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天津大学物理化学第五版下册习题答案(含第六章)

第七章电化学

7.1 用铂电极电解CuCl 2溶液。通过的电流为20A ，经过15min 后，问：（1）在阴极上能析出多少质量的Cu?（2）在的27℃，100kPa 下阳极上能析出多少体积的的Cl 2（g ）？

解：电极反应为：阴极：Cu 2+ + 2e - → Cu 阳极： 2Cl - －2e - → Cl 2（g ）则：z= 2根据：Q = nzF =It

()22015Cu 9.32610mol 296500

It n zF -?=

==?? 因此：m （Cu ）=n （Cu ）× M （Cu ）= 9.326×10-2×63.546 =5.927g 又因为：n （Cu ）= n （Cl 2） pV （Cl 2）= n （Cl 2）RT 因此：3223

Cl 0.093268.314300

Cl 2.326dm 10010

n RT V p ??=

==?（）（） 7.2 用Pb （s ）电极电解PbNO 3溶液。已知溶液浓度为1g 水中含有PbNO 31.66×10-2g 。通电一定时间后，测得与电解池串联的银库仑计中有0.1658g 的银沉积。阳极区的溶液质量为62.50g ，其中含有PbNO 31.151g ，计算Pb 2+的迁移数。

解法1：解该类问题主要依据电极区的物料守恒（溶液是电中性的）。显然阳极区溶液中Pb 2+的总量的改变如下：

n 电解后(

12Pb 2+)= n 电解前(12Pb 2+)+ n 电解(12Pb 2+)- n 迁移(1

Pb 2+) 则：n 迁移(12Pb 2+)= n 电解前(12Pb 2+)+ n 电解(12Pb 2+)- n 电解后(1

Pb 2+)

n 电解(

12Pb 2+

)= n 电解(Ag) = ()()3Ag 0.1658 1.53710mol Ag 107.9

m M -==? 2

23162.501.1511.6610(Pb ) 6.15010mol 1

2331.22n -+--??==??解前（）电

2311.151(Pb ) 6.95010mol 1

2331.22

n +-==??解后电

n 迁移(

Pb 2+

)=6.150×10-3+1.537×10-3-6.950×10-3=7.358×10-4mol ()

242321Pb 7.358102Pb 0.4791 1.53710

(Pb )2

n t n +

-+?==?移解（）=迁电解法2：解该类问题主要依据电极区的物料守恒（溶液是电中性的）。显然阳极区溶液中3NO -

的总量的改变如下：

n 电解后(3NO -

)= n 电解前(3NO -

) + n 迁移(3NO -

)

则：n 迁移(3NO -

)=n 电解后(3NO -

)- n 电解前(3NO -

)

n 电解后(3NO -

)=2311.151

(Pb ) 6.95010mol 1

331.22

n +

=??解后电

n 电解前(3

NO -)=2

23162.501.1511.6610(Pb ) 6.15010mol 1

2331.22

n -+--??=

=??解前（）电 n 迁移(3NO -

) = 6.950×10-3-6.150×10-3 = 8.00×10-4mol

()

NO 8.010NO 0.5211.53710

n t n -

-?==?移解

（）=

迁电则： t （Pb 2+）= 1 - t （3NO -

）= 1 – 0.521 = 0.479

7.3 用银电极电解AgNO 3溶液。通电一定时间后，测知在阴极上析出0.078g 的Ag ，并知阳极区溶液中23.376g ，其中含AgNO 30.236g 。已知通电前溶液浓度为1kg 水中溶有7.39g AgNO 3。求Ag +和3NO -

迁移数。

解法1：解法1：解该类问题主要依据电极区的物料守恒（溶液是电中性的）。显然阳极区溶液中Ag +的总量的改变如。

n 电解后(Ag +)= n 电解前(Ag +)+ n 电解(Ag +)- n 迁移(Ag +) 则：n 迁移(Ag +)= n 电解前(Ag +)+ n 电解(Ag +)- n 电解后(Ag +) n 电解(Ag +)=

()()4Ag 0.078

7.22910mol Ag 107.9

m M -==?

()3

323.3760.2367.3910(Ag ) 1.00710mol 169.87

n -+

--??=

=?解前电

30.236

(Ag ) 1.38910mol 169.87

n +-=

=?电解后

n 迁移(Ag +) = 1.007×10-3+7.229×10-4-1.389×10-3=3.403×10-4mol

()4

Ag 3.40310Ag 0.477.22910

n t n +-+

-?==?移解

（）=

迁电则：t （3NO -

）= 1 - t （Ag +）= 1 – 0.471 = 0.53

解法2：解该类问题主要依据电极区的物料守恒（溶液是电中性的）。显然阳极区溶液中3NO -

的总量的改变如下：

n 电解后(3NO -

)= n 电解前(3NO -

) + n 迁移(3NO -

)

则：n 迁移(3NO -

)=n 电解后(3NO -

)- n 电解前(3NO -

)

n 电解后(3NO -

)=30.236

(Ag ) 1.38910mol 169.87

n +

=?解后电

n 电解前(3NO -

)=()3

323.3760.2367.3910(Ag

) 1.00710mol 169.87

n -+

--??=

=?解前电

n 迁移(3NO -

) = 1.389×10-3-1.007×10-3 = 3.820×10-4mol

n 电解(Ag +)=

()()4Ag 0.078

7.22910mol Ag 107.9

m M -==?

()

433

NO 3.82010NO 0.537.22910

n t n -

-?==?移解

（）=

迁电则： t （Ag +）= 1 - t （3NO -

）= 1 – 0.528 = 0.47

7.4 在一个细管中，于0.3327mol·dm -3的GdCl 3溶液的上面放入0.073mol·dm -3的LiCl 溶液，使它们之间有一个明显的界面。令5.594mA 的电流直上而下通过该管，界面不断向下移动，并且一直是很清晰的。3976s 以后，界面在管内向下移动的距离相当于1.002cm -3的溶液在管中所占的长度。计算在实验温度25℃下，GdCl 3溶液中的t （Gd 3+）和t （Cl -）。

解：此为用界面移动法测量离子迁移数。 1.002cm -3溶液中所含Gd 3+的物质的量为：

n （Gd 3+）= c V= 0.03327×1.002×10-3 = 3.3337×10-5mol

所以Gd 3+和Cl -的的迁移数分别为：

33533

(Ge )(Ge ) 3.333710396500(Ge )0.4345.594103976

Q n zF t Q It ++-+

-???====?? t （Cl -）= 1 - t （Gd 3+）= 1 -0.434 = 0.566

7.5 已知25℃时0.02mol·dm -3KCl 溶液的电导率为0.2768S·m -1。一电导池中充以此溶液，在25℃时测得其电阻为453W 。在同一电导池中装入同样体积的质量浓度为0.555 mol·dm -3的CaCl 2溶液，测得电阻为1050Ω。计算（1）电导池系数；（2）CaCl 2溶液的电导率；（3）CaCl 2溶液的摩尔电导率。解：（1）电导池系数为

cell

cell cell K K G K R R

κκ==

=即

则： K cell = 0.2768×453 = 125.4m -1 （2）CaCl 2溶液的电导率

1cell 125.4

0.1994S m 1050

K R κ-==?=

（3）CaCl 2溶液的摩尔电导率

m 3

0.1194110.9830.02388S m mol 0.55510

Λ-??=

=?=

7.6.已知25℃时()21m 4NH Cl 0.012625S m mol Λ∞

-=??，4NH t +

（

）=0.4907。试计算()m 4NH Λ∞+及()m Cl Λ∞

-。

解：离子的无限稀释电导率和电迁移数有以下关系

()()4

m 4321m 4NH NH Cl 0.49070.012625

NH 6.19510S m mol 1

t ΛΛν+∞

∞+--+

?=??（）

()()

()m 43

21m Cl NH Cl 10.49070.012625Cl 6.43010

S m mol 1

t ΛΛν-∞

∞----

?-=

??=?（）

或

m m +m

ΛνΛνΛ∞∞∞

+-=+，，-

()m Cl Λ∞-=()m 4NH Cl Λ∞-()m 4NH Λ∞

+= 0.012625-6.195×10-3 = 6.430×10-3S·

m 2·mol -1 7.7 25℃将电导率为0.14S·m -1的KCl 溶液装入一电导池中，测得其电阻为525W 。在同一电导池中装入0.1 mol·dm -3的NH 3·H 2O 溶液，测得电阻为2030W 。利用表7.3.2中的数据计算NH 3·H 2O 的解离度

及解离常熟K

。

解：查表知NH 3·H 2O 无限稀释摩尔电导率为

()()()m 32m 4m NH H O NH OH ΛΛΛ∞∞+∞

-=+?

= 73.5×10-4+198×10-4 =271.5×10-4S·m 2·mol -1

()()()

()()

()()()()()()m 3232m 3232m 32cell 3232m 323232m 324NH H O NH H O NH H O NH H O NH H O NH H O (KCl (KCl NH H O NH H O NH H O NH H O NH H O 0.141525

0.110002030271.5100.01344a c K G R c c R ΛκΛΛκΛΛ∞∞

∞∞

===????=

????=????????）） m

t t νΛνΛΛΛ∞

∞

+-+-∞

∞

==，，-

()()()()()2225430.013440.1 1.83410110.013NH OH NH H O 441

K c c c c ca c a c c

+--?????????????====??--?

7.8 25 ℃时水的电导率为5.5×10-6 S·m -1，密度为997.0kg·m -2。H 2O 中存在下列平衡：H 2O

H ++ OH -，计算此时H 2O 的摩尔电导率、解离度和H +的浓度。已知：Λm ∞(H +

)

= 349.65×10-4S·m 2·mol -1，Λm ∞(OH -) = 198.0×

10-4S·m 2·mol -1。解：22m 2222(H O)(H O)

(H O)(H O)(H O)/(H O)

k k c M Λρ=

61121

35.5109.9310S m mol 997.0910/18

---?==????

