物理化学简答题大全

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；

r1Δp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=2

σ2/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。Brown 运动使系统浓度分

布均匀，对抗聚沉，有利于系统的稳定。

3.有 A、B 两种透明液体，其中一种是真溶液，

另一种是溶胶，问可用哪些方法鉴别？【答】

观察 Tyndall 效应。

4. 燃料油中常需要加入少量油溶性的电解质，

为什么？【答】消除电动现象产生的电动势，防

止隐患发生。

5.试解释：（1）做豆腐时“点浆”的原理是什

么？哪几种盐溶液可作为卤水？哪种盐溶液聚

沉能力最强？

（2）江河入海处，为什么常形成三角洲？

（3）明矾为何能使混浊的水澄清？

【答】（1）点浆是使蛋白质聚沉。常用的盐溶

液有 CaSO4 和 MgCl2。

（2）海水中富含电解质，使水中的胶质聚沉。

（3）明矾中 Al3+水解形成 Al(OH)3 溶胶带正

电，可以中和水中负电性胶质，从而使水质澄清。

6.什么情况下大分子化合物对溶胶具有保护作

用和絮凝作用，为什么？

【答】少量足量絮凝作用保护作用

8.请举出向系统中加入惰性气体，提高化学反应

产物收率的实例。

【答】873 K 下，乙苯脱氢制备苯乙烯，平衡转

化率为 38.9％。当通入乙苯：水蒸气= 1 ：9 的

原料气时，平衡转化率为 72.8％。

1、为什么热汤比热水温度高

汤的沸点比水的高，我们知道液体达到沸点之后

温度保持不变（除非变成气态）同样是沸汤与沸

水，汤的沸点比水的高所以汤的温度高。与此类

似的，表演油锅伸手，其实用的是醋，因为醋沸

点很低，看起来沸腾很剧烈，但温度很低

2、下雪时为什么要在地上撒盐

混合物的溶沸点比纯净水的溶沸点低，更易液化

溶化，在地上撒盐课形成溶液，使得溶液饱和蒸

气压下降（拉乌尔定律）。使其熔点降低，并更

易熔化。同样一些汽车防冻液也是此原理，降低

液体的熔点，不易凝固

4.去污原理

去污一般包括三种1）靠物质的吸附性，吸附小

颗粒（属于物理性质）比如活性炭，明矾（明矾

溶于水，水解成氢氧化铝胶体，氢氧化铝胶体吸

附性大），该去污是可逆的；2）强氧化物质

常用的洗衣粉，洗洁精，成分就是次氯酸钠或次

氯酸钙，他们与二氧化碳反应生成次氯酸，具有

强氧化性，可以去污，该去污不可逆；3）运用

某些物质与有颜色的物质反应生成无色物质

如二氧化硫可是品红退色，干过程也是可逆的，

若加热退色后的溶液，溶液又恢复红色

6.天空是蓝色的原因？雾天行驶车辆必须用黄

灯？1：由瑞利散色公式可知，散色强度与入射

光波长的4次方程反比，波长越短，光散射越多。

七色光中红橙黄绿蓝靛紫波长一次减小，所以云

散射大多数蓝紫光，天空就先蓝色了。而波长较

长的黄色光则因被散射少而透过多。

7、根据熵函数的物理意义，定性判断变化过程

的熵变大于零或小于零

S气＞S液＞S固，物质从固态经液态到气态，系

统中大量分子有序性减少，分子运动的混乱程度

依次增加，熵值增加；S高温＞S高压，当物质温

度升高时，分子热运动增强，分子的有序性减少，

混乱程度增加，熵值增加；S低压＞S高压，气体

物质，降低压力则体积增大，分子在增大的空间

中运动，分子的有序性减少，混乱增加，熵值增

加；ΔSmix＞0，两种气体的扩散混合，混合前

就其中某种气体而言，运动空间范围较小，混合

后，其运动空间范围增大，因此混合后气体空间

分布比较无序，混乱程度增大，熵值增加。

14、温度、压力和惰性气体对化学平衡移动的影

响

温度：对于ΔrHm=0的反应，温度对Kθ无影响；

对于吸热反应(ΔrHm＞0)，Kθ随温度增加而增

加；对于放热反应(ΔrHm＜0)，Kθ随温度增加

而减小

压力：aA+dD=gG+hH，Kθ=Kx(p/pθ)Δv[Δ