ A ）。 A。绝热箱中所有物质 B。两个铜电极 C。蓄电池和铜电极 D。 CuSO4水溶液 5、在体系温度恒定的变化中，体系与环境之间（ C )。 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 6、下列定义式中，表达正确的是（ B ）。 A. G=H＋TS B. G=A＋PV C. A=U＋TS C。 H=U—PV 7、在一个绝热钢瓶中，发生一个放热的分子数增加的化学反应，那么（ C )。 A. Q > 0，W 〉 0，ΔU > 0 B。ΔQ = 0，W = 0,ΔU < 0 C。 Q = 0,W = 0，ΔU = 0 D。 Q < 0，W > 0,ΔU 〈 0 8、ΔH =Q p，此式适用于下列哪个过程：（ B )。 A. 理想气体从106 Pa反抗恒外压105 Pa膨胀到105 Pa B。 0℃ , 105 Pa 下冰融化成水 C。电解 CuSO4水溶液 D. 气体从 (298 K， 105 Pa) 可逆变化到（373 K， 104 Pa） 9、下述说法中,哪一种不正确:( A )。 A。焓是体系能与环境进行交换的能量 B. 焓是人为定义的一种具有能量量纲的热力学量 题号一二三四总分得分 得分 得分