物理化学习题解答(十)
物理化学习题及答案
一、选择题（每题2分，共30分）1、丁达尔现象是光照射到溶胶粒子上发生的( C )A.反射B.折射C.散射D.透射2、实验测定电池电动势采用对消法，其目的是为了( C )A. 测量时保持回路电流恒定B. 测量时保持回路电压恒定C. 测量时回路电流接近于零D. 测量时回路电压接近于零3、下面关于表面活性剂的讨论，不正确的是( D )A.表面活性剂是能显著降低水的表面张力的物质B.表面活性剂都是亲水的极性基和憎水的非极性基组成C.表面活性剂的浓度超过某一特定值后，将在溶液内部形成胶束D.在水中加入表面活性剂时，吸附量Г<04、等温等压下，将一定质量的水由一个大球分散为许多小水滴时，以下物理量保持不变的是( B )A.表面吉布斯函数B.表面张力C液体上的附加压力 D.饱和蒸汽压5、某溶液中溶质B的浓度为c B(表层)> c B(体相)，表面( C )A. dσ/dc>0, ГB>0B. dσ/dc>0, ГB<0C. dσ/dc<0, ГB>0D. dσ/dc<0, ГB<06、在吸附过程中，以下热力学量的变化正确的是( A )A.△G<0 △H<0 △S<0B. △G>0 △H>0 △S>0C. △G<0 △H>0 △S>0D. △G>0 △H<0 △S<07、在下述各量中，表示偏摩尔量的是（）A、(∂H∕∂n B)T,p,n C(C≠B)B、(∂U∕∂n B)T,V,n C(C≠B)C、(∂F∕∂p)T,V,n C(C≠B)D、(∂G∕∂T)p,V,n C(C≠B)8、373K和101325Pa下的1molH2O(l)，令其与373K的大热源接触，并使其向真空器蒸发，变为373K和101325Pa下的1molH2O(g)，对于这一过程可用以下哪个量来判断过程的方向？（D ）A、△S系B、△U C、△G D、△S总9、NaCl(s)和含有稀盐酸的NaCl饱和水溶液的平衡体系，其独立组分数是多少？（B ）A、5B、3C、2D、410、对峙反应A ⇔ B,当温度一定时，由A纯开始，有下列几种说法，其中正确的是( B )A.平衡时，正反应速率常数等于逆反应速率常数B.正逆反应进行的净速率是正逆二向反应速率之差C.反应的总速率是正逆反应速率之和D.达到平衡时，正反应速率常数大于逆反应速率常数11、下列电解质溶液中，离子平均活度系数最小的是（设浓度都为0.01mol/kg）( D )A、LaCl3B、CaCl2C、NaClD、CuSO412、下列两个电池，电动势分别为E1和E2,H2(pθ)︱KOH（0.1mol.kg-1）︱O2(pθ)H2(pθ)︱H2SO4（0.01mol.kg-1）︱O2(pθ)两个电动势的大小为( C )A、E1<E2B、E1>E2C、E1=E2D、E1=-E213、对于混合等体积的0.08mol.dm-3 KI和0.1mol.dm-3 AgNO3 溶液所得溶胶，下述电解质聚沉能力由强到弱的顺序：( D )①CaCl 2； ②NaCN ； ③Na 2SO 4； ④MgSO 4A 、①＞②＞③＞④B 、②＞③＞④＞①C 、④＞②＞③＞①D 、③＞④＞①＞②14、若A 、B 两种物质在α、β两相中达平衡，下列哪种关系式正确 ( D )A 、μA α = μB β B 、μA α = μB αC 、μA β =μB βD 、μA β = μA β15、FeCl 3溶液中离子的m ±与m 的关系是 （ C ）A 、m +=4 mB 、m +=271/3 mC 、m ±=271/4 mD 、m ±=41/3 m二、 填空题（每空2分，共20分）1、在一支干净的水平放置的玻璃毛细管中部注入一滴纯水，形成一自由移动的液柱，然后用微量注射器向液柱左侧注入小量KCl 水溶液，设润湿性质不变，则液柱将 ( 向左移动)2、溶剂服从拉乌尔定律同时溶质服从亨利定律的二元溶液是(稀溶液 )3、273K ，100kPa 下，1dm 3水中能溶解49mol 氧或23.5mol 氮，在此条件下1dm 3水中能溶解多少空气？( 28.6 mol )4、理想气体在绝热条件下，经恒外压压缩至稳定，此变化过程中△S 体 ( △S 体＞0 )（填<0、>0、=0）5、若某液体能在固体上发生铺展，则界面张力σg−l ，σl−s ，σg−s 之间的关系为（σg−l ＋σl−s ＜σg−s ）6、表面特征：指液体表面有 的趋势。
物理化学答案详解
物理化学答案详解⽓体的pvT关系⼀、理想⽓体状态⽅程pV=（m/M）RT= nRT （1.1）或pV m=p（V/n）=RT （1.2）式中p、V、T及n的单位分别为P a、m3、K及mol。
V m=V/n称为⽓体的摩尔体积，其单位为m3·mol。
R=8.314510J·mol-1·K-1称为摩尔⽓体常数。
此式适⽤于理想，近似于地适⽤于低压下的真实⽓体。
⼆、理想⽓体混合物1．理想⽓体混合物的状态⽅程（1.3）pV=nRT=（∑BBn）RTpV=mRT/M mi x （1.4）式中M mi x为混合物的摩尔质量，其可表⽰为M mix def∑BBy M B (1.5)M mix=m/n=∑BBm/∑BBn（1.6）式中M B为混合物中某⼀种组分B的摩尔质量。
以上两式既适⽤于各种混合⽓体，也适⽤于液态或固态等均匀相混合系统平均摩尔质量的计算。
2.道尔顿定律p B=n B RT/V=y B p （1.7）P=∑BBp(1.8)理想⽓体混合物中某⼀种组分B的分压等于该组分单独存在于混合⽓体的温度T及总体积V的条件下所具有的压⼒。
⽽混合⽓体的总压即等于各组分单独存在于混合⽓体的温度、体积条件下产⽣压⼒的总和。
以上两式适⽤于理想⽓体混合系统，也近似适⽤于低压混合系统。
3.阿马加定律V B*=n B RT/p=y B V （1.9）V=∑V B*（1.10）V B*表⽰理想⽓体混合物中物质B的分体积，等于纯⽓体B在混合物的温度及总压条件下所占有的体积。
理想⽓体混合物的体积具有加和性，在相同温度、压⼒下，混合后的总体积等于混合前各组分的体积之和。
以上两式适⽤于理想⽓体混合系统，也近似适⽤于低压混合系统。
三、临界参数每种液体都存在有⼀个特殊的温度，在该温度以上，⽆论加多⼤压⼒，都不可能使⽓体液化，我们把这个温度称为临界温度，以T c或t c表⽰。
我们将临界温度T c时的饱和蒸⽓压称为临界压⼒，以p c表⽰。
物理化学课后习题答案
物理化学课后习题答案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 1-5 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 。
（完整版）物理化学习题及答案
