大学物理化学物化老师所画部分题.docx

1、大学物理化学物化老师所画部分题2.20在一带活塞的绝热容器中有一固定的绝热隔板。隔板靠活塞一侧为2 mol，0C的单原子理想气体A，压力与恒定的环境压力相等；隔板的另一侧为6 mol，100C的双原子理想气体B，其体积恒定。今将绝热隔板的绝热层去掉使之变成导热板，求系统达平衡时的T及过程的。解：过程图示如下显然，在过程中A为恒压，而B为恒容，因此同上题，先求功同样，由于汽缸绝热，根据热力学第一定律2.28已知100 kPa下冰的熔点为0 C，此时冰的比熔化焓热Jg-1.水的平均定压热容。求在绝热容器内向1 kg 50 C的水中投入0.1 kg 0 C的冰后，系统末态的温度。计算时不考虑容器的热

2、容。解：经粗略估算可知，系统的末态温度T应该高于0 C,因此2.31 100 kPa下，冰（H2O, s）的熔点为0C。在此条件下冰的摩尔融化热。已知在-10C 0C范围内过冷水（H2O, l）和冰的摩尔定压热容分别为和。求在常压及-10C下过冷水结冰的摩尔凝固焓。解：过程图示如下平衡相变点，因此2.39对于化学反应应用附录中4种物资在25C时的标准摩尔生成焓数据及摩尔定压热容与温度的函数关系式：（1）将表示成温度的函数关系式（2）求该反应在1000C时的。解：与温度的关系用Kirchhoff公式表示因此， 1000 K时，第三章热力学第二定律3.23常压下冰的熔点为0C，比熔化焓，水的比定压

3、热熔。在一绝热容器中有1 kg，25C的水，现向容器中加入0.5 kg，0C的病，这是系统的始态。求系统达到平衡后，过程的。解：过程图示如下将过程看作恒压绝热过程。由于1 kg，25C的水降温至0C为只能导致克冰融化，因此3.34.100C的恒温槽中有一带有活塞的导热圆筒，筒中为2 mol N2(g)及装与小玻璃瓶中的3 mol H2O(l)。环境的压力即系统的压力维持120 kPa不变。今将小玻璃瓶打碎，液态水蒸发至平衡态。求过程的。已知：水在100C时的饱和蒸气压为，在此条件下水的摩尔蒸发焓。解：将气相看作理想气体。系统终态H2O(g)的摩尔分数为3/5 = 0.6，因此 H2O(g)的分

4、压为 3.36已知在101.325 kPa下，水的沸点为100C，其比蒸发焓。已知液态水和水蒸气在100 120C范围内的平均比定压热容分别为及。今有101.325 kPa下120C的1 kg过热水变成同样温度、压力下的水蒸气。设计可逆途径，并按可逆途径分别求过程的及。解：设计可逆途径如下3.40化学反应如下：（1）利用附录中各物质的数据，求上述反应在25C时的；（2）利用附录中各物质的数据，计算上述反应在25C时的；（3）25C，若始态CH4(g)和H2(g)的分压均为150 kPa，末态CO(g)和H2(g)的分压均为50 kPa，求反应的。解：（1）（2）（3）设立以下途径 3.48证明

5、：（1）（2）对理想气体证明：对于理想气体，第四章多组分系统热力学4.2D-果糖溶于水（A）中形成的某溶液，质量分数，此溶液在20C时的密度。求：此溶液中D-果糖的（1）摩尔分数；（2）浓度；（3）质量摩尔浓度。解：质量分数的定义为4.460C时甲醇的饱和蒸气压是84.4 kPa，乙醇的饱和蒸气压是47.0 kPa。二者可形成理想液态混合物。若混合物的组成为二者的质量分数各50 %，求60C时此混合物的平衡蒸气组成，以摩尔分数表示。解：质量分数与摩尔分数的关系为求得甲醇的摩尔分数为根据Raoult定律4.1125C下，由各为0.5 mol的A和B混合形成理想液态混合物，试求混合过程的。解：（略

6、）4.25在25C时，10 g某溶剂溶于1 dm3溶剂中，测出该溶剂的渗透压为，确定该溶质的相对分子质量。解：溶剂的渗透压表示为 4.27人的血液（可视为水溶液）在101.325 kPa下于-0.56C凝固。已知水的。求：（1）血液在37C时的渗透压；（2）在同温度下，1 dm3蔗糖（C12H22O11）水溶液中需含有多少克蔗糖才能与血液有相同的渗透压。解：根据已知条件稀水溶液条件下，因此稀水溶液时，渗透压与溶质的性质无关，第五章化学平衡5.2已知四氧化二氮的分解反应在298.15 K时，。试判断在此温度及下列条件下，反应进行的方向。（1）N2O4(100 kPa), NO2(1000 kPa

