物理化学杨冬花课后题答案

太原理工大学材料科学与工程学院

物理化学复习资料

绪论

1、物理化学的概念

物理化学是从研究化学现象和物理现象之间的联系入手，从而探求化学变化过程中具有普通性的基本规律的一门学科。在实验方法上主要采用物理学中的方法。 2、物理化学研究的内容：

（1）化学变化的方向和限度问题。 （2）化学反应的速率和机理问题。

（3）物质的性质和其结构之间的关系问题。

3、道尔顿分压定律：在气体混合物中，混合气体的总压力等于各气体在相同温度和相同体

p??pB积下单独存在时的分压力之和。

B4、阿马格分体积定律：在气体混合物中，混合气体的总体积等于各气体在相同温度和相同

VB?VyB压力下单独存在时的体积之和。

5、偏差的概念：由于真实气体仅在压力很低、温度较高的条件下才近似符合理想气体状态方程。而真实气体的压力、温度偏离理想气体条件时，就出现对理想气体状态方程的明显偏差。

6、真实气体对于理想气体的偏差的原因：真实气体不符合理想气体的微观模型。a真实气体分子占有一定体积；b分子间存在相互作用力。

第一章

1、理想气体的概念

任何压力及任何温度下都严格服从理想气体状态方程的气体叫做理想气体

2、分子热运动理论：物质由大量分子构成，分子不停地做无规则的高速运动，

太原理工大学材料科学与工程学院

物理化学复习资料

绪论

1、物理化学的概念

物理化学是从研究化学现象和物理现象之间的联系入手，从而探求化学变化过程中具有普通性的基本规律的一门学科。在实验方法上主要采用物理学中的方法。 2、物理化学研究的内容：

（1）化学变化的方向和限度问题。 （2）化学反应的速率和机理问题。

（3）物质的性质和其结构之间的关系问题。

3、道尔顿分压定律：在气体混合物中，混合气体的总压力等于各气体在相同温度和相同体

p??pB积下单独存在时的分压力之和。

B4、阿马格分体积定律：在气体混合物中，混合气体的总体积等于各气体在相同温度和相同

VB?VyB压力下单独存在时的体积之和。

5、偏差的概念：由于真实气体仅在压力很低、温度较高的条件下才近似符合理想气体状态方程。而真实气体的压力、温度偏离理想气体条件时，就出现对理想气体状态方程的明显偏差。

6、真实气体对于理想气体的偏差的原因：真实气体不符合理想气体的微观模型。a真实气体分子占有一定体积；b分子间存在相互作用力。

第一章

1、理想气体的概念

任何压力及任何温度下都严格服从理想气体状态方程的气体叫做理想气体

2、分子热运动理论：物质由大量分子构成，分子不停地做无规则的高速运动，

物理化学

22. 在100kPa下，斜方硫（ S）转变为单斜硫（ S）的转变温度为369.9K，已知斜方硫和单斜硫在298.2K的标准燃烧热分别为-296.7kJ〃mol-1和-297.1kJ〃mol-1，求斜方硫转变成单斜硫的晶型转变热。已知

Cp,m, 22.59J K-1 mol-1，Cp,m, 22.59J K-1 mol-1 解 S S

rHm cHm, cHm,

296700 297100 400J mol-1

rHm,369.9 rHm,298.2

369.9298.2

CpdT

=

400 23.64 22.59 369.9 298.2 =475.3J mol-1

点评 相变过程的热，亦可以利用热化学数据（燃烧热、生成热）计算。这里基尔霍夫定律亦可应用。

23. 500K下灼热的C和过热水蒸气反应（1）C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)需吸收热量，该热量一般由同温度下反应（2）C(s)+O2(g) CO2(g)所提供，若要产生1mol氢气，需多少摩尔的碳？已知500K时各物质的标准生成热

fHm/kJ mol-1分别为：CO，-110.022

第1章 化学热力学基本定律

1．1mol双原子理想气体在300 K、101 kPa下，经恒外压恒温压缩至平衡态，并从此状态下恒容升温至370 K、压强为1 010 kPa。求整个过程的?U、?H、W及Q。

（答案：△U = 1455 J，△H = 2037 J，W=17727 J，Q = -16272 J）

解： 第一步：恒外压恒温压缩至平衡态，?U=0，?H=0 V1=8.314×300/101=24.695dm3,

此平衡态的体积就是末态的体积V2， V2=8.314×370/1010= 3.046dm3 此平衡态的压强P’=8.314×300/(3.046×10-3)=818.84kPa

W=-P’(V2-V1)=-818.92×103×(3.046-24.695)×10-3 =17727 J=17.727 kJ -Q=W=17.727 kJ Q=-17.727 kJ 第一步： 因恒容W=0