（完整版）物理化学习题及答案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Δ U=Q+W只适用)(A) 单纯状态变化(B) 相变化(C) 化学变化(D) 封闭物系的任何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 >06.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 sys>0，则该变化过程自发B 变化过程只要对环境放热，则该变化过程自发C 仅从系统的 S sys ，变化过程是否自发无法判断8. 固态的 NH 4HS 放入一抽空的容器中，并达到化学平衡，其组分数、独立组分数、相数及自由度分别是( )A. 1 ，1，1，2B. 1 ，1，3，0C. 3 ，1，2，1D. 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 CC =4， f=2DC =4 ， f=310. 正常沸点时，液体蒸发为气体的过程中( )(A) Δ S=0 (B) ΔG=0 (C) Δ H=0 (D) ΔU=012. 下面的说法符合热力学第一定律的是( )(A) 在一完全绝热且边界为刚性的密闭容器中发生化学反应时 , 其内能一定变化 (B) 在无功过程中 , 内能变化等于过程热 , 这表明内能增量不一定与热力学过程无关(C) 封闭系统在指定的两个平衡态之间经历绝热变化时 , 系统所做的功与途径无关 (D) 气体在绝热膨胀或绝热压缩过程中 , 其内能的变化值与过程完成的方式无关13. 对于理想的水平液面，其值为零的表面物理量是( )(A) 表面能 (B) 比表面吉布斯函数 (C) 表面张力 (D) 附加压力14. 实验测得浓度为0.200mol ·dm -3的 HAc 溶液的电导率为0.07138S ·m -1，该溶液的摩尔电导率Λ m (HAc) 为( )2 -1 2 -1A. 0.3569S · m 2· mol -1B. 0.0003569S ·m 2·mol -12 -1 2 -1C. 356.9S · m 2· mol -1D. 0.01428S ·m 2· mol -115. 某化学反应其反应物消耗7/8 所需的时间是它消耗掉3/4 所需的时间的 1.5 倍，则反应的级数为( )A. 零级反应B. 一级反应C. 二级反应D. 三级反应11. 以看作封闭体系的是( A. 绝热箱中所有物质 B. 两个铜电极 C. 蓄电池和铜电极 D. CuSO 4 水溶液如图，将 C uSO 4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)。
物理化学简明教程习题答案
第一章气体的pVT性质1.1 物质的体膨胀系数与等温压缩率的定义如下试推出理想气体的，与压力、温度的关系。
解：根据理想气体方程1.2 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：将甲烷(Mw =16.042g/mol)看成理想气体： PV=nRT , PV =mRT/ Mw甲烷在标准状况下的密度为=m/V= PMw/RT=10116.042/8.314515(kg/m3)=0.716 kg/m31.3 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。
若改充以25℃，13.33 kPa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。
水的密度1g·cm3计算。
解：球形容器的体积为V=（125-25）g/1 g.cm-3=100 cm3将某碳氢化合物看成理想气体：PV=nRT , PV =mRT/ MwMw= mRT/ PV=(25.0163-25.0000)×8.314×298.15/(13330×100×10-6)M w =30.31(g/mol)1.4 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℃，另一个球则维持 0℃，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，1.5 0℃时氯甲烷（CH 3Cl ）气体的密度ρ随压力的变化如下。
试作p p-ρ图，用外推法求氯甲烷的相对分子质量。
1.6 今有20℃的乙烷－丁烷混合气体，充入一抽成真空的200 cm3容器中，直至压力达101.325 kPa，测得容器中混合气体的质量为0.3897 g。
试求该混合气体中两种组分的摩尔分数及分压力。
解：将乙烷(M w=30g/mol,y1),丁烷(M w=58g/mol,y2)看成是理想气体:PV=nRT n=PV/RT=8.3147⨯10-3mol(y1⨯30+(1-y1) ⨯58)⨯8.3147⨯10-3=0.3897y1=0.401 P1=40.63kPay2=0.599 P2=60.69kPa1.7 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。
物理化学习题解答(十)
物理化学习题解答(十)习题p150~1531、要在面积为100cm2的薄铁片上两面都镀上厚度为0.05mm的均匀镍层，计算所需的时间。
已知所用电流为 2.0A，电流效率为96%，ρ(Ni,s)=8.9g.cm-3水M Ni=58.7g.mol-1。
解：V Ni=2×100×0.05×10-1=1cm3m Ni=ρV=8.9 g.cm-3×1 cm3=8.9gn Ni=m/M=8.9/58.7=0.1516molNi2+(aq) + 2e-→Ni(s)ξ=0.1516molQ理=zξF=2×0.1516×96484.5=29257.651CQ实=Q理/η电泳效率=29257.651/0.96=30476.72Ct= Q实/I=30476.72/2=15238.36s=4.23h2、在298K和标准压力下，试写出下列电解池在两极上所发生的反应，并计算其理论分解电压：(1)Pt(s)∣NaOH(1.0mol.kg-1,r±=0.68)∣Pt(s)(2) Pt(s)∣HBr(0.05mol.kg-1,r±=0.860)∣Pt(s)(3) Ag(s)∣AgNO3(0.01mol.kg-1,r±=0.902)‖AgNO3 (0.5mol.kg-1,r±=0.526)∣Ag(s) 解：(1) 阴极：4H2O(l) + 4e-→2H2(pө) + 4OH-(aq)φH2O/H2=φөH2O/H2–RT/F ln a OH-2H+(aq) + 2e-→H2(pө)H2O(l)==2H+(aq) + OH-(aq)φөH2O/H2=φH+/H2=φөH+/H2+ RT/F ln a H+=φөH+/H2+ RT/F ln Kөw =0.025678ln10-14= –0.828V 阳极：4OH-(aq) – 4e-→O2(pө) + 2H2O(l)φO2/OH-=φөO2 /OH-–RT/F ln a OH-电解反应：2H 2O(l)== 2H 2(p ө) + O 2(p ө)E=φO 2/OH -–φH 2O/H 2=φөO 2/OH -–φөH 2O/H 2= 0.401+0.828=1.229V(2) 阴极：2H +(aq ) + 2e -→H 2(p ө)φH +/H 2 =φөH +/H 2+ RT/F ln a H +阳极：2Br -(aq ) –2e - →Br 2(l)φBr 2/Br -= φөBr 2/Br -–RT/F ln a Br - 电解反应：2HBr(aq )== H 2(p ө) + Br 2(l)E=φBr 2/Br -–φH +/H 2 =φөBr 2/Br - –φөH +/H 2–RT/Fln a H + a Br -=1.065–0.025678ln (r ±m ±/m ө)2=1.065–0.025678×2ln(0.860×0.05)=1.227V(3) 阴极：Ag +(a 1) + e -→Ag(s)φAg +/Ag = φөAg +/Ag + RT/F ln a 1阳极：Ag(s) –e -→ Ag +(a 2)φAg +/Ag = φөAg +/Ag + RT/F ln a 2电解反应：Ag +(a 1)== Ag +(a 2)E=RT/Fln (a 2/a 1)= 2RT/Fln {(r ±,2m 2/m ө)/( r ±,1m 1/m ө)}= 2×0.025678ln { (0.902×0.01) /(0.526×0.5) }= –0.173V实际上电解池是原电池。
