物化復(fù)習(xí)資料

物理化學(xué)復(fù)習(xí)資料第一、二章熱力學(xué)………………（簡答+計算）27分第三章化學(xué)平衡…………………（簡答）7分第四章相平衡…………………（簡答+計算20分 第五章電化學(xué)…………………（計算題）15分第六章化學(xué)動力學(xué)……………（計算題）15分第七章表面現(xiàn)象………………（簡答）9分第八章膠體分散系統(tǒng)…………（簡答）7分重視：95%都在書上可以找到答案的，重要的復(fù)習(xí)資料：例題、簡答題、作業(yè)題。課后重點題目第一章P395.1mol理想氣體從373K、0.025m3經(jīng)歷下述四個過程變?yōu)?73K、0.1m3：（1）等溫可逆膨脹；（2）向真空膨脹；（3）恒外壓為終態(tài)壓力下膨脹；（4）等溫下，先在外壓恒定為氣體體積等于0.05m3的壓力下膨脹至0.05m3，再在恒定外壓等于終態(tài)壓力下膨脹至0.1m3。求上述過程系統(tǒng)所作的體積功，并比較成果闡明了什么？【解】（1）由于是等溫可逆．．膨脹，因此（2）向真空膨脹，外壓恒為零，因此（3）終態(tài)的壓力為，因此（4）體積為0.05m3的中間狀態(tài)的壓力為，終態(tài)的壓力為，則系統(tǒng)對環(huán)境所作的功：比較過程1、2、3、4所作的功，發(fā)現(xiàn)|W1|>|W4|>|W3|>|W2|，闡明系統(tǒng)對抗的外壓越大，對外作的功越多。諸過程中，恒溫可逆過程對抗的外壓最大，對外所作的體積功最多；真空自由膨脹對抗的外壓為零，因而所作的功至少。7.在373K和101.325kPa的條件下，1mol體積為18.80cm3的液態(tài)水變?yōu)?0200cm3的水蒸氣，已知水的蒸發(fā)熱為4.067X104J·mol-1。求此過程的△H及△U?！窘狻坑捎谡舭l(fā)過程是在等壓下進(jìn)行的，因此【點評】△U和△H基本相似，表明相變過程的△U或△H與p–V-T過程相比有“數(shù)量級”的差異。8.分別判斷下列各過程中的Q、W、U和H為正、為負(fù)還是為零？（1）理想氣體自由膨脹；（2）理想氣體等溫可逆膨脹；（3）理想氣體節(jié)流膨脹；（4）理想氣體絕熱、對抗恒外壓膨脹；（5）水蒸氣通過蒸汽機(jī)對外作出一定量的功后又恢復(fù)原狀，以水蒸氣為系統(tǒng)；（6）水（101325Pa，273.15K）→冰（101325Pa，273.15K）（7）在充斥氧的定容絕熱反應(yīng)器中，石墨劇烈燃燒，以反應(yīng)器及其中所有物質(zhì)為系統(tǒng)。【解】（1）對理想氣體而言，其焦耳系數(shù)，因此自由膨脹時，其溫度保持不變。理想氣體的熱力學(xué)能與焓僅為溫度的函數(shù)，因此Q=△U=△H=0（2）溫度保持不變Q=△U=△H=0，因此Q=△U=△H=0。而熱和功（3）理想氣體的焦-湯系數(shù)亦為零，即，因此溫度保持不變。故有Q=-W=0（4）由于絕熱膨脹，因此，闡明理想氣體在絕熱恒外壓膨脹后溫度減少，因此。（5）水蒸汽對外作功后又復(fù)原，則。不過。【點評】重視恒溫、等壓可逆過程和恒溫、恒外壓過程的區(qū)別。恒溫、等壓可逆過程一定是恒溫、恒外壓過程，而恒溫、恒外壓過程則未必是恒溫、等壓可逆過程，此時系統(tǒng)的壓力也許有波動。16.在溫度為273.15K下，1mol氬氣從體積為22.41dm3膨脹至50.00dm3，試求下列兩過程的Q、W、△U、△H。已知氬的定壓摩爾熱容Cp,m=20.79J·K-1·mol（氬氣視為理想氣體）。（1）等溫可逆過程；（2）絕熱可逆過程。25.已知下列反應(yīng)在298K時的熱效應(yīng)?！