物理化学核心教程第三版答案第六章

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第九节 电动势测定的应用

一、判断化学反应方向方法： 将反应设计为电池 按Nernst方程求E E>0 正向 E<0 逆向 例 Fe能否将Fe3+还原为Fe2+ ? 反应 Fe + 2Fe3+ 3Fe2+ 电池

负 Fe –2e Fe2+ 正 2Fe3+ +2e 2Fe2+

–= –0.4402 V +=0.7710 VE =1.2112 V

电动势

RT E E ln Qa 2F

因E 很大，E>0,正向进行(若E 不太大，还应考虑Qa)

二、求化学反应的平衡常数方法：将反应设计为电池，根据电池电动势E 与电池反应 的关系求Ka。用此法还可求出难溶盐的活度积。

ΔrGm zE F RTlnK a

RT E lnK a zF

例 计算298 K时，反应：Ce4++ Fe2+ Fe3+ + Ce3+的标 准平衡常数。 解： 设计电池 Pt|Fe2+ (a=1), Fe3+ (a=1)‖Ce4+ (a=1), Ce3+ (a=1)|Pt Ce4 /Ce3 1.61V Fe 3 /Fe 2 0.771V

ln K a

zFE 1 96500 (1.61 0.771)

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第九节 电动势测定的应用

一、判断化学反应方向方法： 将反应设计为电池 按Nernst方程求E E>0 正向 E<0 逆向 例 Fe能否将Fe3+还原为Fe2+ ? 反应 Fe + 2Fe3+ 3Fe2+ 电池

负 Fe –2e Fe2+ 正 2Fe3+ +2e 2Fe2+

–= –0.4402 V +=0.7710 VE =1.2112 V

电动势

RT E E ln Qa 2F

因E 很大，E>0,正向进行(若E 不太大，还应考虑Qa)

二、求化学反应的平衡常数方法：将反应设计为电池，根据电池电动势E 与电池反应 的关系求Ka。用此法还可求出难溶盐的活度积。

ΔrGm zE F RTlnK a

RT E lnK a zF

例 计算298 K时，反应：Ce4++ Fe2+ Fe3+ + Ce3+的标 准平衡常数。 解： 设计电池 Pt|Fe2+ (a=1), Fe3+ (a=1)‖Ce4+ (a=1), Ce3+ (a=1)|Pt Ce4 /Ce3 1.61V Fe 3 /Fe 2 0.771V

ln K a

zFE 1 96500 (1.61 0.771)

第六章 统计热力学基础

内容提要：

1、 系集最终构型：

其中“n*”代表最可几分布的粒子数目

2.玻耳兹曼关系式：

S?klnt总?klntm

玻耳兹曼分布定律： ni*gie???igie???i?? ???iNgieQ

i

lnt总?lntm?ln?ign!ni*i*i?其中，令 Q ? g e???i?ii

为粒子的配分函数。玻耳兹曼分布定律描述了微观粒子能量分布中最可几的分布方式。

3、 系集的热力学性质：

（1）热力学能U：

（2）焓H：

U?NkT2(?lnQ)N,V?T 1

（3）熵S：

（4）功函A：

（5）Gibbs函数G：

（6）其他热力学函数：

4、粒子配分函数的计算

（1）粒子配分函数的析因子性质

粒子的配分函数可写为：

2

??lnQ?H?U?pV?NkT2???NkT??T?N,VS?klntm?NklnQ?lnQ?NkT()N,V?NkN?TA??NkTlnQ?NkTNG??NkTlnQN?2lnQ?lnQ??U?CV???Nk?Nk?2?lnT??

答案6.22

解：对图(a)电路做戴维南等效，如图(b)所示。

U?+OCU?Zin-(b)

Zi?j?L?1/(j?C) (1) USOC?Ij?C (2) 由图(b)可知，当Zi?0时，电阻两端电压U与电阻R无关，始终等于

UOC(R?0)。

由式(1)解得

??1/LC?100rad/s

将式(3)代入式(2)得

U?UOC?10?0?A?1j100rad/s?0.01F?10??90?V

u?102cos（?t?90）V

答案6.23

解：先对图(a)电路ab端左侧电路作戴维南等效，如图(b)所示。I?RU?OCCZi(b)

令

XL??L?2000rad/s?2?10?3H?4? 得等效阻抗

Z??j4?i?8?//8?//j4??44??j4??2(1?j)?

由

i?UOC1Zi?R?j?C

知，欲使电流i有效值为最大，电容的量值须使回路阻抗虚部为零，即：

Im[Zi?R?11]?2??0 j?C?C等效后电路如图(b)所示。

解得

1C??250μF

第 一 章 气 体

物理化学核心教程（第二版）参考答案

第 一 章 气 体

一、思考题

1. 答：将打瘪的乒乓球浸泡在热水中，使球壁变软，球中空气受热膨胀，可使其恢复球状。采用的是气体热胀冷缩的原理。

2. 答：不一定相等。根据理想气体状态方程，物质的量相同，则温度才会相等。 3. 答：（1）左球温度升高，气体体积膨胀，推动汞滴向右边移动。

（2）两球温度同时都升高10 K，汞滴仍向右边移动。因为左边起始温度低，升高10 K所占比例比右边大，283/273大于303/293，所以膨胀的体积（或保持体积不变时增加的压力）左边比右边大。

4. 答：软木塞会崩出。这是因为保温瓶中的剩余气体被热水加热后膨胀，当与迅速蒸发的水汽的压力加在一起，大于外面压力时，就会使软木塞崩出。如果软木塞盖得太紧，甚至会使保温瓶爆炸。防止的方法是灌开水时不要太快，且要将保温瓶灌满。

