天大物化第五版下册答案
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
3
3
333
18112924411011033110=r r N r N r ππ--?????===? ? ????
??，即个 ()()
()()()
{
}2
12221212
2
2218932144440.4865101101106.114d J
A 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）()36
2258.91101 1.178100.110-3
-==kPa s p r γ???=?? （2）()3
6
2258.91102 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：()3
6
4258.91103 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
3/3
22cos 222.31010.110
2
--== 882Pa s p r r γγθ????==? /22cos s gh p r r
γγθ
ρ=?==
即：()
33
2cos 222.3101
0.1150.110
789.49.82
--=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：2ln
r p M
RT p r
γρ=
()33
102271.97101810/ln /8.314298.15ln 47.5610997
r m
p M
r RT p γρ
---????=?=?即:=
（2）
()
3
103
233
99747.56104 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=
-3-3
r -9
r 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 r
γγθρρρ?=
=?=水油 ()2cos =
-h gr
γθ
ρρ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 10.102
V a /dm 3·kg -1 10.2
14.7
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 11
ln =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 2.3127
ln（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 = 0.6019
31
31
ln 2.522612.46
=dm kg
dm kg
k
k-
-
=?
?
，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：
()()1
1
82.5
0.5459
13.37593.882.5
a
a
m
a
-
a a
m
=
kPa
V bp
bp
V
V
b
p V V
+
===
?-
-
即：
（2）31
0.5459 6.667293.8
73.58
110.5459 6.6672
a
a m
===dm kg
+
bpV
V
bp
-
??
?
+?
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：()3111
2.510101.325-a a
m m =+V bV ?
1 ()3111
24.2101013.25-a a
m m
=+V bV ?
由（1）式和（2）式可得：
-3
a
m
11=0.22dm =82.81kPa b V 当V a =a m V /2时，有
a a a
m m m
2182.81
=+=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：
1
1a a a a a m m m
=n bc c c bc n n n bn =++ ，即
以
a
c
n ～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 3
10.12 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10.12
p /kPa 8.6993 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。试用BET 公式计算该催化剂的比表面积。
解：由BET 吸附等温式
()
11a a
a
m m =
p c p
cV cV p
V
p
p **
-+?-
可知
()
a
p p p V
p
p *
*
-～
作图呈现线性关系，其方程如下：
()
54.302100.008652
-a
=+p p p V
p
p *
*
?- p /p *
0.08776 0.1376 0.2231
0.3019
0.3925
()
a p
V p p *
-/dm 3·k g -1 0.0008324 0.001263 0.001905 0.002599 0.003504
由上式可知：
533
110.008652-a a
m m
= 4.30210kg dm =kg dm c cV cV ---??? 截得：31115.0a
-m
=dm kg V ? 3
2320521
101325115.010 6.021016.210 5.01108.314273.15
a -m w m m ==m kg pV A nLa La RT --??=????=??? 10.13 假设某气体在固体表面上吸附平衡的压力p 远远小于该吸附质在相同温度下的饱和蒸气压p *。试用BET 吸附等温式：
()
11a a a
m m =
p c p
cV cV p
V
p
p **
-+?-
导出朗缪尔吸附等温式1a a m =
bp V V bp
+。 解：因为p <
11a a a
m m =p c p
V p cV cV p
**-+?
两边同时乘以p */p 得
1
a a a
m m
=p p c V p cpV cV **-+ 等式右边通分得
()11a
m a =+cp V V p c p
*
- 设c >>1，并将上式右边的分子分母同时除以p *，则上式变为
()()//a a
m
=1+c p p V V c p p
**
因()/c p *为一常数，设()/c p *=b ，故
a a
m
=1+b bp
V V p
上式即为朗缪尔吸附等温式。
10.14 在1373.15K 时向某固体表面涂银。已知该温度下固体材料的表面张力γ s =9 65 mN·m -1，Ag （l ）的表面张力γl = 878.5 mN·m -1，固体材料与Ag （l ）的表面张力γ sl = 1364mN·m -1。计算接触角，并判断液体银能否润湿该材料表面。
解：s sl l -965-1364
cos ==
=-0.4542878.5γγθγ
θ = 117o > 90 o
故不能润湿。
10.15 293.15K 时，水的表面张力为72.75mN·m -1，汞的表面张力486.5 mN·m -1，而汞和水之间的表面张力为375 mN·m -1，试判断：
（1）水能否在汞的表面上铺展开； （2）汞能否在水的表面上铺展开。 解：（1）()2
2
H O H O-Hg Hg -S G γγγ=-?=-+
()-1
=72.75+375-486.5=38.75mN m 0
-?>
故能铺展。
（2）同理可求()2
2
Hg H O-Hg H O -S G γγγ=-?=-+
()-1
=486.5+375-72.75=-788.75mN m 0
-?<
故不能铺展。
10.16 298.15K 时，将少量的某表面活性剂物质溶解在水中，当溶液的表面吸附达到平衡后，实验测得该溶液的浓度为0.20mol·m -3。用一很薄的刀片快速地刮去已知面积的该溶液的表面薄层，测得在表面薄层中活性物质的吸附量为3×10-6
mol·m -2。已知298.15K 时纯水的表面张力为71.97 mN·m -1。假设在很稀的浓度范围溶液的表面张力与溶液浓度呈线性关系，试计算上述溶液的表面张力。
解：根据吉布斯吸附等温式
T T
=-=-c
d d RT RT
dc dc c γγΓΓ????
? ?
????，即有：
6
113T
8.314298.15310=-0.03718N m mol m 0.20d dc γ---?????
=-??? ?
??
在很稀的浓度范围溶液的表面张力与溶液浓度呈线性关系，即可得：
γ =γ0- bc
式中γ0为纯水的表面张力，b 为一常数。上式对浓度Cc 微分得
T
=-d b dc γ??
??? 即：b = 0.03178113N m mol m --???。
所以，当浓度为0.20 mol·m -3时， 溶液的表面张力为
γ =γ0- bc = 71.97 ×10-3 -0.03718×0.20 = 0.06453 N·m -1
10.17 292.15K 时，丁酸水溶液的表面张力可以表示为γ =γ0- a ln （1+ bc ），式中γ0为纯水的表面张力，a 和b 皆为一常数。
（1）试求该溶液中丁酸的表面吸附量Г和浓度c 的关系； （2）若已知a =13.1 mN·m -1，b =19.62 dm 3·mol -1，试计算当c =0.20 mol·dm -3时的Г为多少；
（3）当丁酸的浓度足够大，达到bc >>1时，饱和吸附量Гm
为多少？设此时表面上丁酸呈单分子层吸附，计算在液面上每个丁酸分子所占的截面积为多少？
解：（1）由丁酸水溶液的表面张力表达式γ =γ0- a ln （1+ bc ）可知
T =-1d ab dc bc
γ??
