物化思考题复习.docx

1、3 两个容积相同的玻璃球内充满氮气，两球中间用一根玻管相通，管中间 有一汞滴将两边的气体分开。当左边球的温度为 273K，右边球的温度为 293K 时，汞滴处在中间达成平衡。试问： (1) 若将左边球的温度升高 10K，中间汞滴向哪边移动？ (2) 若将两个球的温度同时都升高 10K，中间汞滴向哪边移动？ 答：（1）左边球的温度升高，气体体积膨胀，推动汞滴向右边移动。 （2）两个球的温度同时都升高 10K，汞滴仍向右边移动。因为左边球的起 始温度低，升高 10K 所占的比例比右边的大，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）左边的比右边的大。 4在大气

2、压力下，将沸腾的开水迅速倒入保温瓶中，达保温瓶容积的 0.7 左右，迅速盖上软木塞，防止保温瓶漏气，并迅速放开手。请估计会发生什么现象？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，在灌开水时不要灌得太快，且要将保温瓶灌满。 5当某个纯的物质的气、液两相处于平衡时，不断升高平衡温度，这时处 于平衡状态的气-液两相的摩尔体积将如何变化？答：升高平衡温度，纯物质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

3、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积相等时，这时的温度就是临界温度。6Dalton 分压定律的适用条件是什么？Amagat 分体积定律的使用前提是什么？答：这两个定律原则上只适用于理想气体。Dalton 分压定律要在混合气体的温度和体积不变的前提下，某个组分的分压等于在该温度和体积下单独存在时的 压力。Amagat 分体积定律要在混合气体的温度和总压不变的前提下，某个组分的分体积等于在该温度和压力下单独存在时所占有的体积。1判断下列说法是否正确，并简述判断的依据。 （1）状态给定后

4、，状态函数就有定值；状态函数固定后，状态也就固定 了。 （2）状态改变后，状态函数一定都改变。 （3）因为， ， ，所以 是特定条件下的状态函数。 = = ， （4）根据热力学第一定律，因为能量不能无中生有，所以一个系统若要 对外做功，必须从外界吸收热量。 （5）在等压下，用机械搅拌某绝热容器中的液体，使液体的温度上升， 这时。=0（6）某一化学反应在烧杯中进行，热效应为 ，焓变为 。若将化学 反应安排成反应1 1相同的可逆电池，使化学反应和电池反应的始态和终态都相同， 这时热效应为 ，焓变2为 ，则 。2 1=2答：（1）对。因为状态函数是状态的单值函数，状态固定后，所有的状态函 数都有定值

5、。反之，状态函数都有定值，状态也就被固定了。 （2）不对。虽然状态改变后，状态函数会改变，但不一定都改变。例如，系 统发生了一个等温过程，体积、压力等状态函数发生了改变，系统的状态已与原 来的不同，但是温度这个状态函数没有改变。 （3）不对。热力学能 U 和焓 H 是状态函数，而 U ， H 仅是状态函数的变量。和 仅在特定条件下与状态函数的变量相等，所以 和 不可能是状态函数。 （4）不对。系统可以降低自身的热力学能来对外做功，如系统发生绝热膨胀 过程。但是，对外做功后，系统自身的温度会下降。 （5）不对。因为环境对系统进行机械搅拌，做了机械功，这时 ，所以不符合0的使用条件。使用 这个公式

6、，等压和 ，这两个条件一个也不能少。= = 0（6）对。因为焓 H 是状态函数，只要反应的始态和终态都相同，则焓变的数 值也相同，与反应具体进行的途径无关，这就是状态函数的性质， “异途同归， 值变相等” 。但是，两个过程的热效应是不等的，即 。 122回答下列问题，并简单说明原因。 （1）可逆热机的效率最高，在其他条件都相同的前提下，用可逆热机去牵 引火车，能否使火车的速度加快？ （2） Zn 与盐酸发生反应，分别在敞口和密闭的容器中进行，哪一种情况放 的热更多一些？ （3）在一个用导热材料制成的圆筒中，装有压缩空气，圆筒中的温度与环 境达成平衡。如果突然打开筒盖，使气体冲出，当压力与外界相

7、等时，立即盖上 筒盖。过一会儿，筒中气体的压力有何变化？ （4）在装有催化剂的合成氨反应室中， 2N (g)与 2H (g)的物质的量之比为 1 :3 ，反应方程式为 。分别在温度为 和 的条件下，实验测定放出的热2()+32()23() 1 2量对应为 和 。但是用 Kirchhoff 定律计算时(1) (2)计算结果与实验值不符，试解释原因。(2)=(1)+21答：（1）可逆热机的效率虽高，但是可逆过程是一个无限缓慢的过程，每一 步都接近于平衡态。所以，用可逆热机去牵引火车，在有限的时间内是看不到火 车移动的。所以，可逆功是无用功，可逆热机的效率仅是理论上所能达到的最高 效率，使实际不可逆

