物理化学习题.docx

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物理化学习题

1：

何为物理化学？

应用物理学的基本原理和实验方法，来研究化学变化、相变化及其P、V、T物理变化的规律及性质，了解物质的性质及本质与其结构之间关系规律的科学。

2：

物理化学的基本组成？

①：

化学热力学（研究过程的方向和限度）

②：

化学动力学（速度、机理）

③：

结构化学

3：

物理化学有哪些研究方法？

①：

热力学方法：

初态、终态，大量质点体系。

②：

动力学方法：

速度多快、具体步骤，能否发生。

③：

量子力学方法

4：

系统和环境的定义和分类？

定义：

系统：

热力学研究的对象

环境：

与系统通过物理界面相隔开并与系统密切相关的周围部分

分类：

①：

敞开系统：

系统与环境之间通过界面既有物质的质量传递也有能量传递

②：

封闭系统：

系统与环境之间通过界面只有能量传递，而无物质的质量传递。

③：

隔离系统：

系统与环境之间既无物质的质量传递也无能量传递

5：

状态，状态函数及性质？

状态：

性质的综合表现。

状态函数：

系统的宏观性质。

性质：

①全微分dV、dT、dP②仅与始末态有关③f=f（state）

6：

什么是内能，它包括哪些部分？

系统一切能量的总和。

包括分子的动能（即分子无规则热运动动能），分子的势能（即分子间相互作用能）

7：

何为热，热的种类及符号规定？

定义：

由于系统与环境间温度差异存在而引起的能量形式。

分类：

①：

显热：

有明显温度变化。

②：

潜热：

相变热

符号规定：

环境放热，系统吸热Q“+”

8：

功，功的种类及符号规定？

定义：

由于系统与环境间压力差或其他机电功的存在而引起的能量形式。

分类：

①：

膨胀功（体积功）：

系统发生体积变化时于环境传递的功，符号:

Wv

②：

非膨胀功（非体积功）：

体积功以外的其他功，符号：

W＇如：

电功、表面功

符号规定：

W>0表环境对系统做功W<0表系统对环境做功

9：

指出下列物理量哪些是状态函数？

哪些是过程量？

状态函数：

P、V、T、U

过程量：

W、Q

10：

热力学第一定律的经典表述？

封闭系统中的热力学能，不会自行产生或消灭，只能以不同的形式等量地相互转化

11：

热力学第一定律的数学表达式？

ΔU=Q+Wdu=ΔQ+ΔUδw=-P外dv

12：

何为恒容热Qv，Qv=ΔU的运用条件？

定义：

对定容且W´=0过程，W=0或ΔW=0，有恒容热Qv=ΔU，δQv=dU

适用条件：

①：

封闭系统②：

恒容③非体积功W´

13：

Qp=ΔH的运用条件？

①：

封闭系统②：

定压③非体积功W′=0

14：

焓的定义式，是否是状态函数？

ΔH=U+Pv（封闭系统，恒压，W′=0）

15：

对于理想气体ΔU、ΔV和温度的关系？

ΔU=f（T）ΔV=f（t）

16：

热容的定义及分类？

定义：

系统在给定条件（如定容或定压）下，及W´=0，没有相变化，没有化学变化时，升高单位热力学温度时吸收的热。

即热容C（T）defδQ/δT

分类：

定容热容Cv（T）定压热容Cp（T）

17：

ΔH、ΔU与Cp、Cv之间的关系？

ΔU=∫T1T2nCv.m（T）dT，ΔH=∫T1T2nCp.m（T）dT

18：

由单原子分子，双原子分子组成的理想气体系统Cv.m、Cp.m、V的关系？

热容商V=Cv.m/Cp.m

19：

可逆过程及特点？

定义：

设系统按照过程L由始态A变到终态B，环境L由始态A′变到终态B′，假如能够设想一过程L′，使系统和环境都恢复原来的状态，则原过程L称为可逆过程

特点：

①整个过程中，系统内部无限接近于平衡；

②整个过程中，系统与环境的相互作用无限接近于平衡，因此过称的进展无限缓慢

③系统和环境能够由始态沿着原来途径从相反方向步步回复，直到都恢复原来的状态

20：

可逆过程的膨胀功？

可逆过程的膨胀功δW=-psudV=-pdV

21：

绝热可逆过程方程的推导？

由dU=δW′,若δW′=0，

则CvdT=-psudV,

对可逆过程，psu=p,又p=nRT/V,

所以CvdT=-nRT/V，

移项的dT/T+nRTdV/CvV=0;

