物化复习

1/26物理化学复习资料一、考试题型及分数第一、二章热力学………………………………（简答+计算）27分第三章化学平衡…………………………………（简答）7分第四章相平衡…………………………………（简答+计算20分第五章电化学…………………………………（计算题）15分第六章化学动力学……………………………（计算题）15分第七章表面现象………………………………（简答）9分第八章胶体分散系统…………………………（简答）7分注意：95%都在书上可以找到答案的，主要的复习资料：例题、简答题、作业题。课后重点题目第一章P395.1mol理想气体从373K、0.025m3经历下述四个过程变为373K、0.1m3：（1）等温可逆膨胀；（2）向真空膨胀；（3）恒外压为终态压力下膨胀；（4）等温下，先在外压恒定为气体体积等于0.05m3的压力下膨胀至0.05m3，再在恒定外压等于终态压力下膨胀至0.1m3。求上述过程系统所作的体积功，并比较结果说明了什么？【解】（1）因为是等温可逆．．膨胀，所以（2）向真空膨胀，外压恒为零，所以2/26（3）终态的压力为，因此（4）体积为0.05m3的中间状态的压力为，终态的压力为，则系统对环境所作的功：比较过程1、2、3、4所作的功，发现|W1||W4||W3||W2|，说明系统反抗的外压越大，对外作的功越多。诸过程中，恒温可逆过程反抗的外压最大，对外所作的体积功最多；真空自由膨胀反抗的外压为零，因而所作的功最少。7.在373K和101.325kPa的条件下，1mol体积为18.80cm3的液态水变为30200cm3的水蒸气，已知水的蒸发热为4.067X104J·mol-1。求此过程的△H及△U。【解】因为蒸发过程是在等压下进行的，所以3/26【点评】△U和△H基本相同，表明相变过程的△U或△H与p–V-T过程相比有“数量级”的差别。8.分别判断下列各过程中的Q、W、和为正、为负还是为零？（1）理想气体自由膨胀；（2）理想气体等温可逆膨胀；（3）理想气体节流膨胀；（4）理想气体绝热、反抗恒外压膨胀；（5）水蒸气通过蒸汽机对外作出一定量的功后又恢复原状，以水蒸气为系统；（6）水（101325Pa，273.15K）→冰（101325Pa，273.15K）（7）在充满氧的定容绝热反应器中，石墨剧烈燃烧，以反应器及其中所有物质为系统。【解】（1）对理想气体而言，其焦耳系数，因此自由膨胀时，其温度保持不变。理想气体的热力学能与焓仅为温度的函数，所以Q=△U=△H=0（2）温度保持不变Q=△U=△H=0，所以Q=△U=△H=0。而热和功（3）理想气体的焦-汤系数亦为零，即，所以温度保持不变。故有Q=-W=0（4）因为绝热膨胀，所以，说明理想气体在绝热恒外压膨胀后温度降低，所以。4/26（5）水蒸汽对外作功后又复原，则。但是。【点评】注意恒温、等压可逆过程和恒温、恒外压过程的区别。恒温、等压可逆过程一定是恒温、恒外压过程，而恒温、恒外压过程则未必是恒温、等压可逆过程，此时系统的压力可能有波动。5/266/2616.在温度为273.15K下，1mol氩气从体积为22.41dm3膨胀至50.00dm3，试求下列两过程的Q、W、△U、△H。已知氩的定压摩尔热容Cp,m=20.79J·K-1·mol（氩气视为理想气体）。（1）等温可逆过程；（2）绝热可逆过程。25.已知下列反应在298K时的热效应。【解】根据Hess定律所求反应可以按下列方式组合：(3)+2*(4)-2*(1)-(2)，故7/26【点评】盖斯定律让我们处理复杂的化学反应像作加减法一样容易。当反应式间存在线性组合关系时，热效应间亦是线性组合关系。第二章热力学第二定律5.1mol水在373K和100kPa向真空蒸发，变成373K和100kPa的水蒸气，试计算此过程的S体系、S环境和S总，并判断此过程是否自发。水的蒸发热为40.64kJ/mol。【解】由于S是状态函数，所△S的数值不依赖于具体途径，只与过程的始、终态有关。