1、浙大远程物理化学离线作业浙江大学远程教育学院第一章 热力学第一定律一、填空题1. 系统的性质分为广度性质和_强度性质_。2. 热力学第一定律的数学表达式是U=Q+W 。3. U=Qv的适用条件是封闭系统中非体积功为零的等容过程。4. O2(g)的的标准摩尔燃烧焓等于零（填“小于”、“大于”或“等于” ）。二、简答题1. 什么是系统？什么是环境？ 答：将一部分物质从其它部分划分出来作为研究对象，这部分物质称为系统。与系统密切相关的物质和空间称为环境。2. 什么是等压过程？什么是可逆过程？答：等压过程：环境压力恒定，系统始、终态压力相同且等于环境压力的过程。可逆过程：系统经过某一过程后，如果能使系
2、统和环境都完全复原，则该过程称为可逆过程。3. 什么是热力学第一定律？答：自然界的一切物质都具有能量，能量有多种不同的形式，能量可以从一种形式转化为另一种形式，能量的总量在转化过程中保持不变。4. 什么是标准摩尔生成焓？什么是标准摩尔燃烧焓？答：在标准压力和指定温度下，由最稳定的单质生成1 mol物质的焓变，称为该物质的标准摩尔生成焓。在标准压力和指定温度下，1 mol 物质完全燃烧的焓变，称为该物质的标准摩尔燃烧焓。三、计算题1. 1 mol单原子理想气体在298K时，在恒定外压为终态压力下从15.00dm3等温膨胀到40.00 dm3，求该过程的Q、W、U和H。解：UHnRT/V=(1*8
3、.31*298)/(40/1000)=61.94KPaW=-61.94*(40-15)=-1548.5JQ=-W=1548.5J2. 1 mol 水在100、101.3kPa 下蒸发为水蒸气，吸热40.7kJ，求该过程的Q、W、U和H。解：Q40.7Kj W=-3.10kJU=37.6Kj H=40.7kJ3. 已知298.2K时，NaCl(s)、H2SO4(l)、Na2SO4 (s)和HCl(g)的标准摩尔生成焓分别为-411、-811.3、-1383和-92.3 kJmol-1，求下列反应的和2NaCl(s) + H2SO4(l) = Na2SO4(s) + 2HCl(g)解： =(H)产
4、物(H)反应物（138392.3*）-(-411*2-811.3)=65.7KJ/mol4. 已知298.2K时，C（石墨）、H2（g）和C2H6（g）的标准摩尔燃烧焓分别为-393.5 kJmol-1、-285.8 kJmol-1和-1559.8 kJmol-1。计算下列反应的和：2C（石墨） + 3H2（g） C2H6（g）解：84.6kJ/mol=79.6kJ/mol第二章热力学第二定律一、填空题1. 理想气体的卡诺循环由等温可逆膨胀、绝热可逆膨胀、等温可逆压缩和绝热可逆压缩所组成。2. 工作在高温热源373K与低温热源298K之间的卡诺热机的效率为0.2。3. 1mol 100，100
5、kPa液态水的吉布斯能大于1mol 100，100kPa气态水的吉布斯能（填“小于”、“大于”或“等于” ）4. 吉布斯能判据的适用条件是封闭系统等温等压和非体积功为零的过程。二、简答题1. 什么是自发过程？什么是热力学第二定律？答:自发过程是指一定条件下，不需任何外力介入就能自动发生的过程。热力学第二定律是指热量由低温物体传给高温物体而不引起其他变化，是不可能的2. 空调可以把热从低温热源传递到高温热源，这是否与热力学第二定律矛盾？为什么？答：不矛盾。热力学第二定律指出不可能把热从低温物体传到高温物体，而不引起其它变化，而空调在制冷时，环境作了电功,同时得到了热，所以环境发生了变化3. 熵的
6、物理意义是什么？如何用熵判据判断过程的方向？答: 熵是系统混乱程度的度量，孤立系统的熵值永远不会减少，孤立系统杜绝了一切人为控制则可用熵增原理来判别过程的自发方向。孤立系统中使熵值增大的过程是自发过程也是不可逆过程；使系统的熵值保持不变的过程是可逆过程，系统处于平衡状态，孤立系统中不可能发生使熵值变小的任何过程4. 什么是热力学第三定律？什么是标准摩尔熵？ 答：热力学第三定律是在绝对零度，任何纯物质完整结晶的熵等于零。 根据热力学第三定律得到的一摩尔物质在标准压力，指定温度时的熵。三、计算题1. 1mol 300.2K、200kPa的理想气体在恒定外压100kPa下等温膨胀到100kPa。求该
