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-化学动力学(圣才出品)
物理化学(天津大学第五版)课后答案
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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-物理化学课后习题答案(全)
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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 1TT 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=nRT111 )/(11-=⋅=⋅=⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=T TVV p nR V T p nRT V T V V p p V α 1211 )/(11-=⋅=⋅=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=p p V V pnRT 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 623.1461815.300314.8300106.1213=⨯⨯⨯== 每小时90kg 的流量折合p 摩尔数为133153.144145.621090109032-⋅=⨯=⨯=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:33714.015.273314.81016101325444--⋅=⨯⨯⨯=⋅=⋅=m kg M RT p M V n CH CH CHρ 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)(0000.10010000.100000.250000.1252cm cm V l O H ==-=ρn=m/M=pV/RTmol g pV RTm M ⋅=⨯-⨯⨯==-31.301013330)0000.250163.25(15.298314.841-5 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
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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。
天津大学物理化学第五版上、下答案
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天津大学物理化学第五版上、下答案第一章 气体pVT 性质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 pV 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=nRT111 )/(11-=⋅=⋅=⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=T TVV p nR V T p nRT V T V V p p V α 1211 )/(11-=⋅=⋅=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=p p V V pnRT 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 623.1461815.300314.8300106.1213=⨯⨯⨯== 每小时90kg 的流量折合p 摩尔数为133153.144145.621090109032-⋅=⨯=⨯=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:33714.015.273314.81016101325444--⋅=⨯⨯⨯=⋅=⋅=m kg M RT p M V n CH CH CHρ 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)(0000.10010000.100000.250000.1252cm cm V l O H ==-=ρn=m/M=pV/RTmol g pV RTm M ⋅=⨯-⨯⨯==-31.301013330)0000.250163.25(15.298314.841-5 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
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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。
天津大学《物理化学》第五版-习题及解答
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及。