()()()()()

()m 2m 2+

m 2m m 11

421

H O H O =H O H +OH 9.92910S m mol

1.813103.49.65+198.010S m mol

ΛΛαΛΛΛ∞∞∞

------=???=????

97322997

(H )(H O)/(H O) 1.81310 1.00410mol md 18

c ca M a ρ+---===??=??

7.9已知25 ℃时水的离子积K w =1.008×10-14，NaOH 、HCl 和NaCl 的m Λ∞

分别等于0.024811

S·m 2·mol -1，0.042616 S·m 2·mol -1和0.0212545 S·m 2·mol -1。

（1）求25℃时纯水的电导率；

（2）利用该纯水配制AgBr 饱和水溶液，测得溶液的电导率κ（溶液）= 1.664×10-5 S·m -1，求AgBr （s ）在纯水中的溶解度。

已知：Λm ∞（Ag +）= 61.9×10-4S·m 2·mol -1，Λm ∞（Br -）=78.1×

10-4S·m 2·mol -1。解：（1）水的无限稀释摩尔电导率为

()()()()

m 2m m m 21

H O OH -=0.042616+0.024811-0.012645=0.HCl Na NaCl 054777S m mol

ΛΛΛΛ∞∞∞∞

-??=+

纯水的电导率

w (OH )(H )c c ca K ca c c c -+??=?== ???

，即：

()()

m 2m m 222H O H O H O =

H O =c a ΛΛΛκ∞，

即有：

(

)(

)

2m 23-61

H O H O 1100.054777 5.50010S m κΛ∞

-==????=

（2）κ（溶液）=κ（AgBr ）+κ（H 2O ）即：κ（AgBr ）=κ（溶液）-κ（H 2O ）

=1.664×10-5 – 5.500×10-6 = 1.114×10-5 S·m -1

()()()()

m m m m -4-4-221

+-=61.910+78.110=1.4010S m mo AgBr AgBr Ag Br l ΛΛΛΛ∞∞∞

-≈??=+???

()()

()()5

432

m m 1.11AgBr AgBr AgBr AgBr 410=

7.95710mol m 1.4010

c c

κΛκΛ----?=?=??，即= 7.10 应用德拜-休克尔极限公式计算25℃时0.002mol·kg -1CaCl 2溶液中γ（Ca 2+）、γ（Cl -）和γ±。

解：离子强度

()B

2122

B 110.00220.00m 2210.006kg 22ol I b z -??=

=?+??-=??

?∑ 根据：

+lg =-lg =-i i Az Az z γγ±-

即有：222lg Ca =-Ca =0.6995γγ++?（）0.5092；（）

(

--lg Cl =--1Cl =0.9132γγ?（）0.509；（）

+lg =-0.50920.07885=0.8340Az z γγ±-±=-??-=-；

7.11 现有25℃时，0.01mol·kg -1BaCl 2溶液。计算溶液的离子强度I 以及BaCl 2的平均离子活度因子γ±和平均离子活度。

解：离子强度

()B

2122

B 110.0120.01m 210.03kg 22ol I b z -??=

=?+??-=??

?∑ 根据：

+lg =-2-1=0.6663Az z γγ±±???；

()()

1/3

2120.010.02 1.58710kg mol b b b ν

νν+-

-±+--==?=??

1.587100.66630.010571

b a b γ-±±±?==?=

7.12 25℃时碘酸钡Ba(IO 4)2在纯水中的溶解度为5.46×10-4mol·dm -3。假定可以应用德拜-休克尔极限公式，试计算该盐在0.01 mol·dm -3中CaCl 2溶液中的溶解度。

解：先利用25 ℃时碘酸钡Ba(IO 4)2在纯水中的溶解度求该温度下其溶度积。由于是稀溶液可近似看作b B ≈c B ，因此，离子强度为

()B

2242-4

3B 111 5.46102 5.461021 1.63810kg 22mol I b z ---??=

=??+???-=???

?∑

+lg =-2-1=0.9095Az z γγ±-

±??；

()()3

-422

33-10

0sp 4

5.4610=Ba IO 4=40.9095=4.898101b K a a b γ+

?????=??? ? ?????

设在0.01 mol·dm -3中CaCl 2溶液中Ba(IO 4)2的溶解度为，则 ()()B

1222

B 110.0120.0121+630.01+kg 22mol I b z b b -??=

=?+??-=??

?∑

+lg =-2-1Az z γ±-

()(

223sp 4=Ba IO 4b b K a a b b γγ+-±±

??==

???

；

-44.96610=

b b

b γγ±±

整理得到

lg =-1.7632γ±采用迭代法求解该方程得γ±=0.6563

所以在0.01 mol·dm -3中CaCl 2溶液中Ba(IO 4)2的溶解度为

-4

-414.966101

==7.56610kg 0.6563

mol b b γ-±??=??

c B ≈b B = 7.566×10-4mol·dm -3

7.13 电池Pt|H 2（101.325kPa ）|HCl （0.10 mol·kg -1）|Hg 2Cl 2（s ）|Hg 电动势E 与温度T 的关系为：

36=0.0694+1.88110-2.910V K K E T T --??

?? ???

（1）写出电池反应；

（2）计算25 ℃时该反应的Δr G m 、Δr S m 、Δr H m 以及电池恒温可逆放电时该反应过程的Q r,m 。

（3）若反应在电池外在同样条件恒压进行，计算系统与环境交换的热。解：（1）电池反应为

()()()()22211

H g +Hg Cl s =Hg l +HCl aq 22

（2）25 ℃时

()2

=0.0694+1.88110298.15-2.910298.15=0.3724V E --????

3641=1.88110-2 2.910298.15 1.51710V K p

dE dT ----??????=?? ??? 因此，Δr G m = -zEF = -1×96500×0.3724 = -35.94 kJ·mol -1

4-11r 196500 1.5171014.64J mol K p

dE S zF dT --???==???=?? ???

Δr H m =Δr G m +T Δr S m = -35.94 + 14.64×298.15×10-3 = -31.57 kJ·mol -1 Q r,m = T Δr S m = 4.36 kJ·mol -1

（3）Q p ,m =Δr H m = -31.57 kJ·mol -1

7.14 25 ℃时，电池Zn|ZnCl 2（0.555 mol·kg -1）|AgCl （s ）|Ag 的电动势E = 1.015V 。已知E

（Zn 2+|Zn ）=-0.7620V ，E

（Cl -|AgCl|Ag ）=0.2222V ，电池电动势的温度系数为：

=-4.0210V K p

dE dT --???? ??? （1）写出电池反应；

（2）计算反应的标准平衡常数K

；（3）计算电池反应的可逆热Q r,m ；

（4）求溶液中ZnCl 2的平均离子活度因子γ±。解：（1）电池反应为

Zn （s ）+ 2AgCl （s ）= Zn 2+ + 2Cl - + 2Ag （s ）

（2）

r m =-ln G RT K zE F ?=-

即：()20.22220.762096500ln 76.638.314298.15

zE F K

RT ?--?????===?

= 1.90×1033

（3）r,m r m =p

dE Q T S zFT dT ???=

???

()4-1296500 4.0210298.1523.13kJ mol -=??-??=-?

（4）()()3

2230ln Zn Cl ln 4b RT RT E E a a E zF zF b γ+-±??=-=- ???

()3

38.314298.150.55551.0150.22220.7620ln 42965001γ±???=--- ????

γ± = 0.5099

7.15 甲烷燃烧过程可设计成燃料电池，当电解质微酸性溶液时，电极反应和电池反应分别为：

阳极：CH 4（g ）+ 2H 2O （l ）= CO 2（g ）+ 8H + + 8e - 阴极：2 O 2（g ）+ 8H + + 8e - = 2H 2O （l ）

电池反应： CH 4（g ）+ 2 O 2（g ）= CO 2（g ）+ 2H 2O （l ）

已知，25℃时有关物质的标准摩尔生成吉布斯函数f m G ?

为：

4221f m /kJ mol G -??

-50.72

-394.359

-237.129

计算25℃时该电池的标准电动势。

解：()r m B

f m B

B G G ν

?∑

()()()()

()()f m 2f m 2f m 4f m 21

CO g +2H O l -CH g -2O g =-394.359+2-237.129--50.72=-817.897kJ mol G G G G -=??????，，，，

因为：r m G zE F ?=-

3r m 817.89710=-==1.0595V 896500

G E zF ???

7.16写出下列各电池的电池反应。应用表7.7.1的数据计算25 ℃时各电池的电动势、各电池反应的摩尔Gibbs 函数变及标准平衡常数，并指明的电池反应能否自发进行。

（3）Cd| Cd 2+（a =0.01）‖Cl -（a =0.5）| Cl 2（100kPa ）| Pt 解：（1）电池反应： H 2（g ）+ Cl 2（g ）= 2HCl

()228.314298.15

ln HCl 1.3579ln 0.8 1.3636V 296500

RT E E a zF ?=-

=-=? -1r m =-2 1.363696500=-263.17kJ mol G zEF ?=-???

r m =-ln G RT K zE F ?=-

[]2 1.3579096500ln 105.7268.314298.15

zE F K

RT ?-?===?

= 8.24×1045

r m 0G zE F ?=-<，故件下反自行。

（2）电池反应： Zn （s ）+ 2AgCl （s ）= ZnCl 2 + 2Ag （s ）

()()28.314298.15

ln ZnCl 0.22216+0.7620ln 0.60.9907V 296500

RT E E a zF ?=-

=-=? -1r m =-20.990796500=-191.20kJ mol G zEF ?=-???

r m =-ln G RT K zE F ?=-

()20.22213-0.762096500ln 76.6268.314298.15

zE F K

RT ?-?????===?