8、热机的效率尽可能向这个目标靠拢，实际使用的热机都是不 可逆的。 （2）当然在密闭的容器中进行时，放的热更多一些。因为在发生反应的物 质的量相同时，其化学能是一个定值。在密闭容器中进行时，化学能全部变为热 能，放出的热能就多。而在敞口容器中进行时，一部分化学能用来克服大气的压 力做功，余下的一部分变为热能放出，放出的热能就少。 （3）筒中气体的压力会变大。因为压缩空气冲出容器时，筒内的气体对冲 出的气体做功。由于冲出的速度很快，筒内气体来不及从环境吸热，相当于是个 绝热过程，所以筒内气体的温度会下降。当盖上筒盖又过了一会儿，筒内气体通 过导热壁，从环境吸收热量使温度上升，与环境达成平衡，这时筒内

9、的压力会增 加。 （4）用 Kirchhoff 公式计算的是反应进度等于 1 mol 时的等压热效应，即摩 尔反应焓变。用实验测定的是反应达平衡时的等压热效应，由于合成氨反应的平衡转化率比较低，只有25%左右，所以实验测定值会比理论计算的结果小。如果 将反应物过量，使生成产物的数量与化学计量方程的相同，那实验值与计算值应 该是等同的。2空调、冰箱不是可以把热从低温热源吸出、放给高温热源吗，这是否与热力学第二定律矛盾呢？ 答： 不矛盾。Claususe 说的是：“不可能把热从低温物体传到高温物体，而不引起其他变化” 。而冷冻机系列，把热从低温物体传到了高温物体，环境做了电功，却得到了热。而热变为

10、功是个不可逆过程，所以环境发生了变化。5对处于绝热钢瓶中的气体，进行不可逆压缩，这过程的熵变一定大于零，这说法对吗？答：对。因为是绝热系统，凡是进行一个不可逆过程，熵值一定增大，这就是熵增加原理。处于绝热钢瓶中的气体，虽然被压缩后体积会减小，但是它的温度会升高，总的熵值一定增大。9在下列过程中， Q ， W ， U ， H ， S ， G 和 A的数值，哪些等于零？哪些函数的值相等？ (1) 理想气体真空膨胀 (2) 实际气体绝热可逆膨胀 (3) 水在正常凝固点时结成冰(4) 理想气体等温可逆膨胀 (5)H2(g)和 O2(g)在绝热钢瓶中生成水 (6) 在等温、等压且不做非膨胀功的条件下，下

11、列化学反应达成平衡2()+2()2答：（1） ，=0 =（2） ,=0 =（3） ， ，=0 =（4） ，Q= ，=0 =（5） =0（6） ， ，=0 =0 =2什么是化学势？与偏摩尔量有什么区别？答：化学势的广义定义是：保持某热力学函数的两个特征变量和除 B 以外的 其他组分不变时，该热力学函数对 B 物质的量 求偏微分。通常所说的化学势 是指它的狭意定义，即偏摩尔 Gibbs 自由能，即在等温、等压下，保持除 B 以外 的其它物质组成不变时，Gibbs 自由能随 B 物质的量的改变的变化率称为化学势。用公式表示为：=() ,()偏摩尔量是指，在等温、等压条件下，保持除 B 以外的其余组分

12、不变，系统的广度性质 X 随组分 B 的物质的量 的变化率，称为物质 B 的某种广度性质 X 的偏摩尔量，用 表示。 也可以看作在一个等温、等压、保持组成不变的多组分系统中，当 =1 mol 时，物质 B所具有的广度性质 ，偏摩尔量的定义式为() ,()化学势与偏摩尔量的定义不同，偏微分的下标也不同。但有一个例外，即 Gibbs 自由能的偏摩尔量和化学势是一回事，狭意的化学势就是偏摩尔 Gibbs 自由能。4什么是稀溶液的依数性？稀溶液有哪些依数性？答： 稀溶液依数性是指在溶剂的种类和数量固定后，这些性质只取决于所含溶质粒子的数目，而与溶质的本性无关。稀溶液中由于溶剂的蒸气压降低，因而导致如下