定义rdefCp/Cv；因为Cp-Cv=nR,代入上式

得：

dT/T+（r-1）dV/V=0；

对理想气体，r为常数，积分上式

得：

ln{T}+（r-1）ln{V}=常数；

或：

TVr-1=常数①；

以T=pV/nR,V=nRT/p代入①式

得：

pVr=常数；Tp（1-r）/r=常数

22：

如何理解恒温、恒压、恒容、绝热过程？

恒温：

若过程的始态、终态的温度相等，且过程中系统的温度恒定等于环境的温度

恒压：

若过程的始态、终态的压力相等，且过程中系统的压力恒定等于环境的压力

恒容：

若过程的始态、终态的体积相等，且过程中系统的体积恒定等于环境的体积

绝热过程：

系统状态变化过程中，与环境间的能量传递仅可能有功的形式，而无热的形式

23：

什么是化学反应进度？

表示反应的进展程度ΔξdefνB-1dnB或ΔξdefνB-1ΔnB

24：

计量系数及其符号规定？

对反应物为负，对生成物为正

25：

化学反应热效应（焓变）的定义？

物体焓的变化量。

焓是物体的一个热力学能状态函数，即热函：

一个系统中的热力作用，等于该系统内能加上其体积与外界作用于该系统的压力的乘积的总和：

即：

ΔrHmθ（T）defΣνBHmθ（B,β,T）

26：

如何理解“1mol反应进度”？

反应进度Δξ=ξ2-ξ1，若ξ1=0则Δξ=ξ2=ξ；若Δξ=ξ=1mol，可称为化学反应发生了“1mol反应进度”

27：

ΔrHm符号的意思及影响ΔrHm的因素？

表示反应摩尔焓变

28：

Qv.m、Qp.m如何称呼，他们之间的关系如何？

Qv.m表摩尔定容热效应；Qp.m表摩尔定压热效应

Qp.m-Qv.m=RTΣVi（g）

29：

如何理解盖斯定律？

一个化学反应，不管是一步完成或是经数步完成，反应的总标准摩尔焓是相同的

30：

何为标准摩尔生成焓变？

在温度T，由参考状态的单质生成B（vB=1）时的标准摩尔焓。

31:

如何利用ΔfHmθ、ΔcHmθ求ΔrHmθ?

ΔrHmθ=ΣvBΔfHmθ

32:

盖斯定律的作用？

根据盖斯定律，利用热化学方程式的线性组合，可由若干已知反应的标准摩尔焓求另一反应的标准摩尔焓

33：

你还知道哪些焓变？

34：

kirchofllaw能解决什么问题？

判断化学反应进行方向

35：

基希霍夫公式的推导表达及使用条件？

推导：

由热力学第二定律dS≥ΔQ/Tsu对定温过程，则ΔS≥Q/Tsu所以Tsu（S2-S1）≥Q又由热力学第一定律Q=ΔU-W所以Δ（TS）≥ΔU-W或-Δ（U-TS）≥-W定义：

AdefU-TS

使用条件:

