天大物化第五版下册答案
天津大学第五版-物理化学课后习题答案(全)
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。
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第七章 电化学7.3 用银电极电解AgNO 3溶液。
通电一定时间后，测知在阴极上析出0.078g 的Ag ，并知阳极区溶液中23.376g ，其中含AgNO 30.236g 。
已知通电前溶液浓度为1kg 水中溶有7.39g AgNO 3。
求Ag +和3NO -迁移数。
解法1：解法1：解该类问题主要依据电极区的物料守恒（溶液是电中性的）。
显然阳极区溶液中Ag +的总量的改变如。
n 电解后(Ag +)= n 电解前(Ag +)+ n 电解(Ag +)- n 迁移(Ag +)则：n 迁移(Ag +)= n 电解前(Ag +)+ n 电解(Ag +)- n 电解后(Ag +)n 电解(Ag +)=()()4Ag 0.0787.22910mol Ag 107.9m M -==⨯()3323.3760.2367.3910(Ag) 1.00710mol 169.87n -+--⨯⨯==⨯解前电30.236(Ag ) 1.38910mol 169.87n +-==⨯电解后n 迁移(Ag +) = 1.007×10-3+7.229×10-4-1.389×10-3=3.403×10-4mol()44Ag 3.40310Ag 0.477.22910n t n +-+-⨯==⨯移解（）=迁电 则：t （3NO -）= 1 - t （Ag +）= 1 – 0.471 = 0.53解法2：解该类问题主要依据电极区的物料守恒（溶液是电中性的）。
显然阳极区溶液中3NO -的总量的改变如下：n 电解后(3NO -)= n 电解前(3NO -) + n 迁移(3NO -)则：n 迁移(3NO -)=n 电解后(3NO -)- n 电解前(3NO -)n 电解后(3NO -)=30.236(Ag) 1.38910mol 169.87n +-==⨯解后电n 电解前(3NO-)=()3323.3760.2367.3910(Ag) 1.00710mol 169.87n -+--⨯⨯==⨯解前电n 迁移(3NO -) = 1.389×10-3-1.007×10-3 = 3.820×10-4moln 电解(Ag +)=()()4Ag 0.0787.22910mol Ag 107.9m M -==⨯()4334NO 3.82010NO 0.537.22910n t n ----⨯==⨯移解（）=迁电 则： t （Ag +）= 1 - t （3NO -）= 1 – 0.528 = 0.477.5 已知25℃时0.02mol·dm -3KCl 溶液的电导率为0.2768S·m -1。
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第七章电化学7.1用钳电极电解CuCl 2溶液。
通过的电流为20A,经过15min 后，问：(1) 在阴极上能析出多少质量的 Cu? (2)在的27C, 100kPa 下阳极上能析出多少体 积的的Cl 2 (g) ?解：电极反应为：阴极：Cu 2+ + 2e - t Cu 阳极：2Cl - — 2e- t CI 2 (g) 则：z= 2 根据：Q = nzF=ItIt 20 15 2n Cu =——= --------------- =9.326 10一molzF 2 96500因此：m (Cu) =n (Cu) xM (Cu) = 9.326 10-2>63.546 =5.927g 乂因为：n (Cu) = n (Cl 2) pV (C&) = n (Cb) RTn(Cl) RT 0.09326 8.314 300 3 因止匕：V(Cl) = --------------- =------- ； = 2.326dm 7.2用Pb （s ）电极电解PbNO 3溶液。
已知溶液浓度为1g 水中含有PbNO 3 1.66 10-2g 。
通电一定时间后，测得与电解池申联的银库仑计中有 0.1658g 的银 沉积。
阳极区的溶液质量为62.50g,其中含有PbNO 31.151g,计算Pb 2+的迁移数＜解法1:解该类问题主要依据电极区的物料守包（溶液是电中性的）。
