《物理化学(第五版)》第十三章复习题答案
第五版物理化学课后习题答案
第五版物理化学课后习题答案第五版物理化学课后习题答案物理化学是一门综合性的学科，涉及到物理学和化学的交叉领域，对于学习者来说，掌握习题的解答方法是非常重要的。
本文将为大家提供第五版物理化学课后习题的答案，帮助大家更好地理解和掌握物理化学知识。
第一章：热力学1. 根据热力学第一定律，ΔU = q + w，其中ΔU表示系统内能的变化，q表示系统吸收的热量，w表示系统对外界做的功。
2. 热容量C = q/ΔT，其中C表示热容量，q表示系统吸收的热量，ΔT表示温度变化。
3. 热力学第二定律表明，热量不会自发地从低温物体传递到高温物体，热量的传递总是从高温物体向低温物体传递。
4. 熵的变化ΔS = q/T，其中ΔS表示熵的变化，q表示吸收的热量，T表示温度。
5. 熵是一个系统无序程度的度量，熵的增加意味着系统的无序程度增加。
第二章：量子力学1. 波粒二象性是指粒子既可以表现出波动性质，也可以表现出粒子性质。
2. 波函数描述了量子力学系统的状态，波函数的平方表示在某个位置上找到粒子的概率。
3. 薛定谔方程描述了量子力学系统的演化。
4. 波函数的归一化要求波函数的平方在整个空间上的积分等于1。
5. 量子力学中的不确定性原理表明，无法同时精确测量粒子的位置和动量，精确测量其中一个属性，另一个属性的测量结果就会变得模糊。
第三章：电化学1. 电化学反应可以分为两类：氧化还原反应和非氧化还原反应。
2. 氧化还原反应中，氧化剂接受电子，被还原，而还原剂失去电子，被氧化。
3. 电解质溶液中的电解质会在电解过程中分解成离子。
4. 电解过程中，阳极是发生氧化反应的电极，阴极是发生还原反应的电极。
5. 电解质溶液中的电导率与电解质浓度成正比，与温度成反比。
第四章：动力学1. 反应速率可以通过反应物浓度的变化率来表示。
2. 反应速率与反应物浓度的关系可以由速率方程来描述。
3. 反应级数表示反应速率与反应物浓度的关系，可以是零级、一级或二级反应。
《物理化学》第五版-(傅献彩主编)复习题答案(全)
第一章气体1.两种不同的理想气体，如果它们的平均平动能相同，密度也相同，则它们的压力是否相同？为什么？答：由于两种气体均为理想气体，根据理想气体的状态方程式pV=nRT式中n是物质的量,p是压力,V是气体的体积,T是热力学温度,R是摩尔气体常数.又因为"=崙=聳式中川为气体的质量，M为气体分子的摩尔质量,p为气体的密岌pV^RT两边同除以V,则得p=常我们已知气体分子的平均动能是温度的函数，即Et=*hBT所以气体分子的平均平动能仅与温度有关.由题目中已知两种不同的理想气体，平均平动平动能相同，因此它们的温度相同,又因为它们的密度相同.则通过上式力=醫可知压力力仅与M有关.因此得出结论，两种不同的理想气体在它们具有相同的平均平动能，相同密度的条件下，它们的压力不同.压力与M成反比,M越大则p越小.2.在两个体积相等、密封、绝热的容器中,装有压力相等的某理想气体，试问这两个容器中温度是否相等？答:根据理想气体的状态方程式pV^nRT假设在第一个容器中某种理想气体符合向则在第二个容器中存在p2V2^mRT2. 又因为两容器的体积相等,装有的理想气体的压力也相等所以pif Vi=V2则得niRTi =厄夫丁2,两边同除以R则得n\ Ti —«2 T?若两容器中装有相同物质的量的该理想气体，则两个容器中温度相等;否则，两容器中温度不相等.3.Dalton分压定律能否用于实际气体？为什么？答:根据气体分子动理论所导出的基本方程式pV^mNu2式中P是N个分子与器壁碰撞后所产生的总效应，它具有统计平均的意义.平均压力是一个定值，是一个宏观可测的物理量.对于一定量的气体,当温度和体积一定时,它具有稳定的数值.因为通过气体分子动理论所导岀的Dalton分压定律学=直或%=心是摩尔分数）适用于实际气体,经得起实验的考验.4.在273 K时，有三种气体,H Z,O2和CQ,试判别哪种气体的根均方速率最大？哪种气体的最概然速率最小？答:根据:根均方程率"=弟呼或最概然速率Vm或可推知根均方速率、最概然速率与质量的平方根成反比因此，在相同温度273 K的条件下，M HJ= 2X10_3kg • mol-1 =32X10_3kg • mol-1 =44X10~3kg • mol-1H2的根均方速率最大;CO Z的最概然速率最小•5.最概然速率、根均方速度和数学平均速率，三者的大小关系如何？各有什么用处？答:在Maxwell速率分布曲线上有一最高点，该点表示具有这种速率的分子所占的分数最大，这个最高点所对应的速率称之为最概然速率（編或缶分子的数学平均速率(q)为所有分子速率的数学平均值根均方速率(Q是一个统计平均值，它与各个分子的速率有关，但又不等于任务单个分子的速率.三种速率之比在三者中，最概然速率最小，根均方速率最大,数学平均速率居中.6. 气体在重力场中分布的情况如何？用什么公式可以计算地球上某一高度的压力？这样的压力差能 否用来发电？答:在重力场中，气体分子受到两种互相相反的作用.无规则热运动将使气体分子均匀分布于它们所能达到的空间，而重力的作用则要使重的气体分子向下 聚集.由于这两种相反的作用，达到平衡时，气体分子在空间中并排均匀的分布，密度随高度的增加而减少•假定在。
物理化学第五版复习题答案
物理化学第五版复习题答案1. 请解释什么是热力学第一定律，并给出其数学表达式。
答案：热力学第一定律，也称为能量守恒定律，指出能量不能被创造或消灭，只能从一种形式转换为另一种形式。
在封闭系统中，系统的内能变化等于系统吸收的热量与对外做功的代数和。
数学表达式为：\(\Delta U = Q - W\)，其中\(\Delta U\)表示内能的变化，\(Q\)表示系统吸收的热量，\(W\)表示系统对外做的功。
2. 描述理想气体状态方程，并解释其各参数代表的意义。
答案：理想气体状态方程为\(PV = nRT\)，其中\(P\)代表气体的压力，\(V\)代表气体的体积，\(n\)代表气体的摩尔数，\(R\)是理想气体常数，\(T\)代表气体的绝对温度。
该方程描述了理想气体在一定条件下压力、体积、温度和摩尔数之间的关系。
3. 什么是化学平衡？请举例说明。
答案：化学平衡是指在一个可逆反应中，正反应速率和逆反应速率相等的状态，此时反应物和生成物的浓度不再随时间变化。
例如，氮气和氢气合成氨的反应：\(N_2 + 3H_2 \rightleftharpoons 2NH_3\)，在一定条件下，当生成氨的速率与氨分解回氮气和氢气的速率相等时，系统达到化学平衡。
4. 简述熵的概念及其物理意义。
答案：熵是一个热力学函数，用于描述系统的无序程度。
在统计力学中，熵与系统微观状态的数目有关，微观状态数目越多，系统的熵就越大。
物理意义上，熵的增加表示系统从有序状态向无序状态的自发转变，这是自然界普遍存在的现象。
5. 什么是电化学电池？请说明其工作原理。
答案：电化学电池是一种将化学能直接转化为电能的装置。
其工作原理基于氧化还原反应，其中一个电极上发生氧化反应，另一个电极上发生还原反应，电子通过外部电路从氧化电极流向还原电极，从而产生电流。
例如，常见的铅酸电池就是通过铅和二氧化铅之间的氧化还原反应来产生电能。
6. 描述表面张力的概念及其对液体性质的影响。
(NEW)傅献彩《物理化学》(第5版)笔记和课后习题(含考研真题)详解
