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1、物化复习物理化学复习资料 一、考试题型及分数 第一、二章 热力学 27分 第三章 化学平衡 7分 第四章 相平衡 15分 第六章 化学动力学 15分 第七章 表面现象 9分 第八章 胶体分散系统 7分 注意：95%都在书上可以找到答案的，主要的复习资料：例题、简答题、作业题。 课后重点题目 第一章P39 5. 1 mol理想气体从373 K、0.025 m3经历下述四个过程变为373 K、0.1 m3：等温可逆膨胀； 向真空膨胀； 恒外压为终态压力下膨胀； 等温下，先在外压恒定为气体体积等于0.05 m3的压力下膨胀至0.05 m3，再在恒定外压等于终态压力下膨胀至0.1 m3。 求上述过程系
2、统所作的体积功，并比较结果说明了什么？ 因为是等温可逆 膨胀，所以 向真空膨胀，外压恒为零，所以 1 / 26 终态的压力为，因此 体积为0.05 m3的中间状态的压力为，则系统对环境所作的功： ，终态的压力为 比较过程1、2、3、4所作的功，发现 |W1| W4| W3| W2|，说明系统反抗的外压越大，对外作的功越多。诸过程中，恒温可逆过程反抗的外压最大，对外所作的体积功最多；真空自由膨胀反抗的外压为零，因而所作的功最少。 7. 在373 K 和101.325 kPa的条件下，1 mol体积为18.80 cm3的液态水变为30200 cm3 的水蒸气，已知水的蒸发热为4.067X104Jm
3、ol-1。求此过程的DH及U。 因为蒸发过程是在等压下进行的，所以 2 / 26 U和H基本相同，表明相变过程的U或H 与p V-T过程相比有“数量级”的差别。 8. 分别判断下列各过程中的Q、W、DU和DH为正、为负还是为零？ 理想气体自由膨胀； 理想气体等温可逆膨胀； 理想气体节流膨胀； 理想气体绝热、反抗恒外压膨胀； 水蒸气通过蒸汽机对外作出一定量的功后又恢复原状，以水蒸气为系统； 水冰 在充满氧的定容绝热反应器中，石墨剧烈燃烧，以反应器及其中所有物质为系统。 对理想气体而言，其焦耳系数胀时，其温度保持不变。 理想气体的热力学能与焓仅为温度的函数，所以 Q= U= H=0D D D D
4、D ，因此自由膨 温度保持不变Q= U= H=0，所以Q= U= H=0。而热和功 理想气体的焦-汤系数亦为零，即 ，所以温度保持不变。故有 Q=-W=0 因为绝热膨胀，所以 ， 说明理想气体在绝热恒外压膨胀后温度降低，所以。 3 / 26 水蒸汽对外作功后又复原，则。但是。 注意恒温、等压可逆过程和恒温、恒外压过程的区别。恒温、等压可逆过程一定是恒温、恒外压过程，而恒温、恒外压过程则未必是恒温、等压可逆过程，此时系统的压力可能有波动。 4 / 26 5 / 26 16. 在温度为273.15 K下，1 mol氩气从体积为22.41 dm3膨胀至50.00 dm3，试求下列两过程的Q、W、U、
5、H。已知氩的定压摩尔热容Cp, m = 20.79 JK-1mol。 等温可逆过程； 绝热可逆过程。 25. 已知下列反应在298 K时的热效应。 根据Hess定律所求反应可以按下列方式组合：(3) +2 *(4) -2 *(1) -(2)，故 6 / 26 盖斯定律让我们处理复杂的化学反应像作加减法一样容易。当反应式间存在线性组合关系时，热效应间亦是线性组合关系。 第二章 热力学第二定律 5. 1 mol水在373 K和100 kPa向真空蒸发，变成373 K和100 kPa的水蒸气，试计算此过程的 S 体系 、S环境 和 S总 ，并判断此过程是否自发。水的蒸发热为40.64 kJ/mol。
6、 由于 S 是状态函数，所S 的数值不依赖于具体途径，只与过程的始、终态有关。因此可以按照可逆过程来计算其值： S总= S 体系 +S环境=109-100.7=8.10所以该过程自发进行。 环境熵变的计算是难点，应该体会。 10. 1 mol 甲苯在其沸点 383.2 K 时蒸发成气，求该过程的Q、W、U、S、F 和G，已知该温度下甲苯的气化热为362 kJkg-1。 因为在其沸点下蒸发，所以是恒压可逆过程 11. 1 mol O2于298.2 K时： 由101.3 kPa等温可逆压缩到608.0 kPa，求Q、W、U、H、F、DG、S和 S 孤立 ； 7 / 26 若自始至终用608.0 k
7、Pa的外压，等温压缩到终态，求上述各热力学量的变化。 将氧气视为理想气体，因为是等温过程，所以 U、H、S、F、G 等都是状态函数，其变化值不依赖于过程实现的具体途径，因此U、H、S、F、G 的结果和中的完全相同。而 Q、W 是途径量，其数值一般和具体途径相关： 8 / 26 9 / 26 14. 在298 K、100 kPa下，1 mol过冷水蒸气变为298 K、100 kPa的液态水，求此过程的S及G。已知298 K时水的饱和蒸气压为3.1674 kPa，气化热为2217 kJkg-1。上述过程能否自发进行？ 虚拟如下的可逆过程： 15. 指出在下列各过程中系统的U、H、S、F和G何者为零