要确定 ,只需对第二步应用绝热状态方程
因此
,对双原子气体
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
12 / 144
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。
证明:根据理想气体绝热方程,
T
及过程的
。
解:过程图示如下
显然,在过程中 A 为恒压,而 B 为恒容,因此
11 / 144
同上题,先求功 同样,由于汽缸绝热,根据热力学第一定律
2.23 5 mol 双原子气体从始态 300 K,200 kPa,先恒温可逆膨胀到压力为 50 kPa,在绝热可
逆压缩到末态压力 200 kPa。求末态温度 T 及整个过程的 解:过程图示如下
及。 解:先确定系统的始、末态
对于途径 b,其功为
根据热力学第一定律
2.6 4 mol 的某理想气体,温度升高 20 C°,求 解:根据焓的定义
的值。
2.10 2 mol 某理想气体,
。由始态 100 kPa, 50 dm 3,先恒容加热使压力体积
增大到 150 dm 3,再恒压冷却使体积缩小至 25 dm 3。求整个过程的
此
假设气体可看作理想气体,
,则
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2.16 水煤气发生炉出口的水煤气的温度是
1100 °C,其中 CO(g)和 H2(g)的摩尔分数均为
0.5。若每小时有 300 kg 的水煤气由 1100 °C 冷却到 100 °C,并用所收回的热来加热水,是
水温由 25 °C 升高到 75 °C。求每小时生产热水的质 量。 CO(g)和 H2(g)的摩尔定压热容
天津大学物理化学教研室《物理化学》(第5版)配套模拟试题及详解
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天津大学物理化学教研室《物理化学》(第5版)配套模拟试题及详解一、选择题1.下列诸过程可应用公式dU=(C p-nR)dT进行计算的是()。
A.实际气体恒压可逆冷却B.恒容搅拌某液体以升高温度C.理想气体绝热可逆膨胀D.量热弹中的燃烧过程【答案】C【解析】原式dU=,由推导过程可知此式只适用于理想气体。
2.一个纯物质的膨胀系数α=(T为绝对温度),则该物质的摩尔恒压热容C p将()。
A.与体积V无关B.与压力P无关C.与温度T无关D.与V、P、T均有关【答案】B【解析】根据即在等压条件下V对T的二阶导数,所以与P无关。
3.一定量组成一定的均相系统,无非体积功且定温时,其吉布斯函数随压力的增大而()。
A.增大B.减小C.不变D.无法确定【答案】A【解析】由热力学基本公式dG=-SdT+Vdp可知,(∂G/∂p)T=V>0。
4.定温定压下,液态水变为水蒸气,系统的热力学函数()。
A.熵增加,焓减小B.熵减小,焓增加C.熵和焓都减小D.熵和焓都增加【答案】D【解析】由热力学基本方程dH=TdS+Vdp可得,=T>0,即焓与熵同向变化。
液态水变为水蒸气吸热,熵增加,即焓也增加。
5.某物质溶解在互不相溶的两液相α和β中,该物质在α相中以A形式存在,在β相中以A2形式存在,则α和β两相平衡时:()。
【答案】D【解析】平衡条件:不同相中同种物质化学势必定相等,否则化学势高的一相必然向化学势低的一相转变。
6.反应CO (g )+H 2O (g )CO 2(g )+H 2(g )在973K 时压力平衡常数K p=0.71,若此时各物质分压为P CO =100kPa ,2H O p =50kPa ,2CO p =2H p =10kPa ,则( )。
A .反应向右进行B .反应向左进行C .反应处于化学平衡状态D .反应进行的方向难以确定 【答案】A【解析】计算此时的压力J p =10100.0250100⨯=⨯<K p ,,所以反应向右进行直到J p = K p使得反应达平衡为止。
《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
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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。
最新天津大学物理化学第五版上、下册答案
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最新天津大学物理化学第五版上、下册答案天津大学物理化学第五版上、下册答案第一章气体pVT 性质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 pV 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=nRT111 )/(11-=?=?==??? ????=T TVV p nR V T p nRT V T V V p p V α 1211 )/(11-=?=?=???? ????-=???? ????-=p p V V pnRT 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 623.1461815.300314.8300106.1213=== 每小时90kg 的流量折合p 摩尔数为133153.144145.621090109032-?