材料物理化学
材料物理化学
课程负责人：李颖开课部门：材料科学与工程
学院
编写时间：2010-10
一、课程内容简介
《材料物理化学》课程主要是使材料学院本科生了解当代材料科学的新概念、新理论、新技术、新工艺，系统掌握材料物理化学的基本理论和分析手段和必备的材料科学知识。注重培养学生综合运用物理和化学知识解决实际问题的能力，树立“多学科学知识交叉与渗透”的观念，为今后材料科学的基础研究和实际生产建立理论基础和一定的实践技能。
二、教学目标
《材料物理化学》的课程目标主要要求学生初步掌握热力学研究方法的特点,理解热力学基本原理,并运用热学基本原理和方法处理溶液、相平衡、等方面的一些基本问题；掌握判断变化方向的各种判据及其应用，掌握化学动力学的基本理论及其应用，掌握反应机理的研究方法，熟悉物理化学基本原理在材料实际体系中的应用，使学生学会科学地思维方法，提高分析问题和解决问题的能力，并运用热力学及有关理论来讨论材料的某些性质。
三、教学方式
采用多媒体教学方式。
五、教学内容与要求
本课程按48学时组织教学，课程大纲如下：
第一章绪论
1.1 材料物理化学的内容和任务（了解）
1.2 物理化学的研究方法（熟悉）
1.3 怎样学习材料物理化学（掌握）
1.4 物理化学与材料学科的关联（了解）
第二章热力学第一定律
2.1 热力学基本概念及术语（熟悉）
2.2 热力学第一定律（掌握）
2.3 等容过程热、等压过程热与焓（掌握）
2.4 可逆过程和最大功（熟悉）
2.5 热容（了解）
2.6 热力学第一定律对理想气体及相变过程的应用（熟悉）2.7 热化学相关知识（掌握）
第三章热力学第二定律
3.1 热力学第二定律的基本概念（熟悉）
3.2 熵的概念及有关计算（掌握）
3.3 亥姆霍兹函数及吉布斯函数（了解）
3.4 热力学函数之间的关系（熟悉）
3.5 克拉贝龙方程（掌握）
第四章多组分系统热力学
4.1 偏摩尔量与化学势（掌握）
4.2 稀溶液中的两个经验定律（掌握）
4.3 理想溶液（熟悉）
4.4 实际溶液和活度（了解）
第五章化学平衡
5.1 化学反应的平衡条件（掌握）
5.2 化学反应的平衡常数和等温方程式（掌握）
5.3 标准平衡常数与温度的关系（掌握）
5.4 影响化学平衡的其他因素（熟悉）
5.5 化学平衡计算的应用（了解）
第六章化学动力学
6.1 化学动力学的目的与任务（了解）
6.2 反应速率的定义与测定（掌握）
6.3 简单级数反应的浓度-时间关系（掌握）
6.4 链反应（熟悉）
6.5 催化反应（熟悉）
第七章材料的表面物理化学
7.1表面自由能和表面张力（熟悉）
7.2 弯曲表面现象（了解）
7.3 新相生成与介安状态（了解）
7.4 固体表面的吸附作用（掌握）
7.5 表面活性剂及其作用（熟悉）
7.6 气-固相表面催化反应（了解）
第八章胶体与大分子溶液
8.1 分散系统的分类（了解）
8.2 溶胶的制备与净化（掌握）
8.3 胶体系统的基本性质（熟悉）
8.4胶体的聚沉和稳定性（熟悉）
8.5 大分子溶液（了解）
第九章现代材料的物理化学研究方法
9.1 量子化学方法（熟悉）
9.2 分子力学与分子动力学方法（熟悉）
9.3 材料结构的现代分析测试方法（掌握）
教学方法与手段
（1）利用多媒体手段，以教师讲授为主要方式；
（2）理论学习与课堂讨论相结合，在课堂授课中结合实际案例并利用自制的物理化学多媒体教学课件清晰阐述课程内容,把抽象概念具体化与形象化,把复杂的过程、复杂的理论分解为相关的知识点使之简单化。同时对常出现的问题汇集专题,组织学生开展研究式的“正误辨析”课堂讨论,让学生有充分发表自己对问题的认识、看法及判断的教学空间,从而达到指导和帮助学生解难释疑。
六、考核与成绩评定
作业/其他homework/Others 30%
期末考试Final 70%
七、教材及参考资料
《物理化学》，邵光杰等编，哈尔滨工业大学出版社，2003
