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浙江大学远程物理化学离线作业答案
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《物理化学》课程作业（必做）（2016）
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Δq＝u＋W。
3.ΔU=Qv的适用条件是封闭系统中等容非体积功为零。
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：
将一部分物质从其他部分中划分出来，作为研究对象，这一部分物质就称为系统；系统之外与系统密切相关的部分称为环境。
2.什么是等压过程？
什么是可逆过程？
答:
等压过程是在环境压力恒定下，系统始，终态压力相同且等于环境压力的过程。
某系统经过一过程由状态1变为状态2之后，如果能使系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，能量有多咱不同的形式，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：
自然界的一切物质都具有能量，能量有多咱不同的形式，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。
三、计算题
1.1mol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40.00dm3，求该过程的Q、W、ΔU和ΔH。
ΔU＝ΔH＝０
答：
Ｐ＝nRT/V=（1*8.31*298）/（40/1000）=61.94KPa
W=-61.94*（40-15）=-1548.5J
Q=-W=1548.5J
2.1mol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。
答：
Q＝40.7Kj
W=-3.10kJ
△U=37.6Kj
△H=40.7kJ
3.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-92.3kJ·mol-1，求下列反应的
和
2NaCl（s）+H2SO4（l）=Na2SO4（s）+2HCl（g）
答：
2NaCl（s）+H2SO4
（1）=Na2SO4（s）+2HCl（g）
△rHme=（∑H）产物－（∑H）反应物
＝（－1383－92.3*２）-（-411*2-811.3）
=65.7KJ/mol
4.已知298.2K时，C（石墨）、H2（g）和C2H6（g）的标准摩尔燃烧焓分别为-393.5kJ·mol-1、-285.8kJ·mol-1和-1559.8kJ·mol-1。
计算下列反应的
和
：
2C（石墨）+3H2（g）→C2H6（g）
答：
＝－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。
3.1mol100℃，100kPa液态水的吉布斯能大于1mol100℃，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。
标准摩尔熵是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
1.1mol300.2K、200kPa的理想气体在恒定外压100kPa下等温膨胀到100kPa。
求该过程的△S、△F和△G。
答：
△S＝5.76J/K
△F=-1730J
△G=-1730J
2.0.50kg343K的水与0.10kg303K的水混合，已知水的Cp,m=75.29J/（mol·K），求系统的熵变和环境的熵变。
答：
0.5*75.29*（343－T）＝0.1*75.29*（T－303）
T＝336.33
△S=Cp,m （T/T0）+Cp,m （T/T1）=2.091J²K-1
△S环＝0
3.在298K和标准状态下，已知金刚石的标准摩尔生成焓为1.90kJ·mol-1，金刚石和石墨的标准摩尔熵分别为2.38J·mol-1·K-1和5.74J·mol-1·K-1，求
石墨→金刚石
的
，并说明在此条件下，哪种晶型更加稳定？
答：
＝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-1206.92kJ·mol-1、-635.09kJ·mol-1和-393.51kJ·mol-1，标准摩尔熵分别为92.9J·mol-1·K-1、39.75J·mol-1·K-1和213.74J·mol-1·K-1，求：
CaCO3（s）=CaO（s）+CO2（g）
的
。
答：
=-635.09+（-393.51）-（-1206.92）=178.32 kJ²mol-1
=213.74+39.75-92.9=160.59 J·mol-1·K-1
=ΔrHθ-TΔrSmθ=178.32*1000-（273+25）*160.59
=130464 J²mol-1
=130.46 kJ²mol-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=1.86K·kg·mol-1，测得0.1000kg水中含0.0045kg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=1.86K·mol-1·kg，求37℃时血浆的渗透压（血浆密度近似等于水的密度，为1.00×103kg·m-3）。
答：
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56.58×10-6m3/mol，水偏摩尔体积为17.11×10-6m3/mol，求1.000kg该溶液的体积。
答：
37℃时血浆的渗透压为6.932*105Pa。
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。
（×）
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.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65∶35时，则B。
A．Fe不会被氧化B．Fe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）=2Ag（s）+½O2（g）的
= -15.92 kJ·mol-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；
（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：
（1）
=-RTlnKe=-8.314*298.2*lnKe=12890
inKe=-5.2
Ke=5.521*10-3
（2）能自动分解。
2.已知25℃时下列反应的标准摩尔生成焓和标准熵如下：
CH3OH（g）=HCHO（g）+H2（g）
（kJ·mol-1）-201.25-115.9
（J·mol-1·K-1）237.6220.1130.59
求：
（1）该反应的
、
和
；
（2）该反应的标准平衡常数
答：
＝85.35kj²mol-1
=113.09J²mol-1²K-1
=51.63KJ²mol-1
（2）该反应的标准平衡常数
答：
＝9.032*10－10
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Φ=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
（2）水蒸气的分压
（3）总蒸气压
答：
（1）乙酸乙酯的分压为18.57kpa;
（2） 水蒸气的分压为6.31kpa;
（3） 总蒸气压为24.88 kpa。
2.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