?
+?? 又由吉布斯吸附等温式得：
T T
=-=-c d d RT RT dc dc c γγΓΓ????
? ?
????，即有：
所以有：=
1c ab RT bc
Γ+
（2）当c =0.20 mol·dm -3时，即有
336-233
0.200100.013119.6210= 4.29810mol m 8.314292.15119.62100.20010
Γ---???=???+??? （3）当bc >>1时，即有
=
==
1c ab a a
RT bc RT RT
ΓΓ+，即
此时表面吸附量与浓度无关，表明溶质在表面的吸附已经达到饱和，故
6-20.0131=
5.39310mol m 8.314292.15
a RT ΓΓ-∞===??? 此时丁酸在表面层的浓度远比没有吸附时大，已经非常接近单位表面上丁酸的总物质的量。所以每个丁酸分子的截面积为：
-1922
m 23-6
11=
=
=3.0810m =0.308nm 6.0210 5.39310
a L Γ∞
????
第十一章 化学动力学
11.1 反应SO 2Cl 2（g ）→SO 2Cl （g ）+ Cl 2（g ）为一级气相反应，320 ℃时k =2.2×10-5s -1。 问在320℃加热90 min SO 2Cl 2（g ）的分解分数为若干？
解：根据一级反应速率方程的积分式
1
ln 1-kt x
= 即有：51
ln
2.21090601-x
-=??? 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
-2-11/21/2ln 2ln 2ln 2==6.9310min 10
t k k t =
=?，即有 又因为：1
ln 1-kt x
= 即有：-21
ln
6.93101601-x
=??? 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
1
ln 1-kt x
= 当t =10min 时：-2-1111
ln
10 = ln = 3.5710min 1-30%101-30%
k k =?，即有： 当x =50%时：-21
ln
3.5710= 19.4min 1-50%
t t =?，即有：
11.4 25℃时，酸催化蔗糖转化反应
()()()
12221126126126C H O H O C H O6+C H O +→ 蔗糖 葡萄糖 果糖
的动力学数据如下（蔗糖的初始浓度c 0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0ln c t c ??
???
～作图如下
-0.6
-0.3
0.0
l n (c /c 0)
t /min
30ln 3.5810-0.0036c t c -??
=-? ???
则：k = 3.58×10-3min -1
1/23ln 2ln 2
193.6min 3.5810
t k -=
=?= （2）3
1111=ln =ln = 836.8min 1-1-95% 3.5810
t k x -? 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：
1
ln 1-kt x
= 即有：()()()
()
2211ln 1ln 187.5%3ln 1ln 150%x t t x --=
==-- 对于二级反应而言有：
01-x
kc t x
= 即有：()()()
()
212112187.5%150%7150%187.5%x x t t x x -?-=
==-?- 11.6偶氮甲烷分解反应
CH 3NNCH 3（g ）→ C 2H 6（g ）+ N 2（g ）
为一级反应。在287 ℃时，一密闭容器中CH 3NNCH 3（g ）初始压力为21.332 kPa ，1000 s 后总压为22.732 kPa ，求k 及t 1/2。
解：设在t 时刻CH 3NNCH 3（g ）的分压为p ，即有：
33262000CH NNCH g C H g N g p p p p p p
→+--（）（） （） 0 0
1000 s 后2p 0-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：
5-1001119.932ln
-=-ln -ln 6.7910s 100021.332
p p kt k p t p -===?，即有
41/25ln 2ln 2
==1.0210s 6.7910
t k -=
?? 11.7 基乙酸在酸性溶液中的分解反应
(NO 2)CH 2COOH→CH 3 NO 2（g ）+ CO 2（g ）
为一级反应。25℃，101.3 kPa 下，于不同时间测定放出的CO 2（g ）的体积如下： t /min 2.28 3.92 5.92
8.42
11.92 17.47
∞
V /cm 3
4.09
8.05
12.02 16.01 20.02 24.02 28.94
反应不是从t =0开始的。求速率常数。
解：设放出的CO 2（g ）可看作理想气体，硝基乙酸的初始量由t =∞时放出的CO 2（g ）算出：
36
30101.3251028.9410 1.183010mol 8.314298.15
pV n RT --∞???===??
在时刻t ，硝基乙酸的量为0pV
n n RT
=-
，其列表如下：
t /min
2.28
3.92
5.92
8.42
11.92
17.47
∞
n ×1000/mol 1.0158 0.8539 0.6916 0.5285 0.3646 0.2011 1.1830 ln （n / n 0） -0.1524 -0.3260 -0.5368 -0.8057 -1.1770 -1.7719 1 作图ln （n / n 0）～t ，由于反应不是从t =0开始，用公式ln （n / n 0）=-k t +b 拟合
-1.4
-0.7
0.0
l n (n /n 0)
t /min
得到k =0.1066min -1。
11.8 某一级反应A→产物，初始速率为1×10-3mol·dm -3·min -1，1h 后速率为0.25 mol·dm -3·min -1，求k ，t1/2和初始浓度。
解：一级反应的速率方程
A 0A A
ln =c kt v kc c =，
即有：()A 0exp -v kc kt =， 那么有：()2
A 0211
1
exp -ln v v kc kt k t t v ==-
-， ，即
-3
-12-3
211110.2510ln =-ln =0.0231min 60-0110
v k t t v ?=--? 1/2ln 2ln 2
==30min 0.0231
t k =
3
-30A 0110=
0.0433mol dm 0.0231
v c k -?=?， = 11.9 现在的天然铀矿中238U/235U=139.0/1。已知238U 的蜕变
反应的速率常数为1.520×10-10a -1，235U 的蜕变反应的速率常数为9.72×10-10a -1。问在20亿年（2×109a ）前，238U/235U 等于多少？（a 是时间单位年的符号。）
解：根据速率常数的单位知235U 和238U 的蜕变反应为一级反应，
()A 0A A 0A
ln
==exp -c kt c c kt c ，， ，即
则：
()238
238
238235235235
U U
exp U
U k k t =--???? ()()238
238
109
238235235
2350
U U 139.0exp exp 1.5209.72102101U U
k k t -??=-=-????????? 238
235
U 26.961U =∶
11.10某二级反应A （g ）+B （g ）→2D （g ）在T 、V 恒定的条件下进行。两种反应物初始浓度为c A.0 = c B.0 = 0.2 mol·dm -3时，反应的初始速率为
2-3-10
510mol dm s t dc dt ==??