《物理化学》，刘彬、卢荣主编，华中科技大学出版社，2008
《无机材料物理化学》叶瑞伦主编，天津大学出版社
物理化学期末考试大题及答案
三、计算 1、测得300C时某蔗糖水溶液的渗透压为252KPa。求 （1）该溶液中蔗糖的质量摩尔浓度； （2）该溶液的凝固点降低值； （3）在大气压力下，该溶液的沸点升高值已知Kf =1.86K mol–1Kg–1 , Kb =0.513K mol–1Kg–1 ，△vapH0m=40662J mol–1 2、有理想气体反应2H2(g)+O2(g)=H2O(g)，在2000K时，已知K0=1.55×107
1、计算H2 和O2分压各为1.00×10 4 Pa, 水蒸气分压为1.00×105 Pa的混合气体中，进行上述反应的△rGm，并判断反应自发进 行的方向。 2、当H2和O2分压仍然分别为1.00×10 4 Pa 时。欲使反应不能正向自发进行，水蒸气分 压最少需多大？ △rGm=-1.6﹡105Jmol–1；正向自发；P （H2O）=1.24﹡107Pa。 装 订 线
在真空的容器中放入固态的NH4HS，于250C 下分解为NH3（g）与H2S（g）， 平衡时容器内的压力为66.6kPa 。 （1）当放入NH4HS时容器中已有39.99kPa 的 H2S（g），求平衡时容器内的压力；（2）容器中已有6.666kPa的NH3（g），问需加多大压力的H2S（g），才能形成NH4HS 固体。 1）77.7kPa 2）P（H2S）大于166kPa。
4、已知250C时φ0(Fe3+/ Fe) =-0.036V，φ0(Fe3+/ Fe2+) =-0.770V 求250C时电极Fe2+|Fe的标准电极电势φ0(Fe2+/ Fe)。 答案: φ0(Fe2+/ Fe)= -0.439V 5、0.01mol dm-3醋酸水溶液在250C时的摩尔电导率为1.62×10-3S m2 mol–1，无限稀释时的摩尔电导率为39.07×10-3S m2 mol–1 计算（1）醋酸水溶液在250C，0.01mol dm-3
物理化学期末考试试题(1)
物理化学期末考试试题(1)
《物理化学》上册期末试卷本卷共 8 页第1页 《物理化学》上册期末试卷本卷共 8 页第2页 化学专业《物理化学》上册期末考试试卷（1）（时间120分钟） 一、单 项选择题（每小题2分，共30分） 1、对于内能是体系状态的单值函数概念，错误理解是（ ） A 体系处于一定的状态，具有一定的内能 B 对应于某一状态，内能只能有一数值不能有两个以上的数值 C 状态发生变化，内能也一定跟着变化 D 对应于一个内能值，可以有多个状态 2、在一个绝热刚瓶中，发生一个放热的分子数增加的化学反应，那么（ ） A Q > 0，W > 0，?U > 0 B Q = 0，W = 0，?U < 0 C Q = 0，W = 0，?U = 0 D Q < 0，W > 0，?U < 0 3、一种实际气体，其状态方程为PVm=RT+αP （α<0），该气体经节流膨胀后，温度将（ ） A 、升高 B 、下降 C 、不变 D 、不能确定 4、在隔离体系中发生一个自发过程，则ΔG 应为( ) A. ΔG < 0 B. ΔG > 0 C. ΔG =0 D. 不能确定 5、理想气体在绝热条件下，在恒外压下被压缩到终态，则体系与环境的熵变（ ） A 、ΔS 体＞0 ΔS 环＞0 B 、ΔS 体＜0 ΔS 环＜0 C 、ΔS 体＞0 ΔS 环＜0 D 、ΔS 体＞0 ΔS 环=0 6、下面哪组热力学性质的配分函数表达式与体系中粒子的可别与否 无关（ ） (A ). S 、G 、F 、C V (B) U 、H 、P 、C V (C) G 、F 、H 、U (D) S 、U 、H 、G 7、在N 个独立可别粒子组成体系中，最可几分布的微观状态数t m 与配分函数q 之间的关系为 （ ） (A) t m = 1/N ! ·q N (B) t