物理化学(全册)习题(答案)
《物理化学》复习题一、选择题：1.体系的状态改变了，其能值（ ）A 必定改变B 必定不变状态与能无关 2.μ=0 3. （ ）A. 不变B. 可能增大或减小C. 总是减小4.T, p, W ‘=0≥0 C. (dG)T,V, W=0≤0 D. (dG) T, V, W ‘=0≥0 5.A. (dA)T, p, W ‘=0≤0B. (dA) T, p, W ‘=0≥ T, V, W ‘=0≥0 6.下述哪一种说确？ 因为ΔHp = Qp，所以：A. 恒压过程中,焓不再是状态函数B. 恒压过程中,焓变不能量度体系对外所做的功 D. 恒压过程中, ΔU 不一定为零 7. NOCl 2（g ）＝NO （g ） + Cl 2（g ）为吸热反应，改变下列哪个因素会使平衡向右移动。
（ ）增大压力 C. 降低温度 D. 恒温、恒容下充入惰性气体 8. ）A. 溶液中溶剂化学势较纯溶剂化学势增大B. 沸点降低C. 蒸气压升高 9．ΔA=0 的过程应满足的条件是 （ ）C. 等温等容且非体积功为零的过程10.ΔG=0 的过程应满足的条件是 （ ） C. 等温等容且非体积功为零的过程D. 等温等容且非体积功为零的可逆过程 11. 300K 将1molZn Q p ，恒容反应热效应为Q v ，则Q p -Q v = J 。
无法判定12．已知FeO(s)+C(s)=CO(g)+Fe(s)，反应的Δr H m 0为正，Δr S m 0为正（设Δr H m 0和Δr S m 0不随温度而变化）A. 高温有利B. 低温有利与压力无关13．化学反应 N 2(g) +3H 2(g) = 2NH 3(g)A. 3NH 2H 2N μμμ==B. 032=++3NH 2H 2N μμμC. NH 2H 2N μμμ32==14. 某化学反应的方程式为2A →P ，则在动力学研究中表明该反应为 （ ）A.二级反应B.基元反应C.双分子反应15. 已知298 K 时， Hg 2Cl 2 + 2e - === 2Hg + 2Cl -， E 1 AgCl + e - === Ag + Cl -， E 2= 0.2224 V 。
物理化学课后解答
思考题解答1. 判断下列说法是否正确，为什么？(1) 在一给定的系统中，独立组分数是一个确定的数。
(2) 单组分系统的物种数一定等于1。
(3) 相律适用于任何相平衡系统。
(4) 在相平衡系统中，如果每一相中的物种数不相等，则相律不成立。
解答：(1) 对。
(2) 错。
组份数等于1。
(3) 错。
在有电场、重力场、磁场或渗透质存在时，不适用，必须加以修正。
(4) 错。
由相律得出的结论与每一相中的物种数无关。
2. 指出下列平衡系统中的组分数，相数，及自由度数。
(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作为溶质在两不互溶液体H2O和CCl4中达到分配平衡(凝聚系统)。
解答：(1) C = 1；Φ= 2；f = 1 – 2 + 2 = 1(2) C = 2；(∵S = 3；R = 1，∴C = 3－1 = 2)；Φ= 3；f = 2 – 3 + 2 = 1(3) C = S－R－R' = 3－1－1=1(浓度限制条件，产物NH3(g):H2S(g) = 1:1)；Φ= 2；f = 1(4) C = 3－1 = 2；Φ= 2；f = 2(5) C = 3；Φ= 2；f = C－Φ+ 1=3 – 2 + 1 = 2(凝聚相可以不考虑压力的影响)3. 证明：(1) 在一定温度下，某浓度的NaCl水溶液只有一个确定的蒸气压；(2) 在一定温度下，草酸钙分解为碳酸钙和一氧化碳时只能有一个确定的CO压力。
解答：(1) Φ= 2，浓度一定，C = 1，温度一定，则f = 1 – 2 + 1 = 0。
(2) Φ= 3，C = 2，当T一定时，f = 2 – 3 + 1 = 0。
4. Na2CO3与水可形成三种水合物Na2CO3·H2O(s)，Na2CO3·7H2O(s)和Na2CO3·10H2O(s)。
物理化学课后习题答案（全）
第1章 物质的pVT 关系和热性质习 题 解 答1. 两只容积相等的烧瓶装有氮气，烧瓶之间有细管相通。
若两只烧瓶都浸在100℃的沸水中，瓶内气体的压力为0.06MPa 。
若一只烧瓶浸在0℃的冰水混合物中，另一只仍然浸在沸水中，试求瓶内气体的压力。
解： 21n n n +=2212112RT V p RT V p RT V p +=⋅2111121222112p T p T T p T T T T =+⎛⎝⎜⎞⎠⎟=+ ∴112222p T T T p ⋅+=MPa0.0507=MPa 06.02)15.273100()15.2730(15.2730⎥⎦⎤⎢⎣⎡××++++=2. 测定大气压力的气压计，其简单构造为：一根一端封闭的玻璃管插入水银槽内，玻璃管中未被水银充满的空间是真空，水银槽通大气，则水银柱的压力即等于大气压力。
有一气压计，因为空气漏入玻璃管内，所以不能正确读出大气压力：在实际压力为102.00kPa 时，读出的压力为100.66kPa ，此时气压计玻璃管中未被水银充满的部分的长度为25mm 。
如果气压计读数为99.32kPa ，则未被水银充满部分的长度为35mm ，试求此时实际压力是多少。
设两次测定时温度相同，且玻璃管截面积相同。
解：对玻璃管中的空气，p V p V 2211=kPa 0.96=kPa )66.10000.102(35251212−×==p V V p ∴ 大气压力 = kPa 28.100kPa )96.032.99(=+·28· 思考题和习题解答3. 让20℃、20 dm 3的空气在101325 Pa 下缓慢通过盛有30℃溴苯液体的饱和器，经测定从饱和器中带出0.950 g 溴苯，试计算30℃时溴苯的饱和蒸气压。
设空气通过溴苯之后即被溴苯蒸气所饱和；又设饱和器前后的压力差可以略去不计。