-=??? ???，求k A 即k D 。
解：根据二级反应的速率方程
A B v kc c =
A D A
B 00
2t t dc dc kc c dt dt ==????
-== ? ????? 2
3-1-10A.0 B.0510 1.25dm mol s 0.20.2
v k c c -?===??? k A =k = 1.25dm 3·mol -1·s -1 k D =2k = 2.5dm 3·mol -1·s -1
11.11 某二级反应A+B→C ，两种反应物初始浓度皆为1mol·dm -3时，经10min 后反应掉25%，求k 。
解：根据二级反应的速率方程
A 0
A 0
1=11x x kc t k x c t x =?--，，，即 3-1-1A 01
125%=
==0.0333dm mol min 11101-25%x k c t
x ????-?，
11.12 在OH -离子的作用下，硝基苯甲酸乙脂的水解反应：
NO 2C 6H 4COOC 2H 5 + H 2O → NO 2C 6H 4COOH + C 2H 5OH 在15℃时的动力学数据如下，两反应物的初始浓度皆为0.05mol·dm -3，计算此二级反应的速率常数。
t /min 120
180
240 330 530 600 脂水解的转化
率%
32.95 51.75
48.8
58.05
69.0
70.35
解：根据二级反应的速率方程A 01x
kc t x
=-，讲述表格数据处理如下：
t/min 120 180 240 330 530 600
32.95 51.75 48.8 58.05 69.0 70.35
拟合求得k = 0.0814dm3·mol-1·s-1。
11.13 某气相反应2A（g）→A2（g）为二级反应，在恒温恒容下的总压p数据如下。求k A。
t/s 0 100 200 400 ∞
p/kPa 41.330 34.397 31.197 27.331 20.665 解：设在时刻t，A（g）的分压为，
()
2
A0A
2A g A g
1
2
p p p
→
-
（）（）
则：()
A0A A0
1
2
2
p p p p p p p
+-=-
=，即有:，因此
t/s 0 100 200 400 （1/p）/kPa-1 0.0242 0.0364 0.0475 0.0750
4A 0
11 1.2510t p p --=?，即k = 1.25×10-4kPa -1·s -1= 1.25×10-7Pa -1·s -1
11.14 溶液反应
()()432228488
S O 2Mo CN 2SO 2Mo CN -
-
--
+→+
的速率方程为
()()4482288Mo CN S O Mo CN dc k dt
-
--??
????-=?????? 在20℃，若反应开始时只有两反应物，其初始浓度依次为
0.01mol·dm -3，0.02mol·dm -3，反应26 h 后，测得[()48Mo CN -]=0.01562 mol·dm -3，求k 。
解：题给条件下，在时刻t 有[()48Mo CN -]=2[22
8
S O -
]，因此
()()42488Mo CN Mo CN 2dc k
dt -
-??????-=?
?
积分得到
()()44880112
Mo CN Mo CN k
t ---
=????
?
??
? ()()44880211Mo CN Mo CN k t --
?? ?=- ?
?????
?????
天津大学《物理化学》第五版-习题及解答
天津大学《物理化学》第五版习题及解答 目录 第一章气体的pVT性质 (2) 第二章热力学第一定律 (6) 第三章热力学第二定律 (24) 第四章多组分系统热力学 (51) 第五章化学平衡 (66) 第六章相平衡 (76) 第七章电化学 (85) 第八章量子力学基础 (107) 第九章统计热力学初步 (111) 第十一章化学动力学 (118)
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 1.5 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， 1.9 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。
（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）隔板抽取前后，H2及N2的摩尔体积是否相同？ （3）隔板抽取后，混合气体中H2及N2的分压立之比以及它们的分体积各为若干？解：（1）等温混合后 即在上述条件下混合，系统的压力认为。 （2）混合气体中某组分的摩尔体积怎样定义？ （3）根据分体积的定义 对于分压 1.11 室温下一高压釜内有常压的空气，为进行实验时确保安全，采用同样温度的纯氮进行置换，步骤如下：向釜内通氮气直到4倍于空气的压力，尔后将釜内混合气体排出直至恢复常压。重复三次。求釜内最后排气至恢复常压时其中气体含氧的摩尔分数。 解：分析：每次通氮气后至排气恢复至常压p，混合气体的摩尔分数不变。 设第一次充氮气前，系统中氧的摩尔分数为，充氮气后，系统中氧的摩尔分数为 ，则，。重复上面的过程，第n次充氮气后，系统的摩尔分数为 ， 因此 。 1.13 今有0 °C，40.530 kPa的N2气体，分别用理想气体状态方程及van der Waals方程计算其摩尔体积。实验值为。
物理化学天津大学第四版答案
物理化学天津大学第四版答案 【篇一：5.天津大学《物理化学》第四版_习题及解答】ass=txt>目录 第一章气体的pvt性 质 ....................................................................................................... (2) 第二章热力学第一定 律 ....................................................................................................... . (6) 第三章热力学第二定 律 ....................................................................................................... .. (24) 第四章多组分系统热力 学 ....................................................................................................... . (51) 第五章化学平 衡 ....................................................................................................... .. (66) 第六章相平 衡 ....................................................................................................... (76) 第七章电化 学 ....................................................................................................... (85) 第八章量子力学基 础 ....................................................................................................... . (107) 第九章统计热力学初 步 ....................................................................................................... ...... 