目 录第1章 气 体1.1 复习笔记1.2 课后习题详解1.3 名校考研真题详解第2章 热力学第一定律2.1 复习笔记2.2 课后习题详解2.3 名校考研真题详解第3章 热力学第二定律3.1 复习笔记3.2 课后习题详解3.3 名校考研真题详解第4章 多组分系统热力学及其在溶液中的应用4.1 复习笔记4.2 课后习题详解4.3 名校考研真题详解第5章 相平衡5.1 复习笔记5.2 课后习题详解5.3 名校考研真题详解第6章 化学平衡6.1 复习笔记6.2 课后习题详解6.3 名校考研真题详解第7章 统计热力学基础7.1 复习笔记7.2 课后习题详解7.3 名校考研真题详解第8章 电解质溶液8.1 复习笔记8.2 课后习题详解8.3 名校考研真题详解第9章 可逆电池的电动势及其应用9.1 复习笔记9.2 课后习题详解9.3 名校考研真题详解第10章 电解与极化作用10.1 复习笔记10.2 课后习题详解10.3 名校考研真题详解第11章 化学动力学基础（一）11.1 复习笔记11.2 课后习题详解11.3 名校考研真题详解第12章 化学动力学基础（二）12.1 复习笔记12.2 课后习题详解12.3 名校考研真题详解第13章 表面物理化学13.1 复习笔记13.2 课后习题详解13.3 名校考研真题详解第14章 胶体分散系统和大分子溶液14.1 复习笔记14.2 课后习题详解14.3 名校考研真题详解第1章 气 体1.1 复习笔记一、气体分子动理论1．理想气体理想气体：在任何压力、任何温度下都符合理想气体状态方程pV＝nRT 的气体。
理想气体状态方程中，p为气体压力，单位是Pa；V为气体的体积，单位是m3；n为物质的量，单位是mol；T为热力学温度，单位是K；R是摩尔气体常数，。
2．气体分子动理论的基本公式（1）气体分子运动的微观模型①气体是大量分子的集合体；②气体分子不断地作无规则的运动，均匀分布在整个容器之中；③分子彼此的碰撞以及分子与器壁的碰撞是完全弹性的。
物理化学第五版复习题答案
物理化学第五版复习题答案物理化学是化学学科中的一个重要分支，它涉及到物质的物理性质和化学性质之间的相互关系。
以下是物理化学第五版复习题的一些答案，供参考：1. 什么是热力学第一定律？热力学第一定律，也称为能量守恒定律，表述为：在一个封闭系统中，能量既不能被创造也不能被消灭，只能从一种形式转换为另一种形式，或者从一个系统转移到另一个系统。
在热力学中，能量的总量保持不变。
2. 描述熵的概念及其物理意义。
熵是一个物理量，用来描述系统的无序程度。
在热力学中，熵的增加表示系统趋向于更加无序的状态。
熵的物理意义在于，它与系统的微观状态数有关，微观状态数越多，系统的熵就越大。
3. 什么是理想气体状态方程？理想气体状态方程是描述理想气体状态的方程，其形式为：\[ PV = nRT \]，其中\( P \)是压力，\( V \)是体积，\( n \)是摩尔数，\( R \)是理想气体常数，\( T \)是绝对温度。
4. 简述化学平衡的概念。
化学平衡是指在一个封闭系统中，正向反应和反向反应进行得同样快，使得反应物和生成物的浓度保持不变的状态。
在化学平衡状态下，系统的宏观性质不随时间变化。
5. 什么是电化学电池的工作原理？电化学电池的工作原理基于氧化还原反应。
在电池中，一个物质在阳极上发生氧化，释放电子；另一个物质在阴极上发生还原，吸收电子。
电子的流动形成了电流，从而实现化学能向电能的转换。
6. 描述表面张力的概念及其影响因素。
表面张力是液体表面分子之间的相互吸引力，它使得液体表面尽可能地减小其表面积。
表面张力的大小受温度、压力和液体的化学性质等因素影响。
7. 什么是相变？相变是指物质从一种相态（如固态、液态或气态）转变为另一种相态的过程。
例如，冰融化成水是固态向液态的相变，水蒸发成蒸汽是液态向气态的相变。
8. 解释什么是阿伏伽德罗定律。
阿伏伽德罗定律指出，在相同的温度和压力下，等体积的任何气体都包含相同数量的分子。
物理化学(第五版)》第十三章复习题答案
九、Freundlich 等温式
q kp
1/n
复习题3
• 3.用学到的关于界面现角的知识解释以下几 种做法或现象的基体原理：①人工降雨； ②有机蒸馏中加沸石；③多孔固体吸附蒸 气时的毛细凝聚； ④过饱和溶液，过饱和 蒸气，过冷液体等过饱和现象； ⑤重量分 析中的“陈化” 过程；⑥喷洒农药时，为何 常常在农药中加入少量表面活性剂。
复习题14
14.接触角的定义是什么？它的大小受哪些因素 影响？如何用接触角的大小来判断液对固体的润 湿情况？
• 接触角为在气液固三相交接处，气-液界面与固-液界 面 之间的夹角，其大小由三种界面张力的相对大小 决定； • 接触角为零 ，液体在固体表面 铺展 ， • 小于 90°液体能润湿固体， • 大于 90°，不能润湿。
小结——第十三章
总结
基本公式
一、比表面能 二、表面热力学
G A T , P
def
dG SdT V dp dA
( G ) dA T ,p
S A TA T ,p ,p
( G ) SdT dA p
复习题8
• b 管垂直高度为 h，
• c 管调整表面曲率半径但不溢出，
• d 管不溢出，
• e 管高度为到扩大部分为止，但上去后不会下降仍
然为 h
• f 管将下降为凸液面，
• g 管为 1/n倍h。
复习题9
9.把大小不等的液滴（或萘粒）密封在一玻璃 罩内，隔相当长时间后，估计会出现什么现象 ？ • 小液滴消失，大液滴更大。 弯曲液面所产 生的附加压力将使液体在以小液滴形式分 散存在时比大量聚集存在时具有更大的饱 和蒸气压。
的附加压力大，化学势高。
物理化学第五版复习题答案
物理化学第五版复习题答案物理化学第五版复习题答案物理化学是化学和物理学的交叉学科，研究物质的性质、结构和变化规律。
对于学习物理化学的学生来说，复习题是检验自己理解和掌握程度的重要方式。
下面是物理化学第五版的一些复习题答案，希望对大家的复习有所帮助。
一、热力学1. 热力学第一定律的表达式是什么？它的含义是什么？答案：热力学第一定律的表达式是ΔU = q + w，其中ΔU表示系统内能的变化，q表示系统吸热，w表示系统对外界做功。
这个定律表明，能量守恒，能量既可以以热量的形式传递给系统，也可以以做功的形式传递给系统。
2. 什么是焓？焓的变化与系统的吸热和放热有什么关系？答案：焓是系统的一个状态函数，表示系统在恒压条件下的能量。
焓的变化ΔH 等于系统吸热q，即ΔH = q。
当系统吸热时，焓增加；当系统放热时，焓减小。
3. 什么是熵？熵的变化与系统的有序度和热传递有什么关系？答案：熵是系统的一个状态函数，表示系统的无序度。
熵的变化ΔS与系统的有序度和热传递有关。
当系统的有序度增加时，熵减小；当系统的无序度增加时，熵增加。
热传递是熵增加的原因之一。
二、动力学1. 化学反应速率的定义是什么？如何表示化学反应速率？答案：化学反应速率是指单位时间内反应物消失或生成物出现的量。
化学反应速率可以用反应物浓度的变化率来表示，即速率等于反应物浓度的变化量除以时间。
2. 什么是反应速率常数？它与反应物浓度有什么关系？答案：反应速率常数是指在一定条件下，反应速率与反应物浓度的关系。
对于简单的一级反应，反应速率常数k与反应物浓度的关系为k = k0[A]，其中k0为反应速率常数的比例常数，[A]为反应物的浓度。
3. 什么是活化能？它与反应速率有什么关系？答案：活化能是指反应物转化为产物所需的最小能量。
活化能越大，反应速率越慢；活化能越小，反应速率越快。
三、量子化学1. 什么是波粒二象性？能量量子化现象是什么？答案：波粒二象性是指微观粒子既具有波动性又具有粒子性。
物理化学傅献彩第五版复习题答案
物理化学傅献彩第五版复习题答案物理化学是化学学科中的一个重要分支，它结合了物理学的原理来研究物质的性质和变化。
傅献彩教授的《物理化学》第五版是许多高校化学专业学生的必修教材。
以下是根据该教材复习题的一些参考答案，供同学们复习参考：第一章热力学基础1. 描述热力学第一定律和第二定律的物理意义。
