東南大學(xué)物理化學(xué)習(xí)題

1、習(xí)習(xí) 題題 課課徐華徐華 生物電子學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室生物電子學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室UQW（1）熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律內(nèi)能：狀態(tài)函數(shù)熱、功：過程函數(shù)第一類永動(dòng)機(jī)是不可能存在的熱用符號(hào)Q表示系統(tǒng)吸熱，Q0系統(tǒng)放熱，Q0功用符號(hào)W表示系統(tǒng)對(duì)環(huán)境作功，W 0環(huán)境對(duì)系統(tǒng)作功，W 0dlpAdlp dVWf 外外外（a）氣體向真空膨脹 W=0（b）氣體在恒定外壓的情況下膨脹2121VdVp ()VWpVV 外外（c）在整個(gè)膨脹過程中，始終保持外壓比氣體壓力p只差無限小的數(shù)值。22112112lnlnVVVVVpnRTdVWdVnRTnRTnRTVVVp （2）體積功(3) (3)

2、定容及定壓下的熱定容及定壓下的熱UQV定容熱定壓熱HQp焓 H = U + pV（4） 理想氣體的內(nèi)能和焓對(duì)理想氣體的定溫過程 U =0 H =0 dTQCVVdTQCpp定容熱容定壓熱容：（6） 蓋斯定律 一個(gè)化學(xué)反應(yīng)不論是一步完成還是分成幾步完成，其熱效應(yīng)總是相同的。dTCdUVVdTCdHpp定容定壓（5）實(shí)際氣體的節(jié)流膨脹恒焓過程焦耳-湯姆遜系數(shù):恒焓過程中氣體溫度隨壓力的變化率HTJpTP16-17 例題/習(xí)題熱力學(xué)第二定律（1）熱力學(xué)第二定律第二類永動(dòng)機(jī)是不可能存在的功可自發(fā)地全部變?yōu)闊?，但熱不可能全部轉(zhuǎn)變?yōu)楣Χ灰鹑魏纹渌兓療崃W(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式克勞修斯不等式TQdS在熱

3、力學(xué)上可以作為變化方向與限度的判據(jù)?！啊?號(hào)為不可逆過程“=” 號(hào)為可逆過程（1）定溫過程的熵變理想氣體：211212lnlnlnppnRVVnRTVVnRTSTQTQSrr(2)定壓變溫過程的熵變12ln2121TTCTdTCTQSpTTpTTr（4）相變化的熵變HQr在定溫定壓下兩相平衡時(shí)所發(fā)生的相變過程屬于可逆過程。THnTHSm(3)定容變溫過程的熵變12ln2121TTCTdTCTQSVTTVTTr等溫下氣體混合過程中的熵變。設(shè)在恒溫273K時(shí)，將一個(gè)22.4L的盒子用隔板從中間隔開。一方放0.5molO2，另一方放0.5molN2，抽去隔板后，兩種氣體均勻混合。試求過程中的熵變。V

4、A=11.2LVB=11.2LO2N22 .114 .22ln5 . 0lnRVVVnRSABAA2 .114 .22ln5 . 0lnRVVVnRSBBAB2 .114 .22lnRSSSBAmix解在90、p0下，1mol水蒸發(fā)成等溫等壓下的水蒸氣，求此過程的S，并判斷此過程是否可能發(fā)生。已知90時(shí)水的飽和蒸氣壓為7.012104Pa，90時(shí)的可逆汽化熱為4110kJmol-1，100時(shí)可逆汽化熱為40.67kJmol-1，液態(tài)水和氣態(tài)水的定壓摩爾熱容分別為75.30JK-1mol-1和33.58JK-1mol-1。（水蒸氣可視為理想氣體）等壓變溫可逆過程解321SSSSdTTlCSTTm

5、p21)(,1dTTgCSTTmp12)(,3222)(TTHSmvap11 .110KJS化學(xué)勢(shì)jnpTiinXX,偏摩爾量的定義式iidndG自發(fā)過程0iidn0iidn平衡化學(xué)勢(shì)化學(xué)勢(shì)（1）（2）（3）化學(xué)勢(shì)在多相及化學(xué)平衡中的應(yīng)用多組分系統(tǒng)多相平衡的條件：溫度，壓力，化學(xué)勢(shì))()(反應(yīng)物產(chǎn)物iiiivv)()(反應(yīng)物產(chǎn)物iiiivv)()(反應(yīng)物產(chǎn)物iiiivv化學(xué)平衡的條件正向反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行逆向反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行拉烏爾定律111xpp亨利定律22xkpx不揮發(fā)性溶質(zhì)理想稀溶液的依數(shù)性蒸氣壓降低、沸點(diǎn)升高、凝固點(diǎn)降低、滲透壓（5）（6）（7）理想液態(tài)混合物中物質(zhì)的化學(xué)勢(shì)iiixRTslnln)