（溴苯Br H C 56的摩尔质量为1mol g 0.157−⋅）解：n pV RT 131013252010831452027315==×××+⎡⎣⎢⎤⎦⎥−().(.) mol =0.832 mol n m M 209501570==..mol =0.00605mol p py p n n n 22212101325732==+=×= Pa 0.006050.832+0.00605 Pa4. 试用范德华方程计算1000 g CH 4在0℃、40.5 MPa 时的体积(可用p 对V 作图求解)。
物理化学
《物理化学》习题答案一、单选题1.在绝热条件下，用大于气筒内的压力迅速推动活塞压缩筒内的气体，此过程的熵变（C ）A.等于零B.小于零C.大于零D.不能确定2.任何一个化学变化，下列因素中哪个能影响平衡常数的数值（B ）A.催化剂B.温度C.反应物的浓度D.反应产物的浓度3.水的三相点的温度为（B ）A.273.15KB.273.16KC.298.15KD.373.15K4.用1法拉第的电量可以从CuSO 4溶液中沉淀出铜的质量为（C ）A.64gB.48gC.32gD.16g5.一级反应的半衰期与反应物的初始浓度（A ）A.无关B.呈正比C.呈反比D.平方根呈正比6.零级反应的半衰期公式是（D ） A.1/2ln 2t k = B.1/201t kc = C.21/2032t kc = D.01/22c t k= 7.下列化合物中，哪一个的无限稀释摩尔电导率不能作图求得（A ）A.CH 3COOHB.CH 3COONaC.NaClD.HCl8.凸面液体的饱和蒸汽压p r 与平面液体的饱和蒸汽压p 0相比较（C ）A.p r =p 0B.p r ＜p 0C.p r ＞p 0D.难以确定9.由纯物质形成理想液体混合物，则有（B ）A.△mix S ＝0B.△mix H ＝0C.△mix G ＝0D.△mix V ＞010.液体在毛细管中上升还是下降，主要与下列哪个因素有关（C ）A.表面张力B.附加压力C.液体是否润湿毛细管D.毛细管半径11.恒压下，无相变的单组份封闭体系的焓值随温度的升高而（A）A增加B减少C不变D不一定12.绝热可逆过程体系的熵变（C）A大于零B小于零C等于零D不确定13.1mol某液体在其沸点时蒸发为气体，下列哪个量增加（D）A蒸汽压B蒸发热C吉布斯自由能D热力学能14.在某温度下，反应N 2(g)+3H2(g)=2NH3(g)的,14pK ，在此温度下氨的合成反应1 2N2(g)+32H2(g)=NH3(g)的,2pK为（B）A4B2C0.5D0.2515.水的三相点的温度为（B）A273.15KB273.16KC298.15KD373.15K16在无限稀释的KCl溶液中，Cl-离子的迁移数为0.505，则该溶液中K+离子的迁移数为（B）A35.5B0.495C0.505D23.517.一级反应的半衰期与反应物的初始浓度（A）A无关B呈正比C呈反比D平方根呈正比18.某一反应在一定条件下的转化率为33.5%，当加入催化剂后，其转化率（C）A＞33.5%B＜33.5%C=33.5%D难以确定19.液体在毛细管中上升的高度反比于（C）A热力学温度B表面张力C毛细管半径D大气压力20.CaCO3(s)部分分解为CaO(s)和CO2(g)，则该体系的独立组分数和自由度分别为（C）A K=1，f=1B K=2，f=2C K=2，f=1D K=1，f=221.在绝热条件下，用大于气筒内的压力迅速推动活塞压缩筒内的气体，此过程的熵变（C）A.等于零B.小于零C.大于零D.不能确定22.任何一个化学变化，下列因素中哪个能影响平衡常数的数值（B）A.催化剂B.温度C.反应物的浓度D.反应产物的浓度23.水的三相点的温度为（B ）A.273.15KB.273.16KC.298.15KD.373.15K24.用1法拉第的电量可以从CuSO 4溶液中沉淀出铜的质量为（C ）A.64gB.48gC.32gD.16g25.一级反应的半衰期与反应物的初始浓度（A ）A.无关B.呈正比C.呈反比D.平方根呈正比26.零级反应的半衰期公式是（D ） A.1/2ln 2t k = B.1/201t kc = C.21/2032t kc = D.01/22c t k= 27.下列化合物中，哪一个的无限稀释摩尔电导率不能用λ作图外推至c =0求得（A ）A.CH 3COOHB.CH 3COONaC.NaClD.HCl28.凸面液体的饱和蒸汽压p r 与平面液体的饱和蒸汽压p 0相比较（C ）A.p r =p 0B.p r ＜p 0C.p r ＞p 0D.难以确定29.由纯物质形成理想液体混合物，则有（B ）A.△mix S ＝0B.△mix H ＝0C.△mix G ＝0D.△mix V ＞030.液体在毛细管中上升还是下降，主要与下列哪个因素有关（C ）A.表面张力B.附加压力C.液体是否润湿毛细管D.毛细管半径31.恒压下，无相变的单组份封闭体系的焓值随温度的升高而（A ）A 增加B 减少C 不变D 不一定32.绝热可逆过程体系的熵变（C ）A 大于零B 小于零C 等于零D 不确定33.1mol 某液体在其沸点时蒸发为气体，下列哪个量增加（D ）A 蒸汽压B 蒸发热C 吉布斯自由能D 热力学能34.在某温度下，反应N 2(g)+3H 2(g)=2NH 3(g)的,14p K =，在此温度下氨的合成反应12N 2(g)+32H 2(g)=NH 3(g)的,2p K 为（B ） A4B2C0.5D0.2535.水的三相点的温度为（B ）A273.15KB273.16KC298.15KD373.15K36.恒压下，无相变的单组份封闭体系的焓值随温度的升高而（ A ）。
物理化学课后习题答案
第1章 化学热力学基本定律1．1mol 双原子理想气体在300 K 、101 kPa 下，经恒外压恒温压缩至平衡态，并从此状态下恒容升温至370 K 、压强为1 010 kPa 。
求整个过程的U ∆、H ∆、W 及Q 。
（答案：△U = 1455 J ，△H = 2037 J ，W=17727 J ，Q = -16272 J ）解： 第一步：恒外压恒温压缩至平衡态，U ∆=0，H ∆=0 V 1=8.314×300/101=24.695dm 3,此平衡态的体积就是末态的体积V 2， V 2=8.314×370/1010= 3.046dm 3 此平衡态的压强P’=8.314×300/(3.046×10-3)=818.84kPaW=-P’(V 2-V 1)=-818.92×103×(3.046-24.695)×10-3=17727 J=17.727 kJ -Q=W=17.727 kJ Q=-17.727 kJ 第一步： 因恒容W=0U ∆=Q v =C v,m (T 2-T 1) =20.79×(370-300)=1455.3 J=1.455 kJH ∆=(20.79+R)×70=2037.3 J=2.037 kJ整个过程：W=17.727 kJ ；Q= -17.727+1.455= -16.27 kJ ；U ∆=1.455 kJ ；H ∆=2.037 kJ 。
2．设有0.1 kg N 2，温度为273.15 K ，压强为101325 Pa ，分别进行下列过程，求U ∆、H ∆、Q 及W 。