7、);（2）N2O4(1000 kPa), NO2(100 kPa);（3）N2O4(300 kPa), NO2(200 kPa);解：由Jp进行判断5.31000 K时，反应的。现有与碳反应的气体混合物，其组成为体积分数，。试问：（1）T= 1000 K，p= 100 kPa时，等于多少，甲烷能否形成？（2）在1000 K下，压力需增加到若干，上述合成甲烷的反应才可能进行。解：设反应体系中气相为理想气体，则因此，5.4已知同一温度，两反应方程及其标准平衡常数如下：求下列反应的。解：所给反应= (2) (1)，因此5.11现有理想气体反应开始时，A与B均为1 mol，25C下，反应达到平衡时，A

8、与B的物质的量各为(1/3) mol。（1）求此反应的。（2）开始时，A为1mol，B为2mol。（3）开始时，A为1mol，B为1mol，C为0.5 mol。（4）开始时，C为1mol，D为1mol。分别求反应达平衡时C的物质的量。解：（1） （2）（3）（4）5.15求下列反应在298.15 K下平衡的蒸气压。已知298.15 K下个物质的标准摩尔生成Giibs函数如下。物质-1879.6-1399.8-917.0-661.8-228.6解：第六章相平衡6.2已知液体甲苯（A）和液体苯（B）在90C时的饱和蒸气压分别为=和。两者可形成理想液态混合物。今有系统组成为的甲苯-苯混合物5 mol

9、，在90C下成气-液两相平衡，若气相组成为求：（1）平衡时液相组成及系统的压力p。（2）平衡时气、液两相的物质的量解：（1）对于理想液态混合物，每个组分服从Raoult定律，因此（2）系统代表点，根据杠杆原理6.3单组分系统的相图示意如右图。试用相律分析途中各点、线、面的相平衡关系及自由度。解：单相区已标于图上。二相线（F= 1）：三相点（F= 0）：图中虚线表示介稳态。6.7已知水-苯酚系统在30C液-液平衡时共轭溶液的组成为：L1（苯酚溶于水），8.75 %；L2（水溶于苯酚），69.9 %。（1）在30C，100 g苯酚和200 g水形成的系统达液-液平衡时，两液相的质量各为多少？（2）

10、在上述系统中若再加入100 g苯酚，又达到相平衡时，两液相的质量各变到多少？解：（1）系统代表点，根据杠杆原理（3）系统代表点6.8水-异丁醇系统液相部分互溶。在101.325 kPa下，系统的共沸点为89.7C。气(G)、液(L1)、液(L2)三相平衡时的组成依次为：70.0 %；8.7 %；85.0 %。今由350 g水和150 g异丁醇形成的系统在101.325 kPa压力下由室温加热，问：（1）温度刚要达到共沸点时，系统处于相平衡时存在哪些相？其质量各为多少？（2）当温度由共沸点刚有上升趋势时，系统处于相平衡时存在哪些相？其质量各为多少？解：相图见图（6.7.2）。（1）温度刚要达到共

11、沸点时系统中尚无气相存在，只存在两个共轭液相。系统代表点为。根据杠杆原理（2）当温度由共沸点刚有上升趋势时，L2消失，气相和L1共存，因此第七章 电化学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19C、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7.7已知25C时溶液的电导率为。一电导池中充以此溶液，在25C时测得其电阻为。在同一电导池中装入同样体积的质量浓度为的溶液，测得电阻为。计算（1）电导池系数；（2）

12、溶液的电导率；（3）溶液的摩尔电导率。 解：（1）电导池系数为（2）溶液的电导率（3）溶液的摩尔电导率7.9已知25C时，。试计算及。 解：离子的无限稀释电导率和电迁移数有以下关系 7.13已知25C时的溶度积。利用表7.3.2中的数据计算25C时用绝对纯的水配制的饱和水溶液的电导率，计算时要考虑水的电导率（参见题7.12）。 解：查表知的无限稀释摩尔电导率为饱和水溶液中的浓度为因此，7.14已知25C时某碳酸水溶液的电导率为，配制此溶液的水的电导率为。假定只考虑的一级电离，且已知其解离常数，又25C无限稀释时离子的摩尔电导率为，。试计算此碳酸溶液的浓度。解：由于只考虑一级电离，此处碳酸可看作

13、一元酸，因此，7.22在电池中，进行如下两个电池反应：应用表7.7.1的数据计算两个电池反应的。解：电池的电动势与电池反应的计量式无关，因此第十一章 化学动力学2.某一级反应的半衰期为10 min。求1h后剩余A的分数。解：同上题，答：还剩余A 1.56%。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 答：反应掉50%需时19.4 min。34 反应中，在25 C时分别为和，在35 C时二者皆增为2倍。试求：（1）25 C时的平衡常数。（2）正、逆反应的活化能。（3）反应热。解：（1） （2） （3）44若反应有如下机理