111 第十一章化学动力 学 ....................................................................................................... . (117) 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
物理化学天津大学版答案解析
1、2、1 填空题 1.温度为400K,体积为23 m 的容器中装有2mol 的理想气体A 与8mol 的理想气体B,则该混合气体中B 的分压力B p =(13、302)kPa 。 ()a k P V RT n p B B P 302.13a 2/400314.88/=??== 或 ()[]B B A B B y V RT n n py p /+== =()}{kPa Pa 302.138.02/400314.828=???+ 2.在300K,100kPa 下,某理想气体的密度3 3-108275.80-??=m kg ρ。则该气体的摩尔质量M=( 2、01613-10-??mol kg )。 ()()p RT M RT M V RT M m nRT pV ///ρρ==== =() Pa K K mol J m kg 31133-10100/300314.8108275.80???????--- =13-10016.2-??mol kg 3.恒温100C ?下,在一带有活塞的气缸中装有3、5mol 的水蒸气()g O H 2,当缓慢地压缩到压力=p (101、325)kPa 时才可能有水滴()l O H 2出现。 ()出现。时才会有水滴，故当压缩至时的水的饱和蒸气压为l O H p kPa C 2kPa 325.101325.101100=? 4.恒温下的理想气体,其摩尔体积随压力的变化率()γρ??/m V =( 2 /-p RT )。 ()()2///,0/,p RT p V p V V p V p RT pV m m m m m -=-=??=+??=γγ即所以 状态方程，理想气体满足理想气体 5.一定量的范德华气体,在恒容条件下,其压力随温度的变化率()V T ??/ρ=(()nb V nR -/)。 将范德华状态方程改写为如下形式: 22 V an nb V nRT p --= 所以 ()()nb V nR T p V -=??// 6.理想气体的微观特征就是:(理想气体的分子间无作用力,分子本身不占有体积 )。 7.在临界状态下,任何真实气体的宏观特征为:(气相、液相不分)。
天津大学物理化学教研室《物理化学》(第5版)(下册)配套题库-名校考研真题及模拟试题【圣才出品】
第一部分 名校考研真题 第7章电化学 一、填空题 1．有一酸式氢氧燃料电池Pt,H 2（p 1）?H 2SO 4（a）?O 2（p 2）,Pt，已知氧气电极在酸性条件下的标准电极电势+2(H /O ,Pt) 1.229 V E θ =。若氢气、氧气的分压均为标准大气压， 在298.15K、H 2SO 4的活度a＝0.89时，则此电池电动势为（）。[北京科技大学2012 研] 【答案】1.229V 【解析】根据电极电势附表可知，+ 2 θ H /H 0V E =，由于氢气、氧气的分压均为标准大气压，推得 22++++++22222 2H θθθθθθH /O H /H H /O H /H H /O H /H ()-()-ln --ln =-1229V O p p RT RT E E E E E E E .zF p zF p ???? === ? ????? 右左2．已知某电解质正离子的运动速率与负离子的运动速率的关系是：0.6v v -+=，则负离子的迁移数t -等于（），正离子的迁移数t +等于（ ）。[南京航空航天大学2012 研] 【答案】0.625；0.375【解析】离子的迁移数公式为： ,v v t t v v v v +- +-+-+- = =++
故t +＝0.625，t －＝0.375。 3．电池Ag（s）|Ag +（a 1＝0.090）||Ag +（a 2＝0.072）|Ag（s）在25℃时的电动势 E ＝（）V。[北京科技大学2011研] 【答案】－0.00573 【解析】电池反应为：+ + Ag+Ag (0.072)Ag+Ag (0.090)a a ===此电池为浓差电池，故其标准电动势E θ＝0，根据电池的能斯特方程 B θB B ln RT E E a zF ν=- ∏得8.3142980.090 ln 0.00573V 1964850.072 E ?=- =-?。 二、选择题 1．银锌电池Zn│Zn 2+‖Ag +│Ag 的φ$（Zn 2+/Zn）＝－0.761V，φ$（Ag +/Ag）＝0.799V， 则该电池的标准电动势E $是（ ）。[北京科技大学2012研] A．1.180V B．2.359V C．1.560V D．0.038V 【答案】D 【解析】E $＝E $右－E $左＝0.799V－0.761V＝0.038V。
天津大学版物理化学复习提纲
物理化学复习提纲 一、 热力学第一定律 1. 热力学第一定律：ΔU = Q -W (dU=δQ -δW ,封闭体系、静止、无 外场作用) *热Q,习惯上以系统吸热为正值，而以系统放热为负值；功W ，习惯上以系统对环境作功为正值，而以环境对系统作功为负值。 **体积功 δW=（f 外dl ＝p 外·Adl ）=p 外dV=nRT ?21/V V V dV =nRTlnV 2/V 1=nRTlnp 1/p 2 2. 焓：定义为H ≡U+pV ；U ，H 与Q ，W 区别（状态函数与否？） 对于封闭体系，Δ H= Qp, ΔU= Qv, ΔU= -W （绝热过程） 3. Q 、W 、ΔU 、ΔH 的计算 a. ΔU=T nCv.md T T ?21= nCv.m(T 2-T 1) b. ΔH=T nCp.md T T ?21= nCp.m(T 2-T 1) c. Q ：Qp=T nCp.md T T ?21；Qv=T nCv.md T T ?2 1 d. T ，P 衡定的相变过程：W=p (V 2-V 1)；Qp=ΔH=n ΔH m ；ΔU=ΔH -p(V 2-V 1) 4. 热化学 a. 化学反应的热效应,ΔH=∑H(产物)-∑H （反应物）＝ΔU+p ΔV (定压反应) b. 生成热及燃烧热，Δf H 0m （标准热）；Δr H 0m （反应热）