7、过程的S、F和G。解：S5.76J/KF=-1730JG=-1730J2. 0.50 kg 343K 的水与0.10 kg 303K 的水混合，已知水的Cp,m=75.29J/( molK)，求系统的熵变和环境的熵变。解：0.5*75.29*（343T）0.1*75.29*（T303）T336.33S=Cp,m (T/T0)+Cp,m (T/T1)=2.091JK-1S环03. 在298K和标准状态下，已知金刚石的标准摩尔生成焓为1.90 kJmol-1，金刚石和石墨的标准摩尔熵分别为2.38 Jmol-1K-1和5.74Jmol-1K-1，求石墨金刚石的，并说明在此条件下，哪种晶型更加稳定？
8、解：2901J/mol在此条件下，石墨更稳定4. 在25和标准状态下，已知CaCO3(s)、CaO(s)和CO2(g) 的标准摩尔生成焓分别为-1206.92 kJmol-1、-635.09kJmol-1和-393.51 kJmol-1，标准摩尔熵分别为92.9 Jmol-1K-1、39.75 Jmol-1K-1和213.74Jmol-1K-1，求：CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)的。解：rHm=-635.09+（-393.51）-（-1206.92）=178.32 kJmol-1rSm=213.74+39.75-92.9=160.59 Jmol-1K-1rGm=rH-TrSm=1
9、78.32*1000-（273+25）*160.59=130464 Jmol-1=130.46 kJmol-1第三章多组分系统热力学一、 填空题1. 在蔗糖饱和溶液中，蔗糖晶体的化学势等于溶液中蔗糖的化学势（填“大于”、“小于”或“等于”）。2. 已知水的正常凝固点为273.15K，凝固点降低常数kf=1.86Kkgmol-1，测得0.1000 kg水中含0.0045 kg某非挥发性有机物溶液的凝固点为272.68K。该有机物的摩尔质量为0.178kg.mol-1。二、 简答题1. 什么是混合物？什么是溶液？答：混合物是指任何组分可按同样的方法来处理的均相系统。溶液是指各组分不能用同样的方法来
10、处理的均相系统。2. 0.01mol/kg 葡萄糖水溶液与0.01mol/kg 食盐水溶液的蒸气压相同吗？为什么？答：0.01mol/kg葡萄糖水溶液与0.01mol/kg 食盐水溶液的蒸气压不同。虽然两者都是稀溶液且质量摩尔浓度相同，但食盐水溶液中的NaCl是强电解质，电离为Na+和Cl-,溶质分子数（离子数）远大于相同质量摩尔浓度的葡萄糖水溶液中的溶质分子数（离子数），因此，0.01mol/kg葡萄糖水溶液大于0.01mol/kg 食盐水溶液的蒸气压。三、 计算题1. 已知人的血浆凝固点为 -0.5，水的凝固点降低常数kf=1.86 Kmol-1kg，求37时血浆的渗透压（血浆密度近似等于
11、水的密度，为1.00103 kgm-3）。解：37时血浆的渗透压为6.932*105Pa。2. 已知在288K和101.3kPa时，乙醇的质量分数为0.56的乙醇水溶液的乙醇偏摩尔体积为56.5810-6 m3/mol，水偏摩尔体积为17.1110-6 m3/mol，求1.000 kg该溶液的体积。解：1.000 kg该溶液的体积为1.107*10-3m3。第四章 化学平衡一、 判断题（正确打，错误打）1.某化学反应的，在等温等压不做非体积功的条件下，该反应将自发进行。（X）二、选择题1. 已知反应N2+3H2= 2NH3的标准平衡常数为，经验平衡常数为，两者的关系为 D。A B C D 2.