= 1.898×1033

r m 0G ?<，故件下反自行。

（3）电池反应： Cd （s ）+ Cl 2（g ）= Cd 2+ + 2Cl -

()()()()22-2

ln Cd Cl 8.314298.151.3579+0.4032ln 0.010.5 1.8381V

296500

E E a a zF

+=-

?=-?=? -1r m =-2 1.838196500=-354.75kJ mol G zEF ?=-???

r m =-ln G RT K zE F ?=-

()2 1.3579-0.403296500ln 137.1198.314298.15

zE F K RT ?-?????==

= 3.55×1059

r m 0G ?<，故件下反自行。

7.17 应用表7.4.1的数据计算下列电池在25 ℃时的电动势。 Cu| CuSO 4 （b 1=0.01mol·kg -1）‖CuSO 4 （b 2=0.1mol·kg -1）| Cu 解：该电池为浓差电池，电池反应为

CuSO 4 （b 2=0.1mol·kg -1）→ CuSO 4 （b 1=0.01mol·kg -1）查表知，γ±（CuSO 4，b 1=0.01mol·kg -1）= 0.41 γ±（CuSO 4，b 2=0.1mol·kg -1）= 0.16

()()

1424,11

,22CuSO ln

CuSO 8.314298.150.410.01ln ln 0.01749V

2965000.160.10

a RT E E zF a

b RT b b zF b γγ±±=-

??=-=-=??

7.18在25℃时，电池Pt|H 2（100kPa ）|HCl （b =0.10 mol·kg -1）|Cl 2（100kPa ）|Pt 电动势为1.4881V ，试计算HCl 溶液中HCl 的平均离子活度因子。

解：该电池的电池反应为

H 2（g ，100kPa ）+ Cl 2（g ，100kPa ）= 2HCl （b =0.10 mol·kg -1 ）

根据Nernst 方程

()()()()()

22222HCl ln ln HCl H /Cl /8.314298.15

1.4881 1.3579ln HCl 296500

a RT RT E E E a zF zF p p p p a =-=-?????????=-

()()

2HCl 6.2910HCl a b a a b γγ-±±

±=???== ???

，即 7.19 25℃时，实验测定电池Pb| PbSO 4（s ）| H 2SO 4（0.01 mol·kg -1）| H 2（g ，p ）| Pt

的电动势为0.1705V 。已知25℃时，f m G ? （H 2SO 4，aq ）=f m G ? （2-4SO ，aq ）= -744.53kJ·mol -1，f m

G ?

（PbSO 4，s ）= -813.0kJ·mol -1。（1）写出上述电池的电极反应和电池反应；（2）求25℃时的E （2-4SO | PbSO 4|Pb ）；（3）计算0.01 mol·kg -1 H 2SO 4溶液的a ±和γ±。解：（1）上述电池的电极反应和电池反应如下

正极：2H + + 2e - = H 2（g ，p ）

负极：Pb （s ）+ 2-4

SO - 2e - = PbSO 4（s ）电池反应：H 2SO 4（0.01 mol·kg -1）+ Pb （s ） = PbSO 4（s ）+ H 2（g ，p ）

（2）()r m B

f m B

B G G ν

?∑

()()(

)()

(

)f m 4f m 2f m

24f m 1P b S O s +2H g -H S O a q -P b s

=-813.0+0--744.53-0=-68.47k J m o l

G G G G -=?????，，，，

因为：(

)

r m 244=H H Pt -SO PbSO Pb G zE F z E E F +?=--（）

（）

32-r m 44-68.4710SO PbSO Pb ===-0.3548V 296500

G E zF ???（）

（3）()()()()

2232424H /H /ln =ln H SO H SO p p p p RT RT E E E zF a zF a ±????????=--

(){}[]()

324100/1008.314298.150.17050--0.3548ln 296500H SO a ±?=-

()-324H SO =8.36910a ±?

()(){

}

()

1/3

22-124H SO H SO =0.020.01 1.587410mol kg b b b +-±=?=??

()()-3

4222

41=H SO =8.369410=0.5271.H S 587410

O b a b b a b γγ±±-±±±±?????

= ?

，即

7.20 浓差电池Pb│PbSO 4（s ）│CdSO 4（b 1，γ±，1）‖CdSO 4（b 2，γ±，2）│PbSO 4（s ）│Pb ，其中b 1=0.2 mol·kg -1，γ±，1=0.1；b 2=0.02 mol·kg -1，γ±，2=0.32，已知在两液体接界处Cd 2+离子的迁移数的平均值为t （Cd 2+）=0.37。

（1）写出电池反应；

（2）计算25 oC 时液体接界电势E (液界)及电池电动势E ；解：电池反应

CdSO 4（a ±，1）→ CdSO 4（a ±，2）

由7.7.6式

()()

=ln a RT E t t zF a ±+-±-，

，液界

,213,1

,2,20.20.02

=0.10.02=0.32 6.41011

b b a a b

b γγ±±-±±±±=?

==?=?，1，； ()()33

8.314298.150.02

=0.370.63ln 3.80510296500 6.410

E --?-?

=???液界V 电池电动势

()()()1112223

ln +ln =2ln 8.314298.150.02

=20.37ln 0.010******** 6.410a a a RT RT RT E E E t t t zF a zF a zF a ±±±+-+±±±-=-???=??，，，，，，差液界V

浓

7.21为了确定亚汞离子在水溶液中是以Hg + 还是以2+2Hg 形式存在，涉及了如下电池

-3-333-3

-3

HNO 0.1mol dm HNO 0.1mol dm Hg

Hg 0.263mol dm

2.63mol dm

????硝酸汞硝酸汞

测得在18℃ 时的E = 29 mV ，求亚汞离子的形式。

解：设硝酸亚汞的存在形式为2+2Hg ，则电池反应为

(){}

()(){}

(){}

()(){}

313232232232323123222NO NO Hg NO Hg NO 2NO NO Hg NO Hg NO a a a a --

--??+→??

??+??

电池电动势为

()()()()22312322132232NO Hg NO -ln

NO Hg NO a a RT E zF a a --??

=??

作为估算，可以取()()()()123213

1232Hg NO NO NO Hg NO c a a a c -

-??

????=≈??；

()()22322232Hg NO Hg NO c a c ??

???≈??

。 ()()()()22312322132232NO Hg NO -ln

NO Hg NO 8.314291.150.263=-ln =29mV

296500 2.63

a a RT E zF a a -

-????=????

?? 所以硝酸亚汞的存在形式为2+2Hg 。

7.22 电池Pt │H 2（g ，100kPa ）│待测pH 的溶液‖1mol·dm -3KCl │Hg 2Cl 2（s ）│Hg ，在25℃时测得电池电动势E =0.664V ，试计算待测溶液的pH 。

解：电极及电池反应为阳极：H 2（g ，100kPa ）- 2e - = 2H + 阴极：Hg 2Cl 2（s ）+ 2e - = 2 Hg （l ）+ 2 Cl -

电池反应：H 2（g ，100kPa ）+ ：Hg 2Cl 2（s ）= 2 Hg （l ）+ 2H + + 2 Cl - 查表知（表7.8.1），在所给条件下甘汞电极的电极电势为

，则：

()()()()2222H Cl ln =0.2799ln H H /a a RT RT E E a zF zF p p +-+

=--????

()28.314298.15

0.664=0.2799ln H 296500

a +?-

a （H +）= 3.21×10-7

pH=lg a （H +）= lg3.21×10-7 = 6.49

7.23 在电池Pt│H 2（g ，100kPa ）│HI 溶液（a =1）│I 2（s ）│Pt 中，进行如下电池反应：（1）H 2 （g ，100kPa ）+ I 2 （s ）

2HI （a =1）（2）12H 2（g ，p

） + 12

I 2（s ）

HI （aq,a =1）

应用表7.7.1的数据计算两个电池反应的E 、r m G ?

和K 。

解：（1）电池反应为H 2 （g ，100kPa ）+ I 2 （s ）2HI （a =1）时，电池

反应处于标准态，即有：

= E

｛I -（a =1）│I 2│Pt ｝- E

｛H +（a =1）│H 2（g ，100kPa ）│Pt ｝

= E

｛I -溶液（a =1）│I 2（s ）│Pt ｝

= 0.5353V

()1r m 1=20.535396500103.31kJ mol G zE F -?=--??=-?

()18

r m 1033101exp()exp 1.26108.314298.15G K RT -???===? ?

???

（2）电动势值不变，因为电动势是电池的性质，与电池反应的写法无关， E

= 0.5353V Gibbs 自由能的变化值降低一半，因为反应进度都是1 mol ，但发生反应的物质的量少了一半，即

1r m r m 1(2)(1)51.66 kJ mol 2G G -?=

?=-?

根据平衡常数与Gibbs 自由能变化值的关系，

1118

(2)(1) 1.2610 1.1210K K ????==?=?????

7.24 将下列反应设计成原电池，并应用表7.7.的数据计算25时电池反应的r m G ?

和

K 。

（1）2Ag + + H 2 （g ）= 2 Ag + 2H + （2）Cd + Cu 2+ = Cd 2+ + Cu （3）Sn 2+ + Pb 2+ = Sn 4+ + Pb （4）2Cu + = Cu 2+ + Cu

解：（1）Pt│H 2（g ，100kPa ）│H +（a =1）‖Ag +（a =1）│Ag

（1） = E

（右）- E

（左）= 0.7994V

()()1r m 11=20.799496500154.28kJ mol G zE F -?=--??=-?

()()

r m 27

120.7994965001exp(

)exp 1.07108.314298.15G K

-?????===? ?

???

（2）Cd │Cd 2+（a =1）│Cu 2+（a =1）│Cu

同理可求：E

（2） = E

（右）- E

（左）=0.3417-（-0.4032）=0.7449V

()()1r m 22=20.744996500143.76kJ mol G zE F -?=--??=-?

()()

r m 25

220.7449965002exp(

)exp 1.54108.314298.15G K

-?????===? ?

???