c. 盖斯定律及基尔戈夫方程 [G .R.Kirchhoff, (?ΔH/?T)=C p(B) -C p(A)= ΔCp] 二、 热力学第二定律 1. 卡诺循环与卡诺定理：η＝W/Q 2=Q 2+Q 1/Q 2=T 2-T 1/T 2,及是 (Q 1/T 1+Q 2/T 2=0)卡诺热机在两个热源T 1及T 2之间工作时，两个热源的“热温商”之和等于零。 2. 熵的定义：dS=δQr/T, dS ≠δQir/T (克劳修斯Clausius 不等式, dS ≥δQ/T ；对于孤立体系dS ≥0，及孤立系统中所发生任意过程总是向着熵增大的方向进行)。 熵的统计意义：熵是系统混乱度的度量。有序性高的状态 所对应的微观状态数少，混乱度高的状态所对应的微观状态数多，有S=kln Ω, 定义：S 0K =0, 有 ΔS=S (T)-S 0K =dT T Cp T ??/0 3. P 、V 、T 衡时熵的计算： a. ΔS=nRlnP 1/P 2=nRlnV 2/V 1(理气，T 衡过程) b. ΔS=n T T nCp.md T T /21?(P 衡，T 变) c. ΔS=n T T nCv.md T T /21?（V 衡，T 变） d. ΔS=nC v.m lnT 2/T 1+ nC p.m lnV 2/V 1(理气P 、T 、V 均有变化时) 4. T 、P 衡相变过程：ΔS=ΔH 相变/T 相变 5. 判据： a. ΔS 孤｛不能实现可逆，平衡不可逆，自发 00 0?=? （ΔS 孤＝ΔS 体+ΔS 环, ΔS 环＝－Q 体/T 环）
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 α与等温压缩系数T κ的定义如下： 1 1T T 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=nRT 111 )/(11-=?=?=??? ????=??? ????= T T V V p nR V T p nRT V T V V p p V α 1 211 )/(11-=?=?=???? ????-=???? ????- =p p V V p nRT 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 f f f f f f f f T T T T R V p T V T V R p n n n ,2,1,1,2,2,1,2,1 kPa T T T T T p T T T T VR n p f f f f i i f f f f 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。 H 2 3dm 3 p T N 2 1dm 3 p 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 。 p dm RT n p dm RT n p N N H H ====33132222 （1）
物理化学第五版课后习题答案
第五章 化学平衡 5－1．在某恒定的温度和压力下，取n 0﹦1mol 的A (g )进行如下化学反应：A (g ) B (g ) 若0B μ﹦0 A μ，试证明，当反应进度ξ﹦0.5mol 时，系统的吉布斯函数G 值为最小，这时A ，B 间达到化学平衡。 解： 设反应进度ξ为变量 A (g ) B (g ) t ﹦0 n A , 0﹦n 0 0 ξ0﹦0 t ﹦t 平 n A n B ξ ξ﹦ B B n ν n B ﹦νB ξ，n A ﹦n 0－n B ﹦n 0－νB ξ，n ﹦n A ＋n B ﹦n 0 气体的组成为：y A ﹦ A n n ﹦00 B n n νξ-﹦01n ξ-，y B ﹦B n n ﹦0 n ξ 各气体的分压为：p A ﹦py A ﹦0 (1)p n ξ - ，p B ﹦py B ﹦ p n ξ 各气体的化学势与ξ的关系为：0 000ln ln (1)A A A A p p RT RT p p n ξμμμ=+=+- 0 000ln ln B B B B p p RT RT p p n ξμμμ=+=+? 由 G ＝n A μA ＋n B μB ＝(n A 0A μ＋n B 0 B μ)＋00ln (1)A p n RT p n ξ-＋0 ln B p n RT p n ξ ? ＝[n 0－ξ0A μ＋ξ0 B μ]＋n 00ln p RT p ＋00()ln(1)n RT n ξξ--＋0 ln RT n ξ ξ 因为 0B μ﹦0A μ，则G ＝n 0(0 A μ＋0ln p RT p )＋00()ln(1)n RT n ξξ--＋0 ln RT n ξ ξ ,0()ln T p G RT n ξξξ?=?- 20,20()()T p n RT G n ξξξ?=-?-＜0 令 ,( )0T p G ξ?=? 011n ξξξξ ==-- ξ﹦0.5 此时系统的G 值最小。
物理化学课后习题及答案(天津大学)
第七章电化学 7.1用铂电极电解溶液。通过的电流为20 A，经过15 min后，问：（1）在阴极上能析出多少质量的?(2) 在的27 ?C，100 kPa下的？ 解：电极反应为 电极反应的反应进度为 因此： 7.2在电路中串联着两个电量计，一为氢电量计，另一为银电量计。当电路中 通电1 h后，在氢电量计中收集到19 ?C、99.19 kPa的；在银电量 计中沉积。用两个电量计的数据计算电路中通过的电流为多少。 解：两个电量计的阴极反应分别为 电量计中电极反应的反应进度为 对银电量计 对氢电量计
7.3用银电极电解溶液。通电一定时间后，测知在阴极上析出的 ，并知阴极区溶液中的总量减少了。求溶液中的和。 解：解该类问题主要依据电极区的物料守恒（溶液是电中性的）。显然阴极区溶液中的总量的改变等于阴极析出银的量与从阳极迁移来的银的量之差： 7.4用银电极电解水溶液。电解前每溶液中含。阳极溶解下来的银与溶液中的反应生成，其反应可表示 为 总反应为 通电一定时间后，测得银电量计中沉积了，并测知阳极区溶液重 ，其中含。试计算溶液中的和。 解：先计算是方便的。注意到电解前后阳极区中水的量不变，量的改变为 该量由两部分组成（1）与阳极溶解的生成，（2）从阴极迁移到阳极
7.5用铜电极电解水溶液。电解前每溶液中含 。通电一定时间后，测得银电量计中析出，并测知阳极区溶 液重，其中含。试计算溶液中的和。 解：同7.4。电解前后量的改变 从铜电极溶解的的量为 从阳极区迁移出去的的量为 因此， 7.6在一个细管中，于的溶液的上面放入 的溶液，使它们之间有一个明显的界面。令的电流直上而下通过该管，界面不断向下移动，并且一直是很清晰的。以后，界面在管内向下移动的距离相当于的溶液在管中所占的长度。计算在实验温度25 ?C下，溶液中的和。 解：此为用界面移动法测量离子迁移数
物理化学第五版课后习题答案