na=（70+30）*[9.28/（30+9.82）]=24.66g
n1=（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.Pt︱H2（p1）︱H2SO4（m）︱O2（p2）︱Pt的电池反应可写成：
①H2（g）+½O2（g）=H2O（l）
或②2H2（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E1ө、E2ө、K1ө和K2ө表示则D。
A．E1ө=E2ө、K1ө=K2өB．E1ө≠E2ө、K1ө≠K2ө
C．E1ө≠E2ө、K1ө=K2өD．E1ө=E2ө、K1ө≠K2ө
三、填空题
1.已知H+和SO42-的无限稀释摩尔电导率分别为
S·m2·mol-1和
S·m2·mol-1，则H2SO4的
8.5924*10-4S·m2·mol-1。
2.0.002mol·kg-1的Na2SO4溶液的离子强度I=0.006，离子平均活度系数γ±=0.8340。
3.Ag︱AgCl，KCl（a1）‖AgNO3（a2）︱Ag的电池反应方程式是Cl-（a1） +Ag+（a2）= AgCl（s）。
4.公式ΔG=-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：
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１m的两平行电极间放置含有１mol电解质的溶液所具胡的电导。
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，0.020mol·dm-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82.4Ω。
若将该电导池改充以0.0025mol·dm-3的K2SO4溶液，测得其电阻为376Ω，试计算：
（1）该电导池的电导池常数
（2）0.0025mol·dm-3的K2SO4溶液的电导率
（3）0.0025mol·dm-3的K2SO4溶液的摩尔电导率
答：
（１）因为Ｇ＝１/R,G=R*A/1
所以１/A=kR=0.2786*82.4=22.96m-1
（2）K2=1/R2A=1/376*22.96=0.06105s²m-1
（3）因为∧m＝KVm=k/c
所以∧m（K2SO4）＝k/c=6.11*10-2/0.0025*103
=0.0245s²m2²m-1
2.25℃时分别测得饱和AgCl水溶液和纯水的电导率为3.41×10-4S·m-1和1.52×10-4S·m-1，已知
=61.92×10-4S·m2·mol-1，
=76.34×10-4S·m2·mol-1，求AgCl的溶度积
。
答：
已知
=61.92×10-4S·m2·mol-1
=76.34×10-4S·m2·mol-1
∧m（AgCl）=
=（61.92+76.34）*10-4=1.382*10-2s²m2mol-1
根据C（饱和）＝[k（溶液）－k（水）]/
=[（3.41-1.52）*10-4]/1.382*10-2
=1.37*10-2mol²m
根据溶解度定义：
每kg溶液溶解的固体kg数，对于极稀溶液＝１dm-3溶液，根据AgCl的标准活度积为：
（AgCl）＝c（Ag+）/cө²c（Cl-）/cө
=（1.37*10-5）2=1.88*10-10
3.25℃时，已知
，
，对于电池
Pt│Cl2（g）│Cl-‖MnO4-,H+，Mn2+│Pt，
（1）写出该电池的电极反应和电池反应
（2）求25℃时该电池的标准电动势
（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。
答：
（１）负极（氧化反应）：
２Cl--2eCl2
正极（还原）反应：
ＭnO4+8H++5e-→Mn2++4H2O
电池反应：
２MnO4-+16H++10Cl-→2Mn2++5Cl2+8H2O
（2）Eө=1.507-1.358=0.149V
（3）E=Eө-（RT）/（Vf）In[（CMn）2*（Ccl）5*（CH2O）8）/C2（MnO4-）
=0.149-（8.314*298/10/96500）=0.0543V
4.25℃时，测得电池
H2（101.3kPa）｜H2SO4（m=0.5）｜Hg2SO4（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
（2）求H2SO4在溶液中的离子平均活度系数
答：
正极反应：
Hg2SO4（s）+2e→2Hg（l）+SO42-
负极反应：
H2-2e→2H+
电池反应：
Hg2SO4（s）+H2→2Hg（l）+SO42-+2H+
（2）求H2SO4在溶液中的离子平均活度系数
答：
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√，错误打×）
1.测得反应
的反应级数等于1，该反应可能是基元反应。
（×）
二、填空题
1.某化学反应A+B→P的速率方程是
，该反应的反应级数等于3。
2.某化学反应A→P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：
合成氨反应不可能是基元反应。
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，这样的反应称为假一级反应。
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A
B，A
C，已知活化能E1＞E2，请问：
（1）温度升高，k2增大、减小或保持不变？
（2）升高温度对两种产物的比值有何影响？
答：
（1）温度升高，k2增大；
（2）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：
（1）反应速率常数
（2）反应的初始速率
（3）反应时间为20min时的瞬时速率
（4）40min时已水解的蔗糖百分数
k=0.0193min-1；r0=5.79×10-3mol·dm-3·min-1；r==3.94×10-3mol·dm-3·min-1；53.8%
解：
（1）k=0.0193min-1；
（2）r0=5.79×10-3mol·dm-3·min-1；
（3）r==3.94×10-3mol·dm-3·min-1；
（4）40min时已水解的蔗糖百分数=53.8%
2.气相反应2HI→H2＋I2是二级反应，508℃时的速率常数为1.21×10-8Pa-1·s-1。
当初始压力为100kPa时，求：
（1）反应半衰期
（2）HI分解40%需要多少时间
解：
反应半衰期826.4s
HI分解40%需要551.0s
3.青霉素G的分解为一级反应，测得37℃和43℃时的半衰期分别为32.1h和17.1h，求该反应的活化能和25℃时的速率常数。
解：
活化能=85.60kJ·mol-1
25℃时的速率常数=5.68×10-3h-1
4.5-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4.25×10-4h-1，反应活化能Ea=102.5kJ·mol-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
解：
（1）60℃时的反应半衰期=1631h
（2）25℃时的速率常数=5.525×10-6h-1
（3）25℃时分解10%所需的时间=1.907×104h
第八章表面现象
一、填空题
1.20℃时,水的表面力σ=7.275×10-2N·m-1，水中直径为10-6m的气泡所受到的附加压力等于2.91×105Pa。
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凸。
3.将200gHLB=8.6的表面活性剂与300gHLB=
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