=?=?=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:33714.015.273314.81016101325444--?==?=?=m kg M RT p M V n CH CH CHρ1-4 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)(0000.10010000.100000.250000.1252cm cm V l O H ==-=ρn=m/M=pV/RTmol g pV RTm M ?=?-??==-31.301013330)0000.250163.25(15.298314.841-5 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。
天津大学物理化学教研室《物理化学》(第5版)上册配套题库名校考研真题+课后习题+章节题库模拟试题
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目 录第一部分 名校考研真题第1章 气体的pVT关系第2章 热力学第一定律第3章 热力学第二定律第4章 多组分系统热力学第5章 化学平衡第6章 相平衡第二部分 课后习题第1章 气体的ρVT关系第2章 热力学第一定律第3章 热力学第二定律第4章 多组分系统热力学第5章 化学平衡第6章 相平衡第三部分 章节题库第1章 气体的ρVT关系第2章 热力学第一定律第3章 热力学第二定律第4章 多组分系统热力学第5章 化学平衡第6章 相平衡第四部分 模拟试题天津大学物理化学教研室《物理化学》(第5版)配套模拟试题及详解第一部分 名校考研真题第1章 气体的pVT 关系一、填空题1.各种不同的真实气体的对比参数,反映了其所处状态偏离( )的倍数,在三个对比参数中,只要有( )分别相同,即可认为处于相同的对应状态。
[南京航空航天大学2012研]【解析】对比参数是指:,其中分别为临界压力、临界摩尔体积和临界温度。
当不同气体有两个对比参数相等时,第三个对比参数也将(大致)相等,称为对应状态原理。
2.一定温度时,真实气体的标准态是指( )压力( )理想气体。
[南京航空航天大学2012研]3.严格说来,只有在( )的极限情况下,真实气体才服从理想气体状态方程式;不过,在低于几MPa 的压力下,真实气体应用理想气体状态方程式其精度可满足一般的工程计算需要,对于难液化的真实气体,其适用的压力范围上限相对( )。
[南京航空航天大学2011研]临界点;两个对比参数【答案】标准;假想的【答案】压力趋近于零;较宽【答案】4.道尔顿分压定律适用于混合气体中的组分气体在单独存在于与混合气体具有相同( )、相同( )条件下,组分气体的分压与混合气体总压的关系。
[南京航空航天大学2011研]5.温度越( ),使气体液化所需的压力越大,对于一个确定的液体存在一个确定的温度,在此温度之上,压力再大,也不会使气体液化,该温度称为该气体的( )。
[南京航空航天大学2011研]6.当真实气体的压缩因子Z ( )1时,说明真实气体的V m 比相同条件下理想气体的V m 要大,此时的真实气体比理想气体( )被压缩。
天大物理化学(第五版)课后习题答案
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天津大学物理化学(第五版)习题答案32.双光气分解反应为一级反应。
将一定量双光气迅速引入一个280 ºC的容器中,751 s后测得系统的压力为2.710 kPa;经过长时间反应完了后系统压力为4.008 kPa。
305 ºC时重复试验,经 320 s系统压力为2.838 kPa;反应完了后系统压力为3.554 kPa。
求活化能。
解:根据反应计量式,设活化能不随温度变化33.乙醛(A)蒸气的热分解反应如下518 ºC下在一定容积中的压力变化有如下两组数据:纯乙醛的初压100 s后系统总压53.329 66.66126.664 30.531(1)求反应级数,速率常数;(2)若活化能为,问在什么温度下其速率常数为518 ºC下的2倍:解:(1)在反应过程中乙醛的压力为,设为n级反应,并令m = n -1,由于在两组实验中kt相同,故有该方程有解(用MatLab fzero函数求解)m = 0.972,。
反应为2级。
速率常数(3)根据Arrhenius公式34.反应中,在25 ºC时分别为和,在35 ºC时二者皆增为2倍。
试求:(1)25 ºC时的平衡常数。
(2)正、逆反应的活化能。
(3)反应热。
解:(1)(2)(3)35.在80 % 的乙醇溶液中,1-chloro-1-methylcycloheptane的水解为一级反应。
测得不同温度t下列于下表,求活化能和指前因子A。
0 25 35 45解:由Arrhenius公式,,处理数据如下3.6610 3.3540 3.2452 3.1432-11.4547 -8.0503 -6.9118 -5.836236. 在气相中,异丙烯基稀丙基醚(A)异构化为稀丙基丙酮(B)是一级反应。