(1) 恒容加热至压强为151987.5 Pa ； (2) 恒压膨胀至原体积的2倍；(3) 恒温可逆膨胀至原体积的2倍； (4) 绝热可逆膨胀至原体积的2倍。
（答案： ①△U = Q V = 1.01×104 J ，△H = 1.42×104 J ，W = 0；②△H = Q P = 28.4 kJ ，△U = 20.20 kJ ，W= -8.11 kJ ； ③ Q = 5622 J ，W = -5622 J ，△H = △U = 0 J ；④ Q = 0，W = △U = -4911 J ，△H = - 6875 J ）解： 将N 2 气视为双原子理想气体，则C p,m =29.10 J ·mol -1·K -1; C v,m =20.79 J ·mol -1·K -1 (1) W=0, 末态温度 T 2=1.5T 1=1.5×273.15 K∴U ∆=Q v =n C v (T 2-T 1) =(100/28)×20.79×(1.5×273.15-273.15)=1.01×104 JH ∆= n C p (T 2-T 1) =(100/28)×29.10×(1.5×273.15-273.15)=1.42×104 J(2) 末态温度 T 2=2T 1=2×273.15KH ∆=Q p = n Cp(T 2-T 1) =(100/28)×29.10×(2×273.15-273.15) =28388 J=28.4 kJU ∆=n C v (T 2-T 1) =(100/28)×20.79×273.15 = 20201 J=20.20 kJW= -P V ∆= -101325×(100/28)×8.314×273.15/101325= -8110J= -8.11kJ (3) 理想气体恒温，H ∆=U ∆=0,W= -Q= -(100/28)×8.314×273.15×ln2= -5622 J= -5.62 kJ (4) 运用理想气体绝热过程方程：4.0224.011V T V T =T 2=(1/2)0.4×T 1=(1/2)0.4×273.15 =207 K; Q=0W=U ∆= n C v,m T ∆= (100/28)×20.79×(207-273.15)= -4911 J= - 4.911 kJH ∆= (100/28)×29.10×(207-273.15)=-6875 J= -6.875 kJ3．在373.15 K 、101325 Pa 下，1 mol 水缓慢蒸发。
(完整版)物理化学习题答案
《物理化学》作业习题物理化学教研组解2009，7第一章 热力学第一定律与热化学1. 一隔板将一刚性决热容器分为左右两侧，左室气体的压力大于右室气体的压力。
现将隔板抽去左、右气体的压力达到平衡。
若以全部气体作为体系，则ΔU 、Q 、W 为正为负或为零解：0===∆W Q U2. 试证明1mol 理想气体在衡压下升温1K 时，气体与环境交换的功等于摩尔气体常数R 。
证明：R T nR V V p W =∆=-=)(123. 已知冰和水的密度分别为：×103kg ·m -3，现有1mol 的水发生如下变化： (1) 在100o C ，下蒸发为水蒸气，且水蒸气可视为理想气体； (2) 在0 o C 、下变为冰。
试求上述过程体系所作的体积功。
解：(1) )(m 1096.11092.010183633--⨯⨯⨯＝＝冰V )(m 1096.1100.110183633--⨯⨯⨯＝＝水V )(10101.3373314.81)(3J nRT V V p W e ⨯=⨯⨯===冰水－ (2) )(16.0)108.11096.1(101325)(55J V V p W e =⨯-⨯⨯=-=--水冰4. 若一封闭体系从某一始态变化到某一终态。
(1)Q 、W 、Q －W 、ΔU 是否已经完全确定。
(2)若在绝热条件下，使体系从某一始态变化到某一终态，则(1)中的各量是否已完全确定为什么解：(1) Q －W 与ΔU 完全确定。
(2) Q 、W 、Q －W 及ΔU 均确定。
5. 1mol 理想气体从100o C 、0.025m 3 经过下述四个过程变为100o C 、0.1m 3： (1) 恒温可逆膨胀； (2) 向真空膨胀；(3)恒外压为终态压力下膨胀；(4)恒温下先以恒外压等于气体体积为0.05m 3时的压力膨胀至0.05 m 3，再以恒外压等于终态压力下膨胀至0.1m 3。
求诸过程体系所做的体积功。
物理化学课后习题答案
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）保持容器内温度恒定,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）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。
合肥工业大学-物理化学习题-第十章、界面现象合并
1 液体在玻璃毛细管中是上升还是下降, 取决于该液体的什么 性质? ______ B A. 粘度 B. 界面张力 C. 密度 A 2 纯组分系统的表面Gibbs函数值 ____. A. 大于零 B. 小于零 C. 等于零 B 3 表面张力与下述哪些因素无关? ____ A. 物质本身性质 B. 物质总表面积
pr 2M ln p RTr 2 71.97 10- 3 N m -1 18.02 10- 3 k g m ol-1 8.314J K -1 m ol-1 298K 0.9971 10- 3 k g cm - 3 10- 7 m 1.049 10- 2
00-7-15 8
10 在某盐的过饱和溶液中, 不慎落入一小尘埃, 结果使溶液很 快析出结晶盐. 可以推断界面张力尘|盐____<尘| 液, 理由是 ______________________________________________________ 在相变开始的瞬间, 主要是界面Gibbs函数的减小而不是相变 ______________________________________________________ 本身引起的Gibbs函数的减小起作用, 亦即新形成的尘|盐界面 ______________________________________________________. 和盐|液界面的总界面张力应小于同步消失的尘|液界面张力. 11 已知20℃时, 水|空气界面张力为7.2810－2 Nm－1, 当在20 2.9110－5 ℃和常压下可逆地增大水的表面积4cm2, 需做功___________J. 12 有人设计如图所示的“永动机”, 不断 上升的液体在未达最高点之前就折回并滴下, 推动小涡轮转动. 这种“永动机”不可能造 毛细上升的动力在于凹液面下的附 成的原因是 加压力 , 而在液滴脱离管口的过程中, 凹液面 _____________________________ 曲率半径增大 , 附加压力随之减小, 当减小到 ______________________________________ 与静压差相等时就达平衡 ______________________________________ 00-7-15 _______________________.
