华南物理化学二考试大纲.docx
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华南物理化学二考试大纲
《物理化学》
（二）考试大纲----（华南理工大学）
一.绪论与气体性质
（1）了解物理化学的研究对象、方法和学习目的
（2）掌握理想气体状态方程和混合气体的性质（分压和道尔顿定律、分容和阿马格定律）。
（3）了解实际气体的状态方程（范德华方程）。
（4）了解实际气体的液化和临界性质。
二.热力学第一定律
（1）热力学基本慨念和术语
理解下列热力学基本概念：
平衡状态，状态函数，可逆过程，热力学标准态
（2）热力学第一定律
理解热力学第一定律的叙述及数学表达式。
掌握内能、功、热的计算
（3）热函（焓）
明了热力学焓、标准摩尔生成焓、标准摩尔燃烧焓、标准摩尔反应焓等概念及掌握其计算方法
（4）掌握标准摩尔反应焓与温度关系。
（5）掌握理想气体绝热可逆过程的PVT关系及理解其功的计算。
（6）了解节流膨胀。
三.热力学第二定律
（1）了解卡诺循环。
（2）热力学第二定律:
理解热力学第二定律的叙述及数学表达式，掌握熵增原理
（3）熵:
掌握理想气体PVT变化、相变化和化学变化过程中系统熵变的计算方法和环境熵变的计算方法，以及掌握用总熵变判断过程的方法
（4）了解热力学第三定律。
（5）亥姆霍兹和吉布斯函数:
明了Helmholtz函数和Gibbs函数以及标准生成Gibbs函数等概念并掌握其计算方法和各种平衡依据。
明了热力学公式的适用条件.
（6）理解热力学基本方程和Maxwell关系。
（7）热力学第二定律应用—Clapeyron（克拉佩龙）方程。
会从相平衡条件推导Clapeyron方程和Clapeyron-Clausius方程，并能应用这些方程进行有关的计算。
四.多组分系统热力学
（1）掌握Raoult定律和Henry定律以及它们的应用。
（2）理解偏摩尔量和化学势的概念。
理解理想系统（理想溶体及理想稀溶体）中各组分化学势的表达式。
（3）理解能斯特分配定律。
（4）了解稀溶液的依数性。
（5）了解逸度和活度的概念。
五.化学平衡
（1）等温方程及标准平衡常数。
明了标准平衡常数的定义。
会用热力学数据计算标准平衡常数。
了解等温方程的推导。
掌握用等温方程判断化学反应的方向和限度的方法。
（2）理解平衡常数的测定，掌握平衡组成的计算。
（3）温度对标准平衡常数的影响。
了解等压方程的推导。
理解温度对标准平衡常数的影响。
会用等压方程计算不同温度下的标准平衡常数。
（4）影响理想气体反应平衡的其它因素。
了解压力和惰性气体对化学平衡组成的影响
六.相平衡
（1）理解相律的推导和定义。
（2）掌握单组分系统相图的特点和应用。
（3）掌握二组分系统气—液平衡相图的特点（包括温度—组成图，压力—组成图，气相组成—液相组成图）。
（4）掌握二组分液态部分互溶系统及完全不互溶系统的气—液平衡相图。
（5）掌握二组分系统固—液平衡相图（包括生成稳定，不稳定化合物及固态部分互溶相图）
相图部分要求会填写相图中各区域存在的物质;能用相律分析相图和计算自由度数;能从实验数据绘制相图。
七.电化学
（1）了解电解质溶液的导电机理和法拉第定律。
（2）理解离子迁移数。
（3）理解表征电解质溶液导电能力的物理量（电导率,摩尔电导率）。
（4）了解离子独立运动定律。
（5）理解电导测定的应用。
（6）理解电解质活度和离子平均活度系数的概念。
（7）理解可逆电池及韦斯顿标准电池
（8）理解原电池电动势与热力学函数的关系。
（9）掌握Nernst方程及其计算。