12、 已知反应N2+3H2= 2NH3的标准平衡常数为，反应的标准平衡常数为，两者的关系为D。A B C D 3. 1000K 时反应Fe(s) + CO2(g) FeO(s) + CO(g) 的，当气相中CO2和CO的摩尔数之比为6535时，则B。AFe不会被氧化 BFe将被氧化C正好达化学平衡 D难于判断其进行方向4. 当压力增大时，反应 NH4Cl (s) = NH3(g) + HCl (g)的B。A增大 B不变 C减小 D不确定5. 反应O2+2H2= 2H2O的与反应的的关系为B。A. B C D 三、填空题1. 445时，Ag2O（s）分解压力为20974kPa，该分解反应Ag2O(s
13、) = 2Ag(s)+O2（g）的= 15.92kJmol-1。2. 当反应 PCl5(g) = PCl3(g) + Cl2(g) 达平衡时， 加入惰性气体，但维持系统总压力不变，平衡向右移动。四、 简答题1. 化学反应CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)必须在高温下进行，请用热力学原理解释之。答：化学反应CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) 是吸热反应，提高反应温度可以增大平衡常数，有利于反应正向进行2. 乙苯脱氢生成苯乙烯 C6H5C2H5（g） C6H5CH=CH2（g）+ H2（g）是吸热反应，通入过热水蒸气（不参加反应）可以提高苯乙烯产率，为什么？答：乙苯脱氢生成苯乙
14、烯是吸热反应，提高反应温度有利；该反应也是增加体积的反应，减少压力有利。通过通入过热水蒸汽即可提供热量，维护较高的反应温度，同时还由于水蒸汽不参加反应，起稀释作用，与减少压力效果等同五、 计算题1. 已知Ag2CO3（s）在298.2K时的分解反应 Ag2CO3（s）Ag2O（s）CO2（g）的，求：（1） 标准平衡常数；解：rGme=-RTlnKe=-8.314*298.2*lnKe=12890inKe=-5.2Ke=5.521*10-3(2)能自动分解（2）若大气中含0.1%的CO2（体积），298.2K时Ag2CO3在大气中能否自动分解？答：能自动分解。2. 已知25时下列反应的标准摩尔
15、生成焓和标准熵如下：CH3OH(g) = HCHO(g) + H2(g) (kJmol-1) -201.25 -115.9 (Jmol-1K-1) 237.6 220.1 130.59求：（1）该反应的、和；解： =85.35kjmol-1=113.09Jmol-1K-1=51.63KJmol-1（2）该反应的标准平衡常数解： =9.032*1010第五章相平衡一、填空题1. 在常压下，NH4SO4水溶液与NH4SO4 (s)达到平衡，则相数=2；自由度f=1。2. 系统的温度、压力及总组成在相图中的状态点称为物系点。二、简答题1. 什么是最低恒沸混合物？什么是最低恒沸点？答：在恒温相图和恒压
16、相图的最低点处气相线与液相线相切，表示该点气相组成等于液相组成，这时的混合物叫最低恒沸混合物。其沸点称为最低恒沸点。2. 液体的饱和蒸气压越高，沸点就越低；而由克劳修斯克拉珀龙方程表明，液体温度越高，饱和蒸气压愈大。两者是否矛盾？为什么？答：两者并不矛盾。因为沸点是指液体的饱和蒸气压等于外压时对应的温度。在相同温度下，不同液体的饱和蒸气压一般不同，饱和蒸气压高的液体，其饱和蒸气压等于外压时，需的温度较低，故沸点较低；克劳修斯克拉珀龙方程是用于计算同一液体在不同温度下的饱和蒸气压的，温度越高，液体越易蒸发，故饱和蒸气压越大三、计算题1. 水和乙酸乙酯部分互溶。310.7K液-液二相平衡时，其中一
17、相含6.75%乙酸乙酯，另一相含3.79%水（质量百分浓度）。已知该温度时的纯乙酸乙酯蒸气压是22.13kPa，纯水蒸气压是6.40kPa。求：（1） 乙酸乙酯的分压答：乙酸乙酯的分压为18.57kpa;（2） 水蒸气的分压答：水蒸气的分压为6.31kpa;（3） 总蒸气压答：总蒸气压为24.88 kpa2. 以下是对硝基氯苯和邻硝基氯苯在常压下的固液平衡相图。当70g对硝基氯苯和30g邻硝基氯苯高温熔化后再冷却至50.10时（即相图中的点a，液相组成为：对硝基氯苯重量百分含量为60.18），每个相的重量多少？答：根据杠杆规则：Na/n1=(70-60.18)/(100-70)=9.82/30