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CA、0.418 JB、0.0418 JC、70.3JD、7.11J2. 对于孤立体系的实际过程，下列关系式不正确的是DA、W=0B、Q=0C、△U=0D、△H=03. 一封闭系统进行可逆循环，其热温商之和DA、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BA、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BA、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DA、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DA、1B、2C、3D、48.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 CA、Kp=P3B、Kp>P3C、Kp<P3D、无法比较9.在一定温度和压力下，某化学反应达到平衡应满足的条件是BA、B、C、D、10.放射性元素B的半衰期是8h，16克B在32h后还剩DA、8gB、4gC、2gD、1g11.一反应物转化率与其初始浓度无关，该反应的速率方程是AA、-dc/dt=kcB、-dc/dt=kC、-dc/dt=kc2D、-dc/dt=kc312.有关活化能的下列说法正确的是： AA、活化能与反应本性有关B、活化能与反应温度完全无关C、活化能与反应途径无关D、活化能与反应物浓度有关13.若浓度为m的H2SO4溶液的平均活度系数γ±为，则其活度为：CA、41/3γ±mB、γ±mC、4γ±3m3D、γ±m314.对Fe(OH)3胶体聚沉能力最强的电解质是：DA、NaClB、MgCl2C、AlCl3D、Na2SO415.不同弯曲液面饱和蒸气压之间存在：BA、P平>P凹>P凸B、P凸>P平>P凹C、P凹>P平>P凸D、P凸>P凹>P平16．在298K及101325Pa下1.00dm3 等温可逆膨胀到2.00 dm3，所做的功的绝对值为：D（A）0.418J （B）0.0418J （C）7.115J （D）70.3J17．下列各式不受理想气体条件限制的是：D（A）PVV =常数（B）（P/ v）T =－P/V（C）Qp=Qv+ΣνBRT （D）△H=△U+P△V18．下列关系式不能成立的是C（A）理想气体向真空膨胀时，△S=nRlnV2/V1（B）水在298K，101325Pa下蒸发△S=（△H-△G）/T（C）恒温恒压下，可逆的电池反应中△S=△H/T（D）对不可逆的电池反应中△S=-（△G / T）P19．在等压下，体系对外所做的有用功的绝对值（A）可以大于体系G降低的绝对值（B）等于体系G降低的绝对值（C）等于体系F降低的绝对值（D）不能大于体系G降低的绝对值20．多组分均相体系中任一物质B的偏摩尔内能的定义是：B（A）（эU/эnB）T.V。
《物理化学》教材习题参考解答
第一篇化学热力学第一章热力学基本定律.1-1 0.1kg C6H6(l)在，沸点353.35K下蒸发，已知(C6H6) =30.80 kJ mol-1。
试计算此过程Q，W，ΔU和ΔH值。
解：等温等压相变。
n/mol =100/78 , ΔH = Q = n = 39.5 kJ , W= - nRT = -3.77 kJ , ΔU =Q+W=35.7 kJ1-2 设一礼堂的体积是1000m3，室温是290K，气压为pϑ，今欲将温度升至300K，需吸收热量多少?(若将空气视为理想气体，并已知其C p,m为29.29 J K-1·mol-1。
)解：理想气体等压升温（n变）。
Q=nC p,m△T=(1000pϑ)/(8.314×290)×C p,m△T＝1.2×107J1-3 2 mol单原子理想气体，由600K，1.0MPa对抗恒外压绝热膨胀到。
计算该过程的Q、W、ΔU和ΔH。
(Cp ,m=2.5 R)解：理想气体绝热不可逆膨胀Q＝0 。
ΔU＝W ，即nC V,m(T2-T1)= - p2 (V2-V1), 因V2= nRT2/ p2, V1= nRT1/ p1，求出T2=384K。
ΔU＝W＝nCV,m(T2-T1)＝-5.39kJ ，ΔH＝nC p,m(T2-T1)＝-8.98 kJ1-4 在298.15K，6×101.3kPa压力下，1 mol单原子理想气体进行绝热膨胀，最后压力为pϑ，若为；(1)可逆膨胀(2)对抗恒外压膨胀，求上述二绝热膨胀过程的气体的最终温度；气体对外界所作的功；气体的热力学能变化及焓变。
(已知C p,m=2.5 R)。
解：(1)绝热可逆膨胀:γ=5/3 , 过程方程p11-γT1γ= p21-γT2γ, T2=145.6 K ,ΔU＝W＝nC V,m(T2-T1)＝-1.9 kJ , ΔH＝nC p,m(T2-T1)＝-3.17kJ(2)对抗恒外压膨胀,利用ΔU＝W ，即nC V,m(T2-T1)= - p2 (V2-V1) ，求出T2=198.8K。
物理化学 热力学习题
一、选择题（10题）1、如图所示，在绝热盛水容器中，浸有电阻丝，通电后水与电阻丝的温度均升高，如以水和电阻丝为系统，则上述过程中的Q、W和系统的△U的符号为：（D）A. W=0，Q<0, △U<0 B. W>0，Q<0, △U>0C. W=0，Q>0, △U>0D. W<0，Q=0, △U>02、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 %3、1mol单原子分子理想气体，从273 K，202.65 kPa, 经 pT=常数的可逆途径压缩到405.3 kPa的终态，该气体的ΔU为： ( D )A. 1702 JB. -406.8 JC. 406.8 JD. -1702 J4、理想气体从相同始态分别经绝热可逆膨胀和绝热不可逆膨胀到达相同的压力，则其终态的温度，体积和系统的焓变必定是( B )A. T(可逆)>T(不可逆),V(可逆)>V(不可逆)，△H(可逆)>△H(不可逆)B. T(可逆)<T(不可逆),v(可逆)<v(不可逆)，△H(可逆)<△H(不可逆)C. T(可逆)<T(不可逆),V(可逆)>V(不可逆)，△H(可逆)<△H(不可逆)D. T(可逆)<T(不可逆),V(可逆)<v(不可逆)，△H(可逆)>△H(不可逆)5、在一个体积恒定的绝热箱中有一绝热隔板，其两侧放有n、T、p皆不相同的N 2(g)，N2(g)视为理想气体。