5. 答：升高平衡温度，纯物的饱和蒸汽压也升高。但由于液体的可压缩性较小，热膨胀仍占主要地位，所以液体的摩尔体积会随着温度的升高而升高。而蒸汽易被压缩，当饱和蒸汽压变大时，气体的摩尔体积会变小。随着平衡温度的不断升高，气体与液体的摩尔体积逐渐接近。当气体的摩尔体积与液体的摩尔体

第 一 章 气 体

物理化学核心教程（第二版）参考答案

第 一 章 气 体

一、思考题

1. 答：将打瘪的乒乓球浸泡在热水中，使球壁变软，球中空气受热膨胀，可使其恢复球状。采用的是气体热胀冷缩的原理。

2. 答：不一定相等。根据理想气体状态方程，物质的量相同，则温度才会相等。 3. 答：（1）左球温度升高，气体体积膨胀，推动汞滴向右边移动。

（2）两球温度同时都升高10 K，汞滴仍向右边移动。因为左边起始温度低，升高10 K所占比例比右边大，283/273大于303/293，所以膨胀的体积（或保持体积不变时增加的压力）左边比右边大。

4. 答：软木塞会崩出。这是因为保温瓶中的剩余气体被热水加热后膨胀，当与迅速蒸发的水汽的压力加在一起，大于外面压力时，就会使软木塞崩出。如果软木塞盖得太紧，甚至会使保温瓶爆炸。防止的方法是灌开水时不要太快，且要将保温瓶灌满。

5. 答：升高平衡温度，纯物的饱和蒸汽压也升高。但由于液体的可压缩性较小，热膨胀仍占主要地位，所以液体的摩尔体积会随着温度的升高而升高。而蒸汽易被压缩，当饱和蒸汽压变大时，气体的摩尔体积会变小。随着平衡温度的不断升高，气体与液体的摩尔体积逐渐接近。当气体的摩尔体积与液体的摩尔体

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

习题六

1.设总体X~N（60，152），从总体X中抽取一个容量为100的样本，求样本均值与总体均值

之差的绝对值大于3的概率. 【解】μ=60,σ2=152,n=100

Z?X??~N(0,1)

?/nX?60~N(0,1)

15/10即 Z?P(|X?60|?3)?P(|Z|?30/15)?1?P(|Z|?2)

?2[1??(2)]?2(1?0.9772)?0.0456.

2.从正态总体N（4.2，52）中抽取容量为n的样本，若要求其样本均值位于区间（2.2,6.2）内的概率不小于0.95，则样本容量n至少取多大？ 【解】

Z?X?4~N(0,1) 5/n2.2?4.26.2?4.2n?Z?n)

55P(2.2?X?6.2)?P( ?2?(0.4n)?1?0.95,

则Φ(0.4n)=0.975，故0.4n>1.96, 即n>24.01，所以n至少应取25

3.设某厂生产的灯泡的使用寿命X~N（1000，σ2）（单位：小时），随机抽取一容量为9的样

本，并测得样本均值及样本方差.但是由

第三章 化学势

一、填空题

1、只有系统的＿＿＿＿性质才具有偏摩尔量。而偏摩尔量自身是系统的＿＿＿＿性质。偏 摩尔量的值与系统中各组分的浓度＿＿＿＿。混合适物系统中各组分的同一偏摩尔量间 具有两个重要的性质，分别是＿＿＿＿与＿＿＿＿。

2、如同温度是热传导的推动力一样，化学势是＿＿＿＿传递的推动力。在恒温恒压下多相 平衡的条件是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。以焓表示的组分i的化学势可写成μi=＿＿＿＿。

3、混合理想气体中任一组分B的化学势＿＿＿＿＿＿＿＿；理想溶液中任一组分B的化学 势＿＿＿＿＿＿＿＿；稀溶液中溶剂A的化学势＿＿＿＿＿＿＿＿。

4、由纯组分在恒温恒压下组成理想混合物时，△mixS=＿＿0；△mixG＿＿0；△mixH＿＿0；△

ix

V＿＿0。

5、理想溶液混合时，?mixV ，?mixS ，?mixG ，?mixH 。 6、比较水的化学势的大小（此处p=101.325kPa）：（填 >、< 或 =）

①μ(l,100℃,p)____μ(g,100℃,p) ②μ(l,100℃,p)____μ(l,100℃,2p) ③μ(g,100℃,p)____μ(g,100℃,2p) ④μ

物理化学Physical Chemistry物理化学多媒体课件 孙雯1

绪

论2

Preface

一、什么是物理化学? 无机化学 分析化学

有机化学 生物化学

化学

物理化学

高分子化学3

物理化学是化学学科的一个分支

温度变化 压力变化

热化学反应

电 化学密 不 可 分

体积变化 状态变化

原子、分子间的分离与组合

物理学光 磁4

热学、电学、光学、磁学是物理学的重要分支

物理现象

化学现象

物理化学用物理的理论和实验方法 研究化学变化的本质与规律5

二、物理化学要解决的问题

化学反应的方向与限度问题-热力学 化学反应进行的速率和机理问题-动力学 物质的性质与其结构之间的关系问题-物质 结构

三、物理化学研究的方法

热力学方法 量子力学的方法 统计的方法 6

物理化学课程的内容基本定律 热力学 应用 统计热力学 动力学 宏观动力学 微观动力学7

第一定律 相平衡 化学平衡

第二定律

多组分系统—溶液

可逆电池 表面化学 电极过程动力学

胶体

四、物理化学的建立与发展十八世纪开始萌芽：从燃素说到能量守 恒与转化定律。俄国科 学家罗蒙诺索夫最早使 用“物理化学”这一术 语。 М В Ломоносов8

十九世纪中叶形成：1887年俄国科学家W.Ostwald(1853~193