显然 阳极区溶液中Pb 2+的总量的改变如下：1 O_L1Qi1Qi1Qi2+2+2+2 +n 电解后（一Pb ）= n 电解前（一Pb ）+ n 电解（一Pb ）- n 迁移（一Pb ）r1o 11o 11o 11o 12+2+2+2+、贝U: n 迁移（—Pb ）= n 电解前（一Pb ）+ n 电解（一Pb ）- n 电解后（一Pb ）n 电解(]Pb 2+)= n 电解(Ag ) = ^A^ =01658 =1.537K10*mol 2M Ag 107.9(62.50-1.151) x 1.66^102 331.2 1 / 2 1 2. 1.151 qn 电解尸(—Pb ) = ------ =6.950勺0 mol解 2 7331.2 1, 12+-3 , -一-3 -3 -4 , n 迁移(—Pb )=6.150 10 +1.537 10 -6.950 10 =7.358 10 mol 2n迁移(12*+) 7.358乂10里.八2 = = 0.479Pb 2) 1.537 10一一 _ 3 100 10n 电解前(1Pb 2)2- _ _ _3 = 6.150 10 mol , 2 + .■迁移 t(Pb )=——解法2:解该类问题主要依据电极区的物料守包(溶液是电中性的)。
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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。
物理化学下册第五版天津大学出版社第十二章胶体化学习题答案
物理化学下册第五版天津大学出版社第十二章胶体化学习题答
案
物理化学下册第五版天津大学出版社第十二章胶体化学习题答案
12.1 如何定义胶体系统？总结交替的主要特征。
解：分散相粒子在某方向上的线度在1～100nm范围内的高度分散系统成为胶体系统。
胶体系统的主要特征是高度分散、多相性和热力学不稳定性。
12.2 丁铎尔效应的实质及其产生的条件？
解：丁铎尔效应实质是光的散射作用引起的。
粒子的半径小于入
射光的波长时才能观察到丁铎尔效应。
12.3 简述斯特恩双电层模型的要点指出热力学电势、斯特恩（stern）电势和ζ电势的区别？
解：Stern 模型：固定层＋扩散层、三个面、三个电势。
具体如下：1924年斯特恩提出扩散双电层：
离子有一定的大小；部分反离子被牢固吸附，形成固定吸附层
或斯特恩
固体面；Stern面：Stern层中反离子电性中心所形成的假想面；滑动面：固液两相发生相对移动时界面。
热力学电势0：固体面—溶液本体；Stern电势：Stern面—溶液本体；电势：滑动面—溶液本体
12.4 溶胶能在一定时间内稳定存在的主要原因？
解：分散相粒子的带电、溶剂化作用以及布朗运动是溶胶系统相
当长得时间范围内可以稳定存在的主要原因。
天津大学第五版物理化学下册习题解答
天津大学第五版物理化学下册习题解答天津大学第五版物理化学下册习题解答第六章相平衡6-1 指出下列平衡系统中的组分数C，相数P 及自由度数F：(1)I2（s）与其蒸气成平衡；(2)CaCO3（s）与其分解产物CaO（s）和CO2（g）成平衡；(3)NH4HS(s)放入一抽空的容器中，并与其分解产物NH3(g)和H2S(g)成平衡；(4)取任意量的NH3(g)和H2S(g)与NH4HS(s)成平衡；(5) I2作为溶质在两不相互溶液体H2O和CCl4中达到分配平衡（凝聚系统）。
解：（1）S-R-R =1-0-0=1；P=2；F=C-P+2=1（2） S-R-R '=3-1-0=2；P=3；F=C-P+2=1（3） S-R-R '=3-1-1=1；P=2；F=C-P+2=1 （4） S-R-R '=3-1-0=2；P=2；F=C-P+2=2 （5） S-R-R '=3-0-0=3；P=2；F=C-P+1=2 6-2常见的)(32s CO Na 水合物有)(10)(7),(232232232s O H CO Na s O H CO Na s O H CO Na ⋅⋅⋅和（1）101.325kPa 下，与32CO Na 水溶液及冰平衡共存的水合物最多有几种？（2）20℃时，与水蒸气平衡共存的水合物最多可能有几种？解 系统的物种数S=5， 即H 2O、)(32s CO Na 、)(10)(7),(232232232s O H CO Na s O H CO Na s O H CO Na ⋅⋅⋅和。
独立的化学反应式有三个：)()()(232232s O H CO Na l O H s CO Na ⋅=+)(7)(6)(2322232s O H CO Na l O H s O H CO Na ⋅=+⋅ )(10)(3)(72322232s O H CO Na l O H s O H CO Na ⋅=+⋅则R=3没有浓度限制条件'=R所以，组分数 C=S-R-'R =5-3-0=2在指定的温度或压力的条件下，其自由度数 F=C-P+1=3-P平衡条件下F=0时相数最多，因此上述系统最多只能有3相共存。
