物理化学面试常问简答题

1.一隔板将一刚性容器分为左、右两室，左室气体的压力大于右室气体的压力。

现将隔板抽去，左、右室气体的压力达到平衡。

若以全部气体作为系统，则U、Q、W 为正？为负？或为零？答：因为容器时刚性的，在不考虑存在其他功德作用下系统对环境所作的功 0 ；容器又是绝热的，系统和环境之间没有能量交换，因此Q=0，根据热力学第一定律U = Q ＋W，系统的热力学能（热力学能）变化U = 0。

3.若系统经下列变化过程，则Q、W、Q + W 和U 各量是否完全确定？为什么？（1）使封闭系统由某一始态经过不同途径变到某一终态（2）若在绝热的条件下，使系统从某一始态变化到某一终态【答】（1）对一个物理化学过程的完整描述，包括过程的始态、终态和过程所经历的具体途径，因此仅仅给定过程的始、终态不能完整地说明该过程。

Q、W 都是途径依赖（path-dependent）量，其数值依赖于过程的始态、终态和具体途径，只因为Q + W =U，只要过程始、终态确定，则U 确定，因此Q + W 也确定。

（2）在已经给定始、终态的情况下，又限定过程为绝热过程，Q = 0，Q 确定；W =U，W和U 也确定。

4.试根据可逆过程的特征指出下列过程哪些是可逆过程？（1）在室温和大气压力（101.325 kPa）下，水蒸发为同温同压的水蒸气；（2）在373.15 K 和大气压力（101.325 kPa）下，蒸发为同温同压的水蒸气；（3）摩擦生热；（4）用干电池使灯泡发光；（5）水在冰点时凝结成同温同压的冰；（6）在等温等压下将氮气和氧气混合。

【答】（1）不是可逆过程。

（一级）可逆相变过程应该是在可逆温度和压力下的相变过程，题设条件与之不符，室温下的可逆压力应该小于101.325 kPa，当室温为298 K 时，水的饱和蒸气压为3168 Pa。

（2）可能是可逆过程。

（3）不是可逆过程。

摩擦生热是能量耗散过程。

（4）不是可逆过程。

无穷小的电流不能将灯泡点亮。

（5）可能是可逆过程。

273 K、1 atm 下水可以可逆地形成冰。

（6）可能是可逆过程。

通过范霍夫平衡箱可以实现可逆混合。

7.夏天打开室内正在运行中的电冰箱的门，若紧密门窗（设门窗及墙壁均不传热），能否使室内温度降低？为什么？不能。

电冰箱属于热机，当电冰箱正常工作时，通过消耗电功，Q1 的热量从冰箱内被取出排放到室内，其值为Q2。

根据能量守恒，有Q 2=Q 1+W1；当打开电冰箱的门，两个热源（室内空气和冰箱内空气）联为一体，称为单一热源。

以室内空气为体系其热力学能变化：U=-Q 1+Q 2=Q 1+ (Q 1+W )= W上式表示室内空气的热力学能变化等于电源的电功值，因此空气的温度升高。

2.当两个相的温度相同但压力不同时，两个相能达到平衡吗？如果两相的压力相同而温度不同，两相能达到平衡吗？【解】一般而言，当系统达到热力学平衡时，系统将同时满足热平衡、力平衡、相平衡和化学平衡。

具体到相平衡，其条件是各物质在两相中的化学势相同。

影响化学势的因素有温度和压力，达到相平衡时一般温度和压力亦相等。

如果温度相同，而压力不等同样有达到相平衡的可能，如渗透系统；同样地，在压力相同而温度不同的情况下，也应该有达到相平衡的可能性。

5.说明物系点和相点的区别，什么时候物系点和相点是统一的？【解】物系点表示系统的组成，而相点表示系统相的组成。

当系统是单相的时候，两者是重合的7.如用二氧化碳超临界流体作萃取剂，最低的工作压力是多少？能在室温下进行此操作吗？【解】二氧化碳的临界参数是Tc = 31.26C、pc = 7.2 MPa，因此最低压力是7.2 MPa。