（3）Pt│Sn 2+（a =1），Sn 4+（a =1）│Pb 2+（a =1）│Pb

同理可求：E

（3） = E

（右）- E

（左）= -0.1264 – 0.151 = -0.2774V

()()()1r m 33=2-0.27719650053.54kJ mol G zE F -?=--??=?

()()

()r m -10

32-0.2774965003exp(

)exp 4.17108.314298.15G K

-?????===? ????

（4）Pt│Cu + （a =1），Cu 2+（a =1）│Cu +（a =1）│Cu

同理可求：E

（4） = E

（右）- E

（左）= 0.521 – 0.153 = 0.368V

()()1r m 44=20.36896500-35.51kJ mol G zE F -?=--??=?

()()

r m 6

420.368965004exp(

)exp 1.67108.314298.15G K RT

-?????===? ????

7.25 将反应Ag （s ） +

Cl 2 （g ）= AgCl （s ）设计成原电池，已知在25℃时，1f m (AgCl s)=-127.07kJ mol H -??，，1f m (AgCl s)=-109.79kJ mol G -??，

，标准电极电

势E

（Ag +│Ag ）= 0.7994V ，E

（Cl -│Cl 2（g ）│Pt ）=1.3579V 。

（1）写出电极反应和电池图示；

（2）求25℃时电池可逆放电2F 电荷量时的热Q r ；（3）求25℃时AgCl 的活度积。解：（1）电极反应和电池图示如下：阳极：Ag （s ）+ Cl - - e - = AgCl （s ）阴极：

Cl 2 （g ）+ e - = Cl - 电池图示：Ag|AgCl （s ）|Cl - ｛a （Cl -）｝|Cl 2（g ，p

）|Pt

()

()()()r m B f m B

f m f m 2f m 1

B 1AgCl s -CI g -Ag s 2

=-109.79kJ mol G G G G G ν-?=?=????∑（2），，，

同理

同理可求：1r m f m =(AgCl s)=-127.07kJ mol H H -???，

r m r m r m

-G H T S ?=??

(){}3

-11r m r m

r m

127.07109.7910-=57.96J mol K 298.15

H G S T ----????=

=-??

Q r = n T r m S ?

= 2×298.15×（-57.96）= -34.56kJ

（3）3r m r m 109.7910=- 1.1377V 196500

G G zE F E zF ?-??=-=-=?；即：

= E

（右）- E

（左）= 1.3579 –E

（Cl -│AgCl （s ）│ Ag ）

（Cl -│AgCl （s ）│ Ag ）= 1.3579 – 1.1378 = 0.2201V

解法1：设计原电池：Ag │Ag +‖Cl -│AgCl （s ）│ Ag 电池反应：AgCl （s ）

Ag + + Cl -

()()()

sp Cl AgCl s Ag Ag Ag -

ln Ag Cl =Ag Ag -ln AgCl RT

E E a a zF

RT E K zF

+-+=（│（）│）（│）（│）

()sp 8.314298.150.22010.7994-

ln AgCl 196500

K ?=?

()-10sp AgCl =1.6110K ?

解法2：根据能斯特方程：

()Cl AgCl s Ag Ag Ag ln Ag RT

E E a zF

+=+

（│（）│）（│） ()()()()_

sp sp

g l =g

l g =g l /l K a a a K a +

（A C ）A C ，即：A （A C ） C

则：()_sp Cl AgCl s Ag Ag Ag ln g l /l RT

E E K a zF

=+（│（）│）

（│）（A C ） C sp 8.314298.15

0.22010.7994ln g l /1196500

K ?=+

?（A C ）

()-10sp AgCl =1.6110K ?

7.26 25℃时，电池Pt│H 2（g ，100kPa ）│H 2SO 4（b ）│Ag 2 SO 4（s ）│Ag 的标准电动势E

=0.627V 。已知E

（Ag +│Ag ）= 0.7994V 。

（1）写出电极反应和电池反应；

（2）25℃时实验测得H 2SO 4浓度为b 时，上述电池的电动势为0.623V 。已知此H 2SO 4

溶液的离子平均活度因子γ±= 0.7，求b 为多少；

（3）计算Ag 2 SO 4（s ）的活度积sp K

。解：（1）电极反应和电池反应如下：阳极：H 2（g ，100kPa ）- 2e - = 2H +

阴极：Ag 2 SO 4（s ）+ 2e - = 2Ag （s ）+ 2-4SO

电池反应：H 2（g ，100kPa ）+ Ag 2 SO 4（s ）= 2Ag （s ）+ 2H + + 2-4SO

（2）E

= E

（右）- E

（左）

= E

（2-4SO │Ag 2 SO 4（s ）│Ag ）- E

｛H +

|H 2（g ）|Pt ｝

即：E

（2-4SO │Ag 2 SO 4（s ）│Ag ）= 0.627V

()()(){}()()

()22224422H SO H SO ln ln =-ln H /H /a a a a RT RT E E E E zF zF p p p p +-

-????????

（右）（左）

()(

223

4H SO =b a a a b b γ+-±±±±??== ?

且则：{}3

-ln 4RT b E E E zF b γ±?

?=- ???

（右）（左）

8.314298.150.70.6230.627-ln 42965001b ???

= ????

b = 0.9984 mol·kg -1

（3）()2-424SO Ag SO s Ag Ag Ag ln Ag RT

E E a zF

+=+（│（）│）

（│） ()()()

22-sp 244Ag SO =g SO g K a a a ++（）A ，即：A

2-424SO Ag SO s Ag Ag Ag RT E E zF

+=+（│（）│）

（│） sp 248.314298.15

0.6270.7994ln Ag SO /1296500

K ?=+

?（）

6sp 24Ag SO -?（）=1.48110K

7.27 （1）已知25℃时，H 2O （l ）的标准摩尔生成焓和标准摩尔生成吉布斯函数分别为-285.83 kJ·mol -1和-237.129 kJ·mol -1。计算在氢-氧燃料电池中进行下列反应时电池的电动势及其温度系数，

()()()2221

H g 100kPa +O g 100kPa H O l 2

=，

，（2）应用表7.7.1的数据计算上述电池的电动势。

解：（1）()r m B

f m B

B G G ν

?∑

()()()1f m 2f m 2f m 21H O l -g -g =-237.129kJ mol 2

G G G -=????

，O ，H ，

同理同理可求：1r m f m 2=(H O l)=-285.83kJ mol H H -???，

3r m r m 237.12910=- 1.229V z 296500

G G zE F E F ?-??=-=-=?，即：

r m r m r m

-G H T S ?=??

(){}3

-11r m r m r m 285.83237.12910-=-163.344J mol K 298.15

H G S T ----????=

=??

r m =p

dE S zF dT ??? ???

即：41r m

163.344==-=-8.5610V K 296500p

S dE dT zF -????? ?

???

（3）设计原电池为：

Pt│H 2（g ，100kPa ）│H +（a =1）│O 2（g ，100kPa ）│Pt E

= E

（右）- E

（左）

= E

｛OH - |O 2（g ，p ）|Pt ｝- E

｛H + |H 2（g ，p ）|Pt ｝

= 1.229V

7.28 已知25 ℃时E

（Fe 3+ | Fe ）= -0.036V ，E

（Fe 3+， Fe 2+）=0.770V 。试计算25

oC 时电极Fe 2+ | Fe 的标准电极电势E

（Fe 2+ | Fe ）。

解：上述各电极的电极反应分别为

Fe 3+ + 3e - = Fe （1） Fe 3+ + e - = Fe 2+ （2） Fe 2+ + 2e - = Fe （3）

显然，（3）=（1）-（2），因此

()()()r m r m r m 31-2G G G ?=??

()()()2332-2Fe |Fe -3Fe |Fe Fe |Fe E F E F E F ++++=+

()()()()33223Fe |Fe Fe |Fe Fe |Fe 2

30.0360.770

0.439V

E E E ++++-=

?--=

7.29 已知25 ℃时AgBr 的溶度积13sp 4.8810K -=?

，E （Ag +│Ag ）= 0.7994V ，E

（Br -│Br 2（g ）│Pt ）=1.006V 。试计算25℃时。

（1）银-溴化银电极的标准电极电势E

（Br -│Ag Br （s ）│ Ag ）；

（2）Ag Br （s ）的标准生成吉布斯函数。

解：（1）设计电池Ag │Ag +‖Br -│Ag Br （s ）│ Ag ，电池反应为

Ag Br （s ）

Ag + + Br -

根据Nernst 方程

()sp =Br Ag Br s Ag -Ag Ag -ln Ag Br RT

E E E K F

（│（）│）

（│）沉淀反应平衡时E =0，所以

()sp 13Br Ag Br s Ag =Ag Ag +

ln Ag Br 8.314298.15

0.7994ln 4.881096500

0..0712V

E E K F

-+-?=+?=（│（）│）（│）

（2）设计电池设计电池Ag │Ag Br （s ）‖Br -│ Br 2（l ）│ Pt ，电池反应为

Ag （s ）+

Br 2（l ）=Ag Br （s ）该反应为Ag Br （s ）的生成反应，

()1r m -1 1.0660.0712*******.0kJ mol G zE F -?==-?-?=-?