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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？为什么会产生亚稳定状态？如何防止亚稳定状态的产生？解：常见的亚稳定状态有：过饱和蒸汽、过热或过冷液体和过饱和溶液等。
产生亚稳定状态的原因是新相种子难生成。
如在蒸气冷凝、液体凝固和沸腾以及溶液结晶等过程中，由于要从无到有生产新相，故而最初生成的新相，故而最初生成的新相的颗粒是极其微小的，其表面积和吉布斯函数都很大，因此在系统中产生新相极其困难，进而会产生过饱和蒸气、过热或过冷液体和过饱和溶液等这些亚稳定状态，为防止亚稳定态的产生，可预先在系统中加入少量将要产生的新相种子。
（2）在一个封闭的钟罩内，有大小不等的两个球形液滴，问长时间恒温放置后，会出现什么现象？解：若钟罩内还有该液体的蒸气存在，则长时间恒温放置后，出现大液滴越来越大，小液滴越来越小，并不在变化为止。
其原因在于一定温度下，液滴的半径不同，其对应的饱和蒸汽压不同，液滴越小，其对应的饱和蒸汽压越大。
当钟罩内液体的蒸汽压达到大液滴的饱和蒸汽压时。
该蒸汽压对小液滴尚未达到饱和，小液滴会继续蒸发，则蒸气就会在大液滴上凝结，因此出现了上述现象。
（3）物理吸附和化学吸附最本质的区别是什么？解：物理吸附与化学吸附最本质的区别是固体与气体之间的吸附作用力不同。
物理吸附是固体表面上的分子与气体分子之间的作用力为范德华力，化学吸附是固体表面上的分子与气体分子之间的作用力为化学键力。
（4）在一定温度、压力下，为什么物理吸附都是放热过程？解：在一定温度、压力下，物理吸附过程是一个自发过程，由热力学原理可知，此过程系统的厶GvO。
同时气体分子吸附在固体表面，有三维运动表为二维运动，系统的混乱度减小，故此r2,小汞滴的数4 33 r1N- 3 1 1310 91018个A2G dAA14 Nr22A2A1 N4 r22 2r1180.4865 101 10 9 1 10 3 2(1) P s 132 58.91 10-一-60.1 1063=1.178 10 kPa(2) p s 232 58.91 10一0.1 10-6=1.178 103kPa即：P s 3 2 58.91 10-30.1 10-6=2.356 103kPa过程的△ SvO。
物理化学下册第五版天津大学出版社第十一章化学动力学习题答案
物理化学下册第五版天津大学出版社第十一章化学动力学习题答案11.1 反应SO2Cl2（g）→SO2Cl（g）+ Cl2（g）为一级气相反应，320 ℃时k=2.2×10-5s-1。
问在320℃加热90 min SO2Cl2（g）的分解分数为若干？解：根据一级反应速率方程的积分式即有：x = 11.20%11.2某一级反应A→B的半衰期为10 min。
求1h后剩余A的分数。
解：根据一级反应的特点又因为：即有：1-x = 1.56%11.3某一级反应，反应进行10 min后，反应物反应掉30%。
问反应掉50%需多少时间？解：根据一级反应速率方程的积分式当t=10min时：当x=50%时：11.4 25℃时，酸催化蔗糖转化反应的动力学数据如下（蔗糖的初始浓度c0为1.0023 mol·dm-3，时刻t的浓度为c）（1）使用作图法证明此反应为一级反应。
求算速率常数及半衰期；（2）问蔗糖转化95%需时若干？解：（1）将上述表格数据转化如下：对作图如下则：k = 3.58×10-3min-1（2）11.5 对于一级反应，使证明转化率达到87.5%所需时间为转化率达到50%所需时间的3倍。
对于二级反应又应为多少？解：对于一级反应而言有：即有：对于二级反应而言有：即有：11.6偶氮甲烷分解反应CH3NNCH3（g）→ C2H6（g）+ N2（g）为一级反应。
在287 ℃时，一密闭容器中CH3NNCH3（g）初始压力为21.332 kPa，1000 s后总压为22.732 kPa，求k及t1/2。
解：设在t时刻CH3NNCH3（g）的分压为p，即有：1000 s后2p0-p=22.732，即p = 19.932kPa。
对于密闭容器中的气相反应的组成可用分压表示：11.7 基乙酸在酸性溶液中的分解反应(NO2)CH2COOH→CH3 NO2（g）+ CO2（g）为一级反应。
25℃，101.3 kPa下，于不同时间测定放出的CO2（g）的体积如下：t/min 2.28 3.92 5.92 8.42 11.92 17.47 ∞V/cm3 4.09 8.05 12.02 16.01 20.02 24.02 28.94反应不是从t=0开始的。
天津大学第五版物理化学下册习题解答