因此可以按照可逆过程来计算其值：△S总=S体系+S环境=109-100.7=8.10所以该过程自发进行。【点评】环境熵变的计算是难点，应该体会。10.1mol甲苯在其沸点383.2K时蒸发成气，求该过程的Q、W、△U、△S、△F和△G，已知该温度下甲苯的气化热为362kJ·kg-1。【解】因为在其沸点下蒸发，所以是恒压可逆过程11.1molO2于298.2K时：（1）由101.3kPa等温可逆压缩到608.0kPa，求Q、W、△U、△H、△F、、△S和S孤立；8/26（2）若自始至终用608.0kPa的外压，等温压缩到终态，求上述各热力学量的变化。【解】（1）将氧气视为理想气体，因为是等温过程，所以（2）U、H、S、F、G等都是状态函数，其变化值不依赖于过程实现的具体途径，因此△U、△H、△S、△F、△G的结果和（1）中的完全相同。而Q、W是途径量，其数值一般和具体途径相关：9/2610/2614.在298K、100kPa下，1mol过冷水蒸气变为298K、100kPa的液态水，求此过程的△S及△G。已知298K时水的饱和蒸气压为3.1674kPa，气化热为。上述过程能否自发进行？【解】虚拟如下的可逆过程：15.指出在下列各过程中系统的△U、△H、△S、△F和△G何者为零？（1）理想气体卡诺循环；11/26（2）H2和O2在绝热钢瓶中发生反应；（3）非理想气体的绝热节流膨胀；（4）液态水在373.15K和101.325kPa下蒸发为气；（5）理想气体的绝热节流膨胀；（6）理想气体向真空自由膨胀；（7）理想气体绝热可逆膨胀；（8）理想气体等温可逆膨胀。【答】（1）理想气体经过卡诺循环，系统的状态又回复到原状，所以只要是状态函数，其值的变化均为零。故△U、△H、△S、△F和△G均为零。（2）在绝热钢瓶中，系统和环境没有热交换，所以；钢瓶的体积不发生变化，没有体积功，所以若不存在其它功，则。（3）绝热节流膨胀的特点是系统的焓保持不变，即△U=0。（4）液态水在恒温恒压下蒸发，是可逆相变化，所以△G=0。（5）理想气体节流膨胀后温度不发生变化，所以△U=0，△H=0、△S=0。（6）理想气体向真空自由膨胀后，温度不发生变化，所以△U=0，△H=0。第三章12/2613/26所以反应自发向右进行。7.合成氨时所需的氢和氮的比例为3：1，在673K、1000kPa压力下，平衡混合物中氨的摩尔百分数为3.85％。（1）求；（2）在此温度时，若要得到5％氨，总压力为多少？【解】（1）平衡混合物中NH3的摩尔百分数，平衡时：14/26平衡混合物中NH3的摩尔百分数平衡时：15/26是反应限度的度量，但他对反应限度的表征并不充分。压力不同时，反应限度可以不同。12.设在某一温度下，有一定量的PCl5(g)在标准压力下的体积为1dm3，在该情况下PCl5(g)的解离度为50％，用计算说明在下列几种情况中，PCl5(g)的离解度是增大还是减。（1）使气体总压力减低，直到体积增加到2dm3；（2）通入氮气，使体积增加到2dm3，而压力仍为100kPa；（3）通入氮气，使压力增加到200kPa，而体积仍为1dm3；（4）通入氯气，使压力增加到200kPa，而体积仍为1dm3。【解】（1）因为T恒定，所以Kp保持不变。所以因为pV=nRT，所以p/n=RT/V即V1=1dm3，V2=2dm3代入上式，得a=0.62mol，所以a增大。(2)16/26(3)(4)因为所以解得n’总=3mol第四章相平衡1.指出下列平衡体系的组分数、自由度各为多少？（1）NH4Cl(s)部分分解为NH3(g)和HCl；17/26（2）若在上述体系中额外再加入少量的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)在时达平衡。2.在水、苯和苯甲酸的体系中，若指定了下列事项，试问体系中最多可能有几个相，并各举一例。