7.30 25 ℃时用铂电极电解1mol·dm -3的H 2SO 4。（1）计算理论分解电压；

（2）若两电极面积均为1cm 3，电解液电阻为100Ω，H 2（g ）和O 2（g ）的超电势η与电流密度的关系分别为：

{}22H g 0.4720.118lg

A cm J

η-=+?（）

{}22

O g 1.0620.118lg

A cm

η-=+?（）

问当通过的电流为1 mA 时，外加电压为若干。解：（1）电解H 2SO 4溶液将形成电池：

Pt│H 2（g ，100kPa ）│H +（a =1）│O 2（g ，100kPa ）│Pt

该电池的电动势1.229 V 即为H 2SO 4的理论分解电压。

（2）计算得到H 2（g ）和O 2（g ）的超电势η分别为

{}-32H g 0.4720.118lg110=0.1180V η=+?（）

{}-32O g 1.0620.118lg110=0.7080V η=+?（）

电解质溶液电压降：10-3 × 100 = 0.1 V

因此外加电压为：1.229 + 0.1 + 0.7080 + 0.1180 = 2.155V

天津大学《物理化学》第五版-习题及解答

天津大学《物理化学》第五版习题及解答目录第一章气体的pVT性质 (2) 第二章热力学第一定律 (6) 第三章热力学第二定律 (24) 第四章多组分系统热力学 (51) 第五章化学平衡 (66) 第六章相平衡 (76) 第七章电化学 (85) 第八章量子力学基础 (107) 第九章统计热力学初步 (111) 第十一章化学动力学 (118)

第一章气体的pVT性质

1.1 物质的体膨胀系数与等温压缩率的定义如下试推出理想气体的，与压力、温度的关系。解：根据理想气体方程 1.5 两个容积均为V的玻璃球泡之间用细管连结，泡内密封着标准状态下的空气。若将其中的一个球加热到100 °C，另一个球则维持0 °C，忽略连接细管中气体体积，试求该容器内空气的压力。解：由题给条件知，（1）系统物质总量恒定；（2）两球中压力维持相同。标准状态：因此， 1.9 如图所示，一带隔板的容器内，两侧分别有同温同压的氢气与氮气，二者均可视为理想气体。

（1）保持容器内温度恒定时抽去隔板，且隔板本身的体积可忽略不计，试求两种气体混合后的压力。（2）隔板抽取前后，H2及N2的摩尔体积是否相同？（3）隔板抽取后，混合气体中H2及N2的分压立之比以及它们的分体积各为若干？解：（1）等温混合后即在上述条件下混合，系统的压力认为。（2）混合气体中某组分的摩尔体积怎样定义？（3）根据分体积的定义对于分压 1.11 室温下一高压釜内有常压的空气，为进行实验时确保安全，采用同样温度的纯氮进行置换，步骤如下：向釜内通氮气直到4倍于空气的压力，尔后将釜内混合气体排出直至恢复常压。重复三次。求釜内最后排气至恢复常压时其中气体含氧的摩尔分数。解：分析：每次通氮气后至排气恢复至常压p，混合气体的摩尔分数不变。设第一次充氮气前，系统中氧的摩尔分数为，充氮气后，系统中氧的摩尔分数为，则，。重复上面的过程，第n次充氮气后，系统的摩尔分数为，因此。 1.13 今有0 °C，40.530 kPa的N2气体，分别用理想气体状态方程及van der Waals方程计算其摩尔体积。实验值为。

物理化学天津大学第四版答案

物理化学天津大学第四版答案【篇一：5.天津大学《物理化学》第四版_习题及解答】ass=txt>目录第一章气体的pvt性质 ....................................................................................................... (2) 第二章热力学第一定律 ....................................................................................................... . (6) 第三章热力学第二定律 ....................................................................................................... .. (24) 第四章多组分系统热力学 ....................................................................................................... . (51) 第五章化学平衡 ....................................................................................................... .. (66) 第六章相平衡 ....................................................................................................... (76) 第七章电化学 ....................................................................................................... (85) 第八章量子力学基础 ....................................................................................................... . (107) 第九章统计热力学初步 ....................................................................................................... ...... 111 第十一章化学动力学 ....................................................................................................... . (117) 第一章气体的pvt性质 1.1 物质的体膨胀系数与等温压缩率的定义如下

天津大学物理化学教研室《物理化学》(第5版)(下册)配套题库-名校考研真题及模拟试题【圣才出品】

第一部分名校考研真题第7章电化学一、填空题 1．有一酸式氢氧燃料电池Pt,H 2（p 1）?H 2SO 4（a）?O 2（p 2）,Pt，已知氧气电极在酸性条件下的标准电极电势+2(H /O ,Pt) 1.229 V E θ =。若氢气、氧气的分压均为标准大气压，在298.15K、H 2SO 4的活度a＝0.89时，则此电池电动势为（）。[北京科技大学2012 研] 【答案】1.229V 【解析】根据电极电势附表可知，+ 2 θ H /H 0V E =，由于氢气、氧气的分压均为标准大气压，推得 22++++++22222 2H θθθθθθH /O H /H H /O H /H H /O H /H ()-()-ln --ln =-1229V O p p RT RT E E E E E E E .zF p zF p ???? === ? ????? 右左2．已知某电解质正离子的运动速率与负离子的运动速率的关系是：0.6v v -+=，则负离子的迁移数t -等于（），正离子的迁移数t +等于（）。[南京航空航天大学2012 研] 【答案】0.625；0.375【解析】离子的迁移数公式为： ,v v t t v v v v +- +-+-+- = =++

故t +＝0.625，t －＝0.375。 3．电池Ag（s）|Ag +（a 1＝0.090）||Ag +（a 2＝0.072）|Ag（s）在25℃时的电动势 E ＝（）V。[北京科技大学2011研] 【答案】－0.00573 【解析】电池反应为：+ + Ag+Ag (0.072)Ag+Ag (0.090)a a ===此电池为浓差电池，故其标准电动势E θ＝0，根据电池的能斯特方程 B θB B ln RT E E a zF ν=- ∏得8.3142980.090 ln 0.00573V 1964850.072 E ?=- =-?。二、选择题 1．银锌电池Zn│Zn 2+‖Ag +│Ag 的φ$（Zn 2+/Zn）＝－0.761V，φ$（Ag +/Ag）＝0.799V，则该电池的标准电动势E $是（）。[北京科技大学2012研] A．1.180V B．2.359V C．1.560V D．0.038V 【答案】D 【解析】E $＝E $右－E $左＝0.799V－0.761V＝0.038V。

天津大学版物理化学复习提纲

物理化学复习提纲一、热力学第一定律 1. 热力学第一定律：ΔU = Q -W (dU=δQ -δW ,封闭体系、静止、无外场作用) *热Q,习惯上以系统吸热为正值，而以系统放热为负值；功W ，习惯上以系统对环境作功为正值，而以环境对系统作功为负值。 **体积功 δW=（f 外dl ＝p 外·Adl ）=p 外dV=nRT ?21/V V V dV =nRTlnV 2/V 1=nRTlnp 1/p 2 2. 焓：定义为H ≡U+pV ；U ，H 与Q ，W 区别（状态函数与否？）对于封闭体系，Δ H= Qp, ΔU= Qv, ΔU= -W （绝热过程） 3. Q 、W 、ΔU 、ΔH 的计算 a. ΔU=T nCv.md T T ?21= nCv.m(T 2-T 1) b. ΔH=T nCp.md T T ?21= nCp.m(T 2-T 1) c. Q ：Qp=T nCp.md T T ?21；Qv=T nCv.md T T ?2 1 d. T ，P 衡定的相变过程：W=p (V 2-V 1)；Qp=ΔH=n ΔH m ；ΔU=ΔH -p(V 2-V 1) 4. 热化学 a. 化学反应的热效应,ΔH=∑H(产物)-∑H （反应物）＝ΔU+p ΔV (定压反应) b. 生成热及燃烧热，Δf H 0m （标准热）；Δr H 0m （反应热）

c. 盖斯定律及基尔戈夫方程 [G .R.Kirchhoff, (?ΔH/?T)=C p(B) -C p(A)= ΔCp] 二、热力学第二定律 1. 卡诺循环与卡诺定理：η＝W/Q 2=Q 2+Q 1/Q 2=T 2-T 1/T 2,及是 (Q 1/T 1+Q 2/T 2=0)卡诺热机在两个热源T 1及T 2之间工作时，两个热源的“热温商”之和等于零。 2. 熵的定义：dS=δQr/T, dS ≠δQir/T (克劳修斯Clausius 不等式, dS ≥δQ/T ；对于孤立体系dS ≥0，及孤立系统中所发生任意过程总是向着熵增大的方向进行)。熵的统计意义：熵是系统混乱度的度量。有序性高的状态所对应的微观状态数少，混乱度高的状态所对应的微观状态数多，有S=kln Ω, 定义：S 0K =0, 有 ΔS=S (T)-S 0K =dT T Cp T ??/0 3. P 、V 、T 衡时熵的计算： a. ΔS=nRlnP 1/P 2=nRlnV 2/V 1(理气，T 衡过程) b. ΔS=n T T nCp.md T T /21?(P 衡，T 变) c. ΔS=n T T nCv.md T T /21?（V 衡，T 变） d. ΔS=nC v.m lnT 2/T 1+ nC p.m lnV 2/V 1(理气P 、T 、V 均有变化时) 4. T 、P 衡相变过程：ΔS=ΔH 相变/T 相变 5. 判据： a. ΔS 孤｛不能实现可逆，平衡不可逆，自发 00 0?=? （ΔS 孤＝ΔS 体+ΔS 环, ΔS 环＝－Q 体/T 环）

物理化学课后习题及答案(天津大学)

第七章电化学 7.1用铂电极电解溶液。通过的电流为20 A，经过15 min后，问：（1）在阴极上能析出多少质量的?(2) 在的27 ?C，100 kPa下的？解：电极反应为电极反应的反应进度为因此： 7.2在电路中串联着两个电量计，一为氢电量计，另一为银电量计。当电路中通电1 h后，在氢电量计中收集到19 ?C、99.19 kPa的；在银电量计中沉积。用两个电量计的数据计算电路中通过的电流为多少。解：两个电量计的阴极反应分别为电量计中电极反应的反应进度为对银电量计对氢电量计