窘狻扛鶕?jù)Hess定律所求反應(yīng)可以按下列方式組合：(3)+2*(4)-2*(1)-(2)，故【點評】蓋斯定律讓我們處理復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)像作加減法同樣輕易。當(dāng)反應(yīng)式間存在線性組合關(guān)系時，熱效應(yīng)間亦是線性組合關(guān)系。第二章熱力學(xué)第二定律5.1mol水在373K和100kPa向真空蒸發(fā)，變成373K和100kPa的水蒸氣，試計算此過程的S體系、S環(huán)境和S總，并判斷此過程與否自發(fā)。水的蒸發(fā)熱為40.64kJ/mol?！窘狻坑捎赟是狀態(tài)函數(shù)，所△S的數(shù)值不依賴于詳細(xì)途徑，只與過程的始、終態(tài)有關(guān)。因此可以按照可逆過程來計算其值：△S總=S體系+S環(huán)境=109-100.7=8.1>0因此該過程自發(fā)進(jìn)行。【點評】環(huán)境熵變的計算是難點，應(yīng)當(dāng)體會。10.1mol甲苯在其沸點383.2K時蒸發(fā)成氣，求該過程的Q、W、△U、△S、△F和△G，已知該溫度下甲苯的氣化熱為362kJ·kg-1?！窘狻坑捎谠谄浞悬c下蒸發(fā)，因此是恒壓可逆過程11.1molO2于298.2K時：（1）由101.3kPa等溫可逆壓縮到608.0kPa，求Q、W、△U、△H、△F、G、△S和S孤立；（2）若自始至終用608.0kPa的外壓，等溫壓縮到終態(tài)，求上述各熱力學(xué)量的變化?！窘狻浚?）將氧氣視為理想氣體，由于是等溫過程，因此（2）U、H、S、F、G等都是狀態(tài)函數(shù)，其變化值不依賴于過程實現(xiàn)的詳細(xì)途徑，因此△U、△H、△S、△F、△G的成果和（1）中的完全相似。而Q、W是途徑量，其數(shù)值一般和詳細(xì)途徑有關(guān)：14.在298K、100kPa下，1mol過冷水蒸氣變?yōu)?98K、100kPa的液態(tài)水，求此過程的△S及△G。已知298K時水的飽和蒸氣壓為3.1674kPa，氣化熱為2217kJ·kg1。上述過程能否自發(fā)進(jìn)行？【解】虛擬如下的可逆過程：15.指出在下列各過程中系統(tǒng)的△U、△H、△S、△F和△G何者為零？（1）理想氣體卡諾循環(huán)；（2）H2和O2在絕熱鋼瓶中發(fā)生反應(yīng)；（3）非理想氣體的絕熱節(jié)流膨脹；（4）液態(tài)水在373.15K和101.325kPa下蒸發(fā)為氣；（5）理想氣體的絕熱節(jié)流膨脹；（6）理想氣體向真空自由膨脹；（7）理想氣體絕熱可逆膨脹；（8）理想氣體等溫可逆膨脹。【答】（1）理想氣體通過卡諾循環(huán)，系統(tǒng)的狀態(tài)又答復(fù)到原狀，因此只要是狀態(tài)函數(shù)，其值的變化均為零。故△U、△H、△S、△F和△G均為零。（2）在絕熱鋼瓶中，系統(tǒng)和環(huán)境沒有熱互換，因此；鋼瓶的體積不發(fā)生變化，沒有體積功，因此若不存在其他功，則。（3）絕熱節(jié)流膨脹的特點是系統(tǒng)的焓保持不變，即△U=0。（4）液態(tài)水在恒溫恒壓下蒸發(fā)，是可逆相變化，因此△G=0。（5）理想氣體節(jié)流膨脹后溫度不發(fā)生變化，因此△U=0，△H=0、△S=0。（6）理想氣體向真空自由膨脹后，溫度不發(fā)生變化，因此△U=0，△H=0。第三章因此反應(yīng)自發(fā)向右進(jìn)行。7.合成氨時所需的氫和氮的比例為3：1，在673K、1000kPa壓力下，平衡混合物中氨的摩爾百分?jǐn)?shù)為3.85％。