6、sln()(0理想稀溶液中物質(zhì)的化學(xué)勢(shì)2022ln)sln()(xRTsln純組分理想氣體的化學(xué)勢(shì)（4）000ln),(),(ppRTpTpT化學(xué)平衡化學(xué)平衡00lnKRTGmr標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)pmrmrQRTGGln0范特霍夫等溫方程范特霍夫等溫方程指示反應(yīng)限度的量的方向指示化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，反應(yīng)逆向自發(fā)進(jìn)行時(shí)，反應(yīng)正向自發(fā)進(jìn)行時(shí)，, 0, 0, 0000mramramraGKQGKQGKQ（3）反應(yīng)的 和標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的求算 *0mrG(a)通過測(cè)定反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)來計(jì)算； （P118 例題2）(b)(b)用己知反應(yīng)的 計(jì)算所研究反應(yīng)的(c)通過反應(yīng)的 和 , 用公式 （P118

7、 例題3） (d)通過電池的標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)來計(jì)算；0mrG0mrG0mrH0mrS000mrmrmrSTHG00lnKRTGmr（P118 例題3） K = 2.44105 有人想用甲烷和苯蒸氣的混合物來制取甲苯, 反應(yīng)為: CH4(g) + C6H6(g) = C6H5CH3(g) + H2(g) 求500K及標(biāo)準(zhǔn)壓力下的fGm 及K 已知500 K 時(shí)CH4 , C6H6, C6H5CH3的fGm分別為3.68 kJmol1, 161.92 kJmol1 , 172.38 kJmol1 . r Gm = 172.38(33.68)161.92 kJmol1 = 44.14 kJmol1K005

8、molK8.314Jmol44.14kJ111 ln K = r Gm/RT = 10.62)()(00000BAHGmrbahgG)()(00反應(yīng)物產(chǎn)物jjii標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)；標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)；（1）與方程式寫法有關(guān)（2）溫度對(duì)平衡常數(shù)的影響（3）壓力及惰性氣體的影響200lnRTHTKmrpp12532223) 1 (NHHN3223221)2(NHHN)2(2) 1 (00mrmrGG200)2() 1 (KK多相平衡多相平衡相律相律是相平衡體系中揭示相數(shù) ，獨(dú)立組分?jǐn)?shù)K和自由度 f 之間關(guān)系的規(guī)律2Kf利用相律求算自由度*例 試說明下列平衡系統(tǒng)的自由度 （1） 25及標(biāo)準(zhǔn)壓力下，NaCl（s

9、）與其水溶液平衡共存； （2）I2（s）與I2（g）呈平衡； （3）開始時(shí)用任意量的HCl（g）和NH3（g）組成的系統(tǒng)中，反應(yīng) HCl（g）+ NH3（g） = NH4Cl (s) 達(dá)到平衡。解：（1） K = 2， = 2 f = K- =0 （2）K = 1， = 2 f = K- + 2 = 1 （3）S = 3，R=1，R=0， K = S- R- R = 2， = 2 f = K- + 2 = 2 P147 習(xí)題*水的相圖：三個(gè)單相面，三條兩相平衡線，一個(gè)三相點(diǎn)單相面： f = 兩相平衡：f = 三相平衡：f =3 - = 3 - 1 = 23 - = 3 - 2 = 13 - =

10、 3 - 3 = 0根據(jù)相圖，指出系統(tǒng)發(fā)生的變化X到Y(jié)系統(tǒng)的變化 f = K- + 2 = 1- + 2 = 3- 單組分系統(tǒng)二組分系統(tǒng)f422二組分系統(tǒng)最多可有4相共存達(dá)到平衡；最多可以有3個(gè)自由度：溫度，壓力和濃度。液相區(qū)氣相區(qū)兩相平衡區(qū)物系點(diǎn)：o相點(diǎn)：b，b組成為x1的溶液加熱，系統(tǒng)發(fā)生的變化)()(obgnobln杠桿規(guī)則“以物系點(diǎn)為分界，將兩個(gè)相點(diǎn)的結(jié)線分為兩個(gè)線段。一相的量乘以本側(cè)線段長度，等于另一相的量乘以另一側(cè)線段的長度。”電化學(xué)電化學(xué)（1）電導(dǎo)、電導(dǎo)率和摩爾電導(dǎo)率V = IRAlR為電阻率溶液的電阻 R 與兩電極間的距離 l 成正比，與浸入溶液的電極面積 A 成反比RG1)(