因为Tc = 31.26 C 十分接近典型的室温值25C，因此CO2 超临界流体萃取可以在近室温下操作。

14. 三组分系统相图中的连接线又称为结线，请问结线的含义是什么？结线和杠杆规则有联1.1、原电池和电解池有何不同？【答】原电池将化学能转化为电能，而电解池将电能转化为化学能。

2.电解质溶液的导电能力与哪些因素有关？【答】电解质溶液导电能力与电解质的本性及浓度的有关。

3.为什么定义电导率还要定义摩尔电导率？两者有什么关系？【答】因为电导率与浓度有关，两者之间的关系为m/c 。

4.电解质溶液的电导测定有何实际意义？【答】测定电离度、溶度积等。

、5.如何实现化学能向电能的转化？答】通过化学电源可以实现化学能向电能转化。

6. 可逆电池的条件是什么？【答】（1）电极反应可逆（2）电迁移过程可逆7.如何书写电池表达式？【答】（1）写出电极组成；（2）写出影响电池性能的各因素如物质的聚集状态、浓度、压力等。

8. 盐桥的作用是什么？选择盐桥时应注意什么问题？【答】“消除”液体接界电势。

选择盐桥时要注意：（1）扩散电解质不与电极物质反应；（2）扩散电解质的溶解度要足够大；（3）扩散电解质阴、阳离子的扩散能力相近。

9.单个电极的电极电势如何确定？【答】单个电极的电极-溶液间电势差无法测定，但是可以确定单个电极的相对电势差。

将电极与标准氢电极组成电池，测定该电池的电动势即该电极的电极电势。

若电极进行还原反应，电极电势取正值，若电极进行氧化反应，电极电势取负值。

标准氢电极‖待测电极10. 电池电动势的测量有何应用？测定pH 等。

11. 电极极化产生的原因是什么？【答】电极产生极化的原因很简单，在于电极过程是很复杂的物理化学过程，各元过程的速率不一致，从而产生所谓的极化现象。

系吗？【解】结线是联结两平衡相的联线。

结线两端平衡相组成间的关系由杠杆规则表达。

2.有两个独立的化学反应，其活化能Ea，1 > Ea，2，温度对哪个反应的速率影响更大？若两个反应的指前因子相等，哪个反应的速率常数更大？【解】活化能大温度影响大。

反应 1 的速率常数更大3.大部分化学反应的速率随温度的升高而增大，请用反应速率的碰撞理论解释这一现象。

【解】温度对碰撞频率基本无影响，温度升高时，有效分数增大，所以速率随温度升高而增大。

4. Arrhenius 公式中的Ea、碰撞理论中的Ec 和过渡态中的H ‡ 的物理意义是什么？他们是否与温度有关？【解】Ea 指活化能，一般用Tolman 的统计解释说明其物理意义；Ec 指发生反应需克服的最低能量；H ‡ 指过渡态和反应物的能量差。

Ea 基本与温度无关，Ec 与温度无关，H ‡ 与温度有关。

5.合成氨的反应是一个放热反应，降低反应温度有利于提高转化率，但实际生产中这一反应都是在高温高压和有催化剂存在的条件下的进行的，为什么？【解】反应条件的选择的原因在于提高反应速率。

1、什么是表面Gibbs 能？什么是表面张力？他们之间有什么异同和联系？【答】表面Gibbs 能是表面积增加时，单位面积Gibbs 能的增加量，表面张力是单位长度上表面紧缩力。

对于液体而言，采用适当的单位时，两者数值相同2.分别从力和能量角度解释为什么气泡和小液滴总是呈球形？【答】力：球形时达到力的平衡。

能量：球形面积最小。

能量：由拉普拉斯公式可以解释自由液滴为何总成球形：若液滴为不规则形状，则会因液滴表面各处的曲率半径不同而试各处收到附加压力的大小与方向也各部相同，这些力最终使液滴成球形。