其速率常数k于热力学温度T的关系为150 ºC时,由101.325 kPa的A开始,到B的分压达到40.023 kPa,需多长时间。
天津大学物理化学教研室《物理化学》第5版上册课后习题(气体的pVT关系)【圣才出品】
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天津大学物理化学教研室《物理化学》第 5 版上册名课后习题 第 1 章 气体的ρVT 关系
1.1 物质的体膨胀系数 av 与等温压缩率 kT 的定义如下:
,
试导出理想气体的
与压力,温度的关系。
解:由理想气体状态方程: pV=nRT,分别做如下微分:
(2)混合后的分压:
(3)混合后的分体积:
1.9 氯乙烯、氯化氢及乙烯构成的混合气体中,各组分的摩尔分数分别为 0.89,0.09 及 0.02。在恒定压力 101.325 kPa 下,用水吸收掉其中的氯化氢气体后所得的混合气体中 增加了分压为 2.670 kPa 的水蒸气。试求洗涤后混合气体中氯乙烯和乙烯的分压力。
输送贮存气体所用时间为:
1.3 0℃,101.325 kPa,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:低压下甲烷可视为理想气体,由理想气体状态方程 pV=nRT,可得:
所以
1.4 一抽成真空的球形容器,质量为 25.0000 g。充以 4℃的水之后,总质量为
1.10 室温下一高压釜内有常压的空气,为确保实验安全进行需采用同样温度的纯氮进 行置换,步骤如下:向釜内通氮气直到 4 倍于空气的压力,然后将釜内混合气体排出直至 恢复常压。重复三次。求釜内最后排气至常压时,该空气中氧的摩尔分数。设空气中氧、氮 摩尔分数之比为 1:4。
解:温度一定时,每次通氮气前后氧的分压不变,每次排气前后氧的摩尔分数也不变。 设开始时氧的摩尔分数为: 第一次充气后氧的摩尔分数为: 第一次放气后氧的分压力:
将其中的一个球加热到 100℃,另一个球维持 0℃,忽略连接细管中气体体积,试求该容器
天津大学第五版物理化学上册习题集答案解析
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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 pV 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=nRT111 )/(11-=⋅=⋅=⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=T TVV p nR V T p nRT V T V V p p V α 1211 )/(11-=⋅=⋅=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=p p V V pnRT V p p nRT V p V V T T T κ 1-2 气柜有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,气柜氯乙烯的物质的量为mol RT pV n 623.1461815.300314.8300106.1213=⨯⨯⨯==每小时90kg 的流量折合p 摩尔数为 133153.144145.621090109032-⋅=⨯=⨯=h mol M v Cl H Cn/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:33714.015.273314.81016101325444--⋅=⨯⨯⨯=⋅=⋅=m kg M RT p M V n CH CH CH ρ1-4 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)(0000.10010000.100000.250000.1252cm cm V l O H ==-=ρn=m/M=pV/RTmol g pV RTm M ⋅=⨯-⨯⨯==-31.301013330)0000.250163.25(15.298314.841-5 两个体积均为V 的玻璃球泡之间用细管连接,泡密封着标准状况条件下的空气。
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-第7~9章【圣才出品】
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第7章电化学7.1 复习笔记一、电解过程、电解质溶液及法拉第定律1.电解池和原电池相关概念电极反应:在极板与溶液界面上进行的化学反应称为电极反应。
电池反应:两个电极反应之和为总的化学反应,对应原电池为电池反应;对应电解池则为电解反应。
阳极:发生氧化反应的电极,在原电池中对应负极,在电解池中对应正极。
阴极:发生还原反应的电极,在原电池中对应正极,在电解池中对应负极。
2.法拉第定律数学表达式法拉第定律说明通过电极的电量正比于电极反应的反应进度与电极反应电荷数的乘积。
其中,F=L e为法拉第常数,一般取F=96485 C·mol-1,近似数为96500 C·mol-1。
二、离子的迁移数1.电迁移与迁移数定义(1)电迁移把在电场作用下溶液中阳离子、阴离子分别向两极移动的现象称为电迁移。