8、？ 理想气体卡诺循环； 10 / 26 H2和O2在绝热钢瓶中发生反应； 非理想气体的绝热节流膨胀； 液态水在373.15 K和101.325 kPa下蒸发为气； 理想气体的绝热节流膨胀； 理想气体向真空自由膨胀； 理想气体绝热可逆膨胀； 理想气体等温可逆膨胀。 理想气体经过卡诺循环，系统的状态又回复到原状，所以只要是状态函数，其值的变化均为零。故U、H、S、F和G均为零。 在绝热钢瓶中，系统和环境没有热交换，所以 ；钢瓶的体积不发生变化，没有体积功，所以若不存在其它功，则 。 绝热节流膨胀的特点是系统的焓保持不变，即U=0。 液态水在恒温恒压下蒸发，是可逆相变化，所以G=0。 理想气体节流膨
9、胀后温度不发生变化，所以U=0，H=0、S=0 。 理想气体向真空自由膨胀后，温度不发生变化，所以U=0，H=0 。 第三章 11 / 26 12 / 26 所以反应自发向右进行。 7. 合成氨时所需的氢和氮的比例为3 ：1，在673 K、1000 kPa压力下，平衡混合物中氨的摩尔百分数为3.85。 求 在此温度时，若要得到5氨，总压力为多少？ ； 平衡混合物中NH3的摩尔百分数，平衡时： 13 / 26 平衡混合物中NH3的摩尔百分数 平衡时： 14 / 26 是反应限度的度量，但他对反应限度的表征并不充分。压力不同时，反应限度可以不同。 12. 设在某一温度下，有一定量的PCl5(g)在
10、标准压力 下的体积为1 dm3，在该情况下PCl5(g)的解离度为50，用计算说明在下列几种情况中，PCl5(g)的离解度是增大还是减。 使气体总压力减低，直到体积增加到2 dm3； 通入氮气，使体积增加到2 dm3，而压力仍为100 kPa； 通入氮气，使压力增加到200 kPa，而体积仍为1 dm3； 通入氯气，使压力增加到200 kPa，而体积仍为1 dm3。 因为T恒定，所以Kp保持不变。所以因为pV = nRT，所以p/n=RT/V 即 V1 = 1 dm3，V2 = 2 dm3代入上式，得a=0.62 mol，所以a增大。 (2) 15 / 26 (3) (4) 因为 所以 解得n
11、总=3mol 第四章 相平衡 1. 指出下列平衡体系的组分数、自由度各为多少？ NH4Cl(s)部分分解为NH3(g)和HCl； 16 / 26 若在上述体系中额外再加入少量的NH3(g)； NH4HS(s)和任意量的NH3(g)及H2S(g)平衡； C(s)、CO(g)、CO2(g)、O2(g)在100 DC时达平衡。 2. 在水、苯和苯甲酸的体系中，若指定了下列事项，试问体系中最多可能有几个相，并各举一例。 指定温度； 指定温度和水中苯甲酸的浓度； 指定温度、压力和苯中苯甲酸的浓度。 3. 试求下述体系的自由度数。如f0 ，则指出变量是什么。 在标准压力P下，水与水蒸气平衡； 水与水蒸气平
12、衡； 在标准压力P下，I2在水中和CCl4分配已达平衡，无I2(s)存在。 NH3(g)、H2(g)、N2(g)已达平衡； 在标准压力 下，NaOH 水溶液与H3PO4水溶液混合后； 在标准压力 下，H2SO4水溶液与H2SO4D2H2O(s)已达平衡。 17 / 26 10. 两个挥发性液体A 和B构成一理想溶液，在某温度时溶液的蒸气压为54.1 kPa，在气相 中A 的摩尔分数为0.45，液相中为0.65，求此温度下纯A 和纯B的蒸气压。 由题意有： 18 / 26 15. 水和乙酸乙酯是部分互溶的，设在310.7 K时，两相互呈平衡，其中一相含有6.75酯，而另一相含有3.79。设Rao
13、ult定律适用于各相中的溶剂，在此温度时纯乙酸乙酯的蒸气压是22.13 kPa，纯水的蒸气压是6.40 kPa。试计算： 酯的分压； 水蒸气的分压； 总蒸气压。 酯相： 水相： 19 / 26 16. 若在合成某有机化合物之后进行水蒸气蒸馏，混合物的沸腾温度为 368 K。实验时大气压为99.20 kPa， 368 K时水的饱和蒸气压为84.53 kPa。馏出物经分离、称重、知水的重量占45.0。试估计此化合物的分子量。 17. 某二元凝聚体系相图如右。试绘出分别从a、b、c、d、e各点开始冷却的步冷曲线； 说明混合物d和e在冷却过程中的相变化。 各点对应体系的步冷曲线分别见下图： dDd1为