- 第一定律，即能量守恒定律，表明能量不能被创造或消灭，只能从一种形式转换为另一种形式，或从一个系统转移到另一个系统。
- 第二定律，表明在自发过程中，系统的熵总是增加，这意味着自然界倾向于向更加无序的状态发展。
2. 解释什么是熵，并给出熵变的计算方法。
- 熵是系统无序程度的度量，通常用于描述系统的热力学状态。
熵变可以通过等压或等容过程的积分来计算，例如：\(\Delta S = \int \frac{dQ}{T}\)。
第二章化学平衡1. 简述勒夏特列原理。
- 勒夏特列原理指出，如果一个处于平衡状态的系统受到外部条件的改变（如压力、温度或浓度的改变），系统会自发调整以抵消这种改变，从而重新达到平衡。
2. 描述化学平衡常数及其表达式。
- 化学平衡常数是一个衡量反应在平衡状态下各组分浓度的比值的常数，表达式通常为：\(K = \frac{[C]^c[D]^d}{[A]^a[B]^b}\)，其中\(a, b, c, d\)是各组分的系数。
第三章相平衡1. 解释拉乌尔定律及其适用范围。
- 拉乌尔定律指出，在理想溶液中，溶剂的蒸汽压力与其摩尔分数成正比。
该定律适用于理想溶液，即溶质和溶剂之间没有相互作用力的溶液。
2. 描述相图的基本概念及其在物理化学中的应用。
- 相图是表示不同相态（如固体、液体、气体）在不同条件下的共存关系的图形。
在物理化学中，相图用于描述和预测物质在不同温度和压力下的相变行为。
第四章电化学1. 定义法拉第定律及其在电化学中的应用。
- 法拉第定律描述了在电解过程中，通过电极的物质量与通过电极的电荷量成正比的关系。
《物理化学》第五版-(傅献彩主编)复习题答案--(全)
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第十一章 表面现象
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微信搜索【大四学长】免费VIP版安卓苹果实用工具，学习资料，电脑软件分享 第三章 热力学第二定律
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物理化学傅献彩第五版复习题答案
物理化学傅献彩第五版复习题答案物理化学是化学的一个重要分支，研究物质的性质和变化规律。
而傅献彩的《物理化学》第五版是一本经典的教材，被广大学生所使用。
复习题作为学习的重要辅助工具，帮助学生巩固知识、检验理解。
在这篇文章中，我将为大家提供物理化学傅献彩第五版复习题的答案，希望能够帮助大家更好地掌握相关知识。
1. 什么是物理化学？物理化学是研究物质的物理性质和化学性质以及物质之间的相互作用的科学。
它通过物理学和化学的原理和方法，解释和揭示物质的性质和变化规律。
2. 物理化学的基本概念物理化学的基本概念包括物质、能量、反应、化学平衡等。
物质是构成宇宙的基本要素，能量是物质变化和运动的基本原因，反应是物质之间的相互作用，化学平衡是指化学反应达到一种相对稳定的状态。
3. 物理化学中的基本定律物理化学中的基本定律包括质量守恒定律、能量守恒定律、熵增定律等。
质量守恒定律指出在封闭系统中，物质的质量不会凭空消失或增加。
能量守恒定律指出能量在封闭系统中不会凭空消失或增加。
熵增定律指出在孤立系统中，熵总是增加，系统趋向于无序状态。
4. 物理化学中的化学平衡化学平衡是指在封闭系统中，化学反应达到一种相对稳定的状态，反应物和生成物的浓度保持不变。
化学平衡的条件包括反应物浓度、温度和压力等因素。
5. 物理化学中的化学动力学化学动力学研究化学反应速率和反应机理。
反应速率受到反应物浓度、温度、催化剂等因素的影响。
物理化学通过实验和理论模型，揭示了化学反应速率的变化规律。
6. 物理化学中的量子力学量子力学是研究微观粒子行为的物理学理论。
它描述了微观粒子的波粒二象性、不确定性原理等基本概念。
量子力学对于解释物质的性质和变化规律，尤其是原子和分子的行为具有重要意义。
7. 物理化学中的热力学热力学研究能量转化和能量传递的规律。
它通过研究热力学系统的状态、过程和性质，揭示了物质的能量变化规律。
热力学中的基本概念包括热力学系统、热力学函数、热力学过程等。
傅献彩《物理化学》(第5版)(下册)课后习题-表面物理化学(圣才出品)
第13章表面物理化学的小水滴，试计算（已1．在293 K时，把半径为1.0 mm的水滴分散成半径为1.0m知293 K时水的表面Gibbs自由能为（1）表面积是原来的多少倍？（2）表面Gibbs自由能增加了多少？（3）完成该变化时，环境至少需做多少功？解：（1）设小水滴个数为N，则根据分散前后体积不变，可得所以。
（2）表面吉布斯自由能的增加量为＝9.15×10－4J。
（3）完成变化时，环境至少需做功为＝－9.15×10－4J。
2．已知汞溶胶中胶粒（设为球形）的直径为22 nm，在1.0 dm3的溶胶中含Hg为8×10－5 kg，试计算：（1）在1.0 cm3的溶胶中的胶粒数。
（2）胶粒的总表面积。
（3）若把质量为8×10－5kg的汞滴，分散成上述溶胶粒子时，表面Gibbs自由能增加多少？已知汞的密度为13.6 kg·m －3，汞一水界面张力为解：（1）设Hg溶胶的体积为V，则有＝5.575×10－24 m3设1.0cm3溶胶中的胶粒数为N，则＝1.055×1012（2）胶粒总表面积为＝1.604×10－3 m2（3）设质量为的汞滴半径为r0，则有解得所以表面吉布斯自由能增加量为＝5.96×10－4J。
3．试证明：证明：（1）因为所以又因故（2）由，得因，故4．已知水的表面张力与温度的关系式为在283 K时。
可逆地使一定量纯水的表面积增加0.01 m2（设体积不变），求系统的如下各个解：当T＝283K时，根据题给关系式，有故，因为所以＝4.95×10－8J·K－1＝7.56×10－4J。
5．把半径为R的毛细管插在某液体中，设该液体与玻璃间的接触角为θ，毛细管中液体所成凹面的曲率半径为液面上升到h高度后达到平衡，试证明液体的表面张力可近似地表示为式中g为重力加速度，为液体的密度。
证明：附加压力与上升的液柱所产生的静压力相等时，才能达到力的平衡，则。
《物理化学》高等教育出版(第五版)第十三章胶体与大分子溶液练习题
第十三章胶体与大分子溶液练习题一、判断题：1．溶胶在热力学和动力学上都是稳定系统。
2．溶胶与真溶液一样是均相系统。
3．能产生丁达尔效应的分散系统是溶胶。
4．通过超显微镜可以看到胶体粒子的形状和大小。
5．ξ 电位的绝对值总是大于热力学电位φ的绝对值.。
6．加入电解质可以使胶体稳定，加入电解质也可以使胶体聚沉；二者是矛盾的。
7．晴朗的天空是蓝色，是白色太阳光被大气散射的结果。
8．旋光仪除了用黄光外，也可以用蓝光。
9．大分子溶液与溶胶一样是多相不稳定体系。
10．将大分子电解质NaR的水溶液与纯水用半透膜隔开，达到Donnan平衡后，膜外水的pH值将大于7。
二、单选题：1．雾属于分散体系，其分散介质是：(A) 液体；(B) 气体；(C) 固体；(D) 气体或固体。
2．将高分子溶液作为胶体体系来研究，因为它：(A) 是多相体系；(B) 热力学不稳定体系；(C) 对电解质很敏感；(D) 粒子大小在胶体范围内。
3．溶胶的基本特性之一是：(A) 热力学上和动力学上皆属于稳定体系；(B) 热力学上和动力学上皆属不稳定体系；(C) 热力学上不稳定而动力学上稳定体系；(D) 热力学上稳定而动力学上不稳定体系。
4．溶胶与大分子溶液的区别主要在于：(A) 粒子大小不同；(B) 渗透压不同；(C) 带电多少不同；(D) 相状态和热力学稳定性不同。
5．大分子溶液和普通小分子非电解质溶液的主要区分是大分子溶液的：(A) 渗透压大；(B) 丁铎尔效应显著；(C) 不能透过半透膜；(D) 对电解质敏感。