（1）求；（2）在此溫度時，若要得到5％氨，總壓力為多少？【解】（1）平衡混合物中NH3的摩爾百分?jǐn)?shù)，平衡時：平衡混合物中NH3的摩爾百分?jǐn)?shù)平衡時：是反應(yīng)程度的度量，但他對反應(yīng)程度的表征并不充足。壓力不一樣步，反應(yīng)程度可以不一樣。12.設(shè)在某一溫度下，有一定量的PCl5(g)在原則壓力下的體積為1dm3，在該狀況下PCl5(g)的解離度為50％，用計算闡明在下列幾種狀況中，PCl5(g)的離解度是增大還是減。（1）使氣體總壓力減低，直到體積增長到2dm3；（2）通入氮氣，使體積增長到2dm3，而壓力仍為100kPa；（3）通入氮氣，使壓力增長到200kPa，而體積仍為1dm3；（4）通入氯氣，使壓力增長到200kPa，而體積仍為1dm3?！窘狻浚?）由于T恒定，因此Kp保持不變。因此由于pV=nRT，因此p/n=RT/V即V1=1dm3，V2=2dm3代入上式，得a=0.62mol，因此a增大。(2)(3)(4)由于因此解得n’總=3mol第四章相平衡1.指出下列平衡體系的組分?jǐn)?shù)、自由度各為多少？（1）NH4Cl(s)部分分解為NH3(g)和HCl；（2）若在上述體系中額外再加入少許的NH3(g)；（3）NH4HS(s)和任意量的NH3(g)及H2S(g)平衡；（4）C(s)、CO(g)、CO2(g)、O2(g)在100C時達(dá)平衡。2.在水、苯和苯甲酸的體系中，若指定了下列事項，試問體系中最多也許有幾種相，并各舉一例。（1）指定溫度；（2）指定溫度和水中苯甲酸的濃度；（3）指定溫度、壓力和苯中苯甲酸的濃度。3.試求下述體系的自由度數(shù)。如f≠0，則指出變量是什么。（1）在原則壓力P下，水與水蒸氣平衡；（2）水與水蒸氣平衡；（3）在原則壓力P下，I2在水中和CCl4分派已達(dá)平衡，無I2(s)存在。（4）NH3(g)、H2(g)、N2(g)已達(dá)平衡；（5）在原則壓力下，NaOH水溶液與H3PO4水溶液混合后；（6）在原則壓力下，H2SO4水溶液與H2SO42H2O(s)已達(dá)平衡。10.兩個揮發(fā)性液體A和B構(gòu)成一理想溶液，在某溫度時溶液的蒸氣壓為54.1kPa，在氣相中A的摩爾分?jǐn)?shù)為0.45，液相中為0.65，求此溫度下純A和純B的蒸氣壓?！窘狻坑深}意有：15.水和乙酸乙酯是部分互溶的，設(shè)在310.7K時，兩互相呈平衡，其中一相具有6.75％酯，而另一相具有3.79％（都是重量百分濃度）。設(shè)Raoult定律合用于各相中的溶劑，在此溫度時純乙酸乙酯的蒸氣壓是22.13kPa，純水的蒸氣壓是6.40kPa。試計算：（1）酯的分壓；（2）水蒸氣的分壓；（3）總蒸氣壓。【解】酯相：水相：16.若在合成某有機(jī)化合物之后進(jìn)行水蒸氣蒸餾，混合物的沸騰溫度為368K。試驗時大氣壓為99.20kPa，368K時水的飽和蒸氣壓為84.53kPa。餾出物經(jīng)分離、稱重、知水的重量占45.0％。試估計此化合物的分子量?！窘狻?7.某二元凝聚體系相圖如右。（1）試?yán)L出分別從a、b、c、d、e各點開始冷卻的步冷曲線；（2）闡明混合物d和e在冷卻過程中的相變化?！窘狻浚?）各點對應(yīng)體系的步冷曲線分別見下圖：（2）dd1為液態(tài)混合物的恒壓降溫過程，d1點開始析出固態(tài)B，d1d2為固態(tài)B與溶液二相共存，d2點為固態(tài)B、固態(tài)E和溶液三相共存，d2d3為固態(tài)E與溶液二相共存，d3后來為固態(tài)A與固態(tài)E二相共存。