13、依数性质：（1）凝固点下降；（2）沸点升高；（3）渗透压。 10农田中施肥太浓时植物会被烧死。盐碱地的农作物长势不良，甚至枯萎试解释其原因? 答： 这是由于 (l) 在庄稼的细胞内和土壤中的化学势不等，发生渗透造成的。当土2壤中肥料或盐类的浓度大于植物细胞内的浓度时， (l)在植物细胞中的化学势比在土2壤中的要高，水就要通过细胞壁向土壤中渗透，所以植物就会枯萎，甚至烧死。12北方人冬天吃冻梨前，将冻梨放入凉水中浸泡，过一段时间后冻梨内部解冻了，但表面结了一层薄冰。试解释原因？答： 凉水温度比冻梨温度高，可使冻梨解冻。冻梨含有糖分，故冻梨内部的凝固点低于水的冰点。当冻梨内部解冻时，要吸收热量，而

14、解冻后的冻梨内部温度仍略低于水的冰点，所以冻梨内部解冻了，而冻梨表面上仍凝结一层薄冰。8合成氨反应的化学计量方程式可以分别用如下两个方程来表示，两者的 和 的关系如何？(1) (2) 32+2=23322+122=3答： 的下标“m”表示反应进度为 1 mol 时 Gibbs 自由能的变化值，现在两个反应 式中各物的量成倍数关系，当反应进度都等于 1 mol 时，得：(1)=2(2) 1=(2)29工业上，制水煤气的反应方程式可表示为：()+2()=()+2() =133.51设反应在 673 K 时达到平衡，讨论下列因素对平衡的影响。 增加碳的含量；提高反应温度；增加系统的总压力；增加水气分

15、压；增加氮 气分压。 答： 只要碳是纯的固态，则它的活度等于 1，它的化学势就等于标准态时的化学势，在复相化学平衡中，纯固态不出现在平衡常数的表达式中，则增加碳的含量对平衡无影响。 提高反应温度会使平衡向右移动，因为这是一个吸热反应，提高反应温度对正反应 有利。 增加系统的总压力，虽然不影响平衡常数的数值，但是会影响平衡的组成。因为这 是一个气体分子数增加的反应，增加压力，会使平衡向体积变小的方向移动，会使平衡向左 方移动，不利于正向反应。所以，工业上制备水煤气时，一般在常压下进行。 水是反应物，增加水气的分压，会使平衡向正向移动。 氮气在这个反应中是惰性气体，增加氮气虽然不会影响平衡常数的数

16、值，但会影响 平衡的组成。因为这是个气体分子数增加的反应，增加惰性气体，使气态物质的总的物质的 量增加，相当于将反应系统中各个物质的分压降低了，这与降低系统的总压的效果相当，起 到了稀释、降压的作用，可以使产物的含量增加，对正向反应有利。 10 五氯化磷的分解反应为 ，在一定温度和压力下，反应达平衡5()=2)+3()后，改变如下条件，五氯化磷的解离度将如何变化？并解释为什么？设所有气体均 为理想气体。 (1) 降低系统的总压； (2) 通入氮气，保持压力不变，使体积增加一倍； (3) 通入氮气，保持体积不变，使压力增加一倍； (4) 通入氯气，保持体积不变，使压力增加一倍。 答： （1） 降

17、低总压有利于正向反应，使五氯化磷的解离度增加，因为这是一个气体分 子数增加的反应。 （2）通入氮气，保持压力不变，这对气体分子数增加的反应有利，相当于起了稀释、降压的作用，所以五氯化磷的解离度会增加。 （3）通入氮气，因保持体积不变，压力和气体的总物质量同时增加，它们的比值不变， 所以平衡组成也不变，五氯化磷的解离度亦不变。 （4） 通入氯气，增加了生成物的含量，使平衡向左移动，对正向反应不利，会使五 氯化磷的解离度下降。1. 硫氢化铵的分解反应：（1） 在真空容器中分解；（2） 在充有一定氨气的容器中分解，两种情况的独立组分数是否一样?答：两种独立组分数不一样。在（1）中， C =1。因为物

18、种数 S 为 3，但有一个平衡限制条件和 1 个浓度限制条件；在（2）中， C =2，浓度限制条件被破坏，所以独立组分数为 2。2. 纯的碳酸钙固体在真空容器中分解，这时独立组分数为多少?答：独立组分数为 2。因为物种数为 3，有一个平衡限制条件，但没有浓度限制条件。因为氧化钙与二氧化碳不处在同一个相，没有摩尔分数累加和等于 1 的限制条件，所以独立组分数为 2。3. 制水煤气时有三个平衡反应，求独立组分数 C ？（1）H 2O（g）+ C（s）= H 2（g）+ CO（g）（2）CO 2（g）+ H 2g）= H 2O（g）+ CO（g）（3）CO 2（g）+ C（s）= 2CO（g）答：