6．以下说法中正确的是：(A) 溶胶在热力学和动力学上都是稳定系统；(B) 溶胶与真溶液一样是均相系统；(C) 能产生丁达尔效应的分散系统是溶胶；(D) 通过超显微镜能看到胶体粒子的形状和大小。
7．对由各种方法制备的溶胶进行半透膜渗析或电渗析的目的是：(A) 除去杂质，提高纯度 ；(B) 除去小胶粒，提高均匀性 ；(C) 除去过多的电解质离子，提高稳定性 ；(D) 除去过多的溶剂，提高浓度 。
《物理化学》第五版,(傅献彩主编)复习题答案(全)
第一章气体1. 两种不同的理想气体t 如果它们的平均平动能相同,密度也相同,则它们的压力是否相同？为什么?S ：由于两种气体均为理想气体.根据理想气体的状态方程式PV^nRT式中材是物质的蚩"是压力,U 是气体的体积，丁是热力学温度.R 是摩尔气体常数.又因为材=舊=豁式中也为气体的质儀为气体分子的摩尔质量屮为气体的密声 PV=為R 丁两边同除以V*则得P=疇我们已知气休分子的平均动能是温度的函数,即丁所以气休分子的平均平动能仪与温度有 关.由题目中已知两种不同的理想气体•平均平动平动能相同，因此它们的温度相同*又因为它们的密度相 同*则通过上式P=疇可知压力P 仪与M 有关.因此得出结论，两种不同的理想气体在它们具有相同的平均平动能,相同密度的条件下.它们的压力不 同.压力与M 成反比，M 越大则P 越小.乂在两个体积相等、密封、绝热的容器中+装有压力相等的某理想气体.试问这两个容器中温度是否相等？答:根据理想气体的状态方程式pV=n RT假设在第一个容器中某种理想气体符合AV 1 =«L JJT 1则在第二个容器中存在p 2V 2^n z R‰又因为两容器的体积相等,装有的理想气体的压力也相尊所以P 严P 2 ¼=V≡则得n i RT 1 ^n 2RT i ,两边同除以R 则得 m T 1 T 2若两容器中装有相同物质的慑的该理想气体,则两个容器中温度相等;否则，两容器中温度不相等.3. DakOn 分压定律能否用于实际气体？为什么？答:根据气体分子动理论所导出的基本方程式PV=^mNU i式中0是N 个分子与器壁碰撞后所产生的总效应,它具有统计平均的意义平均压力是一个定值，是 一个宏观可测的物理量•对于一定量的吒体,当温度和体积一定时,它具有稳定的数值+因为通过气体分子动理论所导岀的D a ltOn 分压定律孕是或专=述4是摩尔分数）适用于实际气体,经得起实验的考验+4. 在273 K 时,有三种气体,HχQ 和CQ,试判别哪种气休的根均方速率最大？哪种气体的最概然速 率最小？最概然速率 班或咖=勺瞬可推知棍均方速率、最概然速率与质議的平方根成反比因此,在相同温度273 K 的条件M H 2=2X10^3kg ∙ moΓ1t M⅛ s =32×10^3kg ∙ mol~1t ‰, =44XlO^kg ∙ mol~,HZ 的根均方速率第大;GE 的最概然速率蜃小.5. 最概撚速率、根均方連度和数学平均速率•三者的大小关系如何？各有什么用⅞t?答:在M aX W 訓速率分布曲线上有一最高点*该点表示具有这种速率的分子所占的分数葩大,这个最高 点所对应的速率称之为最概然速率或％=JW答:根据’根均方程率分子的数学平均速率（S）为所有分子速率的数学平均值∕‰T根均方速率（Q是一个统计平均值•它与各个分子的速率有关•但又不等于任务单个分子的速率・三种速率之比在三者中•最概然速率最小,根均方速率最大,数学平均速率居中.6. 气体在電力场中分布的情况如何？用什么公式可以计算地球上某一高度的压力？这样的压力差能否用来发电？答:在重力场中,气体分子受到两种互相相反的作用.无规则热运动将使气体分子均匀分布于它们所能达到的空间,而重力的作用则要使重的气体分子向下聚集.由于这两种相反的作用,达到平衡时•气体分子在空间中并排均匀的分布,密度随高度的增加而减少・假定在O〜人的高度范围内温度不变,则P=PO exp（—箸）由于在上述公式的积分过程中,均将温度看作常数,所以只在高度相差不太大的范围内,可以计算地球上某一高度的压力.虽然存在这样的压力差,但是由于存在重力场的原因,在实际生活中我们不能用这样的压力差来进行发电.7. 在一个密闭容器内有一定凰的气体,若升高温度,气体分子的动能和碰撞次数增加,那分子的平均自由程将如何改变？答:在一密闭的容器内，若温度升高，碰據次数增加,平均速度匕增加根据,平均自由程（Z）7=予由于移动着的分子在单位时间内与其他分子相碰的次数＜可以用含"的式子来表示,例如书中以分子平均以90°的角度互相碰撞为例,推导岀Z =》=需我们可以间接证明分子的平均自由程与温度无关.&什么是分子碰掠的有效截面积？如何计算分子的互碰频率？答:设分子的有效半径为r,有效直径为d.运动着的分子,其运动的方向与纸面垂直，以有效直径d（d =2刀为半径作虚线圆,这个面积称为分子碰撞的有效截面积Grd2）.单位时间、单位体积中分子平均相撞的总次数Z应为Z=甌4^rI AnB式中,dAβ代表A,B分子的有效半径之和,“代表折合质量9.什么是气体的隙流？研究气体隙流有何用处？答:气体分子通过小孔向外流出称为隙流.Graharn的隙流定律是指隙流速度与其摩尔质憊的平方根成反比,若两种气体在相同的情况下进行比隙流定律可以用来求气体的摩尔质绘，即√ = n A用隙流作用也可以分离摩尔质量不同的气体混合物,这在同位素分离中得到了应用.10.Van der WaalS对实际气体作了哪两项校正？如果把实际气体看作刚球,则其状态方程的形式应该如何？SIV a n der W a aI S对实际气体的体枳和压力两项上提出了具有物理意义的修正因子α和趴这两个因子揭示了真实气悴与理想咒体有差别的根本原因•Van der WaaIS 方程式，即（P十豈）（V m—6） =J?T11.在同温、同压下,某实际气体的摩尔体积大于理想气体的摩尔体积,则该气体的压缩因子Z是大于1还是小于1?答:在压力轻高或温度较祗时,实际气休与理想气体的偏差较大.我们以书中提及的压蝇因子（Z）衡址偏差的大小忆=晋=需在同温•同压下,某实际气体的摩尔体积大于理想气休的摩尔体积.则该气体的压缩因子z>ι^vς> Rh实际气体的可压缩性比理想气体小.同理我们可以推岀在相同情况下，若实际气体的摩尔体积小于理想气体的摩尔怵积•则该气悴的压竭因子Z<∖,pV rn<RT.实际气体的可压缩性比理想气体大.12.压缩因子图的基本原理建立在什么原理的基础上？如果有两种性质不同的实际气体*其压力、摩尔体积和温度是否可能都相同？其压缩因子是否相同？为什么？答:凡是Van der W^IS气体都可以用统一的对比方程式表示D = Sr没有岀现气体的持性常数α •仏所以它是一个具有普遍性的方程式.但直接使用对比方程式似嫌太繁.特别是对高压气体的有关计算,常使用压缩因子图.其状态方程式仍保留理想气体方程式的形式"V* ZRT（Z=嘗）.我们将范氏方程护十孟）仏一刃=RT展开后得必_瓷（卄竽）+讯計乎=0也可写成严ξ¾-荒假设两种性质不同的实际气体具有相同的V%和厂但是由于性质不同•它们分别的值不同.因而它们的P 值不同•所以说两种性质不同的实际气体*,Vπι和T值不可能同时相同.因为L护尸芒？尸£代入小修后得K许*孚又根据书中提及:諾=号已证明Van der W^I S气体的军背接近一个常数”所以两种性质不同的实际气体若具有相同的对比状态.即值相同’则它们的压缩因于相同；否则.压缩因子相同.第二章热力学第…定律1 •判断下列说法是否正确.G)状态给定后,状态函数就有一定的值,反之亦然.(2)状态函数改变后,状态一定改变.(3)状态改变后,状态函数一定都改变.(4)因为W=QMH=Q,,所以QSQP是特定条件下的状态函数.(5)恒温过程一定是可逆过程.