今抽去隔扳达到平衡，以N2(g)作为系统，此过程的( A )A. W=0，△U=0，△H=0B. W>0，△U>0，△H>0C. W<0，△U<0，△H<0D. W=0，△U=0，△H>06、理想气体与温度为T的大热源接触作等温膨胀，吸热Q，所做的功是变到相同终态的最大功的20%，则系统的熵变为 ( C )A．Q/T B．-Q／T C．5Q/T D．- 5Q/T7、单原子理想气体的Cv,m =3R/2．当温度由T1，变到T2时，等压过程系统的熵变(△S)p 与等容过程熵变(△s)v之比是 ( D )A.1;1B.2:IC.3:5D.5:38. 正常沸点时液体气化为蒸气的过程在定压下升高温度时体系的△VapG⊖值应如何变化？( C )A. △Vap G⊖＝0 B. △VapG⊖≥0 C.△VapG⊖＜0 D. △VapG⊖＞09、p=1x106Pa 时，某气相反应在T 1=400 K 的热效应与T 2=800 K 时的热效应相等，则两种条件下反应的熵变 ( B )A.△r S M (T 1)>△r S M (T 2)B. △r S M (T 1)=△r S M (T 2)C.△r S M (T 1)<△r S M (T 2)D.不能确定其相对大小10、对物质的量为n 的理想气体，(∂T/∂P)s 应等于 ( D ) A. V/R B.V/(nR) c. V/Cv D.V/Cp二、填空题（10题）1. 等温、等压下，1mol 苯和甲苯形成了液态混合物，现在要将两组分完全分离为纯组分至少要做的非体积功的数值为 ___-2 RTln0.5___2.已知25℃时，金刚石的标准摩尔生成焓△f H m =1.90KJ/mol,石墨的标准摩尔燃烧焓△c H m =-393.51KJ/mol,则金刚石的标准摩尔燃烧焓△c H m ___-395.41KJ/mol _____3. 已知金属铝的熔点T f 为933K 、熔化热△fus H m 为10619J •mol-1, 若其液态和固态时的摩尔恒压热容C Ｐ, Ｍ(l)和C Ｐ, Ｍ(s)分别为34.3 J •mol -1•K -1和32.8 J •mol -1•K -1，则当铝从873K 加热到973K ，其熵变化为15.0 J •mol -1•K -14. 实际气体经一不可逆循环，则△S = 0, △U = 05. 已知:在298K,1大气压下:△c H m (H 2,g)=-241.8kJ/mol; △c H m (C 6H 6,g)=-3169.5kJ/mol; △c H m (C 6H 12,g)=-3688.9kJ/mol. 各物质的热容为: C p,m (C 6H 6,g)=11.72+0.2469T; C p,m (H 2,g)=28.87; C p,m (C 6H 12,g) =10.88+0.4017T计算反应: C 6H 6(g)+3H 2(g)=C 6H 12(g) 在125℃下的△H=___-209.4 kJ/mol ____6. 室温下，10×P ⊖的理想气体绝热节流膨胀至 5×P ⊖的过程有：(1) W > 0 ； (2) T 1> T 2； (3) Q = 0 ； (4) △S > 0 其正确的答案应是： (3)、(4)7. 某非理想气体服从状态方程 PV = nRT + bP （b 为大于零的常数），1mol 该气体经历等温过程体积从 V 1变成 V 2，则熵变 △S m 等于 R ln (V 2-b)/(V 1-b)8. 选择“＞”、“＜”、“＝”中的一个填入下列空格理想气体经节流膨胀 △S _>__0，△G __<__ 0。
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物理化学习题解答(十)习题p150~1531、要在面积为100cm2的薄铁片上两面都镀上厚度为0.05mm的均匀镍层，计算所需的时间。
已知所用电流为 2.0A，电流效率为96%，ρ(Ni,s)=8.9g.cm-3水M Ni=58.7g.mol-1。
解：V Ni=2×100×0.05×10-1=1cm3m Ni=ρV=8.9 g.cm-3×1 cm3=8.9gn Ni=m/M=8.9/58.7=0.1516molNi2+(aq) + 2e-→Ni(s)ξ=0.1516molQ理=zξF=2×0.1516×96484.5=29257.651CQ实=Q理/η电泳效率=29257.651/0.96=30476.72Ct= Q实/I=30476.72/2=15238.36s=4.23h2、在298K和标准压力下，试写出下列电解池在两极上所发生的反应，并计算其理论分解电压：(1)Pt(s)∣NaOH(1.0mol.kg-1,r±=0.68)∣Pt(s)(2) Pt(s)∣HBr(0.05mol.kg-1,r±=0.860)∣Pt(s)(3) Ag(s)∣AgNO3(0.01mol.kg-1,r±=0.902)‖AgNO3 (0.5mol.kg-1,r±=0.526)∣Ag(s) 解：(1) 阴极：4H2O(l) + 4e-→2H2(pө) + 4OH-(aq)φH2O/H2=φөH2O/H2–RT/F ln a OH-2H+(aq) + 2e-→H2(pө)H2O(l)==2H+(aq) + OH-(aq)φөH2O/H2=φH+/H2=φөH+/H2+ RT/F ln a H+=φөH+/H2+ RT/F ln Kөw =0.ln10-14= –0.828V 阳极：4OH-(aq) – 4e-→O2(pө) + 2H2O(l)φO2/OH-=φөO2 /OH-–RT/F ln a OH-电解反应：2H 2O(l)== 2H 2(p ө) + O 2(p ө)E=φO 2/OH -–φH 2O/H 2=φөO 2/OH -–φөH 2O/H 2 = 0.401+0.828=1.229V(2) 阴极：2H +(aq ) + 2e -→H 2(p ө)φH +/H 2 =φөH +/H 2+ RT/F ln a H +阳极：2Br -(aq ) –2e - →Br 2(l)φBr 2/Br -= φөBr 2/Br -–RT/F ln a Br -电解反应：2HBr(aq )== H 2(p ө) + Br 2(l)E=φBr 2/Br -–φH +/H 2 =φөBr 2/Br - –φөH +/H 2–RT/Fln a H + a Br - =1.065–0.ln (r ±m ±/m ө)2=1.065–0.×2ln(0.860×0.05)=1.227V (3) 阴极：Ag +(a 1) + e -→Ag(s)φAg +/Ag =φөAg +/Ag + RT/F ln a 1 阳极：Ag(s) –e -→ Ag +(a 2)φAg +/Ag =φөAg +/Ag + RT/F ln a 2 电解反应：Ag +(a 1)== Ag +(a 2)E=RT/Fln (a 2/a 1)= 2RT/Fln {(r ±,2m 2/m ө)/( r ±,1m 1/m ө)}= 2×0.ln { (0.902×0.01) /(0.526×0.5) }= –0.173V实际上电解池是原电池。
3、在298K 和标准压力下，用镀铂黑的铂电极电解a H +=1.0的水溶液，当所用电流密度为j =5×10-3A .cm -2时，计算使电解能顺利进行的最小分解电压。