7.3用银电极电解溶液。通电一定时间后，测知在阴极上析出的，并知阴极区溶液中的总量减少了。求溶液中的和。解：解该类问题主要依据电极区的物料守恒（溶液是电中性的）。显然阴极区溶液中的总量的改变等于阴极析出银的量与从阳极迁移来的银的量之差： 7.4用银电极电解水溶液。电解前每溶液中含。阳极溶解下来的银与溶液中的反应生成，其反应可表示为总反应为通电一定时间后，测得银电量计中沉积了，并测知阳极区溶液重，其中含。试计算溶液中的和。解：先计算是方便的。注意到电解前后阳极区中水的量不变，量的改变为该量由两部分组成（1）与阳极溶解的生成，（2）从阴极迁移到阳极

7.5用铜电极电解水溶液。电解前每溶液中含。通电一定时间后，测得银电量计中析出，并测知阳极区溶液重，其中含。试计算溶液中的和。解：同7.4。电解前后量的改变从铜电极溶解的的量为从阳极区迁移出去的的量为因此， 7.6在一个细管中，于的溶液的上面放入的溶液，使它们之间有一个明显的界面。令的电流直上而下通过该管，界面不断向下移动，并且一直是很清晰的。以后，界面在管内向下移动的距离相当于的溶液在管中所占的长度。计算在实验温度25 ?C下，溶液中的和。解：此为用界面移动法测量离子迁移数

物理化学天津大学版答案解析

1、2、1 填空题 1.温度为400K,体积为23 m 的容器中装有2mol 的理想气体A 与8mol 的理想气体B,则该混合气体中B 的分压力B p =(13、302)kPa 。 ()a k P V RT n p B B P 302.13a 2/400314.88/=??== 或 ()[]B B A B B y V RT n n py p /+== =()}{kPa Pa 302.138.02/400314.828=???+ 2.在300K,100kPa 下,某理想气体的密度3 3-108275.80-??=m kg ρ。则该气体的摩尔质量M=( 2、01613-10-??mol kg )。 ()()p RT M RT M V RT M m nRT pV ///ρρ==== =() Pa K K mol J m kg 31133-10100/300314.8108275.80???????--- =13-10016.2-??mol kg 3.恒温100C ?下,在一带有活塞的气缸中装有3、5mol 的水蒸气()g O H 2,当缓慢地压缩到压力=p (101、325)kPa 时才可能有水滴()l O H 2出现。 ()出现。时才会有水滴，故当压缩至时的水的饱和蒸气压为l O H p kPa C 2kPa 325.101325.101100=? 4.恒温下的理想气体,其摩尔体积随压力的变化率()γρ??/m V =( 2 /-p RT )。 ()()2///,0/,p RT p V p V V p V p RT pV m m m m m -=-=??=+??=γγ即所以状态方程，理想气体满足理想气体 5.一定量的范德华气体,在恒容条件下,其压力随温度的变化率()V T ??/ρ=(()nb V nR -/)。将范德华状态方程改写为如下形式: 22 V an nb V nRT p --= 所以 ()()nb V nR T p V -=??// 6.理想气体的微观特征就是:(理想气体的分子间无作用力,分子本身不占有体积 )。 7.在临界状态下,任何真实气体的宏观特征为:(气相、液相不分)。

天津大学-物理化学-总复习(含答案)

第一章热力学第一定律 1．热力学第一定律U Q W ?=+只适用于：答案：D （A ）单纯状态变化（B ）相变化（C ）化学变化（D ）封闭体系的任何变化 2． 1mol 单原子理想气体，在300K 时绝热压缩到500K ，则其焓变H ?约为： 4157J 3．关于热和功，下面说法中，不正确的是：答案：B （A ）功和热只出现在体系状态变化的过程中，只存在于体系和环境的界面上（B ）只有封闭体系发生的过程中，功和热才有明确的意义（C ）功和热不是能量，而是能量传递的两种形式，可称为被交换的能量（D ）在封闭体系中发生的过程，如果内能不变，则功和热对体系的影响必互相抵消 4．涉及焓的下列说法中正确的是：答案：D （A ）单质的焓值均为零（B ）在等温过程中焓变为零（C ）在绝热可逆过程中焓变为零（D ）化学反应中体系的焓变不一定大于内能变化 5．下列过程中，体系内能变化不为零的是：答案：D （A ）不可逆循环过程（B ）可逆循环过程（C ）两种理想气体的混合过程（D ）纯液体的真空蒸发过程 6．对于理想气体，下列关系中那个是不正确的？答案：A （A ）0)(=??V T U （B ）0)V U (T =??（C ）0)P U (T =??（D ）0)P H (T =?? 7．实际气体的节流膨胀过程中，哪一组的描述是正确的？答案：A （A ） Q=0 ；H ?＝0；P ?<0 （B ） Q=0 ；H ?＝ 0；P ?>0 （C ） Q>0 ；H ?＝0；P ?<0 （D ） Q<0 ；H ?＝ 0；P ?<0 8． 3mol 的单原子理想气体，从初态T 1＝300 K 、p 1＝100kPa 反抗恒定的外压 50kPa 作不可逆膨胀至终态T 2＝300 K 、p 2＝50kPa ，对于这一过程的 Q=3741J 、W=－3741J 、U ?=0、H ?=0。 9．在一个绝热的刚壁容器中，发生一个化学反应，使物系的温度从T 1升高到 T 2，压力从p 1升高到p 2，则：Q ＝ 0 ；W ＝ 0 ：U ?＝ 0。 10．当理想气体反抗一定的压力作绝热膨胀时，则：答案：D （A ）焓总是不变（B ）内能总是增加（C ）总是增加（D ）内能总是减少 11．若要通过节流膨胀达到致冷的目的，则节流操作应控制的条件是：答案： B （A ）H )P T (??=μ <0 （B ）H )P T (??=μ>0 （C ）H )P T (??=μ=0 （D ）不必考虑μ的数值

物理化学(天津大学第四版)上册答案完整版

一章气体的pVT关系 1.1 物质的体膨胀系数与等温压缩率的定义如下试推出理想气体的，与压力、温度的关系。解：根据理想气体方程 1.2 气柜内贮有121.6 kPa，27℃的氯乙烯（C2H3Cl）气体300 m3，若以每小时90 kg的流量输往使用车间，试问贮存的气体能用多少小时？解：假设气柜内所贮存的气体可全部送往使用车间。 1.3 0℃，101.325kPa的条件常称为气体的标准状况，试求甲烷在标准状况下的密度？解：将甲烷(M w=16g/mol)看成理想气体： PV=nRT , PV =mRT/ M w 甲烷在标准状况下的密度为=m/V= PM w/RT =101.32516/8.314273.15(kg/m3) =0.714 kg/m3 1.4 一抽成真空的球形容器，质量为25.0000g充以4℃水之后，总质量为125.0000g。若改充以25℃，13.33 kPa的某碳氢化合物气体，则总质量为 25.0163g。试估算该气体的摩尔质量。水的密度1g·cm3计算。解：球形容器的体积为V=（125-25）g/1 g.cm-3=100 cm3 将某碳氢化合物看成理想气体：PV=nRT , PV =mRT/ M w M w= mRT/ PV=(25.0163-25.0000)8.314300.15/(1333010010-6) M w =30.51(g/mol)

1.5 两个容积均为V 的玻璃球泡之间用细管连结，泡内密封着标准状态下的空气。若将其中的一个球加热到 100℃，另一个球则维持 0℃，忽略连接细管中气体体积，试求该容器内空气的压力。解：由题给条件知，（1）系统物质总量恒定；（2）两球中压力维持相同。标准状态：因此， 1.6 0℃时氯甲烷（CH 3Cl ）气体的密度ρ随压力的变化如下。试作p p -ρ 图，用外推法求氯甲烷的相对分子质量。

天津大学532003[物理化学]复习题答案

物理化学复习题一、填空题 1、实际气体的压缩因子定义为Z ＝ pV m /RT ，当实际气体的压缩因子Z >1时，该气体比理想气体难压缩（选择填入难、易）。 2、已知2NO(g)+ O 2(g) = 2NO 2(g)为放热反应。反应达平衡后，欲使平衡向右移动以获得更多的NO 2(g)，应采取的措施有降温和增压。 3、抽空密闭容器中放入NH 4Cl(s)，部分分解成NH 3(g)和HCl(g)并达到平衡，系统的组分数C = 1 ，相数P = 2 ，自由度数F = 1 。 4、玻璃毛细管内水面上升，是因为水在毛细管中形成凹液面（选择填入凹、凸），此液面上水的饱和蒸气压小于平液面上水的饱和蒸气压（选择填入大于、小于或等于）。 5、一价碱金属的皂类作为乳化剂时，易于形成 O/W 型乳状液。 6、一定量的单原子理想气体经历某恒温过程，其的U ? = 0，H ? = 0。 7、稀溶液的依数性包括溶液沸点升高(溶质不挥发)、凝固点降低（析出纯溶剂），蒸气压下降和渗透压。 8、反应A→B，实验测定A 的浓度c A 与时间 t 成线性关系，该反应的级数为零。 9、丁铎尔效应的实质是胶体粒子对光的散射。 10、溶胶稳定存在的三个重要原因是胶体粒子带电、溶剂化作用和布朗运动。 11、当真实气体的压缩因子Z 小于1 时，该气体比理想气体易于压缩。 12、理想气体绝热向真空膨胀，则 ?U = 0 。 13、由纯组分形成理想液态混合物的过程，其mix ΔS ＞0 。 14、化学势μB 就是物质B 的偏摩尔吉布斯函数。 15、已知2NO(g)+ O 2(g) = 2NO 2(g)为放热反应。反应达平衡后，欲使平衡向右移动以获得更多的NO 2(g)，应采取的措施有降温和增压。 16、一定温度下，液体的分子间作用力越大，其表面张力越大。 17、某化学反应在一定T 、p 条件下进行，反应物A 的平衡转化率为12 %。相同反应条件下加入催化剂，反应速率提高5倍，此时A 的平衡转化率为 12% 。

天津大学_物理化学_总复习(含答案)