天津大学第五版物理化学下册习题解答第六章 相平衡6-1 指出下列平衡系统中的组分数C ，相数P 及自由度数F ： (1)I 2（s ）与其蒸气成平衡；(2)CaCO 3（s ）与其分解产物CaO （s ）和CO 2（g ）成平衡；(3)NH 4HS(s)放入一抽空的容器中，并与其分解产物NH 3(g)和H 2S(g)成平衡； (4)取任意量的NH 3(g)和H 2S(g)与NH 4HS(s)成平衡；(5) I 2作为溶质在两不相互溶液体H 2O 和CCl 4中达到分配平衡（凝聚系统）。
解：（1） S-R-R '=1-0-0=1；P=2；F=C-P+2=1 （2） S-R-R '=3-1-0=2；P=3；F=C-P+2=1 （3） S-R-R '=3-1-1=1；P=2；F=C-P+2=1 （4） S-R-R '=3-1-0=2；P=2；F=C-P+2=2 （5） S-R-R '=3-0-0=3；P=2；F=C-P+1=2 6-2常见的)(32s CO Na 水合物有)(10)(7),(232232232s O H CO Na s O H CO Na s O H CO Na ⋅⋅⋅和（1）101.325kPa 下，与32CO Na 水溶液及冰平衡共存的水合物最多有几种？ （2）20℃时，与水蒸气平衡共存的水合物最多可能有几种？ 解 系统的物种数S=5，即H 2O 、)(32s CO Na 、)(10)(7),(232232232s O H CO Na s O H CO Na s O H CO Na ⋅⋅⋅和。
独立的化学反应式有三个：)()()(232232s O H CO Na l O H s CO Na ⋅=+)(7)(6)(2322232s O H CO Na l O H s O H CO Na ⋅=+⋅ )(10)(3)(72322232s O H CO Na l O H s O H CO Na ⋅=+⋅则R=3没有浓度限制条件 0'=R所以，组分数 C=S-R-'R =5-3-0=2在指定的温度或压力的条件下，其自由度数 F=C-P+1=3-P 平衡条件下F=0时相数最多，因此上述系统最多只能有3相共存。
天大物理化学（第五版）课后习题答案
天大物理化学（第五版）课后习题答案天津大学物理化学（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53.32966.66126.66430.531(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。
0253545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。
物理化学天大第五版全册课后习题答案
(3) y H3n N2n N23n N2y N所以有P H :P N 231汀:4p3:1第一章气1- 1物质的体膨胀系数 V 与等温压缩系数T 的定义如下:解：对于理想气体，pV=nRT1- 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100C ，另一个球则维持0C,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n n 口 n 2J 2 p i V /（RT i ）1-8如图所示一带隔板的容器中，两侧分别有同温同压的氢气与氮气，二者均克视为理 想气体。
3n N 2)£蚀孚啤⑵4dm 3 4dm 3 1dm 3（2），可见抽去隔板后两种气体混合后的压力仍为 p 。
RT/ p ，N 2 的摩尔体积 V m ,N 2RT / p抽去隔板后 所以有 V m,H 2RT/ P ，V m,N 2RT / p试导出理想气体的T与压力、温度的关系?终态（f ）时nPfV V p fV T2,f%f n 2,fRRT 1, f T 2, fT vT 1, f T 2, f（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） 隔板抽去前后，H 及N 的摩尔体积是否相同？（3） 隔板抽去后，混合气体中H 2及N 2的分压力之比以及它们的分体积各为若干？ 解： P H（1）抽隔板前两侧压力均为p ，温度均为T o“H ZRT厂 PN3dm叽RTp （ 1） 1dm 3得: 叶23n N 2而抽去隔板后, 体积为4dm,温度为，所以压力为p 乎 5N2 比较式（1）、（2）抽隔板前，“的摩尔体积为v m ,H 2可见，隔板抽去前后, “及N 的摩尔体积相同。
*1-17试由波义尔温度T B 的定义式，试证范德华气体的 T B 可表示为T B =a/( bR式中a 、b 为范德华常数。