(2)迁移数定义离子B的迁移数为该离子所运载的电流占总电流的分数,以符号t表示,其量纲为1。
正离子迁移数t+=Q+/(Q++Q-)=v+/(v++v-)=u+/(u++u-)负离子迁移数t-=Q-/(Q++Q-)=v-/(v++v-)=u-/(u++u-)式中,u+与u-称为电迁移率,它表示在一定溶液中,当电势梯度为1V·m-1时,正、负离子的运动速率,单位为m2·V-1·s-1。
上述两式表明,正(负)离子迁移电量与在同一电场下正、负离子运动速率v+、v-有关。
2.适用条件温度及外电场一定且只含有一种正离子和一种负离子的电解质溶液。
其电解质溶液中含有两种以上正(负)离子时,则其中某一种离子B的迁移数计算式为3.电迁移率将离子B在指定溶剂中电场强度E=1 V·m-1时的运动速度称为该离子的电迁移(又称为离子淌度),以u B表示。
(m2·V-1·s-1)三、电导、电导率、摩尔电导率1.电导G=1/R电阻R的倒数称为电导,单位为S(西门子),1 S=1 Ω-1。
物理化学课后习题答案天津大学(第五版详解)
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微小液滴的附加压力
:(1)
7.18 25 ØC 时碘酸钡
在纯水中的溶解度为 中
。假定 溶液中的
可以应用德拜-休克尔极限公式,试计算该盐在 溶解度。 解: 先利用 25 ØC 时碘酸钡 于是稀溶液可近似看作
在纯水中的溶解度求该温度下其溶度积。由 ,因此,离子强度为
设在
中
溶液中
的溶解度为 ,则
9
整理得到
采用迭代法求解该方程得 所以在 中 溶液中 的溶解度为
电动势、各电池反应的摩尔 Gibbs 函数变及标准平衡常数,并指明的电池反应能 否自发进行。
解:(1)电池反应
根据 Nernst 方程
14
(2)电池反应
(3)电池反应
7.27
写出下列各电池的电池反应和电动势的计算式。
解:该电池为浓差电池,其电池反应为
因此,
15
7.28
写出下列电池的电池反应。计算 25 ºC 时的电动势,并指明反应能否自发 (X 表示卤素)。
。
7.23
氨可以作为燃料电池的燃料,其电极反应及电池反应分别为
试利用物质的标准摩尔生成 Gibbs 函数,计算该电池在 25 ØC 时的标准电 动势。 解:查表知各物质的标准摩尔生成 Gibbs 函数为
0 电池反应的标准摩尔 Gibbs 函数为
12
7.24
写出下列各电池的电池反应,并写出以活度表示的电动势公式。
的
22
。
(1)计算理论分解电压; (2)若两电极面积均为 与电流密度的关系分别为 ,电解液电阻为 , 和 的超电势
问当通过的电流为 1 mA 时,外加电压为若干。 解:(1)电解 电动势 1.229 V 即为 (2)计算得到 和 溶液将形成电池 的理论分解电压。 的超电势 分别为 ,该电池的
天津大学物理化学教研室《物理化学》第5版上册课后习题(热力学第二定律)【圣才出品】
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天津大学物理化学教研室《物理化学》第5版上册名课后习题第3章热力学第二定律3.1卡诺热机在T1=600K的高温热源和T2=300K的低温热源间工作。
求:(1)热机效率η;(2)当向环境作功-W=1000KJ时,系统从高温热源吸收的热Q1及向低温热源放出的热-Q2。
解:(1)根据热机效率的定义由,得3.2某地热水的温度为65℃,大气温度为20℃。
若分别利用一可逆热机和一不可逆热机从地热水中取出1000J的热量。
(1)分别计算两热机对外所作功。
已知不可逆热机效率是可逆热机效率的80%;(2)分别计算两热机向大气中放出的热。
解:热水为高温热源大气为低温热源(1)由可逆热机效率可得(2)可得3.3卡诺热机在T1=900K的高温热源和T2=300K的低温热源间工作。
求:(1)热机效率η;(2)当向低温热源放热-Q2=100kJ时,系统从高温热源吸热Q1及对环境所作的功-W。
解:(1)根据热机效率的公式。
(2)由,可得。
3.4冬季利用热泵从室外0℃的环境吸热,向室内18℃的房间供热。
若每分钟用100kJ 的功开动热泵,试估算热泵每分钟最多能向室内供热多少?解:高温热源(室内):低温热源(室外):所以即热源每分钟至多向室内供热1617.5kJ。
3.5高温热源温度T1=600K,低温热源温度T2=300K。
今有120kJ的热直接从高温热源传给低温热源,求此过程两热源的总熵变△S。
解:热源可看作无限大,因此此传热过程可看作可逆过程。
由熵的定义知3.6不同的热机工作于T1=600K的高温热源及T2=300K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Q1=300kJ时,两热源的总熵变△s。
(1)可逆热机效率η=0.5;(2)不可逆热机效率η=0.45;(3)不可逆热机效率η=0.4。
解:因高温、低温热源处于平衡状态,在交换一定量的热量之后,发生极微小的变化,其熵变有着确定的数值,且两热源的熵变之和等于隔离系统的总熵变。
天津大学物理化学教研室《物理化学》第5版上册课后习题(化学平衡)【圣才出品】
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由题给条件,25℃下反应达平衡时,分解产生的总压力为