（1）指定温度；（2）指定温度和水中苯甲酸的浓度；（3）指定温度、压力和苯中苯甲酸的浓度。3.试求下述体系的自由度数。如f≠0，则指出变量是什么。（1）在标准压力P下，水与水蒸气平衡；（2）水与水蒸气平衡；（3）在标准压力P下，I2在水中和CCl4分配已达平衡，无I2(s)存在。（4）NH3(g)、H2(g)、N2(g)已达平衡；（5）在标准压力下，NaOH水溶液与H3PO4水溶液混合后；（6）在标准压力下，H2SO4水溶液与H2SO42O(s)已达平衡。18/2610.两个挥发性液体A和B构成一理想溶液，在某温度时溶液的蒸气压为54.1kPa，在气相中A的摩尔分数为0.45，液相中为0.65，求此温度下纯A和纯B的蒸气压。【解】由题意有：19/2615.水和乙酸乙酯是部分互溶的，设在310.7K时，两相互呈平衡，其中一相含有6.75％酯，而另一相含有3.79％（都是重量百分浓度）。设Raoult定律适用于各相中的溶剂，在此温度时纯乙酸乙酯的蒸气压是22.13kPa，纯水的蒸气压是6.40kPa。试计算：（1）酯的分压；（2）水蒸气的分压；（3）总蒸气压。【解】酯相：水相：20/2616.若在合成某有机化合物之后进行水蒸气蒸馏，混合物的沸腾温度为368K。实验时大气压为99.20kPa，368K时水的饱和蒸气压为84.53kPa。馏出物经分离、称重、知水的重量占45.0％。试估计此化合物的分子量。【解】17.某二元凝聚体系相图如右。（1）试绘出分别从a、b、c、d、e各点开始冷却的步冷曲线；（2）说明混合物d和e在冷却过程中的相变化。【解】（1）各点对应体系的步冷曲线分别见下图：（2）为液态混合物的恒压降温过程，d1点开始析出固态B，为固态B与溶液二相共存，d2点为固态B、固态E和溶液三相共存，为固态E与溶液二相共存，d3以后为固态A与固态E二相共存。为液态混合物的恒压降温过程，e1点开始析出固态B，为固态B与溶液二相共存，e2点为固态B、固态E和溶液三相共存，e2点以后为固态E的恒压降温过程。21/2620.KNO3-NaNO3-H2O体系在278K时有一三相点，在这一点无水KNO3同时与一饱和溶液达平衡。已知此饱和溶液含KNO3为9.04％（重量），含NaNO3为41.01％（重量）。如果有一70gKNO3和30gNaNO3的混合物，欲用重结晶方法回收KNO3，试计算在278K时最多能回收KNO3若干克？【解】最多可回收KNO3为：第五章2.在298K时，用铂电极电解盐酸溶液。已知电解前阴极区含有0.177g氯离子，通电一段时间后，经分析知道含有0.168g氯离子，同时与电解池串接的库仑计中析出0.2508g银。试分别计算H＋和Cl－迁移数。3.298K时，0.01mol·dm-3KCl水溶液的电导率为0.14114S/m，将此溶液充满电导池，测得其电阻为112.3。若将该电导池改以同浓度的某待测溶液，测得其电阻为2184Ω，试计算：（1）该电导池的电导池常数；（2）待测液的摩尔电导率。【解】（1）电导池常数为：22/26【点评】（2）和（4）出错的情况比较多。（2）是将非氧化还原反应设计为电池；（4）涉及到金属-难溶氧化物电极，阴离子是OH-。23/26【解】电池反应为：电池可逆放电时的热效应为22．电池：Sb|Sb2O3(s)|某溶液||KCl(饱和)|Hg2Cl2(s)|Hg(l)在298.15K时，当某溶液为pH=3.98的缓冲溶液时，测得电池的电动势为0.228V，当它被换成待测pH值的溶液时，测得电池的电动势为0.345V，试计算待测液的pH值。【解】直接根据任意温度下，待测溶液的pH与电池电动势的关系求得24.298K时，用镀铂黑的铂电极在电流密度为50A·m-2的条件下电解aH+=1的酸性水溶，求分解电压。已知【解】第六章1.在100mL水溶液中含有0.03mol蔗糖和0.1molHCl，用旋光计测得在301K经20min有32％的蔗糖发生了水解。已知其水解为一级反应，求：（