(6)汽缸内有一定量的理想气体,反抗一定外压做绝热膨胀,则△ H=Qp=O.(7)根据热力学第一定律,因为能量不能无中生有,所以一个系统若要对外做功,必须从外界吸收热量.(8)系统从状态I变化到状态∏ ,若AT=O,则Q=0,无热量交换.(9)在等压下,机械搅拌绝热容器中的液体,使其温度上升,则AH=Q,=0.(10)理想气体绝热变化过程中,W=ΔU ,即WR=∆U=cv∆T, Vy IR=Δ(7=CVΔT,所以WR=W叫(11》有一个封闭系统,当始态和终态确定后：(a)若经历一个绝热过程,则功有定值；(b)若经历一个等容过程,则Q有定值(设不作非膨胀功)；(C)若经历一个等温过程,则热力学能有定值；(d)若经历一个多方过程,则热和功的代数和有定值.(12)某一化学反应在烧杯中进行,放热Q ,熔变为AH∣,若安排成可逆电池,使始态和终态都相同,这时放热Q ,熔变为厶局，则∆Hι =∆H2・答：(1)对.(2)对.(3)错.若外界条件不变,即状态给定后,所有的状态函数都有一定的数值•当某一个或某几个状态函数发生变化时,状态一定改变;反之,当状态改变,状态函数中一定有某一个或某几个发生变化,而不一定是全部的状态函数都发生改变.(4)错.热力学能U和熔H是状态函数•它的改变值决定于系统的起始和终了的状态,与途径无关.功和热决定于引起状态发生变化的方法,于途径有关.在特定条件下,断定Q、QP就是状态函数是不充分的.(5)对.恒温过程是系统与环境的温度随时相等且恒定,是一个热平衡的过程.当系统的诸种性质不随时间而改变,则系统处于热力学平衡状态.满足可逆过程的要求，即保持连续平衡状态的过程.(6〉错.等外压与等压不是同一概念，勿混淆；绝热膨胀过程中Q=O,而不是Qp = O.熔是状态函数•在绝热膨胀过程压力由Pl至化，石至T2(p2<Z>l,T2<T1)可得出AHVO.(7)错.热力学第一定律说明热力学能(U)、热(Q)和功(W)可以互相转化,又表述了它们转化时的定掀关系,所以它又是一个能量守恒定律.因此可知，系统热力学能的变化是W=Q+W.所以功的转化形式不仅有热,也可通过热力学能.⑻错.热(Q)的变化值与具体的变化途径有关,它不是状态函数•当AT=O时,只说明初始和终了的温度相同,而不能说明整个过程的变化情况,故Q不一定为零.(9)错.'H=Qp是在没有其他功的条件下才存在的等式.题目中提及机械搅拌使液体升温•则说明存在机械功,即δ W z≠0.所以,上面等式'H=Qp不成立.(10)错.由同一状态I出发,经过绝热可逆过程达到的状态∏和经过绝热不可逆过程达到的状态U两状态的温度一定不相同,故AGH△乃R ,所以W R HW IR.(IlXa)对.绝热过程,W=譽三皆=G(T2 —「).(b)对.等容过程中(不作非膨胀功)Q∙ = ∆U.(C)错.等温过程,∆U=0.(d)对.多方可逆Q^W=∫ CvdT.(12)对.Q是非状态函数，由于经过的途径不同,则Q值将会不同.熔(H)是状态函数，只要始终态相同,不考虑所经过的过程,则两熔变值AH∣和 Z 相等.2.回答下列问题.(1)在盛水槽中放置一个盛水的封闭试管,加热盛水槽中之水,使其达到沸点•试问试管中的水是非会沸腾,为什么？(2)夏天将室内电冰箱的门打开,接通电源并紧闭门窗(设墙壁、门窗均不传热),能否使室内温度降低, 为什么？(3)可逆热机的效率最高,在其他条件都相同的前提下•用可逆热机去牵引火车,能否使火车的速度加快,为什么？(4)Zn与稀硫酸作用,(a)在敞口的容器中进行；(b)在密闭的容器中进行.哪一种情况放热较多,为什么？(5)在一铝制筒中装有压缩空气,温度与环境平衡.突然打开筒盖•使气体冲出，当压力一外界相等时, 立即盖上筒盖,过一会儿,筒中气体的压力有何变化？(6)在N2和H2的物质的量之比为1 : 3的反应条件下合成氨,实验测得在温度T l和T2时放出的热量分别为Q(C)和Q(T2)，用KirChhOff定律验证时，与下述公式的计算结果不符，试解释原因∙Δr H m (T2) = ArH m(T1)+ F ∆r QdTJT I(7)从同一始态A岀发•经历三种不同途径到达不同的终态：(1)经等温可逆过程从Λ→β5(2)经绝热可逆过程从A-*C; (3)经绝热不可逆过程从AfD试问：(a)若使终态的体积相同,D点应位于BC虚线的什么位置,为什么？(b)若使终态的压力相同∙Γ＞点应位于BC虚线的什么位置,为什么•参见图2-3.(8)在一个玻璃瓶中发生如下反应：H2(g)+Cl2(g)-^2HCl(g)反应前后T.p.V均未发生变化•设所有的气体都可看作是理想气体•因为理想气体的热力学能仅是温度的函数Q=U(T),所以该反应的∆U=0.这个结论对不对？为什么？答:(1)不会.由于水槽中的水与水的沸点相同,不满足只有环境的温度高于液体的沸点•液体才能沸腾的条件.所以试管中的水不会沸腾.(2)不能.由于墙壁、门窗不传热•则可把整个屋子看作是一个绝热等容的系统•又因为∆U=Q +W, 而Q =O(绝热过程)・电冰箱做电功，即环境对系统做功W>0,所以∆U>0,温度升高.(3)不能.热机效率v=g是指从高温热源所吸的热最大的转换成对环境所做的功.但是同时可逆热机循环一周是一个缓慢的过程,所需时间是无限的•又由P≈W∕t≈F "可推出P将无限的小•因此用可逆热机牵到火车的做法是不实际的,不能增加火车的速度只会降低.(4)在密闭的容器中进行的反应放热较多.这是由于在热化学中,Qp=Q∙+∆n(RT)而在这个反应中Zn÷H2SO4—ZnSa+出，0=1.又因为该反应为放热反应Q-Q的值均为负数・IQ I>∣Q, I.(5)简内的压力变化过程：当压缩空气气体冲出,在绝热可逆过程有PiTy=常数，当气体的压力与外界相等时,筒中温度降低.立即盖上筒盖,过一会儿,系统与环境的温度完全相等•温度升高•则压力也升高, 即大于环境中的标准大气压.(6)∆f实际上是指按所给反应式,进行兰为ImoI反应时的熔变,实验中测得的数值是反应达到平衡时放出的热量•此时∆eVlmol,因此经过计算使用Kir C hhOff定律计算的结果与实验不符.(a) (b)图2-4由各种过程的膨胀功计算中,我们可知绝热可逆膨胀的功最大•绝热过程中.W=Cv√T2-T1),由于是膨胀过程,所以WVO.又因IWRl> I Ww I,所以T2lfi>T2tt.又根据理想气体状态方程pV=nRT,当匕相同时叭>臥当仇相同时*V2ff f>,V2Λ. *绝热膨胀在实际过程中是一个降温过程,与等温可逆相比,T2∕R<T2w,同理，当匕相同时、皿>仇叭当PZ相同时,v2^>v2at.(8)∆LΓ=O这个结论不正确.根据热力学第一定律∆T=Q+W,由于反应前后的丁未变,Q=O,47= W.虽然整个反应中V未变,但此化学反应由于光照而引发，以这种的形式对反应做功•所以∆U≠0.3.可逆过程有哪些基本特征？请识别下列过程中哪些是可逆过程•(】)摩擦生热；(2)室温和大气压力(101. 3 kPa)下,水蒸发为同温、同压的气；(3)373 K和大气压力(Io1. 3 kPa)下,水蒸发为同温、同压的气；(4) 用干电池使灯泡发光；(5) 用对消法测可逆电池的电动势；(6) N 2(g),O 2(g)在等温、等压条件下温合；(7) 恒温下将1 mol 水倾入大量溶液中,溶液浓度未变；(8) 水在冰点时变成同温、同压的冰.答:可逆过程基本特征：① 过程中的每一步都可向相反的方向进行,而且,系统复原后在环境中并不引起其他变化.② 经过无限慢的膨胀与压缩•③ 在可逆膨胀中系统做的功最大,在系统复原可逆压缩过程中对环境做的功最小.(3) √5)和(8〉的过程为可逆过程,其余均不是.4. 