19、三个反应中共有 5 个物种，方程（1）)可以用方程（3）减去（2）得到，因而只有 2个独立的化学平衡。没有明确的浓度限制条件，所以独立组分数为 3。4. 在抽空容器中，氯化铵的分解平衡，指出该系统的独立组分数、相数和自由度？NH4Cl（s） NH3（g）+ HCl（g） 答：反应中有三个物种，一个平衡限制条件，一个浓度限制条件，所以独立组分数为 1，相数为 2。根据相律，自由度为 1。即分解温度和分解压力两者之中只有一个可以发生变化。5. 在含有氨的容器中氯化铵固体分解达平衡，指出该系统的独立组分数、相数和自由度？NH4Cl（s） NH3（g）+ HCl（g） 答： 反应中有三个物种，一个平衡

20、限制条件，没有浓度限制条件。所以独立组分数为2，相数为 2，自由度为 2。6. 碳和氧在一定条件下达成两种平衡，指出该系统的独立组分数、相数和自由度。2 2211Cs+Og= COg+=Cg答：物种数为 4，碳，氧，一氧化碳和二氧化碳，有两个化学平衡，无浓度限制条件，所以独立组分数为 2， 相数为 2，自由度为 2。7. 水的三相点与冰点是否相同?答：不相同。纯水的三相点是气-液-固三相共存，其温度和压力由水本身性质决定，这时的压力为 610.62 Pa，温度为 273.16 K 。热力学温标 1 K 就是取水的三相点温度的1/273.16 K 。水的冰点是指在大气压力下，水的三相共存点的温度

21、。由于冰点受外界压力影响，在 101.3 kPa 压力下，冰点下降 0.00747 K,由于水中溶解了空气，冰点又下降0.0024 K,所以在大气压力为 101.3 kPa 时，水的冰点为 273.15 K 。2. 某化学反应化学计量方程为 A + B = C，能认为这是二级反应吗？答： 不能。反应级数应该从实验中求出。化学反应方程式只表示参与反应的各物质的量之间的关系，不代表反应机理。若注明它是基元反应，则可以运用质量作用定律，确定它是二级反应，也是双分子反应。4. 零级反应是否是基元反应？答： 不是。因为不可能有零分子反应。一般是由于总反应机理中的决速步与反应物的浓度无关，所以对反应物呈现

22、零级反应的特点。零级反应一般出现在表面催化反应中，决速步是被吸附分子在表面上发生反应，与反应物的浓度无关，反应物通常总是过量的。6. 具有简单级数的反应是否一定是基元反应？答： 不一定。基元反应一定具有简单反应级数，但具有简单级数的反应不一定是基元反应，例如氢气和碘发生反应生成碘化氢，实验测得这是二级反应，但它是个总包反应，反应机理有若干步基元反应组成。例如零级反应也不是基元反应。9. 已知平行反应 和 ，且 E1E2， 为提高 B 的产量，应1aABkE ， 2aCkE ，采取什么措施？答：措施之一：选择合适的催化剂，减小活化能 E1， 加快生成 B 的反应；措施之二：提高反应温度，使 k1

23、 的增加量大于 k2 的增加量，使 B 的含量提高。10. 为什么有的反应温度升高，速率反而下降？答：这叫做负温度系数，这种反应不多，一般与 NO 氧化反应有关。反应机理中有一个放热显著的快反应，一个速决步。若放的热比速决步中吸的热还多，使整个表观活化能为负值，所以温度升高，速率反而下降。1. 什么是正极？什么是负极？两者有什么不同？什么是阴极？什么是阳极？两者有什么不同？答： 电池中电势高的电极称为正极，电势低的电极称为负极。电流从正极流向负极，电子从负极流向正极。发生还原作用的电极称为阴极，发生氧化作用的电极称为阳极。在原电池中，阳极是负极，阴极是正极；在电解池中阳极是正极，阴极是负极。2