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？为什么产生亚稳态？如何防止亚稳态的产生？ (2) 在一个封闭的钟罩内，有大小不等的两个球形液滴，问长时间放置后，会出现什么现象？ (3) 下雨时，液滴落在水面上形成一个大气泡，试说明气泡的形状和理由？ (4) 物理吸附与化学吸附最本质的区别是什么？ (5) 在一定温度、压力下，为什么物理吸附都是放热过程？ 答：(1) 常见的亚稳态有：过饱和蒸汽、过热液体、过冷液体、过饱和溶液。产生这些状态的原因就是新相难以生成，要想防止这些亚稳状态的产生，只需向体系中预先加入新相的种子。 (2) 一断时间后，大液滴会越来越大，小液滴会越来越小，最终大液滴将小液滴“吃掉”，根据开尔文公式，对于半径大于零的小液滴而言，半径愈小，相对应的饱和蒸汽压愈大，反之亦然，所以当大液滴蒸发达到饱和时，小液滴仍未达到饱和，继续蒸发，所以液滴会愈来愈小，而蒸汽会在大液滴上凝结，最终出现“大的愈大，小的愈小”的情况。 (3) 气泡为半球形，因为雨滴在降落的过程中，可以看作是恒温恒压过程，为了达到稳定状态而存在，小气泡就会使表面吉布斯函数处于最低，而此时只有通过减小表面积达到，球形的表面积最小，所以最终呈现为球形。 (4) 最本质区别是分子之间的作用力不同。物理吸附是固体表面分子与气体分子间的作用力为范德华力，而化学吸附是固体表面分子与气体分子的作用力为化学键。 (5) 由于物理吸附过程是自发进行的，所以ΔG＜0，而ΔS＜0，由ΔG=ΔH－TΔS，得 ΔH＜0，即反应为放热反应。
10－2 在293.15K 及101.325kPa 下，把半径为1×10－3m 的汞滴分散成半径为1×10－9m 的汞滴，试求此过程系统表面吉布斯函数变(ΔG )为多少？已知293.15K 时汞的表面张力为0.4865 N ·m －1。 解： 3143r π＝N×3243r π N ＝3 132 r r ΔG ＝2 1 A A dA γ?＝ (A 2－A 1)＝4·( N 2 2 r －21 r )＝4 ·(3 12 r r －21r ) ＝4× ×(339 (110)110 --??－10－6) ＝5.9062 J 10－3 计算时373.15K 时，下列情况下弯曲液面承受的附加压力。已知时水的表面张力为58.91×10－3 N ·m －1 (1) 水中存在的半径为0.1μm 的小气泡；kPa (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：(1) Δp ＝2r γ＝36 258.91100.110--???＝1.178×103 kPa (2) Δp ＝2r γ ＝36 258.91100.110--???＝1.178×103 kPa (3) Δp ＝4r γ＝36 458.91100.110--???＝2.356×103 kPa 10－4 在293.15K 时，将直径为0.1nm 的玻璃毛细管插入乙醇中。问需要在管内加多大的压力才能防止液面上升？若不加压力，平衡后毛细管内液面的高度为多少？已知该温度下乙醇的表面张力为22.3×10－3 N ·m －1，密度为789.4 kg ·m －3，重力加速度为9.8 m ·s －2。设乙醇能很好地润湿玻璃。
天津大学-物理化学-总复习(含答案)
第一章 热力学第一定律 1． 热力学第一定律U Q W ?=+只适用于：答案：D （A ）单纯状态变化 （B ）相变化 （C ）化学变化 （D ）封闭体系的任何变化 2． 1mol 单原子理想气体，在300K 时绝热压缩到500K ，则其焓变H ?约为： 4157J 3． 关于热和功，下面说法中，不正确的是：答案：B （A ）功和热只出现在体系状态变化的过程中，只存在于体系和环境的界面上 （B ）只有封闭体系发生的过程中，功和热才有明确的意义 （C ）功和热不是能量，而是能量传递的两种形式，可称为被交换的能量 （D ）在封闭体系中发生的过程，如果内能不变，则功和热对体系的影响必 互相抵消 4． 涉及焓的下列说法中正确的是：答案：D （A ）单质的焓值均为零 （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 ）化学反应中体系的焓变不一定大于内能变化 5． 下列过程中，体系内能变化不为零的是：答案：D （A ）不可逆循环过程 （B ）可逆循环过程 （C ）两种理想气体的混合过程 （D ）纯液体的真空蒸发过程 6． 对于理想气体，下列关系中那个是不正确的？答案：A （A ）0)(=??V T U （B ）0)V U (T =??（C ）0)P U (T =??（D ）0)P H (T =?? 7． 实际气体的节流膨胀过程中，哪一组的描述是正确的？答案：A （A ） Q=0 ；H ?＝0；P ?<0 （B ） Q=0 ；H ?＝ 0；P ?>0 （C ） Q>0 ；H ?＝0；P ?<0 （D ） Q<0 ；H ?＝ 0；P ?<0 8． 3mol 的单原子理想气体，从初态T 1＝300 K 、p 1＝100kPa 反抗恒定的外压 50kPa 作不可逆膨胀至终态T 2＝300 K 、p 2＝50kPa ，对于这一过程的 Q=3741J 、W=－3741J 、U ?=0、H ?=0。 9． 在一个绝热的刚壁容器中，发生一个化学反应，使物系的温度从T 1升高到 T 2，压力从p 1升高到p 2，则：Q ＝ 0 ；W ＝ 0 ：U ?＝ 0。 10． 当理想气体反抗一定的压力作绝热膨胀时，则：答案：D （A ）焓总是不变（B ）内能总是增加（C ）总是增加（D ）内能总是减少 11． 若要通过节流膨胀达到致冷的目的，则节流操作应控制的条件是：答案： B （A ）H )P T (??=μ <0 （B ）H )P T (??=μ>0 （C ）H )P T (??=μ=0 （D ）不必考虑μ的数值
物理化学(天津大学第四版)上册答案完整版
一章气体的pVT关系 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 气柜内贮有121.6 kPa，27℃的氯乙烯（C2H3Cl）气体300 m3，若以每小时90 kg的流量输往使用车间，试问贮存的气体能用多少小时？ 解：假设气柜内所贮存的气体可全部送往使用车间。 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：将甲烷(M w=16g/mol)看成理想气体： PV=nRT , PV =mRT/ M w 甲烷在标准状况下的密度为=m/V= PM w/RT =101.32516/8.314273.15(kg/m3) =0.714 kg/m3 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/ M w M w= mRT/ PV=(25.0163-25.0000)8.314300.15/(1333010010-6) M w =30.51(g/mol)
1.5 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， 1.6 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。
物理化学第五版答案