试将如下的两个不可逆过程设计成可逆过程：⑴在298 KJOl. 3 kPa 压力下,水蒸发为同温、同压的气；(2〉在268 K,101.3 kPa 压力下,水凝结为同温、同压的冰.答I (1)H 2O(1,298K,101. 3kPa)― H 2O(g,298K,101. 3kPa)等压可逆升温］ I 等压可逆降温H 2O(h373K,101. 3kPa)空鯉凹理翌JH2O(g,373K,lOl. 3kPa).⑵H2()(l,268K,101.3kPa)― H 2O(s,268KΛ01. 3kPa)等压可逆升温5.判断下列各过程中的Q,W,0U 和可能知道的值,用>0,VO 或=O 表示.(1) 如图2-5所示，当电池放电后,选择不同的对象为研究系统，① 以水和电阻丝为系统_② 以水为系统③ 以电阻丝为系统④ 以电池和电阻丝为系统⑤ 以水、电池和电阻丝为系统； ⑵Van der WaiiS 气体等温自由膨胀；(3) 密闭非绝热容器中盛有锌粒和盐酸，容器上部有可移动的活⑷ C 6 H 6 (s, 101. 3 kPa∙7})— C 6H 6(hl01.3 kPa, T f );(5) 恒容绝热容器中发生如下反应H 2(g)+Cl 2 (g)― 2HCl(g)(6) 恒容非绝热容器中,发生与(5)相同的反应,反应前后温度相同;(7) 在大量的水中,有一个含有H2(g),Q(g)的气泡,通一电火花使其化合变为水，以H2(g),Q(g)混 合气为系统,忽略电火花能量；(8) 理想气体JOUle-ThOmSOn 的节流过程.答:(1)①W>0,水和电阻丝为一整体看待Q=O,2=Q+W>0.② 以水为系统•对外不做功,W=O,系统吸热Q>0,故∆U=W+Q>O..等压可逆降温 H 2O(1,273K,101. 3kPa) 等温等压可逆凝结 H 2O(s,273K,101.3kPa).③以电阻丝为系统•电阻丝的状态未发生改变.所以∆L7=0.系统放热QCO,所以W>0.④以电池电阻丝为系统,不存在对外做功,W=O.系统为放热反应,Q<0,α=Q+WV0.⑤以电池水和电阻丝为系统•该系统成为孤立系统,2=0,Q=O,W=O.(2)外压为零的膨胀过程为自由膨胀,W=O.膨胀后体积增加,温度升高,是吸热反应,Q>0.所以可知,M∕=Q+W>0.(3)由于Zn÷2HCl==ZnCl2+ H2↑体积增加，活塞移动,对外做功,WV0.此反应为放热反应,所以Q<0.同理,∆U=Q+WV0.*(4)由固体变为液体,在凝固点和等压条件下,吸热.Q=Q f) =∆H>0. W= -^PV) = -P(V l-V t )< 0,Δ(7=Q÷UO0.(5)恒容绝热的容器中发生反应,Q=Q=0,W=0故∆T=0;因为该反应为放热反应,反应后温度升高•由理想气体状态方程可知P= 帶:V不变"随T增加而增加.又因AH=∆U+MpV)=V(3)>0.(6)恒容容器内W=O;由十是非绝热容器,该反应为放热反应,故Q=QVO;同理M<0. ΔH = ΔU< 0(由于系统最终能恢复原状态,Δ(pV)=O).(7)2H2÷O2—2H2O,W=-∕>(V2-V1)反应后气体体积滅血(以H2、Q为系统)所以W>0.该反应为吸热反应,Q<0热力学能减少,AUVO.(8)节流过程的特点是:①绝热过程②前后焙值相等.故Q=O,AH=O.又因为理想气体节流前后温度未发生改变,Δl∕=05同理由∆U=Q+W,可知W=O.6. 请列举4个不同类型的等熔过程.答:几种不同类型的等熔过程分别为：自由膨胀；等温可逆膨胀；等温可逆压缩Jo u Ie-Thomson节流过程.7. 在下列关系式中,请指出哪几个是准确的,哪几个是不准确的,并简单说明理由.(1)∆e⅛ (石墨，s) = Δ(Ht(CQ,g),(2)∆c肚(H2,g) = ∆f H=(HCXg),(3)ΔeH-(N2,g) = Δf H∙(2NO2,g),(4)∆c Hm(SC)2 ,g)=0,(5)Δ∣H^(H2O,g)=ΔfH∙(H2OJ)+∆,,p⅛(H2OJ),(6)Δc½(()2,g)=Δf H∙ (H2OJ).答:根据标准摩尔生成熔和标准摩尔燃烧的定义可知均指生成1 InOI纯物质的熔变.由此可知(1)和(2)正确；(3)错误.⑷由于so2÷yθ2-sα,so2在o2中可以完全燃烧生成sα,所以∆c H^(so2,g)≠o.(5)H2O(I)— H2O(g) ∆r⅛(373 K) = ∆vβp⅛(H2OJ) = ∆f H∙ (H2O,g)^∆f(H2OJ)结果正(6)根据定义ΔC W(H2,g) = Δf⅛(H2O,g)等式成立•所以题中表示结果错误•是否恒大于Cv.m?有一个化学反应,所有的气体都可以作为理想气体处理,若反应的∆Q,ro>0,则反应的AQm也一定大于零吗？≡:C^CV=(^-(^)V=（歌+（霍h （f⅛+M霁）厂（f⅛v= [?+（韵r]（霁），对于理想气体T （黑）r = CL （等）广竽© -CY=nR C^rtI -CV hnl=J R可知永远大于C Vral⅛ C PllII>0时•则厲问也一■定大于零.第三章热力学第二定律∣∙指出下列公式的适用范围.<l）Δr⅛sιS =—尺工^Rlnj（2）∆S=nRln E+Ch ⅛= KRh ⅛ 十GlrL ⅞ JPΞJ 1 Vt 1 1C3）dL r^≡Td5-PtfVJC4）M∕ = IVιJ∕>;（3）∆S.∆A/G作为判据时必须満足的条件・答:门）理想气体的等温等压过程,井符合分体积定律•心=訂■存在的每种气体的压力祁粕等*且等于气体的总压力.（即适用于非等温过程中爛的变化值.在计算一定量的理想气体由狀态1 <Pit¼t LJ⅛变到状态U（∕⅛,Fp ,玛）时*可由两种可逆过程的加和而求得.等号两边是两种不同的分步计算方法.〔3）对于封闭系统只做体积功时适用.（4）对于等溫条杵下'封闭系统只做体积功时适用.（G購判撼:对于隔离系统或绝热系统.dS≥0Hdmhoi∣∕自曲能判据在等温等容下做其他功的条杵下,若系统任其自然+叫自发变化总是朝向A减少的方向进行,直至系统达到平衡.Gih氏自由能判据:在等温等压下,不做其他功,任期自然进行,则自发变化長朝G减少的方向进行,直至奈统达到平衡.1.判斷F列说法尼否正确*并说明原因.d）不可逆过程一定是处肆的，而自发过程一定是不可逆的*（2）Λ⅛增加过程都是⅛发过程；（3）不可逆过程的端永不减少：（4）系统达平衡时，爛值最大.Gibbs自由能最小；（G当某系统的热力学能和休积恒定时,△$<（）的过程不可能发生匚<S）M⅛统从始态经过一个绝热不可逆过程到达终态*现在要在相同的始、终态之间设计一个绝热可逆过程；U）在一个绝热系统中.发主了一个可逆过程.系统从状态1变到『狀态2.不论用什么方法,系统再也回不到原来状态了*©）理想气休的等温膨胀过程,ZJJ=S系统所吸的热全部变成『功■这与KeIVin的说法不符匚(9)冷冻机可以从低温热源吸热放给髙温热源,这与CIa US iuS 的说法不符；(10) G 恒大于Cv.答:(1)错.自发过程一定是不可逆过程,而不是所有的不可逆过程都是自发的,有时需要环境对系统做 功,才可进行不可逆过程.(2) 错.爛判据使用是有条件的,适用于隔离系统或绝热系统.(3) 错.在隔离系统中,如果发生了不可逆变化,则爛增加.(4) 错.不应笼统的全部定义为系统.在绝热系统或隔离系统，当系统达到平衡状态之后,炳值最大;在 等温等压不做其他功的条件下，直至系统达到平衡后,Gibbs 自由能最小.(5) 错.不完全正确,这种说法只适用于隔离系统且不做非膨胀功的条件下才可以成立.(6) 错.绝热不可逆过程∆S>0.绝热可逆过程∆S=0.爛是一个状态函数，由于两过程有同样的始态. 同时∆S 值不同,则可以认为最终到达的终态的性质不同.故题中说法不能实现.(7〉对.