（10）掌握各种类型电极的特征。
（11）掌握电动势测定的主要应用。
（12）掌握把一般的电池反应设计成电池。
八.表面现象
（1）理解表面张力和表面Gibbs函数的概念。
（2）了解铺展和铺展系数。
了解润湿、接触角和Young方程。
（3）理解弯曲界面的附加压力概念和Laplace方程。
（4）理解Kelvin公式及其应用。
解释亚稳状态和新相生成现象
（5）了解物理吸附与化学吸附的含义和区别。
掌握Langmuir吸附、单分子层吸附模型和吸附等温式。
（6）了解溶液界面的吸附及表面活性物质的作用。
理解Gibbs吸附等温式。
九.化学动力学及其应用
（1）明了化学反应速率定义及测定方法。
（2）明了反应速率常数及反应级数的概念。
理解基元反应及反应分子数的概念。
（3）掌握零级、一级和二级反应的速率方程的积分式及其应用。
（4）掌握通过实验建立速率方程的方法。
（5）掌握Arrhennius方程及其应用。
明了活化能及指前因子的定义和物理意义。
（6）理解对行反应、连串反应和平行反应的动力学特征。
（7）了解单分子反应的Lindemann（林德曼）机理。
（8）了解链反应机理的特点及支链反应与爆炸的关系。
（9）了解简单碰撞理论的基本思想和结果。
十.胶体化学
（1）了解胶体的制备方法。
（2）了解胶体的若干重要性质:
Tyndall效应，Brown运动，沉降平衡，电泳和电渗。
（3）明了胶团的结构和扩散双电层概念和憎液溶胶的聚沉。
（4）了解憎液溶胶的DLVO理论，理解电解质对溶胶和高分子溶液稳定性的作用。
（5）了解乳状液的类型及稳定和破坏的方法。
物理化学经典习题
一、填空题
1．硫酸与水可形成三种水合盐：
H2SO4·H2O、H2SO4·2H2O、H2SO4·4H2O。
常压下将一定量的H2SO4溶于水中，当达三相平衡时，能与冰、H2SO4水溶液平衡共存的硫酸水合盐的分子中含水分子的数目是。
2．Na+、H+的还原电极电势分别为–2.71V和–0.83V，但用Hg作阴极电解NaCl溶液时，阴极产物是Na–Hg齐，而不是H2，这个现象的解释是。
3．在稀亚砷酸溶液中通入过量的硫化氢制备硫化砷溶液。
其胶团结构式为。
注明紧密层、扩散层、胶核、胶粒、胶团。
4．在两个具有0.001mAgNO3溶液的容器之间是一个AgCl多孔塞，在多孔塞两端放两个电极，接通直流电源后，溶液将向极方向流动。
5．反应A
B（Ⅰ）;A
D（Ⅱ）。
已知反应（Ⅰ）的活化能大于反应（Ⅱ）的活化能，加入适当催化剂改变获得B和D的比例。
6．等温等压（298K及pø）条件下，某一化学反应在不做非体积功条件下进行，放热40.0kJ·mol-1，若该反应通过可逆电池来完成，吸热4.00kJ·mol-1，则该化学反应的熵变为。
7．若稀溶液表面张力γ与溶质浓度c的关系为γ0–γ=A+Blnc（γ0为纯溶剂表面张力，A、B为常数），则溶质在溶液表面的吸附量Γ与浓度c的关系为。
8．298.2K、101.325kPa下，反应H2（g）+
O2（g）═H2O（l）的（∆rGm–∆rFm）/J·mol-1为。
二、问答题
1．为什么热和功的转化是不可逆的？
2．在绝热钢筒中进行一化学反应：
H2（g）+
O2（g）═H2O（g），在反应自发进行。
问此变化中下述各量哪些为零，哪些大于零，哪些小于零？
Q，W，∆U，∆H，∆S和∆F。
3．对单组分体系相变，将克拉贝龙方程演化为克-克方程的条件是什么？
4．为什么有的化学反应速率具有负温度系数，即温度升高反应速率反而下降？