天津大学_物理化学_总复习(含答案) 物理和化学的研究一直在重复第一章热力学第一定律 1.热力学第一定律？你？问？w仅适用于:答案:d (a)简单的状态变化(b)相变 (c)化学变化(d)封闭系统中的任何变化 2.1摩尔单原子理想气体在300K下被绝热压缩到500K，它的焓变化是多少？h大约是: 4157J 关于热和功，以下说法是不正确的 (一)功和热只发生在系统状态变化的过程中，只存在于系统与环境的界面上只有当一个封闭系统出现时，功和热才有明确的意义。 (c)功和热不是能量，而是两种形式的能量转移，这可以称为在封闭系统中发生的能量交换过程(d)。如果内能不变，功和热对系统的影响将是必要的互相抵消 4.下列关于焓的xx是正确的:回答:D (a)基本物质的焓都为零(b)在等温过程中，焓变为零 (c)绝热可逆过程中的焓变化为零(d)化学反应中的焓变化不一定大于内能变化在以下过程中，系统的内能变化不为零:答案:d 不可逆循环过程

(c)两种理想气体的混合过程(d)纯液体的真空蒸发过程6。对于理想气体，下列哪种关系是不正确的？答:答？你？h？你？你(A)(V)？0(B)(T)？0(C)(T)？0(D)(T)？0 ？v？p？p？T7。在实际气体节流膨胀过程中，哪组描述是正确的？答:答 (一)Q = 0；？H =0。？p 0(C)Q > 0；？H =0。？p 50kPa不可逆地膨胀到最终状态T2 = 300k，p2 = 50kpa。对于这个过程，Q= 3741J，w =-3741j。U= 0、？H= 0 . 9.在隔热的刚性壁容器中，发生化学反应，将系统的温度从T1提高到 T2，当压力从p1上升到p2时，Q = 0；W = 0:？U = 0 .10.当理想气体在一定压力下绝热膨胀时，回答:D (a)焓总是恒定的，(b)内能总是增加，(c)内能总是增加，(d)内能总是减少 11.为了通过节流膨胀达到制冷的目的，节流操作应控制在以下条件下: B 第1页，共43页物理和化学的研究一直在重复 (一)？？(？t？t？零点(摄氏度)？？()H=0(D)不被考虑？？p？p？p的值 12.如果一定量的理想气体从相同的初始状态压力p1可逆地膨胀到压力 p2，则它等温膨胀终态体积与绝热膨胀终态体积之间的关系是:答:A(A)前者大于后者(b)前者小于后者(c)二者之间没有关系(d)二者相等 13.1摩尔单原子理想气体，从273千帕到200千帕初始状态，通过pt = c(常数) 如果逆方法被压缩到400千帕的最终状态，那么？U= -1702J .

天津大学第五版-刘俊吉-物理化学课后习题答案(全)

天津大学物理化学下册知识点归纳

第七章电化学一、法拉第定律 Q=Zfξ 通过电极的电量正比于电极反应的反应进度与电极反应电荷数的乘积。其中F=L e ，为法拉第常数，一般取F=96485C·mol 近似数为965000C·mol。二、离子迁移数及电迁移率电解质溶液导电是依靠电解质溶液中正、负离子的定向运动而导电，即正、负离子分别承担导电的任务。但是，溶液中正、负离子导电的能力是不同的。为此，采用正（负）离子所迁移的电量占通过电解质溶液总电量的分数来表示正（负）离子导电能力，并称之为迁移数，用t + ( t - ) 表示，即正离子迁移数 t +=Q + /(Q + +Q-)=v + /(v + +v-)=u + /( u + +u - ) 负离子迁移数 t _ =Q - /(Q + +Q-)=v - /(v + +v-)=u - /( u + +u - ) 上述两式适用于温度及外电场一定而且只含有一种正离子和一种负离子的电解质溶液。式子表明，正（负）离子迁移电量与在同一电场下正、负离子运动速率v + 与v-有关。式中的 u + 与u - 称为电迁移率，它表示在一定溶液中，当电势梯度为1V·m-1时正、负离子的运动速率。其电解质溶液中含有两种以上正（负）离子时，则其中某一种离子B 的迁移数计算式为 t Bz+ = B B B Q Q 三、电导、电导率、摩尔电导率 1.电导电阻的倒数称为电导，单位为S

（西门子）。 G=1/R 2.电导率电极面积为1 ，电极间距为1 时溶液的电导，称为电导率，单位为 G=1/R=S A κ/l 3.摩尔电导率在相距为单位长度的两平行电极之间，放置有1 电解质溶液时的电导，称为摩尔电导率，单位是S ·m 2 ·mol -1 。 m Λ=c /κ 4摩尔电导率与电解质溶液浓度的关系式（1）柯尔劳施（Kohlrausch ）公式 m Λ=∞ Λm —A c 式中∞ Λm 是在无限稀释条件下溶质的摩尔电导率；c 是电解质的体积摩尔浓度。在一定温度下对于指定的溶液，式中A 和∞Λm 皆为常数。此式中适用与强电解质的稀溶液。（2）柯尔劳施离子独立运动定律 ∞Λm =v +∞+Λ，m +v -∞ -Λ，m 式v + 及v - 分别为正、负离子的计量系数；∞+Λ，m 及∞ -Λ，m 分别为在无限稀释条件下正、负离子的摩尔电导率。此式适用与一定温度下的指定溶剂中，强电解质或弱电解质在无限稀释时摩尔电导率的计算。四、电解质的平均离子活度、平均离子活度因子及德拜—休克尔极限公式 1.平均离子活度 α±def (- -++v v αα) 2.平均离子活度因子 ±γdef (v v v /1)(--++ γγ 3．平均离子质量摩尔浓度 b ±def (b + +v b --v ) 1/v 4．离子活度

天津大学物理化学第五版下答案word资料25页

第七章电化学 7.1 用铂电极电解CuCl 2溶液。通过的电流为20A ，经过15min 后，问：（1）在阴极上能析出多少质量的Cu?（2）在的27℃，100kPa 下阳极上能析出多少体积的的Cl 2（g ）？解：电极反应为：阴极：Cu 2+ + 2e - → Cu 阳极： 2Cl - －2e - → Cl 2 （g ）则：z= 2 根据：Q = nzF =It 因此：m （Cu ）=n （Cu ）× M （Cu ）= 9.326×10-2×63.546 =5.927g 又因为：n （Cu ）= n （Cl 2） pV （Cl 2）= n （Cl 2）RT 因此：3 223 Cl 0.093268.314300Cl 2.326dm 10010n RT V p ??===?（）（） 7.2 用Pb （s ）电极电解PbNO 3溶液。已知溶液浓度为1g 水中含有PbNO 3 1.66×10-2g 。通电一定时间后，测得与电解池串联的银库仑计中有0.1658g 的银沉积。阳极区的溶液质量为62.50g ，其中含有PbNO 31.151g ，计算Pb 2+的迁移数。解法1：解该类问题主要依据电极区的物料守恒（溶液是电中性的）。显然阳极区溶液中Pb 2+的总量的改变如下： n 电解后(12Pb 2+)= n 电解前(12Pb 2+)+ n 电解(12Pb 2+)- n 迁移(12 Pb 2+) 则：n 迁移(1 2 Pb 2+)= n 电解前(12 Pb 2+)+ n 电解(12 Pb 2+)- n 电解后(12 Pb 2+) n 电解(12 Pb 2+)= n 电解(Ag) = ()()3Ag 0.1658 1.53710mol Ag 107.9 m M -==? n 迁移(12 Pb 2+)=6.150×10-3+1.537×10-3-6.950×10-3=7.358×10-4mol 解法2：解该类问题主要依据电极区的物料守恒（溶液是电中性的）。显然阳极区溶液中3NO - 的总量的改变如下： n 电解后(3NO -)= n 电解前(3NO -) + n 迁移(3NO - ) 则：n 迁移(3NO -)=n 电解后(3NO -)- n 电解前(3NO - )

天津大学《物理化学》第四版_习题及解答

第七章电化学 7.1 用铂电极电解溶液。通过的电流为20 A，经过15 min后，问：（1）在阴极上能析出多少质量的?(2) 在的27 ?C，100 kPa下的？解：电极反应为电极反应的反应进度为因此： 7.2 在电路中串联着两个电量计，一为氢电量计，另一为银电量计。当电路中通电1 h 后，在氢电量计中收集到19 ?C、99.19 kPa的；在银电量计中沉积。用两个电量计的数据计算电路中通过的电流为多少。解：两个电量计的阴极反应分别为电量计中电极反应的反应进度为对银电量计对氢电量计

7.3 用银电极电解溶液。通电一定时间后，测知在阴极上析出的，并知阴极区溶液中的总量减少了。求溶液中的和。解：解该类问题主要依据电极区的物料守恒（溶液是电中性的）。显然阴极区溶液中的总量的改变等于阴极析出银的量与从阳极迁移来的银的量之差： 7.4 用银电极电解水溶液。电解前每溶液中含。阳极溶解下来的银与溶液中的反应生成，其反应可表示为总反应为通电一定时间后，测得银电量计中沉积了，并测知阳极区溶液重，其中含。试计算溶液中的和。解：先计算是方便的。注意到电解前后阳极区中水的量不变，量的改变为该量由两部分组成（1）与阳极溶解的生成，（2）从阴极迁移到阳极 7.5 用铜电极电解水溶液。电解前每溶液中含。

通电一定时间后，测得银电量计中析出，并测知阳极区溶液重，其中含。试计算溶液中的和。解：同7.4。电解前后量的改变从铜电极溶解的的量为从阳极区迁移出去的的量为因此， 7.6 在一个细管中，于的溶液的上面放入的溶液，使它们之间有一个明显的界面。令的电流直上而下通过该管，界面不断向下移动，并且一直是很清晰的。以后，界面在管内向下移动的距离相当于的溶液在管中所占的长度。计算在实验温度25 ?C下，溶液中的和。解：此为用界面移动法测量离子迁移数 7.7 已知25 ?C时溶液的电导率为。一电导池中充