在绝热系统中,从状态】到状态2 ∆S,2>0;而同样在该条件下，由状态2到状态1 S 21 >0.系统 的爛永远增加,故系统再也回不到原来状态了.(8) 错.Kelvin ：不可能从单热源取出热使之完全变为功・而不发生其他变化.理想气体等温膨胀过程 中,AU=O,系统,所吸的热全部变成了体枳膨胀所做的体积功.这与keWin 记述相符.(9) 错.从低温热源吸热放给高温热源的过程中•环境对低温热源做功.这一过程与CI a U S i US 说法:不可 能把热从低温物体传到高温物体,而不引起其他的变化.相符.(ID)错.Cp-Cv V_ Z a(U+∕>p)、 (au、 一(dτ . (aT )V但HzO 在277. 15时,(等»=0・故Cp=G 故,题中说法过于武断.3.指岀下列各过程中,Q,W∙∆L∕dH∙∆S,∆A 和2等热力学函数的变供哪些为零•哪些绝对值相等?(1) 理想气体真空膨胀；(2) 理想气体等温可逆膨胀：(3) 理想气体绝热节流膨胀；(4) 实际气体绝热可逆膨胀；(5) 实际气体绝热节流膨胀；<6)H 2(g)和O 2(g)在绝热钢瓶中发生反应生成水；(7) H 2(g)和O2(g)在绝热钢瓶中发生反应生成HCKg)J(8) H 2Od,373 K,101 kPa)^H 2O(g,373 KUOl kPa)；(9) 在等温、等压、不作非膨胀功的条件下,下列反应达到平衡3H 2 (g)+N 2(g)-2NH 3(g)G 恒大于GZ=(執+(執(10)绝热、恒压、不作非膨胀功的条件下,发生了一个化学反应.答:(1)理想气体真空膨胀W=Q=M=AH=O.(2)理气等温可逆膨胀ΔI7=0,∆H=0;Q=V V J∆G=∆A,∆S=0.(3)理气节流膨胀AH=0,∆U=0.(4)实际全体绝热可逆Q= AS=^=0,W=Q+W=W.(5)实气绝热节流Q I=O,Δ(7=0,Δ∕∕=0.(6)恒容过程∆L∕=O∆A=-WR=Q .(7)H2 (g)+Cl2 (^)=2HCL(g) 体积与压力不变.Δ(7=Q=^H, W=O .AA=AG(8)∆A = -W R4G=0,Δl 丿=O QH=O.(S)∆L∕=O.∆H=Qρ*∆A=∆G,(Io)Q=Oa=W.4. 将下列不可逆过程设计为可逆过程.(1)理想气体从压力为P向真空膨胀为仇；(2)将两块温度分别为T l ,T2的铁块(T1>T2)相接解•最后终态温度为T t(3)水真空蒸发为同温、同压的气,设水在该温度时的饱和蒸气压为AH20( 1,303 KJOO kPa)— H2O(g,303 KJOO kPa)（4）理想气体从∕>1 ,W .T1经不可逆过程达到PZ,X∙E ,可设计几条可逆路线•画出示意图・答：（i）等温可逆膨胀.（2）以无限小且无限缓慢的速度dT降温•最终达到T的终态,则此过程为可逆过程.O图3-1φ∕(pι .v1,T1AA,W，T2)仝亘樂∏(Z>2,V2,T2)③“ Q ・ W ・T l p2,½∙, T I∏(∕>2,V2,T2)Z . Tr T、等溫可逆Z-” T、等容可逆n/ . “ T、④1( p∖ ,V) , TI ) DC PD . V2 , Tl ) *, Ii(P2，v^2 , 了2 )5. 判断下列恒温、恒压过程中,爛值的变化,是大于零•小于零还是等于零,为什么？(1)将食盐放入水中；(2)HCKg)溶于水中生成盐酸溶液；(3)NH J Cl(S)― NH3 (g) + HCKg)；(4)H2 (g) Q(g)— H2 O(I)；(5) 1 dm3 (N2 ^g)÷l dm3(Ar,g)—2 dm3 (N2 ÷Ar,g)；(6) 1 dm'(N2 ∙g) + l dn√(Ar,g)— 1 dm3 (N2÷Ar,g)；(7) 1 dm3(N2,g)÷l dm3(N2,g)— 2 dm3(N2,g);(8)1 dm3(N2∙g) + l dm3(N2,g)― 1 dm3(N2,g).答：(1)盐溶解于水中,为放热过程Q<0,dS-^,∆S<0.(2)同理,HCKg)溶水中,Q<O,∆S<O.(3〉此化学反应过程为吸热过程Q>O,∆S>O.(4)此化学反应过程为放热过程QVo,ASVO.9V 9V 2V(5)∆S=∆S4V2+∆S zv=Wn y+/?lny = 2Rln ~>0.(6)两气体的始态,经态未发生改变AS=O.(7)同种气体等温等压下压缩,前后状态未发生改变AS=O.(8)∆S=r i Kln 彩=2Rn 寺VO.6. ⑴在298 K和IOO kPa时,反应H2()(l)― H2(g)÷y()2(g)的Sm>0∙说明该反应不能自发进行.但在实验室内常用电解水的方法制备氢气,这两者有无矛盾？(2〉请将CarnOt循环分别表达在以如下坐标表示的图上：T- p, T — S,S-U,U-S, T- H答:⑴这两者没有矛盾HO⑴一H2(g)+∙∣()2(g)是指在隔离系统内，不做其他非膨胀功的条件下,A<im>0.实验室内用电解水的方法剔备氢气•这个过程中存在电流做功的电功形式•这一反应不是自发进行的.(2)Carnet缩环表达坐标如图3—2.。
第十三章物理化学(第五版、胡英)课后答案
m ⎝ ∂T ⎠V,N
o 独立的离域子系统， Z = qN N!
c p = kT⎜⎛ ∂ ln Z ⎟⎞ = NkT⎜⎛ ∂ ln q ⎟⎞
⎝ ∂V ⎠T ,N
⎝ ∂V ⎠T ,N
课 后 答 案 网
. U = kT 2⎜⎛ ∂ ln Z ⎟⎞ = NkT 2⎜⎛ ∂ ln q ⎟⎞
第 13 章 相倚子系统的统计热力学
习题解答
1. 对于正则系综，如按系统的能级编号，有
m 系统能级编号 1
2
3
…
l
…
系统能级
E1
E2
E3
…
El
…
简并度
g1
g2
g3
…
gl
…
o 标本系统数
N1
N2
N3
…
Nl
…
试导出正则分布和相应正则配分函数的表达式。它们与式(13–15)和式
c (13-16)是什么关系。 解：任意分布的超级微观状态数为
Vm
−
Vm 1+ b Vm
=b 1 + b Vm
=b 1+ b ρ
M
课 后 答 案 网
www.khdaw 若b为常数，则b'随气体密度增大而减小。
h = NkT⎜⎛ ∂ ln q ⎟⎞ + Nk ln q + Nk
⎝ ∂T ⎠V ,N
N
k 5．对于正则系综，熵与概率有以下关系式 S = −k∑ j Pj ln Pj ，试 www. 证明之。[提示：利用式(13–17) E = ∑j EjPj ，并参考独立子系统
·206·
物理化学(第五版傅献彩)第13_主要内容
一 选择题
1 等温等压下把一定量的水分散成小水滴，此过程中保持 不变的是（D）
（A）总表面能
（B）比表面
（C）液面下的附加压力 （D）表面张力
2 298K时液体A和B，γA=1/2γB，ρA=2ρB，用相同的毛细 管产生大小相同的气泡，则A的最大气泡压力差等于B
的（A）倍。
（A）1/2 （B）1 （C）2 （D）4
径之比为1。
例5
正常沸点时，水中只含有直径为10-3 mm的空气泡， 使这样的水沸腾要过热多少度？已知100°C水的γ=0.0589 N m-1，∆vapHm=40656 J mol-1。 解：
气泡半径R’ = 5×10-7m ps= 2γ/R’ = 235600 Pa（水中的气泡只有一个界面，
肥皂泡才有两个界面）
解：
c ln c0
=
2γ M RTR ' ρ
c ln 5.9 ×10−3
=
2 × 0.0257 × 0.168 8.314 × 298 ×1566 × 0.005 ×10−6
c = 9.2×10-3 mol dm-3
溶解度 S = 9.2 ×10−3 × 0.168 = 1.55×10−3 kg dm-3
外压为1atm下能否蒸发出R'=0.5×10-7m的气泡?