物理化学第五版答案 内容介绍本书是在第四版的基础上，遵照教育部高等学校化学与化工学科教学指导委员会2004年通过的“化学专业和应用化学专业化学教学基本内容”进行了适当的调整和增删。全书重点阐述了物理化学的基本概念和基本理论，同时考虑到不同读者的需要也适当介绍了一些与学科发展趋势有关的前沿内容。各章附有扩展阅读的参考文献和书目，拓宽了教材的深度和广度。为便于读者巩同所学到的知识，提高解题能力，同时也为了便于自学，书中编入了较多的例题，每章末分别有复习题和习题，供读者练习之用。全书采用以国际单位制(SI)单位为基础的“中华人民共和国法定计量单位”和国家标准(GB 3100～3102 93)所规定的符号。全书分上、下两册，共14章。上册内容包括：气体，热力学第一定律，热力学第二定律，多组分系统热力学，相平衡，化学平衡和统计热力学基础。下册内容包括：电解质溶液，可逆电池电动势的测定和应用，电解和极化，化学动力学基础，表面化学和胶体分散系统等。即将与本书配套出版的有：学习与解题指导书，多媒体电子教案，多媒体网络课程等，形成一套新型的立体 《物理化学》为教育部普通高等教育“十一五”国家级规划教材。1999年出版的《物理化学》第四版,内容大致与国际趋势接轨。本版则是一个精要版,是在第四版的基础上修订而成。它并不降低基本要求,而是从实际出发,进一步取其精华,提高质量,篇幅比第四版减少约三分
之一。全书仍分为5篇共18章。平衡篇包括物质的pVT关系和热性质、化学热力学、相平衡和化学平衡。速率篇包括传递现象和化学动力学。结构篇有量子力学基础、化学键和分子间力的理论,以及波谱原理。统计篇有独立子系统和相倚子系统的统计热力学,以及速率理论。... [显示全部]
物理化学第五版课后习题答案
第七章 电化学 7－1．用铂电极电解CuCl 2溶液。通过的电流为20 A ，经过15 min 后，问：（1）在阴极上能析出多少质量的Cu ？ (2) 在阳阴极上能析出多少体积的27℃, 100 kPa 下的Cl 2(g )? 解：(1) m Cu ＝ 201560635462.F ???＝5.527 g n Cu ＝201560 2F ??＝0.09328 mol (2) 2Cl n ＝2015602F ??＝0.09328 mol 2Cl V ＝00932830015 100 .R .??＝2.328 dm 3 7－2．用Pb (s )电极电解Pb (NO 3) 2溶液，已知溶液浓度为1g 水中含有Pb (NO 3) 21.66×10－2g 。通电一段时间，测得与电解池串联的银库仑计中有0.1658g 的银沉积。阳极区溶液质量为62.50g ，其中含有Pb (NO 3) 21.151g ，计算Pb 2+的迁移数。 解： M [Pb (NO 3) 2]＝331.2098 考虑Pb 2+：n 迁＝n 前－n 后＋n e ＝262501151166103312098(..)..--??－11513312098..＋01658 21078682 ..? ＝3.0748×10－3－3.4751×10－3＋7.6853×10－4 ＝3.6823×10－4 mol t ＋(Pb 2+ )＝4 4 36823107685310..--??＝0.4791 考虑3NO -： n 迁＝n 后－n 前 ＝1151 3312098 ..－262501151166103312098(..)..--??＝4.0030×10－3 mol t －(3 NO -)＝4 4 40030107658310..--??＝0.5209 7－3．用银电极电解AgNO 3溶液。通电一段时间后，阴极上有0.078 g 的Ag 析出，阳极区溶液溶液质量为23.376g ，其中含AgNO 3 0.236 g 。已知通电前溶液浓度为1kg 水中溶有7.39g 的AgNO 3。求Ag +和3NO -的迁移数。 解： 考虑Ag +： n 迁＝n 前－n 后＋n e ＝3233760236739101698731(..)..--??－023********..＋00781078682 .. ＝1.007×10－ 3－1.3893×10－ 3＋7.231×10－ 4
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 53.32966.661 26.66430.531 (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 -11.4547-8.0503-6.9118-5.8362
物理化学第五版课后习题答案
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？为什么产生亚稳态？如何防止亚稳态的产生？ (2) 在一个封闭的钟罩，有大小不等的两个球形液滴，问长时间放置后，会出现什么现象？ (3) 下雨时，液滴落在水面上形成一个大气泡，试说明气泡的形状和理由？ (4) 物理吸附与化学吸附最本质的区别是什么？ (5) 在一定温度、压力下，为什么物理吸附都是放热过程？ 答： (1) 常见的亚稳态有：过饱和蒸汽、过热液体、过冷液体、过饱和溶液。产生这些状态的原因就是新相难以生成，要想防止这些亚稳状态的产生，只需向体系中预先加入新相的种子。 (2) 一断时间后，大液滴会越来越大，小液滴会越来越小，最终大液滴将小液滴“吃掉”， 根据开尔文公式，对于半径大于零的小液滴而言，半径愈小，相对应的饱和蒸汽压愈大，反之亦然，所以当大液滴蒸发达到饱和时，小液滴仍未达到饱和，继续蒸发，所以液滴会愈来愈小，而蒸汽会在大液滴上凝结，最终出现“大的愈大，小的愈小”的情况。 (3) 气泡为半球形，因为雨滴在降落的过程中，可以看作是恒温恒压过程，为了达到稳定状态而存在，小气泡就会使表面吉布斯函数处于最低，而此时只有通过减小表面积达到，球形的表面积最小，所以最终呈现为球形。 (4) 最本质区别是分子之间的作用力不同。物理吸附是固体表面分子与气体分子间的作用力为德华力，而化学吸附是固体表面分子与气体分子的作用力为化学键。 (5) 由于物理吸附过程是自发进行的，所以ΔG ＜0，而ΔS ＜0，由ΔG =ΔH －T ΔS ，得 ΔH ＜0，即反应为放热反应。 10－2 在293.15K 及101.325kPa 下，把半径为1×10－3m 的汞滴分散成半径为1×10－9m 的汞滴，试求此过程系统表面吉布斯函数变(ΔG )为多少？已知293.15K 时汞的表面力为0.4865 N ·m －1。 解： 3143r π＝N ×3243r π N ＝3132 r r ΔG ＝2 1 A A dA γ? ＝γ(A 2－A 1)＝4πγ·( N 22 r －21 r )＝4πγ·(3 12 r r －21r )
天津大学第五版-刘俊吉-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 1T T 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=nRT 111 )/(11-=?=?=??? ????=??? ????= T T V V p nR V T p nRT V T V V p p V α 1211 )/(11-=?=?=???? ????-=???? ????- =p p V V p nRT 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 .300314.8300 106.1213=???== 每小时90kg 的流量折合p 摩尔数为 13 3153.144145 .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：33 714.015 .273314.81016101325444 --?=???=?=?=m kg M RT p M V n CH CH CH ρ 1-4 一抽成真空的球形容器，质量为25.0000g 。充以4℃水之后，