?U=Qv=Cv,m(T2-T1) =20.79×(370-300)=1455.3 J=1.455 kJ

?H=(20.79+R)×70=2037.3 J=2.037 kJ

整个过程：W=17.72

第七章 电化学

7.1 用铂电极电解

溶液。通过的电流为20 A，经过15 min后，问：（1）

?(2) 在的27 ?C，100 kPa下的

？

在阴极上能析出多少质量的 解：电极反应为

电极反应的反应进度为

因此：

7.2 用Pb(s)电极电解Pb(NO3)2溶液，已知溶液浓度为1g水中含有Pb(NO3)2

1.66?10?2g。通电一段时间，测得与电解池串联的银库仑计中含有0.1658g的银

沉积。阳极区的溶液质量为62.50g，其中含有Pb(NO3)21.151g，计算Pb2?的迁移数。

解：电极反应为：阳极 Pb?Pb2??2e? 阴极 Pb2??2e??Pb

对阳极区的Pb2?进行物料衡算得n电解前(Pb2?)，n电解后(Pb2?)和n反应(Pb2?)，最后

n电解前（Pb2?t(Pb2?)?)-n电解后（Pb2?2?)n反应（Pb)?1?0.479

7.3 用银电极电解

，并知阴极区溶液中

。

溶液。通电一定时间后，测知在阴极上析出的总量减少了

。求

溶液中的

的和

解：解该类问题主要依据电极区的物料守恒（溶液是电中性的）。显然阴极区

7.13 电池的关系为

电动势与温度

E/V?0.0694?1.881?10?3T/K?2.9?10?6(T/K)2 （1）写出电极反应和电池反应；

（2）计算25℃时该反应的?rGm,?rSm,?rHm以及电池恒温可逆放电时该反应过程的

。

???（3）若反应在电池外在相同温度下恒压进行，计算系统与环境交换的热。 解：（1）电极反应为

1阳极 H2?e??H?

2阴极 Hg2Cl2?e??Hg?Cl?

21电池反应为

（2）25 ℃时

E?0.0694?1.881?10

??3?198.15?2.9?10?6?298.15V?0.3724V2?

(?E?T)?1.881?10?3?5.8?10?6?298.15V?K?1?1.517?10?4V?K?1

因此，

?rGm??zEF?(?1?96485.309?0.3724)kJ?mol?1??35.93kJ?mol?1

?rSm?zF?E?T?1?96485.309?1.157?10?4J?mol?1?K?1?14.64J?mol?1?K?1

?rHm??rGm?T?rSm??35.93?10?298.15?14.64k

第十一章 化学动力学

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。 6． 偶氮甲烷分解反应

为一级反应。287 oC时，一密闭容器中kPa，1000 s后总压为22.732 kPa，求

。

初始压力为21.332

解：设在t时刻的分压为p，

1000 s后

的气相反应，可以用分压表示组成：

，对密闭容器中

8． 某一级反应，初始速率为。求

和初始浓度

。

，1 h后速率为

解：一级反应的速率方程

11．某二级反应

后反应掉25 %，求 。

，两种反应物的初始浓度皆为，经10 min

解：由于A和B的计量系数和初始浓度相同，因此在反应过程中，

令，由速率方程的积分式的

18 在一定条件下，反应H2(g)?Br2(g)?2HBr(g)符合速率方程的一般形式，即在某温度下，当cH?cBr?0.1mol?dm?3及cH?cBr?2mol?dm?3时，反应速率

2222为v，其他不同浓度时的速率如下表所示。

cH2(mol?dm?3) cBr2(mol?dm?3) cHBr(0.1mol?dm?3

第七章 化学反应动力学

一．基本要求

1．掌握化学动力学中的一些基本概念，如速率的定义、反应级数、速率系数、基元反应、质量作用定律和反应机理等。

2．掌握具有简单级数反应的共同特点，特别是一级反应和a = b的二级反应的特点。学会利用实验数据判断反应的级数，能熟练地利用速率方程计算速率系数和半衰期等。

3．了解温度对反应速率的影响，掌握Arrhenius经验式的4种表达形式，学会运用Arrhenius经验式计算反应的活化能。

4．掌握典型的对峙、平行、连续和链反应等复杂反应的特点，学会用合理的近似方法（速控步法、稳态近似和平衡假设），从反应机理推导速率方程。学会从表观速率系数获得表观活化能与基元反应活化能之间的关系。

5．了解碰撞理论和过渡态理论的基本内容，会利用两个理论来计算一些简单反应的速率系数，掌握活化能与阈能之间的关系。了解碰撞理论和过渡态理论的优缺点。

6．了解催化反应中的一些基本概念，了解酶催化反应的特点和催化剂之所以能改变反应速率的本质。

7．了解光化学反应的基本定律、光化学平衡与热化学平衡的区别，了解光敏剂、量子产率和化学发光等光化反应的一些基本概念。

二．把握学习要点的建议

化学动力学的基本原理与热力学不同，它没有以定律的

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《高分子化学》课后习题答案（第四版，潘祖仁主编） htt

例1-1 在25℃ 时，2mol气体的体积为15dm3，在等温下此气体：（1）反抗外压为105 Pa，膨胀到体积为50dm3；（2）可逆膨胀到体积为50dm3。试计算各膨胀过程的功。 解（1）等温反抗恒外压的不可逆膨胀过程

W??pe(V2?V1)???105?10?3?(50?15)?J??3500J

(2)等温可逆膨胀过程

W???pdV??nRTlnV1V2V2???2?8.314?298.2ln(5015)?J??5970J V1

例1-2 在等温100℃时，1mol理想气体分别经历下列四个过程，从始态体积V1=25dm3变化到体积V2=100dm3：（1）向真空膨胀；（2）在外压恒定为气体终态压力下膨胀至终态；（3）先在外压恒定的气体体积50dm3时的气体平衡压力下膨胀至中间态，然后再在外压恒定的气体体积等于100dm3时的气体平衡压力下膨胀至终态；（4）等温可逆膨胀。试计算上述各过程的功。

解 (1) 向真空膨胀 pe=0 ，所以 W1?0

(2) 在外压恒定为气体终态压力下膨胀至终态

pe?nRT?1?8.314?(100?273.15)????kPa?31.02kPa V100??W2??pe(V2?V1)???