天津大学第五版-物理化学课后习题答案(全)
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。
物理化学(天大第五版全册)课后习题答案
第一章气体pVT 性质1-1物质的体膨胀系数V与等温压缩系数T的定义如下：11TTpVpV VTV V 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=nRT111)/(11TT V VpnR VT p nRT V T V V ppV1211)/(11ppV VpnRT Vpp nRT VpV VT T T1-5 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 iiRT V p n n n终态（f ）时ff ff f ff f ff T T T T RV p T V T V R p n n n,2,1,1,2,2,1,2,1kPaT T T T T p T T T T VR np ff ff ii ff f f f00.117)15.27315.373(15.27315.27315.373325.10122,2,1,2,1,2,1,2,11-8 如图所示一带隔板的容器中，两侧分别有同温同压的氢气与氮气，二者均克视为理想气体。
H 2 3dm 3p TN 2 1dm 3p T（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）隔板抽去前后，H 2及N 2的摩尔体积是否相同？（3）隔板抽去后，混合气体中H 2及N 2的分压力之比以及它们的分体积各为若干？解：（1）抽隔板前两侧压力均为p ，温度均为T 。
pdmRTn p dmRTn p N NH H33132222（1）得：223NHn n 而抽去隔板后，体积为4dm 3，温度为，所以压力为3331444)3(2222dmRTn dmRTn dmRT n n VnRT pN N N N（2）比较式（1）、（2），可见抽去隔板后两种气体混合后的压力仍为p 。
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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：11TT p V p V VT 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 1-5 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 ff f f f f f f T T T T R Vp T V T V R p n n n ,2,1,1,2,2,1,2,1 kPaT T T T T p T T T T VR n p f f f f i i ff ff f 00.117)15.27315.373(15.27315.27315.373325.1012 2,2,1,2,1,2,1,2,1=+⨯⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=1-8 如图所示一带隔板的容器中，两侧分别有同温同压的氢气与氮气，二者均克视为理想气体。
（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）隔板抽去前后，H 2及N 2的摩尔体积是否相同？（3）隔板抽去后，混合气体中H 2及N 2的分压力之比以及它们的分体积各为若干？ 解：（1）抽隔板前两侧压力均为p ，温度均为T 。
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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？为什么会产生亚稳定状态？如何防止亚稳定状态的产生？解：常见的亚稳定状态有：过饱和蒸汽、过热或过冷液体和过饱和溶液等。
产生亚稳定状态的原因是新相种子难生成。
如在蒸气冷凝、液体凝固和沸腾以及溶液结晶等过程中，由于要从无到有生产新相，故而最初生成的新相，故而最初生成的新相的颗粒是极其微小的，其表面积和吉布斯函数都很大，因此在系统中产生新相极其困难，进而会产生过饱和蒸气、过热或过冷液体和过饱和溶液等这些亚稳定状态，为防止亚稳定态的产生，可预先在系统中加入少量将要产生的新相种子。
（2）在一个封闭的钟罩内，有大小不等的两个球形液滴，问长时间恒温放置后，会出现什么现象？解：若钟罩内还有该液体的蒸气存在，则长时间恒温放置后，出现大液滴越来越大，小液滴越来越小，并不在变化为止。