5．为什么说，热化学实验数据是计算化学平衡常数的主要基础？
三、计算题
1．苯在正常沸点353K下的∆vapHmø=30.77kJ·mol-1，今将353K及pø下的1molC6H6（l）向真空等温蒸发为同温同压下的苯蒸气（设为理想气体）。
（1）求算在此过程中苯吸收的热量Q与所做的功W；
（2）求苯的摩尔气化熵∆vapSmø及摩尔气化自由能∆vapGmø；
（3）求环境的熵变∆S环，并判断上述过程是否为不可逆过程。
2．把一定量的气体反应物A迅速引入一个温度800K的抽空容器内，待反应达到指定温度后计时（已有一部分A分解）。
已知反应的计量方程为2A（g）
2B（g）+C（g），反应的半衰期与起始浓度无关；t=0时，p总=1.316×104Pa；t=10min时，p总=1.432×104Pa；经很长时间后，p总=1.500×104Pa。
试求：
（1）反应速率常数k和反应半衰期t1/2；
（2）反应进行到1小时时，A物质的分压和总压各为多少？
3．A和B能形成两种化合物A2B和AB2，A的熔点比B低，A2B的相合熔点介于A和B之间，AB2的不相合熔点介于A和A2B之间。
请画出该体系T~x相图的示意图。
4．将正丁醇（Mr=74）蒸气聚冷至273K，发现其过饱和度（即p/p°）约达到4方能自行凝结为液滴。
若在273K时，正丁醇的表面张力为0.0261N·m-1，密度为1000kg·m-3，试计算：
（1）此过饱和度下开始凝结的液滴的半径；
（2）每一液滴中所含正丁醇的分子数。
5．电池Pt∣H2（pø）∣HCl（0.1mol·kg-1∣AgCl（s）∣Ag在298K时的电池电动势为0.3524V，求0.1mol·kg-1HCl溶液中HCl的平均离子活度a±、平均活度系数γ±及溶液的pH值。
已知
ø（AgCl/Ag）=0.2223V。
计算中可做合理的近似处理，但必须说明。
一、填空题（每小题1分，共15分）
1、理想气体等温可逆压缩W（）0；Q（）0；ΔU（）0；ΔH（）0
2、在273K及PØ下，冰融化成水，以水和冰为系统W（）0；Q（）0；ΔU（）0；ΔH（）0；ΔG（）0。
3、一级反应以（）对时间作图为一直线，速率常数是直线的（）。
4、在密闭的容器中硝酸钾饱和溶液与水蒸汽呈平衡，并且存在着从溶液中析出细小硝酸钾晶体，该系统中K为（），Φ为（），f为（）。
5、在稀的KI溶液中加入少量的硝酸银稀溶液，当KI过量时此时胶团的结构应表示为（）。
二、单项选择（每小题2分，共10分）
1、下列各量是化学势的是（）。
A）
；B）
；C）
；D）
。
2、在同一温度下，液体之中有半径为r的小气泡，其饱和蒸汽压为Pr，该平面液体的饱和蒸汽压为P则（）。
A）Pr=P；B）Pr>Ｐ ；C）Ｐr<Ｐ； D）无法确定。
3、真实气体节流过程是（ ）。
A）恒温过程； B）恒熵过程； C）恒焓过程； D）恒内能过程
4、零级反应的起始反应物浓度越大，则半衰期（ ）。
A）不变； B）越短； C）越长； D）无法确定。
5、在下列电解质溶液中，不能用外推法求得无限稀释摩尔电导率的是（）。
A）NaCl;B）HAC;C）NaOH;D）HCl;
三、判断题（每小题2分，共20分）
1、在标准压力和100℃，1mol水定温蒸发为蒸气。
假设蒸气为理想气体。
因为这一过程中系统的温度不变，所以⊿U=0。
（）
2、熵增加的过程都是自发过程。
（）
3、不可逆过程一定是自发的，自发过程一定是不可逆的。
（）
4、某一化学反应的热效应⊿rHm被反应温度T除，即得此反应的⊿rSm。
（）
5、有简单级数的反应是基元反应。
（）