天津大学物理化学下册知识点归纳
第七章电化学 一、法拉第定律 Q=Zfξ 通过电极的电量正比于电极反应的反应进度与电极反应电荷数的乘 积。其中F=L e ，为法拉第常数，一般取F=96485C·mol 近似数为965000C·mol。 二、离子迁移数及电迁移率 电解质溶液导电是依靠电解质溶液中正、负离子的定向运动而导电，即正、负离子分别承担导电的任务。但是，溶液中正、负离子导电的能力是不同的。为此，采用正（负）离子所迁移的电量占通过电解质溶液总电量的分数来表示正（负）离子导电能 力，并称之为迁移数，用t + ( t - ) 表示， 即 正离子迁移数 t +=Q + /(Q + +Q-)=v + /(v + +v-)=u + /( u + +u - ) 负离子迁移数 t _ =Q - /(Q + +Q-)=v - /(v + +v-)=u - /( u + +u - ) 上述两式适用于温度及外电场一 定而且只含有一种正离子和一种负离 子的电解质溶液。式子表明，正（负） 离子迁移电量与在同一电场下正、负 离子运动速率v + 与v-有关。式中的 u + 与u - 称为电迁移率，它表示在一 定溶液中，当电势梯度为1V·m-1时 正、负离子的运动速率。 其电解质溶液中含有两种以上正 （负）离子时，则其中某一种离子B 的迁移数计算式为 t Bz+ = B B B Q Q 三、电导、电导率、摩尔电导率 1.电导 电阻的倒数称为电导，单位为S
（西门子）。 G=1/R 2.电导率 电极面积为1 ，电极间距为1 时溶液的电导，称为电导率，单位为 G=1/R=S A κ/l 3.摩尔电导率 在相距为单位长度的两平行电极之间，放置有1 电解质溶液时的电导，称为摩尔电导率，单位是S ·m 2 ·mol -1 。 m Λ=c /κ 4摩尔电导率与电解质溶液浓度的关系式 （1）柯尔劳施（Kohlrausch ）公式 m Λ=∞ Λm —A c 式中∞ Λm 是在无限稀释条件下溶 质的摩尔电导率；c 是电解质的体积摩尔浓度。在一定温度下对于指定的溶 液，式中A 和∞Λm 皆为常数。此式中适用与强电解质的稀溶液。 （2）柯尔劳施离子独立运动定律 ∞Λm =v +∞+Λ，m +v -∞ -Λ，m 式v + 及v - 分别为正、负离子的 计量系数；∞+Λ，m 及∞ -Λ，m 分别为在无限 稀释条件下正、负离子的摩尔电导率。此式适用与一定温度下的指定溶剂中，强电解质或弱电解质在无限稀释时摩尔电导率的计算。 四、电解质的平均离子活度、平均离子活度因子及德拜—休克尔极限 公式 1.平均离子活度 α±def (- -++v v αα) 2.平均离子活度因子 ±γdef (v v v /1)(--++ γγ 3．平均离子质量摩尔浓度 b ±def (b + +v b --v ) 1/v 4．离子活度
天津大学物理化学第五版下答案word资料25页
第七章 电化学 7.1 用铂电极电解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27℃，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 - → Cu 阳极： 2Cl - －2e - → Cl 2 （g ） 则：z= 2 根据：Q = nzF =It 因此：m （Cu ）=n （Cu ）× M （Cu ）= 9.326×10-2×63.546 =5.927g 又因为：n （Cu ）= n （Cl 2） pV （Cl 2）= n （Cl 2）RT 因此：3 223 Cl 0.093268.314300Cl 2.326dm 10010n RT V p ??===?（）（） 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，测得与电解池串联的银库仑计中有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恒（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： n 电解后(12Pb 2+)= n 电解前(12Pb 2+)+ n 电解(12Pb 2+)- n 迁移(12 Pb 2+) 则：n 迁移(1 2 Pb 2+)= n 电解前(12 Pb 2+)+ n 电解(12 Pb 2+)- n 电解后(12 Pb 2+) n 电解(12 Pb 2+)= n 电解(Ag) = ()()3Ag 0.1658 1.53710mol Ag 107.9 m M -==? n 迁移(12 Pb 2+)=6.150×10-3+1.537×10-3-6.950×10-3=7.358×10-4mol 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 - )
物理化学第五版课后习题答案
第十二章胶体化学 12－1 如何定义胶体系统？总结胶体系统的主要特征。 答：(1) 胶体定义： 胶体系统的主要研究对象是粒子直径d至少在某个方向上在1－100nm之间的分散系统。 (2) 胶体系统的主要特征： 溶胶系统中的胶粒有布朗运动，胶粒多数带电，具有高度分散性，溶胶具有明显的丁达尔效应。胶体粒子不能透过半透膜。 [注] 溶胶系统中的胶粒的布朗运动不是粒子的热运动，且只有溶胶才具有明显的丁达尔效应。 12－2 丁铎尔效应的实质及产生的条件是什么？ 答：丁铎尔现象的实质是光的散射作用。丁铎尔效应产生的条件是分散相粒子的直径小于入射光波长、分散相与分散介质的直射率相差较大。 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。 答：斯特恩认为离子是有一定大小的，而且离子与质点表面除了静电作用外还有范德华力。 (1) 在靠近质点表面1～2个分子厚的区域内，反离子受到强烈地吸引而牢固地结合在质点表面，形成一个紧密地吸附层－斯特恩层， (2) 在斯特恩层，非离子的电性中心将形成一假想面－斯特恩面。在斯特恩面内电势呈直线下降的变化趋势，即由质点表面的?0直线下降至处的?s，?s称为斯特恩电势； (3) 其余的反离子扩散地分布在溶液中，构成双电层的扩散层部分。在扩散层中，电势由?s降至零。因此斯特恩双电层由斯特恩层和扩散层构成； (4) 当固、液两相发生相对运动时，紧密层中吸附在质点表面的反离子、溶剂分子与质点作为一个整体一起运动，滑动面与溶液本体之间的电势差，称为ζ电势。 热力学电势?0是质点表面与液体内部的总的电位差，即固液两相之间双电层的总电势。它与电极∕溶液界面的双电层总电势相似，为系统的热力学性质，在定温定压下，至于质点吸附的(或电离产生的)离子在溶液中活度有关，而与其它离子的存在与否无关。 斯特恩电势?s是斯特恩面与容液本体的电势差，其值与集中在斯特恩层里的正负离子的电荷总数有关，即与双电层的结构状态有关。外加电解质的种类和浓度对其亦有较大的影响。 ζ电势是当胶粒与分散介质之间发生相对滑动时，胶粒滑动面与溶液本体之间的电势差、ζ电势有如下性质： ①ζ电势则只有当固液两相发生相对运动时才能呈现出来，且可以通过电泳或电渗实验测定； ②ζ电势绝对值的大小与反号离子在双电层中的分布状况有关，扩散曾层中反号离子越少，│ζ│值就越小；反之就越大； ③ζ电势极易受外加电解质的影响。随着外加电解质浓度增加，│ζ│值显著下降直