11、11mSAlG電導(dǎo)電導(dǎo)率摩爾電導(dǎo)率：在相距為1m的兩個(gè)平行板電極之間充入含1mol電解質(zhì)的溶液時(shí)所具有的電導(dǎo)12molmScm 電池表示法及與電池反應(yīng)的“互譯”左左邊為負(fù)極，起氧化氧化作用；右右邊為正極，起還原還原作用?！皘”表示相界面，有電勢(shì)差存在。 “|”表示鹽橋。要注明溫度，不注明就是298.15 K；要注明物態(tài)，氣體要注明壓力；溶液要注明濃度。將一個(gè)化學(xué)反應(yīng)設(shè)計(jì)成電池，必須抓住三個(gè)環(huán)節(jié)：確定電解質(zhì)溶液確定電極復(fù)核反應(yīng)(Pt)H2(g, p0)|HCl(m)|AgCl-Ag(s)寫出下列電池所對(duì)應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)左負(fù)極右正極電池反應(yīng)HeH212ClAgeAgClHCl(a)Ag(s)AgCl(

12、s)p(g,H2102將下列化學(xué)反應(yīng)式設(shè)計(jì)成電池：Zn (s) + Cd2+ Zn2+ + Cd (s)解 該反應(yīng)中Zn被氧化成Zn2+，Cd2+被還原成 Cd，因此Zn極為負(fù)，Cd極為正 設(shè)計(jì)電池為Zn (s) Zn2+ Cd2+ Cd (s)復(fù)核左負(fù)極 Zn - 2e- Zn2+ 右正極 Cd2+ + 2e- CdZn (s) + Cd2+ Zn2+ + Cd (s)電池反應(yīng)書上P327 習(xí)題 電極電勢(shì)及電池電動(dòng)勢(shì)的應(yīng)用（1）判斷反應(yīng)趨勢(shì)p259（2）求化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)000lnKRTnFEGmr00lnKnFRTE 電極電勢(shì)較低的金屬能從容易中置換出電極電勢(shì)較高的金屬p260表面現(xiàn)象表

13、面現(xiàn)象rdrrrdrp2482拉普拉斯公式開爾文公式RTrMppr2ln毛細(xì)管現(xiàn)象凸液面：p=p+p凹液面：凹液面： p=p-p液泡： p=4/r1. 人工降雨的原理2. 液體加熱時(shí)加入沸石，可避免暴沸p289接觸角液體的潤濕和鋪展090潤濕090不潤濕完全潤濕完全潤濕 000180完全不潤濕完全不潤濕 解釋鋤地保墑的原理p291氣固吸附“物理吸附”“化學(xué)吸附”朗格繆爾單分子層吸附BET多分子層吸附吸附力不同BET公式可用于測(cè)定和計(jì)算固體吸附劑的比表面積。溶液的表面吸附表面活性劑作用：潤濕、增溶、乳化表面膜及表面膜及LB膜：膜：P305溶膠的光學(xué)、力學(xué)、電性質(zhì)溶膠的光學(xué)、力學(xué)、電性質(zhì)分散系統(tǒng)分散系統(tǒng)（1）溶膠的光學(xué)性質(zhì) 丁達(dá)爾效應(yīng) 光的散射（2）溶膠的力學(xué)性質(zhì)布朗運(yùn)動(dòng)、擴(kuò)散、沉降及沉降平衡（3）溶膠的電性質(zhì) 電泳電滲 電泳：在電場(chǎng)作用下，固體的分散相粒子在液體介質(zhì)中作定向移動(dòng)。 蛋白、核酸分離 電滲：在電場(chǎng)作用下，固體的分散相粒子不動(dòng)，而液體介質(zhì)發(fā)生定向移動(dòng)。 水的凈化 溶膠粒子帶電的原因溶膠粒子帶電的原因 吸附法揚(yáng)斯規(guī)則：與溶膠粒子有相同化學(xué)元素的粒子優(yōu)先被吸附。 用KI和AgNO3制備AgI溶膠，（1）試分別寫出KI或AgNO3過量的膠團(tuán)