6、电极电势更低的金属与被保护金属相连接，构成原电池的保护方法称为阳极保护法。
（）
7、根据热力学第一定律，因为能量不能无中生有，所以一个体系若要对外作功，必须从外界吸收热量。
（）
8、二元合金的步冷曲线上，转折点对应的温度即为该合金的最低共熔点。
（）
9、自然界存在温度降低，但熵值增加的过程。
（）
10、平衡常数改变，则平衡发生移动；平衡发生移动，则平衡常数改变。
（）
四、（共15分）2mol理想气体氦（ＣＶ，m=1.5R）在127℃时压力为
5×10５Ｐa,今在定温下外压恒定为1×10６Ｐa进行压缩。
计算此过程的Ｑ、Ｗ、ΔＵ、ΔＨ、ΔＳ、ΔＡ和ΔＧ。
五、（共10分）反应ＮＨ２ＣＯＯＮＨ４（s）＝ 2ＮＨ３（g）＋ＣＯ２（g）在30℃时Ｋø＝6.55×10－４。
试求ＮＨ２ＣＯＯＮＨ４的分解压。
六、（共20分） 反应Ｃ２Ｈ４（g）＋Ｈ２Ｏ（g）＝Ｃ２Ｈ５ＯＨ（g）的ΔrＨøm为－4.602×104J·mol－1,ΔCp=0,ΔrGøm（298）=－8.196×103J·mol－1
1、导出此反应的ΔrGøm=f（T）及lnKø=f（T）关系式。
2、计算此反应在500Ｋ时的Ｋø及ΔrGøm
七、（共20分） ＨＡc及Ｃ６Ｈ６的相图如下。
1、指出各区域所存在的相和自由度数；
2、从图中可以看出最低共熔温度为－8℃，最低共熔混合物的质量分数为含
Ｃ６Ｈ６0.64，试问将含苯0.75和0.25的溶液各100g由20℃冷却时，首先析出的固体为何物,计算最多能析出固体的质量。
3、叙述将上述两溶液冷却到－10℃时，过程的相变化。
并画出其步冷曲线。
20
A
℃
101B
02
E3
－104
020406080100
HAcC6H6
ω（C6H6）/%
八、试将下列化学反应设计成电池（每小题5分，共10分）
1、H＋＋OH－→H2O（l）
2、Ag＋＋I－→AgI（s）
九、（共15分）试设计一个电池，使其中进行下述反应：
Fe2+（a1）+Ag+（a3）=Ag（s）+Fe3+（a2）
设活度系数均为1，己知Eø（Fe3+|Fe2+）=0.771V,Eø（Ag|Ag+）=0.7991V
1、写出电池表示式；
2、计算25℃时，上述电池反应的Kø；
3、若将过量的银粉加到浓度为0.05molkg－1的Fe（NO3）3溶液中，求反应达平衡
后Ag+的浓度为多少？
十、（共15分）某气相1—2级对峙反应：
298K时，k+=0.20s－1,k－=5.0×10－9Pa－1·s－1，当温度升高到310K时，k+和k－均增大一倍。
试求算：
1、该反应在298K时的Kø；
2、正、逆向反应的活化能；
3、总反应的ΔrHøm
一、填空题
1．硫酸与水可形成三种水合盐：
H2SO4·H2O、H2SO4·2H2O、H2SO4·4H2O。
常压下将一定量的H2SO4溶于水中，当达三相平衡时，能与冰、H2SO4水溶液平衡共存的硫酸水合盐的分子中含水分子的数目是。
2．Na+、H+的还原电极电势分别为–2.71V和–0.83V，但用Hg作阴极电解NaCl溶液时，阴极产物是Na–Hg齐，而不是H2，这个现象的解释是。
3．在稀亚砷酸溶液中通入过量的硫化氢制备硫化砷溶液。
其胶团结构式为。
注明紧密层、扩散层、胶核、胶粒、胶团。
4．在两个具有0.001mAgNO3溶液的容器之间是一个AgCl多孔塞，在多孔塞两端放两个电极，接通直流电源后，溶液将向极方向流动。
5．反应AB（Ⅰ）;AD（Ⅱ）。
已知反应（Ⅰ）的活化能大于反应（Ⅱ）的活化能，加入适当催化剂改变获得B和D的比例。
6．等温等压（298K及p?