18、na=(70+30)*9.28/(30+9.82)=24.66gn1=(70+30)*30 /(30+9.82)=75.34g第六章 电化学一、选择题1.公式适用于C。A任何电解质溶液 B电解质稀溶液C 强电解质稀溶液 D弱电解质稀溶液2.质量摩尔浓度为m的K3PO4溶液， =D。A. B. C. D. 3.PtH2 (p1)H2SO4 (m)O2 (p2)Pt 的电池反应可写成： H2 (g) + O2 (g) = H2O (l)或 2H2 (g) + O2 (g) = 2H2O (l)相应的标准电动势和化学反应标准平衡常数分别用E1、E2、K1和K2表示，则D。AE1= E2、K1= K2
19、 BE1E2、K1K2CE1E2、K1= K2DE1= E2、K1K2三、填空题1. 已知H+ 和SO42- 的无限稀释摩尔电导率分别为Sm2mol-1和Sm2mol-1，则H2SO4的8.5924*10-4Sm2mol-1。2. 0.002molkg-1的Na2SO4溶液的离子强度I=0.006，离子平均活度系数=0.8340。3. AgAgCl，KCl(a1)AgNO3(a2)Ag的电池反应方程式是Cl-(a1) +Ag+(a2)= AgCl(s) 。4. 公式G= -zFE 的使用条件是封闭系统中等温、等压、非体积功只有电功的可逆过程 。四、简答题1. 什么是电导率？什么是摩尔电导率？答
20、：电导率是相距1m、截面积为1m2 的两平行电极间放置1m3 电解质溶液时所具有的电导。摩尔电导率是指相距为m的两平行电极间放置含有mol电解质的溶液所具有的电导。2. 当强电解质溶液的浓度增大时，其电导率如何变化？为什么？答：电导率下降。对强电解质而言，由于在溶液中完全解离，当浓度增加到一定程度后，溶液中正、负离子间的相互作用增大，离子的运动速率将减慢，因而电导率反而下降。3. 当弱电解质溶液的浓度下降时，其摩尔电导率如何变化？为什么？答：上升。因为弱电解质溶液的稀释，使得解离度迅速增大，溶液中离子数目急剧增加，因此，摩尔电导率迅速上升，而且浓度越低，上升越显著。4. 什么是可逆电池？答：电
21、池中进行的化学反应，能量转换和其他过程均可逆的电池。五、计算题1. 298.2K时，0.020moldm-3KCl 水溶液的电导率为0.2786S m-1， 将此溶液充满电导池，测得其电阻为82.4。若将该电导池改充以0.0025moldm-3的K2SO4溶液，测得其电阻为376，试计算：（1） 该电导池的电导池常数解：因为/R,G=R*A/1所以/A=kR=0.2786*82.4=22.96m（2） 0.0025moldm-3的K2SO4溶液的电导率K2=1/R2A=1/376*22.96=0.06105sm-1（3） 0.0025moldm-3的K2SO4溶液的摩尔电导率因为mKVm=k/
22、c所以m（K2SO4）k/c=6.11*10-2/0.0025*103=0.0245sm2m-12. 25时分别测得饱和AgCl水溶液和纯水的电导率为3.4110-4Sm-1和1.5210-4Sm-1，已知=61.9210-4Sm2mol-1， =76.3410-4Sm2mol-1，求AgCl的溶度积。解： =61.92*10-4 sm2mol-1=76.34*10-4 sm2mol-1m(AgCl)= ( AgCl)=(61.92+76.34)*10-4=1.382*10-2 sm2mol-1根据C(饱和)k（溶液）k(水)/ m(AgCl)=(3.41-1.52)* 10-4/1.382*
23、10-2=1.37*10-2molm根据溶解度定义：每kg溶液溶解的固体kg数，对于极稀溶液dm-3溶液，根据AgCl的标准活度积为： (AgCl)c(Ag+)/c c(Cl-)/c=(1.37*10-5)2=1.88*10-103. 25时，已知，对于电池PtCl2(g)Cl -MnO4-, H+，Mn2+Pt，（1） 写出该电池的电极反应和电池反应解：负极（氧化反应）：Cl-2e Cl2正极（还原）反应：nO4-+8H+5e- Mn2+4H2O电池反应：MnO4-+16H+10Cl-2Mn2+5Cl2+8H2O（2） 求25时该电池的标准电动势解：E = =1.507-1.358=0.14
24、9V（3） 若溶液的pH=1.0，其它物质的活度均为1，求25时该电池的电动势。解：E=E -(RT)/(Vf)In(CMn)2*(Ccl)5*(CH2O)8)/C2(MnO4-) =0.149-(8.314*298/10/96500)=0.0543V4. 25时，测得电池H2（101.3kPa）H2SO4（m=0.5）Hg2 SO4 (s) Hg (l)的电动势为0.6960V，已知V，（1） 写出电极反应和电池反应解：正极反应：负极反应：电池反应：（2） 求H2SO4在溶液中的离子平均活度系数解：H2SO4在溶液中的离子平均活度系数为0.1572。第七章 化学动力学一、判断题（正确打，错误