m = 1/N ! ·q N ·e U /kT (C) t m = q N ·e U /kT (D) t m = N ! q N ·e U /kT 8、挥发性溶质溶于溶剂形成的稀溶液，溶液的沸点会（ ） A 、降低 B 、升高 C 、不变 D 、可能升高或降低 9、盐碱地的农作物长势不良，甚至枯萎，其主要原因是（ ） A 、天气太热 B 、很少下雨 C 、水分倒流 D 、肥料不足 10、在恒温密封容器中有A 、B 两杯稀盐水溶液，盐的浓度分别为c A 和c B (c A > c B )，放置足够长的时间后（ ） (A) A 杯盐的浓度降低，B 杯盐的浓度增加 ； (B) A 杯液体量减少，B 杯液体量增加 ； (C) A 杯盐的浓度增加，B 杯盐的浓度降低 ； (D) A 、B 两杯中盐的浓度会同时增大 。 11、298K 、101.325kPa 下，将50ml 与100ml 浓度均为1mol·dm -3 萘的苯溶液混合，混合液的化学势μ为：（ ） (A) μ = μ1 + μ2 ； (B) μ = μ1 + 2μ2 ； (C) μ = μ1 = μ2 ； (D) μ = ?μ1 + ?μ2 。 12、硫酸与水可组成三种化合物：H 2SO 4·H 2O （s ）、H 2SO 4·2H 2O （s ）、H 2SO 4·4H 2O （s ），在P θ 下，能与硫酸水溶液共存的化合物最多有几种（ ） A 、1种 B 、2种 C 、3种 D 、4种 13、A 与B 可以构成2种稳定化合物与1种不稳定化合物，那么A 与B 的体系 可以形成几种低共熔混合物（ ） A 、5种 B 、4种 C 、3种 D 、2种 14、对反应CO(g)+H 2O(g)=H 2(g)+CO 2(g) ( ) (A) K p $=1 (B) K p $=K c (C) K p $＞K c (D) K p $ ＜K c 15、 一定温度下，一定量的 PCl 5(g)在某种条件下的解离度为α，改变下列条件， 何者可使α增大？( ) 题号 一 二 三 四 五 六 七 八 得 分 得分 得分 评卷人 复核人 学院： 年级/班级： 姓名： 学号： 装 订 线 内 不 要 答 题
《物理化学》期未试卷A答案
2009 — 2010 学年 第 一 学期 化学与材料学院2007级应化、材料专业 《物理化学》期末试卷（A ）答案 题号 分数 一 二 三 四（1） 四（2） 四（3） 四（4） 总分 评卷人 复核人 考生考试诚信承诺书 在我填写考生信息后，表示我已阅读和理解《龙岩学院考试纪律与违纪处分办法》的有关规定，承诺在考试中自觉遵规守纪，如有违反将接受处理；我保证在本科目考试中，本人所提供的个人信息是真实、准确的。 考生签名： 试卷类别：开卷（ ）闭卷（ √） 考试用时： 120 分钟 考试时间： 2010 年 1 月 9 日 下 午 考试地点： 文（202） 注意事项 1、学生的院（系）别、专业、班级、姓名、学号必须填写在考生信息栏内指定的位置。 2、学生在考试之前必须填写考试时间和地点。 3、答题字迹要清楚，并保持卷面清洁。 息 考 生 信 栏 院（系） 班级 姓名 学号 ………………………………………………装……………………订……………………线……………………………………
一、选择题（每小题1分，共20分；填上正确答案） 1．对于一定量的理想气体，有可能发生的过程是 ( A ，C ) (A) 对外做功且放出热量 (B) 恒容绝热升温，无非膨胀功 (C) 恒压绝热膨胀 (D) 恒温绝热膨胀 2．某气体的状态方程为pV m =RT +bp (b 为大于零的常数)，此气体向真空绝热膨胀后的温度将( A ) (A) 不变 (B) 上升 (C) 下降 (D) 不确定 3．