ee1為液態(tài)混合物的恒壓降溫過程，e1點開始析出固態(tài)B，e1e2為固態(tài)B與溶液二相共存，e2點為固態(tài)B、固態(tài)E和溶液三相共存，e2點后來為固態(tài)E的恒壓降溫過程。20.KNO3-NaNO3-H2O體系在278K時有一三相點，在這一點無水KNO3同步與一飽和溶液達(dá)平衡。已知此飽和溶液含KNO3為9.04％（重量），含NaNO3為41.01％（重量）。假如有一70gKNO3和30gNaNO3的混合物，欲用重結(jié)晶措施回收KNO3，試計算在278K時最多能回收KNO3若干克？【解】最多可回收KNO3為：第五章2.在298K時，用鉑電極電解鹽酸溶液。已知電解前陰極區(qū)具有0.177g氯離子，通電一段時間后，經(jīng)分析懂得具有0.168g氯離子，同步與電解池串接的庫侖計中析出0.2508g銀。試分別計算H＋和Cl－遷移數(shù)。3.298K時，0.01mol·dm-3KCl水溶液的電導(dǎo)率為0.14114S/m，將此溶液充斥電導(dǎo)池，測得其電阻為112.3。若將該電導(dǎo)池改以同濃度的某待測溶液，測得其電阻為2184Ω，試計算：（1）該電導(dǎo)池的電導(dǎo)池常數(shù)；（2）待測液的摩爾電導(dǎo)率。【解】（1）電導(dǎo)池常數(shù)為：【點評】（2）和（4）出錯的狀況比較多。（2）是將非氧化還原反應(yīng)設(shè)計為電池；（4）波及到金屬-難溶氧化物電極，陰離子是OH-?！窘狻侩姵胤磻?yīng)為：電池可逆放電時的熱效應(yīng)為22．電池：Sb|Sb2O3(s)|某溶液||KCl(飽和)|Hg2Cl2(s)|Hg(l)在298.15K時，當(dāng)某溶液為pH=3.98的緩沖溶液時，測得電池的電動勢為0.228V，當(dāng)它被換成待測pH值的溶液時，測得電池的電動勢為0.345V，試計算待測液的pH值。【解】直接根據(jù)任意溫度下，待測溶液的pH與電池電動勢的關(guān)系求得24.298K時，用鍍鉑黑的鉑電極在電流密度為50A·m-2的條件下電解aH+=1的酸性水溶，求分解電壓。已知【解】第六章1.在100mL水溶液中具有0.03mol蔗糖和0.1molHCl，用旋光計測得在301K經(jīng)20min有32％的蔗糖發(fā)生了水解。已知其水解為一級反應(yīng)，求：（1）反應(yīng)速率常數(shù)；（2）反應(yīng)開始時和反應(yīng)至20min時的反應(yīng)速率；（3）40min時已水解的蔗糖百分?jǐn)?shù)。4.某一級反應(yīng)A→B，在某溫度下初速率為2小時后的速率為。求：（1）反應(yīng)速率常數(shù)；（2）半衰期；（3）反應(yīng)物初濃度?！窘狻浚?）由一級反應(yīng)的微分速率方程。又由一級反應(yīng)積分速率方程，有12.阿司匹林的水解為一級反應(yīng)。373.15K下速率常數(shù)為7.92d-1，活化能為56.484kJ/mol求290.15K下水解30％所需的時間。解：290.15K下水解30％所需的時間為：第七章3.兩根水平放置的毛細(xì)管，管徑粗細(xì)不一樣。管中裝有少許液體，a管中為潤濕性的液體，b管內(nèi)為不潤濕性液體。問：兩管內(nèi)液體最終平衡位置在何處？為何？【答】對于a情形，設(shè)左側(cè)細(xì)管的半徑和彎液面的曲率半徑分別為r1、R1，右側(cè)的分別r2、R2，液體和玻璃間的接觸角為，則左、右側(cè)壓力差分別為故液體將向左側(cè)移動，越過粗細(xì)管的聯(lián)結(jié)處后，直至完全移動到細(xì)管處，此時右側(cè)的管徑，此時到達(dá)平衡。對于b情形，同樣分析，液體將