定温，定容，W′=0

36：

何为非等温反应？

如何计算等温反应的热效应？

37：

什么是自发过程？

不需要环境作功就能自动发生的过程

38：

热力学第二定律的经典表述？

克劳休斯：

不可能把热由低温物体转移到高温物体，而不留下其他变化

开尔文：

不可能从单一热源吸热使之完全变为功，而不留下其他变化

39：

如何理解热力学第二定律的内含？

热力学第二定律的实质是，断定自然间中一切实际发生的过程都是不可逆的

40：

何为卡诺循环？

他的基本组成？

由两个温度不同的可逆定温过程和两个可逆绝热过程构成一个循环过程

41：

卡诺定理的内容？

所有工作的两个一定温度之间的热机，以可逆热机的效率最大

42：

卡诺循环为什么要设计为可逆的？

43：

推导卡诺过程有Q1/T1+Q2/T2=0关系

Q1=nRT1lnVB/VAQ2=nRT2lnVC/VDT1VBr-1=T2VCr-1,r=Cp/CvT1VAr-1=T2VDr-1

所以：

VB/VA=VC/VD所以：

Q1+Q2=Nr（T1-T2）lnVB/VA

所以：

η=-Wv/Q1=（Q1+Q2）/Q1=（T1-T2）/T1结论：

理想气体卡诺热机的效率η只与两个热源的温度（T1、T2）有关，温差越大，η越大。

得Q1/T1+Q2/T2=0

44：

熵的导出，熵的定义？

dSdefδQr/T

定义1：

表示物质系统状态的一个物理量（记为S），它表示该状态可能出现的程度。

在热力学中，是用以说明热学过程不可逆性的一个比较抽象的物理量。

孤立体系中实际发生的过程必然要使它的熵增加。

45：

什么是热温熵？

热温商的定义是dQ/T

46：

热力学第二定律的数学表达式？

ΔS≥∫ABaQ/Tsu

47：

热力学第二定律主要解决什么问题？

过程的可逆性

48：

熵变如何计算？

dSsu=-∫aQ/TsuΔS=-∫aQ/Tsu若Tsu不变，则ΔS=-Q/Tsu

49：

可逆过程热温熵、不可逆过程热温熵、熵变之间的关系？

50：

熵作为判据适用体系？

熵判据适用于隔离体系（孤立体系），

51：

绝热可逆过程及相变的计算？

TVr-1=常数pVr=常数Tp（1-r）/r=常数

52：

如何计算混合气体的熵变？

ΔmixS=n1Rln（V1+V2）/V1+n2Rln（V1+V2）/V2

53：

根据熵变的统计意义比较g、l、s三态熵的大小？

54：

熵与微观状态数之间的关系？

55：

吉布斯函数、亥姆霍茨函数的意义？

判断过程的方向和限度

56：

如何利用ΔG、ΔA判断过程的方向和限度？

ΔA:

当定温，定容且W′=0时，过程只能自发地向ΔA减小的方向进行直到ΔA=0时，系统达到平恒。

ΔG当定温，定容且W′=0时，过程只能自发地向ΔG减小的方向进行直到ΔG=0时，系统达到平恒。

57：

ΔG和ΔA的应用条件？

定温，定容且W′=0

58：

计算ΔG、ΔA的方法和途径？

ΔA=ΔU-TΔSΔG=ΔH-TΔS

59：

ΔG、ΔA分别表达了什么能力？

60：

相变过程，不可逆过程计算ΔG、ΔA的差别？

61：

热力学函数之间基本关系？

dU=TdS-pdVdH=TdS+VdpdA=-SdT-pdVdG=-SdT+Vdp

62：

有那八大函数？

吉布斯函数、亥姆霍茨函数、熵、焓、体积、压强、温度

63：

热力学四个基本关系式适用条件？

1封闭系统

2无非体积功

3定量纯物质单相系统

4定量、定组成的单相系统

5保持相平衡及化学平衡的系统时，相当于具有可逆过程的条件

64：

麦克斯韦关系式如何导出？

dU=TdS-pdV

dS=0↓↓dV=0

（aU/aV）s=-p（aU/aS）v=T

↓↓

（a2U/aVaS）=-（aP/aS）v=（a2U/aSaV）=（aT/aV）s

↓

-（ap/aS）v=（aT/aV）s

65：

由基本关系式可以导出那些主要式子？

（aU/aV）T=T（aP/aT）v-p

（aH/ap）T=-T（aV/aT）p+V

66：

克-克方程的推导？

由克拉泊龙方程得dp*/dT=ΔvapHm*/T[Vm*（g）-Vm*（l）]