物理化学(天津大学第五版)课后习题答案

第一章气体的pVT 关系 1-1物质的体膨胀系数V α与等温压缩系数T κ的定义如下： 1 1T T p V p V V T V V ???? ????-=??? ????= κα 试导出理想气体的V α、T κ与压力、温度的关系？解：对于理想气体，pV=nRT 111 )/(11-=?=?=??? ????=??? ????= T T V V p nR V T p nRT V T V V p p V α 1211 )/(11-=?=?=???? ????-=???? ????- =p p V V p nRT V p p nRT V p V V T T T κ 1-2 气柜内有121.6kPa 、27℃的氯乙烯（C 2H 3Cl ）气体300m 3 ，若以每小时90kg 的流量输往使用车间，试问贮存的气体能用多少小时？解：设氯乙烯为理想气体，气柜内氯乙烯的物质的量为 mol RT pV n 623.1461815 .300314.8300 106.1213=???== 每小时90kg 的流量折合p 摩尔数为 13 3153.144145 .621090109032-?=?=?=h mol M v Cl H C n/v=（14618.623÷1441.153）=10.144小时 1-3 0℃、101.325kPa 的条件常称为气体的标准状况。试求甲烷在标准状况下的密度。解：33 714.015 .273314.81016101325444 --?=???=?=?=m kg M RT p M V n CH CH CH ρ 1-4 一抽成真空的球形容器，质量为25.0000g 。充以4℃水之后，总质量为125.0000g 。若改用充以25℃、13.33kPa 的某碳氢化合物气体，则总质量为25.0163g 。试估算该气体的摩尔质量。解：先求容器的容积33 ) (0000.1001 0000.100000 .250000.1252 cm cm V l O H == -= ρ n=m/M=pV/RT mol g pV RTm M ?=?-??== -31.3010 13330) 0000.250163.25(15.298314.84 1-5 两个体积均为V 的玻璃球泡之间用细管连接，泡内密封着标准状况条件下的空气。若将其中一个球加热到100℃，另一个球则维持0℃，忽略连接管中气体体积，试求该容器内空气的压力。解：方法一：在题目所给出的条件下，气体的量不变。并且设玻璃泡的体积不随温度而变化，则始态为 )/(2,2,1i i i i RT V p n n n =+= 终态（f ）时 ??? ? ??+=???? ??+ =+=f f f f f f f f f f T T T T R V p T V T V R p n n n ,2,1,1,2,2,1,2,1

物理化学天津大学版答案解析

填空题 1.温度为400K ，体积为23 m 的容器中装有2mol 的理想气体A 和8mol 的理想气体B,则该混合气体中B 的分压力B p =（）kPa 。 ()a k P V RT n p B B P 302.13a 2/400314.88/=??== 或 ()[]B B A B B y V RT n n py p /+== =()}{kPa Pa 302.138.02/400314.828=???+ 2.在300K ，100kPa 下，某理想气体的密度3 3 -108275.80-??=m kg ρ。则该气体的摩尔质量M=（ 1 3 -10-??mol kg ）。 ()()p RT M RT M V RT M m nRT pV ///ρρ==== =() Pa K K mol J m kg 311 3 3 -10100/300314.8108275.80???????--- =1 3 -10016.2-??mol kg 3.恒温100C ?下，在一带有活塞的气缸中装有的水蒸气()g O H 2，当缓慢地压缩到压力=p （）kPa 时才可能有水滴()l O H 2出现。 ()出现。时才会有水滴，故当压缩至时的水的饱和蒸气压为l O H p kPa C 2kPa 325.101325.101100=? 4.恒温下的理想气体，其摩尔体积随压力的变化率()γρ??/m V =（ 2 /-p RT ）。 ()()2 ///,0/,p RT p V p V V p V p RT pV m m m m m -=-=??=+??=γγ即所以状态方程，理想气体满足理想气体 5.一定量的范德华气体，在恒容条件下，其压力随温度的变化率()V T ??/ρ=（()nb V nR -/）。将范德华状态方程改写为如下形式： 22V an nb V nRT p --= 所以 ()()nb V nR T p V -=??//

天津大学第五版物理化学下册习题解答

天津大学第五版物理化学下册习题解答第六章相平衡 6-1 指出下列平衡系统中的组分数C ，相数P 及自由度数F ： (1)I 2（s ）与其蒸气成平衡； (2)CaCO 3（s ）与其分解产物CaO （s ）和CO 2（g ）成平衡； (3)NH 4HS(s)放入一抽空的容器中，并与其分解产物NH 3(g)和H 2S(g)成平衡； (4)取任意量的NH 3(g)和H 2S(g)与NH 4HS(s)成平衡； (5) I 2作为溶质在两不相互溶液体H 2O 和CCl 4中达到分配平衡（凝聚系统）。解：（1） S-R-R '=1-0-0=1；P=2；F=C-P+2=1 （2） S-R-R '=3-1-0=2；P=3；F=C-P+2=1 （3） S-R-R '=3-1-1=1；P=2；F=C-P+2=1 （4） S-R-R '=3-1-0=2；P=2；F=C-P+2=2 （5） S-R-R '=3-0-0=3；P=2；F=C-P+1=2 6-2 常见的 ) (32s CO Na 水合物有 )(10)(7),(232232232s O H CO Na s O H CO Na s O H CO Na ???和（1）101.325kPa 下，与32CO Na 水溶液及冰平衡共存的水合物最多有几种？（2）20℃时，与水蒸气平衡共存的水合物最多可能有几种？解系统的物种数S=5，即H 2O 、)(32s CO Na 、)(10)(7),(232232232s O H CO Na s O H CO Na s O H CO Na ???和。独立的化学反应式有三个： )()()(232232s O H CO Na l O H s CO Na ?=+

天津大学第五版物理化学第六章课后答案完整版

第六章相平衡 6.1 指出下列平衡系统中的组分数C，相数P及自由度F。（1） I 2 (s)与其蒸气成平衡；（2） CaCO 3(s)与其分解产物CaO(s)和CO 2 (g)成平衡；（3） NH 4HS(s)放入一抽空的容器中，并与其分解产物NH 3 (g)和H 2 S(g)成平衡；（4）取任意量的NH 3(g)和H 2 S(g)与NH 4 HS(s)成平衡。（5） I 2作为溶质在两不互溶液体H 2 O和CCl 4 中达到分配平衡（凝聚系统）。解：（1）C = 1, P = 2, F = C–P + 2 = 1–2 + 2 = 1. （2）C = 3–1 = 2, P = 3, F = C–P + 2 = 2–3 + 2 = 1. （3）C = 3–1–1 = 1, P = 2, F = C–P + 2 = 1–2 + 2 = 1. （4）C = 3–1 = 2, P = 2, F = C–P + 2 = 2–2 + 2 = 2. （5）C = 3, P = 2, F = C–P + 1 = 3–2 + 1 = 2. 6.2 已知液体甲苯（A）和液体苯（B）在90℃时的饱和蒸气压分别为 = 和。两者可形成理想液态混合物。今有系统组成为的甲苯 -苯混合物5 mol，在90 ℃下成气- 液两相平衡，若气相组成为求：（1）平衡时液相组成及系统的压力p。（2）平衡时气、液两相的物质的量解：（1）对于理想液态混合物，每个组分服从拉乌尔定律，因此（2 ）系统代表点，根据杠杆原理 mol . n mol . n n) . . ( n) . . ( . n n n) x x ( n) x y( l g l g g l l l, B o,B g o,B g,B 784 3 216 1 25 3 3 4556 5 = = - = - = + - = - 6.3 单组分系统的相图示意如右图。试用相律分析图中各点、线、面的相平衡关系及自由度。

天津大学物理化学第五版答案

第十章界面现象 10.1 请回答下列问题：（1）常见的亚稳定状态有哪些？为什么会产生亚稳定状态？如何防止亚稳定状态的产生？解：常见的亚稳定状态有：过饱和蒸汽、过热或过冷液体和过饱和溶液等。产生亚稳定状态的原因是新相种子难生成。如在蒸气冷凝、液体凝固和沸腾以及溶液结晶等过程中，由于要从无到有生产新相，故而最初生成的新相，故而最初生成的新相的颗粒是极其微小的，其表面积和吉布斯函数都很大，因此在系统中产生新相极其困难，进而会产生过饱和蒸气、过热或过冷液体和过饱和溶液等这些亚稳定状态，为防止亚稳定态的产生，可预先在系统中加入少量将要产生的新相种子。（2）在一个封闭的钟罩内，有大小不等的两个球形液滴，问长时间恒温放置后，会出现什么现象？解：若钟罩内还有该液体的蒸气存在，则长时间恒温放置后，出现大液滴越来越大，小液滴越来越小，并不在变化为止。其原因在于一定温度下，液滴的半径不同，其对应的饱和蒸汽压不同，液滴越小，其对应的饱和蒸汽压越大。当钟罩内液体的蒸汽压达到大液滴的饱和蒸汽压时。该蒸汽压对小液滴尚未达到饱和，小液滴会继续蒸发，则蒸气就会在大液滴上凝结，因此出现了上述现象。（3）物理吸附和化学吸附最本质的区别是什么？解：物理吸附与化学吸附最本质的区别是固体与气体之间的吸附作用力不同。物理吸附是固体表面上的分子与气体分子之间的作用力为范德华力，化学吸附是固体表面上的分子与气体分子之间的作用力为化学键力。（4）在一定温度、压力下，为什么物理吸附都是放热过程？解：在一定温度、压力下，物理吸附过程是一个自发过程，由热力学原理可知，此过程系统的ΔG<0。同时气体分子吸附在固体表面，有三维运动表为二维运动，系统的混乱度减小，故此过程的ΔS<0。根据ΔG=ΔH-TΔS可得，物理吸附过程的ΔH<0。在一定的压力下，吸附焓就是吸附热，故物理吸附过程都是放热过程。

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