）条件下，某一化学反应在不做非体积功条件下进行，放热40.0kJ·mol-1，若该反应通过可逆电池来完成，吸热4.00kJ·mol-1，则该化学反应的熵变为。
7．若稀溶液表面张力γ与溶质浓度c的关系为γ0–γ=A+Blnc（γ0为纯溶剂表面张力，A、B为常数），则溶质在溶液表面的吸附量Γ与浓度c的关系为。
8．298.2K、101.325kPa下，反应H2（g）+O2（g）═H2O（l）的（?
rGm–?
rFm）/J·mol-1为。
二、问答题
1．为什么热和功的转化是不可逆的？
2．在绝热钢筒中进行一化学反应：
H2（g）+O2（g）═H2O（g），在反应自发进行。
问此变化中下述各量哪些为零，哪些大于零，哪些小于零？
Q，W，?
U，?
H，?
S和?
F。
3．对单组分体系相变，将克拉贝龙方程演化为克-克方程的条件是什么？
4．为什么有的化学反应速率具有负温度系数，即温度升高反应速率反而下降？
5．为什么说，热化学实验数据是计算化学平衡常数的主要基础？
三、计算题
1．苯在正常沸点353K下的?
vapHm?
=30.77kJ·mol-1，今将353K及p?
下的1molC6H6（l）向真空等温蒸发为同温同压下的苯蒸气（设为理想气体）。
（1）求算在此过程中苯吸收的热量Q与所做的功W；
（2）求苯的摩尔气化熵?
vapSm?
及摩尔气化自由能?
vapGm?
；
（3）求环境的熵变?
S环，并判断上述过程是否为不可逆过程。
2．把一定量的气体反应物A迅速引入一个温度800K的抽空容器内，待反应达到指定温度后计时（已有一部分A分解）。
已知反应的计量方程为2A（g）2B（g）+C（g），反应的半衰期与起始浓度无关；t=0时，p总=1.316×104Pa；t=10min时，p总=1.432×104Pa；经很长时间后，p总=1.500×104Pa。
试求：
（1）反应速率常数k和反应半衰期t1/2；
（2）反应进行到1小时时，A物质的分压和总压各为多少？
3．A和B能形成两种化合物A2B和AB2，A的熔点比B低，A2B的相合熔点介于A和B之间，AB2的不相合熔点介于A和A2B之间。
请画出该体系T~x相图的示意图。
4．将正丁醇（Mr=74）蒸气聚冷至273K，发现其过饱和度（即p/p°）约达到4方能自行凝结为液滴。
若在273K时，正丁醇的表面张力为0.0261N·m-1，密度为1000kg·m-3，试计算：
（1）此过饱和度下开始凝结的液滴的半径；
（2）每一液滴中所含正丁醇的分子数。
5．电池Pt∣H2（p?
）∣HCl（0.1mol·kg-1∣AgCl（s）∣Ag在298K时的电池电动势为0.3524V，求0.1mol·kg-1HCl溶液中HCl的平均离子活度a±、平均活度系数γ±及溶液的pH值。
已知?