若气体为理想气体，则Vm*（g）=RT/p*代入上式得

dp*/dT=ΔvapHm*/RT2

67：

克-克方程的使用条件？

1理想气体

2Vm*（g）-Vm*（l）≈Vm*（g）

68：

举例说明克-克方程的用途？

研究相变过程中P与T的变化关系

69：

溶液的定义、分类？

定义：

溶液是一种或几种物质分散到另一种物质里，形成的均一的、稳定的混合物。

分类：

①气态溶液：

气体混合物

2液态溶液：

气体或固体在液态中的溶解或液液相溶，简称溶液

3固态溶液：

彼此呈分子分散的固体混合物，简称固溶体

70：

什么是溶质、溶剂？

溶剂：

溶剂是一种可以溶化固体，液体或气体溶质的液体，继而成为溶液。

在日常生活中最普遍的溶剂是水

溶质：

溶质，溶液中被溶剂溶解的物质。

溶质可以是固体（如溶于水中的糖和盐等）、液体（如溶于水中的酒精等）、或气体（如溶于水中的氯化氢气体等）。

71：

偏摩尔的定义及物理意义

在温度、压力及除了组分B以外其余组分的物质的量均不变的条件下，广度量X随组分B的物质的量nB变化率XB称为组分B的偏摩尔量。

偏摩尔量就是解决“体系组成的变化对体系状态影响问题的”。

　　方程式：

XB=（φX/φnB）T、P、nC

　　对于纯物质，并不存在偏摩尔量的概念，它就是摩尔量。

　　偏摩尔体积可以看作是某一定浓度溶液中1摩尔该组分体系总体积的贡献。

？

72：

偏摩尔量的加和公式？

X=ΣnBXB

73：

吉布斯-杜亥姆公式？

ΣnBdXB=0

74：

化学势的表达式？

µBdefGB=（aG/nB）T,P,nA,nB…

75：

有几种广义化学势，其定义式？

µBdefUB=（aU/nB）T,V,nA,nB…µBdefAB=（aA/nB）T,P,n1,n2…

µBdefHB=（aH/nB）T,P,nA,nB…

76：

多相系统平衡条件？

77：

理想气体化学势表示？

µ*（g）=µθ（g,T）+RTlnp/pθ

78：

什么是液体饱和蒸汽压，沸点？

液体饱和蒸汽压：

一定外界条件下，液体中的液态分子会蒸发为气态分子，同时气态分子也会撞击液面回归液态。

这是单组分系统发生的两相变化，一定时间后，即可达到平衡。

平衡时，气态分子含量达到最大值，这些气态分子对液体产生的压强称为饱和蒸汽压，

沸点:

液体的蒸汽压等于外部压力时的温度

79：

拉乌尔定律、亨利定律，两者区别？

1.拉乌尔定律适用范围：

只有在稀溶液中的溶剂，方能较准确地遵守R-定律。

解释：

在稀溶液中，溶剂分子之间的相互作用受溶质的影响很小（∵溶质分子很稀疏地散布于大量溶剂中），所以溶剂分子的周围环境与纯溶剂分子的几乎相同。

因此溶剂的饱和蒸气压只与单位体积（或单位面积表面层）中溶剂分子数成正比，而与溶质分子的性质无关，即xA∝PA正比于（比例系数为PA*）

当溶液的浓度增加，溶质分子对溶剂分子的作用显著，此时溶剂的蒸气压不仅与溶剂的浓度有关，还与溶质与溶剂的相互作用（即溶质的浓度和性质）有关

因此，在较高浓度下，溶剂的蒸气压与其摩尔分数就不成正比关系，即不遵守Raoult定律。

2.亨利定律的适用范围：

（1）稀溶液；

（2）溶质在气相中和在溶液相中的分子状态必须相同。

如果溶质分子在溶液中与溶剂形成了化合物（或水合物），或发生了聚合或解离（电离），就不能简单地套用亨利定律。

使用亨利定律时，溶液的浓度必须是与气相分子状态相同的分子的浓度。

80：

理想稀溶液各组分化学势表达式？

溶剂A的化学势：

µA（l）=µAθ（l、T）+RTlnXA

溶质B的化学势：

µb,B=µbθB（T）+RTlnbB/bθ

81：

什么是稀溶液的依数性？

理想稀溶液中溶剂的蒸汽压下降、沸点升高、凝固点下降及渗透压等量值与理想稀溶液中所含溶质数量有关，而与溶质种类物关

82：

什么是分配定律？

某种物质在两个互不混溶的相之间，由于溶解度不同而产生的分配平衡在工业生产中是普遍存在的

83：

说明蒸汽压下降、沸点升高、凝固点下降及渗透压产生？

稀溶液的依数性；沸点的升高；液体的蒸气压等于外界压力时的温度称为该液体的沸点.当外压为101.325kPa时的沸点则称为正常沸点（normalboilingpoint）..在同一温度时,溶液的蒸气压较纯溶剂低,故线BB'在线AA'之下.当外压为P时,溶液的沸点为Tb,而纯溶剂的沸点为Tb*,显然,Tb>Tb*,即沸点升高值ΔTb=（Tb-Tb*）.拉乌尔根据实验结果得到如下的关系式:

ΔTb=KbbB式中,Kb是溶剂的沸点升高常数,bB是溶质的质量摩尔浓度.；

凝固点降低；一.溶液的凝固点的定义：

溶液的凝固点（freezeingpoint,又称冰点）是指固态纯溶剂和液态溶液平衡时的温度。

这时固体纯溶剂的蒸气压与溶液中溶剂的蒸气压相等.；二.溶液的凝固点降低的原因：

因为凝固点是固态纯溶剂和液态溶液平衡时的温度,而根据拉乌尔定律可知,溶液中溶剂的蒸气压小于纯溶剂的蒸气压。

所以,溶液和固态纯溶剂平衡时的温度就会比纯溶剂的凝固点低，这就是溶液的凝固点降低的原因.；三.凝固点降低的计算公式：

根据拉乌尔定律,难挥发非电解质溶液的凝固点降低△Tf和溶质的质量摩尔浓度bB成正比.即

△Tf=（Tf*-Tf）=KfbB式中,Kf是溶剂的凝固点降低常数。

84：

何为理想液体混合物？

在一定温度下，液体混合物中任意组分B在全部范围内都遵守拉乌尔定律PB=PB*XB

85：

理想液体混合物有什么特点？

1理想液体混合物中各组分间的分子间作用力与各组分在混合前纯组分的分子键作用力相同

2理想液体混合物中各组分的分子体积大小几乎相同

3由一个以上纯组分在定温、定压下混合成理想液体混合物，过程的焓变为零

4由一个以上纯组分在定温、定压下混合成理想液体混合物，不发生体积变化

86：

何为理想液体混合物中组元化学势的表达式？

µB（l）=µBθ（l、T）+RTlnXB

87：

二元组分组成-蒸汽压图如何绘制？

88：

什么是活度？

为何要引出活度？

定义式：

aB，xdef[（µB（l）-µBθ（l））/RT]

目的：

由于理想液体混合物中组分B的化学势表达式形式简单，若通过一定的修正，便可用于真实液态混合物。

89：

溶质、溶剂的标准态是如何规定的？

90：

计算活度的方法？

aB，xdef[（µB（l）-µBθ（l））/RT]=Pi/Pi*

91：

如何判断实际溶液对理想夜态混合物的正负偏差？

Pi实/Pi理>1为实际溶液对理想夜态混合物的正偏差；Pi实/Pi理<1为实际溶液对理想夜态混合物的负偏差

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