所以
于是,平衡时
。
(1)设反应前 H2S 的压力为 p0,平衡时氨气的分压为 p1
温度一定, 一定,则
解得 p1=18.873kPa 平衡时系统总压为
(2) 开始时
。
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解:两还原反应的化学反应方程式如下
CO 与水蒸气的反应为
显然,反应(3)=反应(2)-反应(1),则
。
对于反应(1),平衡时
,则
于是
同理,对于反应(2),平衡时
,则
于是
同理,对于反应ol,平衡转化率为 ,则
所以 解得
。
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5.9 在真空容器中放入 NH4HS(s),于 25℃下分解为 NH3(g)与 H2S(g),平 衡时容器内的压力为 66.66 kPa。
(1)当放入 NH4HS(s)时容器内已有 39.99 kPa 的 H2S(g),求平衡时容器中的 压力。
(2)容器内原有 66.66 kPa 的 NH3(g),问 H2S 压力为多大时才能形成 NH4HS(s)? 解:反应的化学方程式为
解:(1)对于反应
,有
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在混合气体中, 根据化学反应等温方程
,有
,反应正向进行,即 Ag 为发生腐蚀生成 Ag2S。
(2)要使 Ag 不会发生腐蚀生成 Ag2S,即上述反应不会发生,则需要满足
。
设反应总压为 p,混合气体中 H2S 气体的体积分数为
天津大学 第五版 物理化学上册习题答案
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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 1TT 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=nRT111 )/(11-=⋅=⋅=⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=T TVV p nR V T p nRT V T V V p p V α 1211 )/(11-=⋅=⋅=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=p p V V pnRT 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 623.1461815.300314.8300106.1213=⨯⨯⨯==每小时90kg 的流量折合p 摩尔数为 133153.144145.621090109032-⋅=⨯=⨯=h mol M v Cl H Cn/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:33714.015.273314.81016101325444--⋅=⨯⨯⨯=⋅=⋅=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)(0000.10010000.100000.250000.1252cm cm V l O H ==-=ρn=m/M=pV/RTmol g pV RTm M ⋅=⨯-⨯⨯==-31.301013330)0000.250163.25(15.298314.841-5 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。
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(4)对于速率方程不符合 =kcAnA
cnB B
的反应,不能应用级数。
5.在每个反应组分的分级数都是一级的二级反应中,若维持其中一组分的浓度远远大 于另一组份的浓度,反应过程中其浓度变化可以忽略不计,从而使此反应表现为一级反应, 这种情况称为假一级反应。
二、速率常数的积分形式 1.半衰期 反应物反应掉一半所需要的时间定义为反应的半衰期,以符号 t1/2 表示。
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三、速率方程的确定 速率方程的确定方法有尝试法、半衰期法、初始速率法隔离法。 1.尝试法(试差法) 尝试法就是看某一化学反应的 cA 与 t 间的关系适合于哪一级数的动力学积分式,从而 确定该反应的反应级数。由于二级反应最为常见,通常首先尝试 1/cA~t 图。 2.半衰期法 如上,反应的半衰期的对数和初始浓度成直线关系,直线的斜率为(1-n)。只要获得 两个不同浓度下对应的半衰期的数值,就可以求得反应的级数 n。 3.初始速率法 设反应的速率方程为
def
d = (1 B)dnB ,所以转化速率 为:
转化速率的单位为 mol·s-1。 注意:
(1)反应的转化速率 是广度量,依赖于反应系统的大小;
(2)对于非依时计量反应,转化速率的数值与用来表示速率的物质 B 的选择无关; (3)与化学计量式的写法有关,应用上述定义式时必须指明化学反应方程式。