有一容器四壁导热，上部有一可移动的活塞，在这容器中同时放入锌粒和盐酸，发生化学反应后活塞将上移一定距离，以锌粒和盐酸为系统，则 ( A ) (A) Q < 0，W< 0，ΔU < 0 (B) Q < 0，W= 0，ΔU > 0 (C) Q = 0，W< 0，ΔU < 0 (D) Q = 0，W< 0，ΔU= 0 4．使气体致冷的节流膨胀，其焦耳-汤姆逊系数μJ-T 必须 ( A ) (A) > 0 (B) < 0 (C) = 0 (D) 难判断 5．下列哪个关系式既是化学势又是偏摩尔量 ( B ) 6．1 mol A 与n mol B 组成的溶液，体积为0.65 dm 3，当x B = 0.8时，A 的偏摩尔体积V A,m = 0.090 dm 3·mol -1，那么B 的偏摩尔V B,m 为 ( A ) (A) 0.140 dm 3·mol -1 (B) 0.072 dm 3·mol -1 (C) 0.028 dm 3 ·mol -1 (D) 0.010 dm 3·mol -1 7．下列过程中能适用方程 的是 ( A ) (A) I 2 (s)I 2(g) (B) Hg 2Cl 2(s)2HgCl(s) (C) C(石墨)C(金刚石) (D) N 2(g,T 1,p 1)N 2(g,T 2,p 2) 8．有四杯含有不同溶质相同质量摩尔浓度(m=1.0mol·kg -1)的水溶液，分别测定其沸点，沸点升高最多的是 ( A ) (A) Al 2(SO 4)3 (B) MgSO 4 (C) K 2SO 4 (D) C 6H 5SO 3H 9．可逆机的效率为η,冷冻机的冷冻系数为β，则η和β的数值满足 ( D ) (A) η<1，β<1 (B) η≤1，β≤1 (C) η<1，β>1 (D) η<1，β≤1或β>1 10．下图中哪个是理想气体卡诺循环的T-S 图? ( A ) 11．按下图的路线循环一周，哪种情况环境做的功W 为最大。 ( D ) v 12．二级相变的特征描述在下列说法中错误的是 ( D ) (A) 无相变热 (B) 相变时无熵变化 (C) 相变时两相的密度相同 (D) 相变时两相的热容相同 13．H 2O-NaCl-Na 2SO 4的三元体系中，Na 2SO 4 和 H 2O 能形成水合物 Na 2SO 4·10H 2O(D)，在BDC 区中存在的是 ( B ) c n V S B n H C ,,))((??c n v T B n A D ,,))((??息 考 生 信 栏 院（系） 班级 姓名 学号 ………………………………………………装……………………订……………………线…………………………………… 2ln RT H dT p d ?=c n V S B n U A ,,))((??c n p T B n G B ,,))((??
物理化学期末考试试题库(上下册)
一 化学热力学基础 1-1 判断题 1、可逆的化学反应就是可逆过程。（×） 2、Q 和W 不是体系的性质，与过程有关，所以Q+W 也由过程决 定。（×） 3、焓的定义式H=U+pV 是在定压条件下推导出来的，所以只有定 压过程才有焓变。（×） 4、焓的增加量ΔH 等于该过程中体系从环境吸收的热量。（×） 5、一个绝热过程Q=0，但体系的ΔT 不一定为零。（√） 6、对于一个定量的理想气体，温度一定，热力学能和焓也随之确定。 （√） 7、某理想气体从始态经定温和定容两个过程达终态，这两个过程Q 、 W 、ΔU 及ΔH 是相等的。（×） 8、任何物质的熵值是不可能为负值或零的。（×） 9、功可以全部转化为热，但热不能全部转化为功。（×） 10、不可逆过程的熵变是不可求的。（×） 11、任意过程中的热效应与温度相除，可以得到该过程的熵变。（×） 12、在孤立体系中，一自发过程由A B,但体系永远回不到原来状 态。（√） 13、绝热过程Q=0，而T Q dS δ=,所以dS=0。（×）