解：由开尔文公式
ln
pr po
=
2γ M RTR ' ρ
= −0.01427
（R’为负值）
pr po
= 0.9858
pr=99.89 kPa
R’ = 0.5×10-7m，ps = 2γ / R’ = 2356000 Pa
p = po+ps = 2457325 Pa
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小泡变小，最后使两泡的曲率半径相同。
复习题5
5.因系统的Gibbs自由能越低，系统越稳定，所 以物体总有降低本身表面Giibs自由能的趋势。 请说说纯液体、溶液、固体是如何降低自己的 表面Gibbs自由能的。
• 纯液体：缩小液体表面积；
• 溶液：表面与本相中溶质的浓度不同；
复习题3
• 这些现象都可以用开尔文公式说明，①、 ②、 ④、 ⑤是新相刚形面时的体积小，曲率半径小，对与之 平衡的旧相有更加苛刻的条件要求。③多孔固体吸 附蒸气时，被吸附的气体的液相对毛细管是润湿的， 其曲率半径小零，当气体的分压小于其饱和蒸气压 时，就可以发生凝聚。⑥喷洒农药时，在农药中加 入少量表面活性剂，可以降低药液的表面张力，使 药液在叶面上铺展。
复习题12
12.如果某固体的大粒子(半径为R1')在水中形
成饱和溶液的浓度为c1，微小粒子(半径为R2')
在水中形成饱和溶液的浓度为c2，固—液界面
张力为γs-l .试证明饱和溶液浓度与曲率半径的
关系式为
ln
c2 c1
2 sl M RT
1 R2'
1 R1'
式中M为该固体的摩尔质量， 为其密度
• 答：小颗粒的CaCO3分解压大。因为小粒 的附加压力大，化学势高。
复习题8
• 8.设有内径一样大的a、b、c、d、 e、 f管及 内径比较大的g管一起插入水中（如图所 示），除f内壁涂有石蜡外，其余全是洁净 的玻璃管，若a管内液面升高为h,试估计其 余管内的水面高度？若先将水在各管内（c, d管除外）都灌到h的高度，再让其自动下降， 结果又如何？
• 二者的根本区别在于吸附力的不同。
复习题17
17.为什么气体吸附在固体表面一般是放热的？ 而确有一些气-固吸附是吸热的(H2(g)如在玻璃 上的吸附),如何解释现象？
• 由于吸附总是自发过程，故△G＜0，气体在固体 表面被吸附，固体不变，体系△S＜0，在等温下， 由△H＝ △G +T△S，可推△H＜0，故吸附一般 放热。当有气体原子解离发生时有化学键的改变， 使有些化学吸附的熵变大于零，这样吸热吸附的 情况下，也可以使ΔG小于零。
复习题18
• 由于系统压力大小决定反应物在催化剂 表 面的吸附快慢与强弱，因而决定反应速度， 体现在速率方程上，就是反应级数不同。
• ① 由于反应物在表面的吸附很强，在分压 很小时，达到饱和吸附，反应速率与分压 无关；②N2O（g）在金表面的吸附较弱， 其分解呈一级反应； ③H原子在金表面的 吸附为弱吸附，复合时被吸附H的和气相H 的反应而复合，是二级反应；④ N2（g) 在 在金属钼表面的吸附为强吸附，可以形成 饱和吸附，但即是饱和吸附时，仍有NH3的 吸附，NH3分解速率不为零
复习题18
• 18.试说明同一个气固相催化反应，为何在 不同的压力下表现出不同的反应级数？请 在符合Langmuir吸附假设的前提下，从反 应物和产物分子的吸附性，解释下列实验 事 级 解实 数 是：反一①应级的反NH特应3点 ；(g)；在③②金HN原属2子O钨(在g表)在金面金表的表面分面的解的复呈分合零 是 率 面二 由 被N级于2N反(g2)应(所g)；饱的④和吸附，NH而但3(显速g)著率在降不金低为属，零钼但。的尽分管解表速
复习题1
1.比表面有哪能几种表示方法？表面张力与表面 Gibbs自由能有哪些异同点？
答：A0= As/m或A0= As/V； 表面张力又可称为表面Gibbs自由能，二者
数值一样。
但一个是从能量角度研究表面现象，另一个 是从力的角度研究表面现象；故二者物理意 义不同；单位不同。
复习题2
2.为什么气泡、小液滴、肥皂泡等都呈圆形？玻 璃管口加热后会变得光滑并缩小（俗称圆口）， 这些现象的本是什么？用同一滴管滴出相同体积 的苯。水和NaCl 溶液，所得的液滴数是否相同？
• 弯曲液面有附加压力，其最终会将不规则的液 面变为圆形或球形；
• 球形表面积最小，表面自由能最低，最稳定； • 不相同。
复习题3
• 3.用学到的关于界面现角的知识解释以下几 种做法或现象的基体原理：①人工降雨； ②有机蒸馏中加沸石；③多孔固体吸附蒸 气时的毛细凝聚； ④过饱和溶液，过饱和 蒸气，过冷液体等过饱和现象； ⑤重量分 析中的“陈化” 过程；⑥喷洒农药时，为 何常常在农药中加入少量表面活性剂。
• 表面活性剂的能力：表面活性剂能使水的表面张力 下降的程度（又称有效值），两种数值常常相反。
• 表面活性剂有润湿、气泡、乳化、增溶、洗涤作用。
复习题16
16.什么叫吸附作用？物理吸附与化学吸附有何 异同点？两者的根本区别是什么？
• 固体的表面有剩余的力场，使气体分子可以 在固体的表面相对的浓集，这种作用中吸附 作用。P369。
• 固体：吸附作用。
复习题6
6.为什么小晶粒的熔点比大块固体的熔点低，而溶 解度却比大晶粒大？
• 根据开尔文公式 • 由于表面张力的存在，小晶粒的附加压力
大，它的化学势相对较高，所以小晶粒的 熔点比大块固体的熔点低，而溶解度却比 大晶粒大。
复习题7
7.若用CaCO3(s)进行热分解，问细粒CaCO3(s)的 分解压（p1）与大块的CaCO3(s)分解压（p2）原 相比，两者大小如何？试说明为什么？
复习题4
• 4.在三通活塞的两端涂上肥皂液，关断右端 通路，在左端吹一个大泡，然后关闭左端， 在右端吹一个小泡，最后让左右两端相通。 试问当将两管接通后，两泡的大小有何变化？ 到何时达到平衡？讲出变化的原因及平衡时 两泡的曲率半径的比值。
复习题4
• 小球更小，大球更大； • 最后小泡变成一个与大泡曲率半径相同的
吸附量不代表多层吸附平衡时固体表面所 对应的吸附量。BET吸附公式与Langmuir 吸附公式都是理想的吸附公式，而 Langmuir吸附公式是单层吸附公式，BET 公式是多层吸附公式。
复习题20
20.如何从吸附的角度来衡量催化剂的好坏？为什 么金属镍既是好的加氢催化剂，又是好的脱氢催 化剂？
• 良好的催化剂应该具有适中的吸附与脱附性能。 催化剂的活性与反应物在固体表面的吸附强度有 关，只有合适的吸附强度，其催化活性才大。催 化剂即可以加速正向反应，又能加速逆向反应， 所以金属镍既是好的加氢催化剂，又是好的脱氢 催化剂
• 接触角为在气液固三相交接处，气-液界面与固-液界 面 之间的夹角，其大小由三种界面张力的相对大小
决定；
• 接触角为零 ，液体在固体表面 铺展 ，
• 小于 90°液体能润湿固体，
• 大于 90°，不能润湿。
复习题15
15.表面活性剂的效率和能力有何不同？表面活 性剂有哪些主要作用？
• 表面活性剂的效率：使水的表面张力下降到一定值 时所需表面活性剂浓度。
复习题12
大粒子与其溶液成平衡时
s,T , p1
小粒子与其溶液成平衡时
s,T
,p
RT
ln
c1 c
s,T ,p
RT ln
RT
c2
ln
c2 c
两粒子的化学势之差
2 gl Mc1
R'
ln
c2 c1
2 sl M RT
复习题8
• b 管垂直高度为 h， • c 管调整表面曲率半径但不溢出， • d 管不溢出， • e 管高度为到扩大部分为止，但上去后不会下降仍
然为 h • f 管将下降为凸液面， • g 管为 1/n倍h。
复习题9
9.把大小不等的液滴（或萘粒）密封在一玻璃 罩内，隔相当长时间后，估计会出现什么现象？
复习题19
19.为什么用吸附法测定固体比表面时，被吸附 蒸气的比压要控制在0.05～0.35之间？BET吸附 公式与Langmuir吸附公式有何不同？试证明 BET公式在压力很小时（即时p<<ps）可还原 为Langmuir吸附公式。
• 因为压力过小时，建立不起来多层吸附平 衡，在压力过大时，可能产生毛细管凝聚，
1 R2'
1 R1'
复习题13
13.什么叫表面压？如何测定它？它与通常的气 体压力有何不同？
• 表面压为纯水的表面张力与膜表面张力之 差。可以用膜天平进行测定；与通常的气 体压力不同的是它是二维压力。
复习题14
14.接触角的定义是什么？它的大小受哪些因素 影响？如何用接触角的大小来判断液对固体的润 湿情况？
水小心注入干燥杯子时，水面会高出杯面，这是
因为水的表面张力的收缩作用。如果在液面上滴
一滴肥皂液，液面将降低。
复习题11
11.为什么在相同的风力下，和海面的浪比湖面 大？用泡沫护海堤的原理是什么？ • （1）海水中有大量盐类，表面张力比湖水 大，可以形成较大的浪花（如较大的表面 张力液滴大）。
• （2）形成泡沫的物质可以使水的表面张力 降低，水的凝聚力减小，对堤坝的冲击力 降低。
• 小液滴消失，大液滴更大。 弯曲液面所产 生的附加压力将使液体在以小液滴形式分 散存在时比大量聚集存在时具有更大的饱 和蒸气压。
复习题10
10.为什么泉水和井水都有较大的表面张力？当将 泉水小心注入干燥杯子时，水面会高出杯面，这 是为什么？如果在液面上滴一滴肥皂液，会出现 什么现象？
• 因为泉水和井水溶有较多的离子，根据溶质对表 面张力的影响规律，有较大的表面张力；当将泉