14、液态混合物的恒压降温过程，d1点开始 析出固态B，d1Dd2为固态B与溶液二相共存，d2点为固态 B、固态 E 和溶液三相共存，d2Dd3为固态 E 与溶液二相共存，d3以后为固态A与固态E二相共存。 eDe1为液态混合物的恒压降温过程，e1点开始析出固态B，e1De2为固态B与溶液二相共存，e2点为固态 B、固态E和溶液三相共存，e2点以后为固态E的恒压降温过程。 20 / 26 20. KNO3-NaNO3-H2O体系在278 K时有一三相点，在这一点无水KNO3同时与一饱和溶液 达平衡。已知此饱和溶液含 KNO3为 9.04，含 NaNO3为 41.01。如果有一 70 g KNO3和3
15、0 g NaNO3的混合物，欲用重结晶方法回收KNO3，试计算在278 K时最多能回收 KNO3若干克？ 最多可回收KNO3为： 第五章 2. 在 298 K 时，用铂电极电解盐酸溶液。已知电解前阴极区含有 0.177 g 氯离子，通电一段时间后，经分析知道含有0.168 g氯离子，同时与电解池串接的库仑计中析出0.2508 g银。试分别计算H和Cl迁移数。 3. 298 K时，0.01 moldm-3KCl水溶液的电导率为0.14114 S/m，将此溶液充满电导池，测得其电阻为112.3。若将该电导池改以同浓度的某待测溶液，测得其电阻为2184 ，试计算： 该电导池的电导池常数； 待测液的摩
16、尔电导率。 电导池常数为： 21 / 26 和出错的情况比较多。是将非氧化还原反应设计为电池；涉及到金属-难溶氧化物电极，阴离子是OH-。 22 / 26 电池反应为： 电池可逆放电时的热效应为 22电池 ：Sb | Sb2O3(s) | 某溶液 | KCl(饱和) | Hg2Cl2(s) |Hg(l) 在 298.15 K 时，当某溶液为 pH = 3.98 的缓冲溶液时，测得电池的电动势为 0.228 V，当它被换成待测pH值的溶液时，测得电池的电动势为0.345 V，试计算待测液的pH值。 直接根据任意温度下，待测溶液的pH与电池电动势的关系求得 24. 298 K时，用镀铂黑的铂电极在
17、电流密度为50 Am-2的条件下电解aH+=1 的酸性水溶，求分解电压。已知 第六章 1. 在100 mL水溶液中含有0.03 mol蔗糖和0.1 mol HCl，用旋光计测得在301 K经20 min有32的蔗糖发生了水解。已知其水解为一级反应，求： 反应速率常数；反应开始时和反应至20 min时的反应速率； 40 min时已水解的蔗糖百分数。 23 / 26 4. 某一级反应AB，在某温度下初速率为2小时后的速率为。求： 反应速率常数； 半衰期； 反应物初浓度。 由一级反应的微分速率方程。又由一级反应积分速率方程，有 24 / 26 12. 阿司匹林的水解为一级反应。 373.15 K下速
18、率常数为7.92 d-1，活化能为56.484 kJ/mol求290.15 K下水解30所需的时间。 解： 290.15 K下水解30所需的时间为： 第七章 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？ 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 璃间的接触角为侧压力差分别为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，体将完全移动到粗管处。 此时达到平衡。对于b情形，同样分析，液，则左、右 4
19、. 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？ 25 / 26 对a情形第八章 8. 将过量H2S通入足够稀的As2O3溶液中制备硫 化砷溶胶。请写出该胶团的结构式，指 明胶粒的电泳方向，比较电解质KCl、MgSO4、 MgCl2对该溶胶聚沉能力的大小。 该溶胶的胶团结构式为： 由于胶粒带负电，因此电泳时向正极移动。 由于胶粒带负电，因此先比较阳离子对它的影响。就聚沉能力而言，有 Mg2+ K+。然而，由于阴离子的影响，综合的聚沉能力的大小序列应为MgCl2 MgSO4 KCl。 9. 在热水中水解FeCl3制备Fe(OH)3溶
20、胶。请写出该胶团的结构式，指明胶粒的电泳方向，比较Na3PO4、Na2SO4、NaCl对该溶胶聚沉能力的大小。 该溶胶的胶团结构式为 由于该胶粒带正电，因此电泳时胶粒向负极移动。 就阴离子而言，其聚沉的能力的大小顺序为阳离子相同，所以电解质的聚沉能力大小顺序为 ，而 10. 混合等体积0.08 mol/dm3的KCl和0.1 mol/dm3的AgNO3溶液制备AgCl溶胶，试比较电解质CaCl2、Na2SO4、MgSO4 的聚沉能力。 由于AgNO3过量，胶粒带正电，其结构式如下： 负离子对聚沉起主要作用。负离子价数越高，其聚沉能力越大。对于相同负离子的电解质，正离子价数越高，其对正胶粒的稳定能力越强。因此，电解质聚沉能力的顺序为： 26 / 26