24、. 电解质溶液的电导率随着电解质浓度的增加有什么变化？答： 强电解质溶液的电导率随着浓度的增加而升高。当浓度增加到一定程度后，由于正、负离子之间的相互作用力增大，解离度下降，离子运动速率降低，电导率也降低，如HCl，KOH 溶液。中性盐如 KCl 由于受饱和溶解度的限制，浓度不能太高。 弱电解质溶液的电导率随浓度变化不显著，因解离平衡常数不变，浓度增加，其解离度下降，粒子数目变化不大。3. 电解质溶液的摩尔电导率随着电解质浓度的增加有什么变化？答：摩尔电导率由于溶液中导电物质的量已给定，都为 1mol，所以，当浓度降低时，粒子之间相互作用减弱，正、负离子迁移速率加快，溶液的摩尔电导率必定升高。

25、但不同的电解质，摩尔电导率随浓度降低而升高的程度也大不相同。10. 某电池反应可以写成如下两种形式，则所计算出的电动势 E，标准摩尔 Gibbs 自由能变化值和标准平衡常数值是否相同？ 212 212H()Cl()Hl() H()Cl()Hl()papa答：电动势 E 是相同的，但是摩尔 Gibbs 自由能的变化值和标准平衡常数值不同： 212rm,1r,21 ()GK 13. 设计合适的电池，计算 Hg2SO4（s）的溶度（活度）积常数 ？sp24HgSOs，答：先设计一个电池，使其反应恰好是 Hg2SO4（s）的沉淀溶解平衡反应，查出标准电极电势，然后计算出电池的标准电动势，根据联系热力学

26、和电化学的公式，就可计算出水的标准摩尔生成自由能。设计电池为 Hg（l）| Hg +（ a=1）| （ a=1）| Hg（l）|Hg 2SO4（s） 2-4SO净反应 Hg 2SO4（s） Hg +（ a=1）+ （ a=1）-4Srmsp2Hg=-lnsGzEFRTK， 24spHgSOs=lnKRT， 3在自然界中，为什么气泡、小液滴都呈球形？这种现象在实际生活中有什么应用？ 答：液膜和液体的表面都存在表面自由能，在等温、等压的条件下，表面自由能越低，系统越稳定。所以，为了降低表面自由能，液体表面都有自动收缩到最小的趋势。而球形是 相同体积的物体具有表面积最小的一种形状，所以气泡和小液滴都

27、呈球形。4纯液体、溶液和固体是分别以什么方式来降低自身的表面自由能，以达到最稳定的 状态？ 答：纯液体只有收缩一种方式，尽量缩小表面积，在体积小时收缩成球形。而溶液有两 种方式，一种是收缩，另一种是调节表面层的浓度。如果溶质是表面活性剂，则尽可能使溶 质分子排在表面，使溶质的表面浓度大于本体浓度。如果溶质是非表面活性物质，尽可能将 溶质分子藏在体相，使溶质的表面浓度小于本体浓度。洁净的固体表面只能靠吸附液体或气 体分子来降低自身的表面自由能。6在喷洒农药时，为什么要在农药中加表面活性剂？ 答：植物有自身的保护功能，在叶子表面有蜡质物，可防止被雨水润湿，避免茎叶在f(Ol)zEF， 下 雨天因淋

28、湿变重而被折断。如果农药是普通水溶液，与叶子表面的接触角大于 90，喷在 植物上不能润湿叶子，成水滴淌下，达不到杀虫效果。加了表面活性剂以后，使农药表面张 力下降，与叶子表面的接触角小于 90，能润湿叶子，可提高杀虫效果。或者加了表面活 性剂的农药溶液，能润湿害虫的身体，直接将害虫封盖并毒杀。9用一个三通活塞，在玻璃管的两端吹两个大小不等的肥皂泡（如图所示） ，当将两个 肥皂泡相通时，两个气泡的大小将会如何变化？ 答：小泡变小，大泡变大，直到两边曲率半径相等时，达到平衡。13. 设有内径大小一样大的 a, b, c, d, e, f 管和内径较大的 g 管一起插入水中，除了 f 管内壁涂有石蜡

29、外，其余全是洁净的玻璃管，若水在 a 管内液面升高的高度为 h，试估计其余管内的水面高度？若先将水在各管内（ c,d 管除外）都灌到 h 的高度，再让其自动下降，结果又如何？答： 各管情况如下： b 管与 a 管的液面一样高； c 管的液面到管口，弯月面形状与a 管相似； d 管的液面也到管口，弯月面形状与 a 管相似； e 管的液面到粗管处，弯月面形状与 a 管相似； f 管的液面下降，呈凸面； g 管液面无变化。自动下降时，其余不变，结果只有 e 有变化， e 管的液面与 a 管的液面一样高。3. 把人工培育的珍珠长期收藏在干燥箱内，为什么会失去原有的光泽? 能否再恢复? a bde f gc