其原因在于一定温度下，液滴的半径不同，其对应的饱和蒸汽压不同，液滴越小，其对应的饱和蒸汽压越大。
当钟罩内液体的蒸汽压达到大液滴的饱和蒸汽压时。
该蒸汽压对小液滴尚未达到饱和，小液滴会继续蒸发，则蒸气就会在大液滴上凝结，因此出现了上述现象。
（3）物理吸附和化学吸附最本质的区别是什么？解：物理吸附与化学吸附最本质的区别是固体与气体之间的吸附作用力不同。
物理吸附是固体表面上的分子与气体分子之间的作用力为范德华力，化学吸附是固体表面上的分子与气体分子之间的作用力为化学键力。
（4）在一定温度、压力下，为什么物理吸附都是放热过程？解：在一定温度、压力下，物理吸附过程是一个自发过程，由热力学原理可知，此过程系统的ΔG<0。
同时气体分子吸附在固体表面，有三维运动表为二维运动，系统的混乱度减小，故此过程的ΔS <0。
根据ΔG =ΔH -T ΔS 可得，物理吸附过程的ΔH <0。
在一定的压力下，吸附焓就是吸附热 ，故物理吸附过程都是放热过程。
10.2 在293.15 K 及101.325kPa 下，把半径为1×10-3m 的汞滴分散成半径为1×10-9m 小汞滴，试求此过程系统的表面吉布斯函数变为多少？已知汞的表面张力为0.4865N·m -1。
解：设大汞滴的半径为r1，小汞滴的半径为r2，小汞滴的数目为N ，因为分散前后的以及不变，故3333318112924411011033110=r r N r N r ππ--⎛⎫⎛⎫⨯===⨯ ⎪ ⎪⨯⎝⎭⎝⎭，即个 ()()()()(){}21222121222218932144440.4865101101106.114d JA A G A A A N r r Nr r γγγπππγπ--∆==-=-=-=⨯⨯⨯⨯-⨯=⎰10.3计算373.15K 时，下列情况下弯曲液面承受的附加压。
已知373.15K 时水的表面张力为58.91×10-3 N·m -1。
（1）水中存在的半径为0.1μm 的小气泡；（2）空气中存在的半径为0.1μm 的小液滴；（3）空气中存在的半径为0.1μm 的小气泡。
解：根据2s p r γ∆=（1）()362258.91101 1.178100.110-3-==kPa s p r γ⨯⨯∆=⨯⨯ （2）()362258.91102 1.178100.110-3-==kPa s p r γ⨯⨯∆=⨯⨯ （3）空气中存在的小气泡有内外两个表面，且r 内≈r 外。
即：()364258.91103 2.356100.110-3-==kPa s p r γ⨯⨯∆=⨯⨯ 10.4 293.15K 时，将直径为0.1mm 的玻璃毛细管插入乙醇中。
问需要在管内加入多大的压力才能防止液面上升？如不加任何压力，平衡后毛细管内液面高度为多少？已知该温度下乙醇的表面张力为22.3×10-3 N·m -1，密度为789.4kg·m -3，重力加速度为9.8m·s -2。
设乙醇能很好地润湿玻璃。
解：为防止管内液面上升，则所加压力恰好等于管内附加压，即3/322cos 222.31010.1102--== 882Pa s p r r γγθ⨯⨯⨯∆==⨯ /22cos s gh p r rγγθρ=∆== 即：()332cos 222.31010.1150.110789.49.82--=m h gr γθρ⨯⨯⨯==⨯⨯⨯ 10.5 水蒸气迅速冷却至298.15K 时可达过饱和状态。
已知该温度下的表面张力为71.97×10-3 N·m -1，密度为997kg·m -3。
当过饱和水蒸气压力为平液面水的饱和蒸汽压的4倍时，计算。
（1）开始形成水滴的半径；（2）每个水滴中所含水分子的个数。
解：（1）根据Kelvin 公式：2lnr p M RT p r γρ=()33102271.97101810/ln /8.314298.15ln 47.5610997r m p M r RT p γρ---⨯⨯⨯⨯=⨯=⨯即:= （2）()310323399747.56104 6.021*********m r N nL L L M M πρπ--⨯⨯⨯====⨯⨯=⨯⨯个10.6 已知CaCO 3（s ）在773.15K 时的密度3900kg·m -3，表面张力为1210×10-3 N·m -1，分解压力为101.325Pa 。
若将CaCO 3（s ）研磨成半径为30nm （1nm=10-9m ）的粉末，求其在773.15K时的分解压力。
解：根据Kelvin 公式：2ln r p M RT p r γρ=-3-3r -9r 2121010100.09108.314773.15ln 101.32539003010=139.8Pa p p ⨯⨯⨯⨯⨯=⨯⨯10.7 在一定温度下，容器中加入适量的完全不互溶的某油类和水，将一直半径为r 的毛细管垂直地固定在油-水界面之间，如下图（a ）所示。