3.两根水平放置的毛细管，管径粗细不同。

管中装有少量液体，a 管中为润湿性的液体，b管内为不润湿性液体。

问：两管内液体最后平衡位置在何处？为什么？【答】对于a 情形，设左侧细管的半径和弯液面的曲率半径分别为r1、R1，右侧的分别r2、R2，液体和玻璃间的接触角为θ1、θ2，则左、右侧压力差分别为Δp左=2σ/R1=2σ/r1 cosθ1，Δp右=2σ/R2=2σ/r2 cosθ2；r1<r2，θ1=θ2所以Δp左>Δp右，故液体将向左侧移动，越过粗细管的联结处后，直至完全移动到细管处，此时右侧的管径r1 r2，p左p右，此时达到平衡。

对于 b 情形，同样分析，液体将完全移动到粗管处。

4、在装有部分液体的毛细管中，将其一端小心加热时，问：a 润湿性液体，b 不润湿性液体，各向毛细管哪一端移动？为什么？答】对a 情形Δp左=2σ1/R=2σ1/r cosθ；Δp右=2σ2/R=2σ2/r cosθ，加热使得σ2<σ1，所以Δp左<Δp右，液体向左移动。

对于 b 情形，压力方向相反，Δp左<Δp右，液体向右移动5、毛细管现象的运用。

如农民锄地，不但可以铲除杂草，还可以破坏土壤中的毛管，防止土壤中的水分眼毛细管上升到地表蒸发，起到保湿作用；棉布纤维的空隙，由于毛细作用而吸收汗水可以保持使用者的干爽舒适。

6.什么是接触角？哪些因素决定接触角的大小？如何用接触角来判断固体表面的润湿状况？【答】当液体在固体表面处于平衡状态，从固-液界面经过液体到气-液界面的最小角度称为接触角。

影响接触角的因素主要有两方面：（1）接触角滞后；（2）表面不洁。

用接触角判断固体表面润湿状况方法是：以90为界，小于90润湿，大于90不润湿。

7.纯液体和溶液各采用什么方法来降低表面能使体系稳定？【答】纯液体的主要方法是尽量使表面积最小，因此液体一般是球形。

溶液除了改变表面积外，还可以调整气-液表面的组成，直接降低界面张力。

8.表面活性剂分子的结构有什么特点？他的结构特征和其降低表面张力的特性之间有什么联系？【答】表面活性剂分子具有双亲结构。

双亲结果的表面活性剂分子排列在气-液界面上，以低界面张力表面活性剂-气体、和表面活性剂-溶液界面取代高界面张力的气-液界面，达到降低体系能量的目的，这就是表面活性剂降低表面张力的原理。

9.表面活性剂有很多重要作用。

你用过哪些表面活性剂？用表面物理化学的原理解释他们所起的作用。

【答】比如洗涤剂就是常用的表面活性剂。

洗涤剂的洗涤作用很复杂不是简单的几句话可以解释清楚的，但至少和润湿、增溶、起泡、乳化等有关。

10. 固体表面的吸附现象可分为物理吸附和化学吸附，他们之间有何异同？【答】关键在于相互作用时力的性质有关，当发生电子的转移或共有时一般认为是化学吸附，否则就是物理吸附。

11. 使用BET 公式测定固体比表面时，被测气体的相对压力要控制在0.05 ~ 0.30 之间，这是为什么？【答】p/p0 0.05时，Vm 的实验值大于计算值，这是表面不均匀性引起的；p/p0 0.35时，由于吸附层数有限，计算值比实验值大。

1.何为纳米材料？纳米材料有何特性？有哪些应用？【答】纳米材料是指纳米粒子组成的材料，类有有纳米粉体、纳米膜材料、纳米晶体和纳米块等等。

纳米材料的主要特性有：（1）小尺寸效应；（2）表面效应；（3）量子尺寸效应；（4）宏观量子隧道效应。

2.胶粒发生Brown 运动的本质是什么？这对溶胶的稳定性有何影响？【答】Brown 运动是分子热运动的宏观体现。