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则初始速率为
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。对其求对数,保持 B, C,…等组分不变,只改变 A
组分初始浓度,则可得如下方程:
式中 K 为常数。故可以通过对数据
作图为直线,其斜率即为 n A。
4.隔离法 在该法中,除了要确定反应分级数的组分 A 之外,使其他的组分浓度大大过量,因此 在反应中可以认为这些组分的浓度为常数,从而认为反应是假 n A 级反应。
常采用某指定反应物 A 的消耗速率或某指定产物 Z 的生成速率表示反应速率:
注意: (1)对于特定反应,反应速率 υ 是惟一确定的,υ 不需注以下角; (2)反应物的消耗速率或产物的生成速率随物质 B 的选择而异,υ 需用下角标注明; (3)各不同物质的消耗速率或生成速率与各自的化学计量数的绝对值成正比。
2.符合通式 −dcA dt = kAcAn ,且 n=0, 1, 2, 3, n(n 也可以为分数 1/2, 3/2,…)的动力 学方程积分式以及动力学特征如表 11-1 所示。
对于 n 级反应,上式应用于:(1)只有一种反应物;(2)反应物浓度符合化学计量比 的多种反应物的反应。
表 11-1
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aA + bB + → 产物
= kcAa cBb
如上式,基元反应的速率与各反应物浓度的幂乘积成正比,其中各浓度的方次为反应方
程中相应组分的计量系数。这就是质量作用定律。
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速率方程的比例常数 k,称做反应速率常数。温度一定,反应速率常数一定,与浓度无 关。k 越大,反应越快。
速率方程。由实验数据得出的经验速率方程一般可表示为
=kcAnA
cnB B
式中 nA 、nB 等(一般不等于各组分的计量系数)分别称为反应组分 A 和 B 等的反应
分级数,量纲为一;n =
nA +nB +···为反应的总级数,简称反应级数。
说明:
(1)如果反应的速率方程不能用上式表示,则反应级数没有意义;
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子反应为三级反应。
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对于非基元反应:
(1)不能对化学计量式应用质量作用定律,不存在反应分子数的问题,只有反应级数,
且必须通过实验测定;
(2)分级数与组分的计量系数无关;
(3)分级数一般为零、整数或半整数(正或负);
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第 11 章 化学动力学
11.1 复习笔记
一、化学反应的反应速率及速率方程 影响反应速率的基本因素:反应物的浓度和反应的温度。 速率方程(动力学方程):表示一化学反应的反应速率与浓度等参数间的关系式,或浓 度与时间等参数间的关系式。 1.转化速率 用单位时间内发生的反应进度来定义。对于非依时计量反应,反应进度 ξ 定义为:
2.反应速率 单位体积的转化速率,定义式为:
反应速率 υ 为强度量,其单位为 mol·m-3·s-1,与用来表示速率的物质 B 的选择无关,
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与化学计量式的写法有关。
对于恒容反应,=(1 B) (dcB dt)
注意:质量作用定律只适用于基元反应。 对于非基元反应,只能对其反应机理中的每一个基元反应应用质量作用定律。如果一物 质同时出现在机理中两个或两个以上的基元反应中,则其净的消耗速率或净的生成速率是这 几个基元反应的总和。
4.化学反应速率方程的一般形式,反应级数
表示化学体系中反应速率与反应物的浓度或时间等参数间函数关系的方程式称为反应
对于恒温恒容气相反应:p =(1 B) (dpB dt) (恒容) p =RT
3.基元反应的速率方程—质量作用定律
(1)基元反应
分子水平上的作用称为基元反应。基元反应为组成一切化学反应的基本单元。
所谓一个反应的反应机理一般是指该反应过程中所涉及的所有基元反应。
(2)质量作用定律
对基元反应: 其速率方程应为:
A = kcAnA
再利用上述三种方法即可求得组分 A 的分级数。
四、温度对反应速率的影响,活化能 大多数化学反应的反应速率随温度的升高而增加,通常认为这种变化体现在速率常数随 温度的变化上。 范特霍夫规则:对于均相热化学反应,反应温度每升高 10 K,其反应速率常数变为原 来的 2~4 倍,即 k(T +10K) k(T ) 2 ~ 4 ,此比值也成为反应速率的温度系数。 1.阿伦尼乌斯公式 微分式:
(2)反应级数的大小表示浓度对反应速率影响的程度,级数越大,则反应速率受浓度
的影响越大;
(3)反应速率常数 k 的单位为(mol·m-3)1-n·s-1,与反应级数有关。
各速率常数与计量系数的绝对值及反应的速率常数存在以下关系:
根据反应级数的定义,对于基元单分子反应为一级反应,双分子反应为二级反应,三分