14、，求各机理以表示的速率常数。（1） （2） （3）解：（1）应用控制步骤近似法，（2）（4）应用控制步骤近似法，反应的速率等于第一步的速率，而AB的生成速率为总反应速率的2倍：48利用上题结果试证同类分子A与A间的碰撞数为证：对于同类分子第十章 界面现象 第十二章 胶体化学-基本概念例题-第十、十二章1.弯曲液面的附加压力试解释为什么自由液滴或气泡（即不受外加力场影响时）通常都呈球型？答案解：若自由液滴或气泡呈现不规则形状，如附图所示：则在曲面上的不同部位，曲面的弯曲方向及曲率各不相同，产生的附加压力的方向和大小也不同。在凸面处附加压力指向液滴内部，而凹面处附加压力的指向则相反，这种不平衡力必

15、迫使液滴自动调整形状，最终呈现球型。因为只有呈现球型，球面的各点曲率才相同，各处的附加压力也相同，液滴或气泡才会稳定存在。2.弯曲液面的饱和蒸气压水的表面张力与温度的关系为/10-3Nm-1=75.64-0.14（t/）今将10kg纯水在303K及101325Pa条件下定温定压可逆分散成半径r=10-8m的球型雾滴，计算： （1）环境所消耗的非体积功； （2）小雾滴的饱和蒸气压； （3）该雾滴所受的附加压力。（已知303K，101325时，水的体积质量（密度）为995 kgm-3，不考虑分散度对水的表面张力的影响）。答案解：（1）本题非体积功即表面功设雾滴半径为 r，个数为 N，则总表面积As

16、为所以=215kJ （2）依据开尔文公式所以 （3）根据 杨-拉普拉斯公式3. 20时，苯的蒸气结成雾，雾滴（球型）半径r=10-6m，20时苯表面张力=28.910-3Nm-1，体积质量B=879kgm-3，苯的正常沸点为80.1，摩尔汽化焓vapHm=33.9kJmol-1，且可视为常数。计算20时苯雾滴的饱和蒸气压。答案解： 设20时，苯为平液面时的蒸气压为，正常沸点时的大气压力为101325Pa，则由克-克方程式得：将和 R 值分别代入上式，求出： 设20时，半径的雾滴表面的蒸气压为，依据开尔文方程得：所以所以4.钢包（盛钢水的桶）底部有一透气砖，透过透气砖可以向钢包内吹入惰性气体氩气

17、，以赶走包内的氧气净化钢水。为了在不吹Ar时钢水不从透气砖中漏出来，求透气砖的最大半径为多少？（已知钢水深2m，密度=7000kgm-3，表面张力=130010-3Nm-1，重力常数g=9.8ms-2，钢水与孔壁的接触角=150o。答案解： 当向上的附加压力p与向下的重力PG相等时，钢水稳定不动，不会漏出， 所以，本题应有|p|PG|。 依据Laplace方程：5.润湿氧化铝瓷件上需要披银，当烧到1000时，液态银能否润湿氧化铝瓷件表面？已知1000时，Al2O3(s/g)=110-3N*m-1；Ag(l/g)=0.9210-3N*m-1；Ag(l)/Al2O3(s)=1.7710-3N*m-

18、1。答案解： 方法一 根据杨方程： 所以 不润湿。 方法二 计算铺展系数 所以 不润湿6.溶液界面上的吸附某表面活性剂的稀溶液，表面张力随物质的量浓度的增加而线性降低，当表面活性剂的物质的量浓度为10-1mol*m-3时，表面张力下降了310-3N*m-1，计算表面过剩物质的量B（设温度为25）。答案 解：因为是稀溶液，则：7.固体表面的吸附用活性炭吸附CHCl3时,0时最大吸附量(盖满一层)为98.8dm3*kg-1。已知该温度下CHCl3的分压为1.34103Pa时的平衡吸附量为82.5dm3*kg-1 ，试计算： （1）兰缪尔吸附定温式中的常数 a； （2）0，CHCl3分压为6.67103Pa下的吸附平衡时每kg吸附剂吸附气体的体积。答案解：（1）设V和V分别为0时，平衡吸附和覆盖满一层时，气体的体积，则： （2）8. 请导出A，B两种吸附质在同一表面上混合吸附时的吸附等温式（设都符合兰缪尔吸附）。答案解：因为A、B两种粒子在同一表面上吸附，而且各占一个吸附中心，所以： A的吸附速率： 式中，吸附质A的吸附速率系数；吸附质A在气相中的分压；吸附质A在表面上的覆盖度；吸附质B在表面上的覆盖度。 令为吸附质A的解吸速率系数，则A的解吸速率为当吸附达到平衡时则两边同除以，且令则 （a）同理得到 （b）将（a）与（b）联立得 （c） （d）（c）、（d）两式即为所求。