已知ηO 2=0.487V ，ηH 2≈0，忽略电阻引起的电位降，H 2O(l)的标准摩尔Gibbs 生成自由能△f G өm = –237.129kJ .mol -1。
解：阴极：2H +(aq ) + 2e -→H 2(g)φH +/H 2 = φөH +/H 2+ RT/F ln a H += φөH +/H 2阳极：H 2O(l)– 2e -→1/2O 2(g) + 2H +(aq )φO 2/H 2O = φөO 2/H 2O + RT/F ln a H +=φөO 2/H 2O电解反应：H 2O(l)==1/2O 2(g) + H 2(g)E 可=φO 2/H 2O –φH +/H 2=φөO 2/H 2O –φөH +/H 2=1.23VE 分=E 可+ ηH 2 + ηO 2=1.23 + 0.487 + 0=1.717V4、在298K 时，使下述电解池发生电解反应作用：Pt(s)∣CdCl 2(1.0mol .kg -1)，NiSO 4(1.0mol .kg -1)∣Pt(s)问当外加电压逐渐增加时，两电极上首先分别发生什么反应？这时外加电压为若干？(设活度因子均为1，超电势可忽略。
)解：阴极(1)：2H 2O(aq ) + 2e -→H 2(g) + 2OH -(aq)φH 2O/H 2= φөH 2O/H 2 –RT/Flna OH -= –0.83 – 0.lnm OH -= –0.83 –0.×ln 10-7= –0.416V阴极(2)：Cd 2+(aq ) + 2e -→Cd(s)φCd 2+/Cd =φөCd 2+/Cd + RT/2Flna Cd 2+= –0.40+ 0. lnm Cd 2+= –0.40V阴极(3)：Ni 2+(aq ) + 2e -→Ni(s)φNi 2+/Ni =φөNi 2+/Ni + RT/2F ln a Ni 2+ = –0.23 + 0. lnm Ni 2+= –0.23V阳极(1)：H 2O(l)– 2e -→1/2O 2(g) + 2H +(aq )φO 2/H 2O = φөO 2/H 2O + RT/F ln a H += 1.23+0.ln10-7= 0.816V阳极(2)：2Cl -(aq )–2e -→Cl 2(g)φCl 2/Cl -= φөCl 2/Cl -–RT/F ln a Cl -=1.36–0.ln m Cl -=1.342V∵φO 2/H 2O ＜φCl -/Cl 2 ∴阳极最先析出O 2(g)电解反应(1)：H2O(l)==H2(g) + 1/2O2(g)E1=φO2/H2O–φH+/H2= 0.816 + 0.416=1.232V电解反应(2)：CdCl2(aq)+H2O(l)== 1/2O2(g) + Cd(s) + 2HCl(aq)E2=φO2/H2O–φCd2+/Cd= 0.816+ 0.40=1.216V电解反应(3)：NiCl2(aq)+H2O(l)== 1/2O2(g) + Ni(s) + 2HCl(aq)E3=φO2/H2O–φNi2+/Ni= 0.816+ 0.23=1.046V电解反应(4)：2HCl(aq)==H2(g)+Cl2(g)E4=φCl2/Cl-–φH2O/H2== 1.342+ 0.416=1.758V电解反应(5)：CdCl2(aq)==Cd(s)+2Cl2(g)E5=φCl2/Cl-–φCd2+/Cd == 1.342+ 0.40=1.742V电解反应(6)：NiCl2(aq)==Ni(s)+2Cl2(g)E6=φCl2/Cl-–φNi2+/Ni == 1.342+ 0.23=1.572V故：最先析出Ni(s)和O2(g)，电压为1.046V；后析出Cd(s) 和O2(g)，电压为1.216V；后放出H2(g)和O2(g)，电压为1.232V。
若再增加电压到1.572V，还会析出Ni(s)和Cl2(g)；增加电压到1.742V，还会析出Cd(s)和Cl2(g)；增加电压到1.758V，还会析出H2(g)和Cl2(g)。
5、298K时，用Pb(s)电极来电解H2SO4溶液，已知浓度为0.10mol.kg-1，r±=0.265，若在电解过程中，把Pb阴极与另一甘汞电极相连组成原电池，测得其电动势E=1.0685V。
试求H2(g)在Pb阴极上的超电势(只考虑H2SO4的一级电离)。
已知所用甘汞电极的电极电势φ甘汞=0.2806V。
解：阴极：2H+(aq) + 2e-→H2(g)φH+/H2=φөH+/H2+ RT/Flna H+-ηH2φH+/H2=φ甘汞–E=0.2806–1.0685= –0.788VφH+/H2=φөH+/H2+ RT/Flna H+–ηH2=0. ln(r±m H2SO4) –ηH2= –0.788VηH2= 0.788+0. ln(r±m H2SO4)=0.788+0. ln(0.265×0.1 )=0.695V6、在锌电极上析出H2(g)的Tafel公式为：η/V=0.72+0.116lg[j/(A.cm-2)]。
在298K 时，用Zn(s)作阴极，惰性物质作阳极，电解浓度为0.1mol.kg-1的ZnSO4溶液，设溶液pH为7.0。
若要使H2(g)不和Zn同时析出，应控制什么条件？解：阴极：2H+(aq) + 2e-→H2 (pө)φH+/H2=φөH+/H2+ RT/Flna H+–ηH2=0.00 + 0.ln10-7–ηH2= –0.414 –ηH2阴极：Zn2+(aq) + 2e-→Zn(s)φZn2+/Zn =φөZn2+/Zn+ RT/2Flna Zn2+= –0.763 + 0.ln0.1= –0.793VφZn2+/Zn＞φH+/H2，–0.793＞–0.414–ηH2，ηH2＞0.793–0.414=0.379Vη/V=0.72+0.116lg[j/(A.cm-2)] ＞0.379Vlg[j/(A.cm-2)] ＞(0.379–0.72)/0.116= –2.94j/(A.cm-2＞10-2.94=1.148×10-3j＞1.148×10-3 A.cm-27、在298K和标准压力时，当电流密度j=0.1A.cm-2时，H2(g)和O2(g)在Ag(s)电极上的超电势分别为0.87V和0.98V。
今用Ag(s)电极电解浓度为0.01mol.kg-1的NaOH溶液，问这时在两电极上首先发生什么反应？此时外加电压为多少？(设活度因子均为1)解：阴极：2H2O(l) +2e-→H2(pө) + 2OH-(aq)φH2O/H2, Ag =φөH2O/H2–RT/Flna OH-–ηH2= –0.83– 0.ln(10-2 )–0.87= –1.582V阴极：1/2O2(pө) + H2O(l) +2e-→2OH-(aq)φO2/OH-,Ag=φөO2/OH-–RT/Flna OH-–ηO2=1.229–0.ln(10-2) –0.98= 0.367V∵φO2/OH-＞φH2O/H2,Ag ∴阴极氧溶解。