25、打）1. 测得反应的反应级数等于1，该反应可能是基元反应。（X）二、填空题1. 某化学反应A+BP 的速率方程是，该反应的反应级数等于3。2. 某化学反应AP是一级反应，当反应时间为2t1/2时，反应的转化率为75%。3. 催化剂通过改变反应途径可以使活化能降低、反应速率加快。4. 温度对光化反应的速率常数影响不大。三、简答题1. 合成氨反应可能是基元反应吗？为什么？答：不可能是基元反应。合成氨反应的化学方程式为3H2 + N2 2NH3,方程式中反应物的系数之和等于4，四分子反应迄今还没有发现过。2. 什么是假一级反应（准一级反应）？答：有些反应实际上不是真正的一级反应，但由于其它反应物的浓
26、度在反应过程中保持不变或变化很小，这些反应物的浓度项就可以并入速率常数中，使得反应速率只与某反应物的一次方成正比，其速率方程的形式与一级反应相同，这样的反应称为准一级反应。3. 为什么光化反应的速率常数与温度关系不大？答：在热化学反应中，活化分子是根据玻尔兹曼能量分布反应物分子中能量大于阈能的部分。温度升高，活化分子所占的比例明显增大，速率常数增大。而在光化反应中，活化分子主要来源于反应物分子吸收光子所形成，活化分子数与温度关系不大，因此，速率常数也与温度关系不大。4. 对于平行反应AB，AC，已知活化能E1E2，请问：（1） 温度升高，k2增大、减小或保持不变？答：温度升高，K2增大。（2）
27、 升高温度对两种产物的比值有何影响？答：升高温度，B产物的相对含量增大。四、计算题1. 在100ml水溶液中含有0.03mol蔗糖和0.1molHCl，蔗糖在H+催化下开始水解成葡萄糖和果糖。以旋光计测得在28时经20min有32%的蔗糖发生水解。已知蔗糖水解为准一级反应。求：解：（）反应的活化能：T11/2=In2/k1=32.1*60=1926K1=3.60*10-4h-1T21/2=In2/K2=17.1*60=1026K2=6.76*10-4h-1In(6.76/3.60)=-E/8.314*1/(37+273)-1/(43+273)E=85.60kJ/mol所以该反应的活化能85.6
28、0kJ/mol）速率常数：k3=k2*exp-E/R*(1/298-1/316)=5.68*10-3h-12. 5-氟脲嘧啶在pH=9.9时的分解是一级反应，在60时的速率常数为4.2510-4h-1，反应活化能Ea=102.5kJmol-1，求：（1）60时的反应半衰期（2）25时的速率常数（3）25时分解10%所需的时间答：（1）60时的反应半衰期为1631h。（2）25时的速率常数为5.525*10-6h-1(3) 25时分解10%需1.907*10-4h第八章表面现象一、填空题1. 20时, 水的表面张力=7.27510-2Nm-1，水中直径为10-6m的气泡所受到的附加压力等于2.9
29、1*105pa。2. p平、p凹和 p凸分别表示平面、凹面和凸面液面上的饱和蒸气压，则三者之间的大小关系是p凹p平 p凹 p凸。3. 将200g HLB=8.6的表面活性剂与300g HLB=4.5的表面活性剂进行混合，所得混合物的HLB=6.14。4. 对于化学吸附，当吸附温度升高时，吸附速率增大，吸附量减少。二、简答题1. 什么是溶液的表面吸附？为什么会产生溶液的表面吸附？答：溶液的表面层浓度与本体浓度不同的现象称为溶液的表面吸附。由于溶液的表面张力浓度有关,为了降低表面张力,使表面张力增大的溶质分子将自动从表面层向本体转移,而使表面张力减小的溶质分子将自动从本体向表面层转移,形成浓度差；同时,为了使系统的熵值尽可能大,溶质将从高浓度向低浓度方向扩散,使表面层浓度与本体浓度趋于均一,这两种相反的作用达平衡时,就产生溶液的表面吸附2. 什么是表面活性剂？其结构特征如何？答：能显著降低溶液表面张力的物质称为表面活性剂。（1） 表面活性剂都是两亲分子，即同时具有亲水反应速率常数解：（1）k=0.0193min-1。（2） 反应的初始速率r0=5.79*10-3moldm-3min-1;（3） 反应时间为20min时的瞬时速率解：r=3.94*10-3moldm-3min-1;（4） 40min时已水解的蔗糖百分数解：40min时已水解的