已知谁能侵润毛细管壁，有则不能。
在与毛细管同样性质的玻璃板上，滴上一小滴水。
再在水上覆盖油，这时水对玻璃的润湿角为θ，如下图（b ）所示。
油和水的密度分别用ρO 和ρW 表示，AA /为油-水界面，油层的深度为h /。
请导出水在毛细管中上升的高度h 与油-水界面张力γOW 之间的定量关系。
解：水在毛细管中上升的高度h 是油-水界面产生附加压导致的。
()()/22cos =-s p gh gh r rγγθρρρ∆==∆=水油 ()2cos =-h grγθρρ水油10.8 在351.15K 时，用焦炭吸附NH 3气测得如下数据，设V a a = kp n p/kPa 0.7224 1.307 1.723 2.898 3.931 7.528 10.102V a /dm 3·kg -1 10.214.7 17.3 23.7 28.4 41.9 50.1 试求方程V a = kp n 中k 及n 的数值。
解：将方程V a = kp n 两边取对数得：a 11ln =ln +ln kPa dm kg dm kg V p k n --⋅⋅ln （p/kPa ） -0.3252 0.2677 0.5441 1.0640 1.3689 2.0186 2.3127ln（V a/dm3·kg-1）2.3223 2.6878 2.8507 3.1655 2.3464 3.7353 3.9140 ln（V a/dm·kg-1）～ln（p/kPa）作图从而可求k及n的数值。
n = 0.60193131ln 2.522612.46=dm kgdm kgkk--=⋅⋅，即：10.9 已知273.15K时，用活性炭吸附CHCl3，其饱和吸附量为93.8dm3·kg-1，若CHCl3的分压为13.375kPa，其平衡吸附量为82.5 dm3·kg-1。
试求：（1）朗缪尔吸附等温的b值；（2）CHCl3的分压为6.6672 kPa时，平衡吸附量为若干？解：（1）根据朗缪尔吸附等温式：()()1182.50.545913.37593.882.5aama-a am=kPaV bpbpVVbp V V+===⨯--即：（2）310.5459 6.667293.873.58110.5459 6.6672aa m===dm kg+bpVVbp-⨯⨯⋅+⨯10.10 473.15K时，测定氧气某催化剂表面上的吸附作用，当平衡压力分别为101.325kPa及1013.25kPa时，每千克催化剂的表面吸附氧的体积分别为2.5×10-3m 3及4.2×10-3m 3（已换算为标准状况下的体积），假设该吸附作用服从朗缪尔公式，试计算当氧的吸附量为饱和吸附量的一半时，氧的平衡压力为若干？解：根据朗缪尔吸附等温式：1a a m =bp V V bp+ 将上式重排得：11a a a m m =+V V V bp即有：()31112.510101.325-a a m m=+V bV ⨯ 1 ()311124.2101013.25-a a m m=+V bV ⨯ 由（1）式和（2）式可得：-3a m11=0.22dm =82.81kPa b V 当V a =a m V /2时，有a a a m m m2182.81=+=82.81kPa p V V pV ，即 10.11 在291.15K 的恒温条件下，用骨炭从醋酸水溶液中吸附醋酸。
在不同的平衡浓度下，每千克骨炭吸附醋酸的物质的量如下：c /10-3mol·dm -3 2.02 2.46 3.05 4.10 5.81 12.8 100 200 300 a -1 将上述数据关系用朗缪尔吸附等温式关系表示，并求出式中的常数a m n 及b 。
解：（1）根据朗缪尔吸附等温式用于固体对溶液中溶质的吸附，其表达式为：11a a a a a m m m =n bc c c bc n n n bn =++ ，即 以a cn ～c 作图为线性关系，由上述表格数据作图得方程如下：0.19970.00961a c c n=+ a m n = 5.008 mol·kg -1 b = 20.79 mol -1·dm 310.12 在77.2K 时，用微型硅铝酸吸附N 2（g ），在不同的平衡压力下，测得每千克催化剂吸附的N 2（g ）在标准状况下的体积数据如下：表10.12p /kPa8.6993 13.639 22.112 29.924 38.910 V a /dm 3·kg -1 115.58 126.3 150.69 166.38 184.42 已知77.2K 时N 2（g ）的饱和蒸气压为99.125kPa ，每个N 2分子截面积a=16.2×10-29m 2。