（AgCl/Ag）=0.2223V。
计算中可做合理的近似处理，但必须说明。
一、单选题
1.1p,100℃下，水与100℃大热源接触，使水向真空容器中蒸发变为101.325kPa的水蒸汽，设此过程做功为W，吸热Q，终态压力为p,体积为V，用他们分别表示
。
下列答案哪个是正确的
1
Q
Q-pV
（Q-pV）/373
0
-pV
2
Q-pV
Q
Q/373
0
-pV
3
Q-pV
Q
Q/100
-pV
0
4
Q
Q-pV
（Q-pV）/100
pV
0
2.某气体状态方程为
仅为体积的函数，恒温下该气体的熵随体积V增加而（）。
A、增加B、下降C、不变D、难以确定
3.在101325Pa的压力下，I2在液态水和
中达到分配平衡（无固态I2存在），则该体系的自由度为
A、
B、
C、
D、
4.已知
，反应的
为正，
为正（假定
，
不随温度变化），下列说法哪一种是正确的
A、低温下自发，高温下非自发B、高温下自发，低温下非自发
C、任何温度下均为非自发D、任何温度下均为自发
二、苯（A）和二苯基甲醇（B）的正常熔点分别为6℃和65℃，两种纯固态物质不互溶。
低共溶物熔点为1℃，组成中含B为0.2（mol分数），A和B可形成不稳定化合物AB2,它在30℃时分解。
1）画出苯-二苯基甲醇的T-x示意图
2）标出各区域相态
3）说明含B摩尔分数为0.8的不饱和溶液在冷却过程中的变化情况。
三、在101325Pa、60℃时，
有50％解离，100℃时有79％解离，计算：
1）反应
的平衡常数和解离热
2）60℃时反应的
各为多少
四、已知N2分子的转动特征温度为2.86K，用统计力学方法计算在298K、101325Pa下，1molN2分子的转动热力学函数
。
五、已知水的表面张力
，试计算在283K、101325Pa下可逆地使一定量的水的表面积增加10m2（体积不变）时，体系的
六、NO高温均相分解反应
是二级反应，测得1423K时速率常数为
1681K时速率常数为
。
求：
1）反应活化熵、活化焓
2）反应在1500K时速率常数
七、某化合物分解反应为一级反应，活化能为
已知557K时该反应的速率常数
现在要控制反应在10min转化率达到90％，反应的温度应控制在多少度?
八、25℃时，电池
的电动势E=0.6120V，标准电动势E=0.6125V，求该
溶液的离子平均活度系数
一、选择题（40分，每题2分）
1．对于任何循环过程，系统经历了i步变化，则据热力学第一定律应该是----------------------（）
（A）Qi=0,（B）Wi=0,（C）（Qi+Wi）>0,（D）（Qi+Wi）=0
2．1mol水银蒸气在正常沸点630K时压缩成液体,已知其蒸发热为54566J·mol-1,设水银蒸气为理想气体,则此过程的U和H为-----------------------------------------------------------------------------------（）
（A）U=H=54566J（B）U=-49328J,H=-54566J
（C）由于定温,故U=0,H=0（D）U=-59804J,H=-54566J
3．某反应A+2BC,已知298K时标准摩尔反应热rHm（298K）=80.14kJ·mol-1,Cp,m=0,则1000K时rHm（1000K）为------------------------------------------------------------------------------------------------（）
（A）rHm（1000K）>rHm（298K）（B）rHm（1000K）（C）rHm（1000K）=rHm（298K）（D）rHm（1000K）=0
4．理想气体与温度为T的大热源接触作定温膨胀吸热Q，所作的功是变到相同终态的最大功的20%，则系统的熵变为------------------------------------------------------------------------------------------（）
（A）Q/T（B）0（C）5Q/T（D）-Q/T
5．可逆热机的效率最高，在其它条件相同的情况下，假设由可逆热机牵引火车，其速度将--（）
（A）最快（B）最慢（C）中等（D）不能确定
6．液态水在373K及101325Pa下汽化为水蒸汽，则该过程的-----------------------------------------（）
（A）H＝0（B）S＝0（C）A＝0（D）G=0
7．理想溶液的通性是-----------------------------------------------------------------------------------------
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