14、可以用一过程的熵变与热温商的大小关系判断其自发性。（√） 15、绝热过程Q=0，而ΔH=Q ，因此ΔH=0。（×） 16、按克劳修斯不等式，热是不可能从低温热源传给高温热源的。 （×） 17、在一绝热体系中，水向真空蒸发为水蒸气（以水和水蒸气为体 系），该过程W>0，ΔU>0。（×） 18、体系经过一不可逆循环过程，其体S ?>0。（×） 19、对于气态物质，C p -C V =nR 。（×） 20、在一绝热体系中有一隔板，两边分别是空气和真空，抽去隔板， 空气向真空膨胀，此时Q=0，所以ΔS=0。（×） 21、高温物体所含的热量比低温物体的多，因此热从高温物体自动流 向低温物体。（×） 22、处于两相平衡的1molH 2O （l ）和1molH 2O （g ），由于两相物质 的温度和压力相等，因此在相变过程中ΔU=0，ΔH=0。（×） 23、在标准压力下加热某物质，温度由T 1上升到T 2，则该物质吸收 的热量为?=2 1 T T p dT C Q ，在此条件下应存在ΔH=Q 的关系。（√） 24、带有绝热活塞（无摩擦、无质量）的一个绝热气缸装有理想气体， 壁有电炉丝，将电阻丝通电后，气体慢慢膨胀。因为是一个恒压过程 Q p =ΔH ，又因为是绝热体系Q p =0，所以ΔH=0。（×） 25、体系从状态I 变化到状态Ⅱ，若ΔT=0，则Q=0，无热量交换。 （×） 26、公式Vdp SdT dG +-=只适用于可逆过程。
现代物理化学材料研究进展
功能化石墨烯及其应用 摘要：石墨烯（graphene）是最近发现的一种具有二维平面结构的碳纳米材料，它的特殊单原子层结构使其具有许多独特的物理化学性质。有关石墨烯的基础和应用研究已成为当前的前沿和热点课题之一。本文就目前石墨烯的制备方法、功能化方法以及在化学领域中的应用作一综述，阐述石墨烯应用于化学修饰电极、化学电源、催化剂和药物载体以及气体传感器等方面的研究进展，并对石墨烯在相关领域的应用前景作了展望。 关键词：石墨烯；碳材料；石墨烯氧化物；石墨烯功能化；石墨烯应用 1 简介 碳材料是自然界中非常奇妙的一种材料，它可以形成世界上最硬的金刚石，也可以形成软的石墨。近几十年，碳纳米材料一直是研究的热点领域，继1985年发现富勒烯[1]和1991年发现碳纳米管[2]，2004年英国曼彻斯特大学物理学家安德烈?海姆和当斯坦丁?诺沃肖洛夫成功制备出了石墨烯[3]。石墨烯的发现充实了碳材料家族，形成了从零维的富勒烯、一维的碳纳米管、二维的石墨烯到三维的金刚石和石墨的完整体系。 石墨烯是拥有sp2杂化轨道的二维碳原子晶体，具有蜂巢状的晶体结构，是目前世界上最薄的材料一单原子厚度的材料，它的厚度仅为0.335nm。其独特的热学、力学和电学性能使它迅速成为当前材料科学和凝聚态物理研究中的一个热点，对于改善聚合物材料的性能具有重要意义[4]。为了充分发挥石墨烯的优良性质，改善其成型加工性，一般通过引入特定的官能团对石墨烯进行有效的功能化改性，进一步拓宽其应用领域。 2 石墨烯/聚合物纳米复合材料的制备及其性质 2.1 石墨烯/聚合物纳米复合材料的制备 在石墨烯/聚合物复合材料的制备过程中，石墨烯在聚合物基体中的分散是一个很关键的问题，好的分散能够最大限度地增加纳米填料的表面积，而表面积的大小将会影响到与纳米填料相邻的聚合物的链的运动，从而影响整个聚合物基体的性能。常见的处理方法包括溶液处理、原位聚合和熔融处理。 2.1.1 溶液处理 氧化石墨可以通过化学方法和热处理的方法达到完全剥离的状态。首先，能够将氧化石墨剥离成单层的氧化石墨烯片主要是因为一些含氧官能团（环氧基团、羟基和羧基等）的存在，而这些含氧官能团能够直接将氧化石墨分散在水和一些有机溶剂中。这些单层的氧化石墨片随后可以被一些还原剂还原，例如水合肼、二甲基肼、硼氢化钠和维生素C。氧化石墨的还原能够部分地恢复其共轭结构[5,6]。 因此，就可以很容易地利用溶液共混的方式来制备石墨烯聚合物纳米复合材料。这个方法包括了三个步骤：首先是将石墨烯通过超声的方式分散在有机溶剂中，然后加入聚合物，最后通过挥发或蒸馏的方式除去溶剂。到目前为止，己经有许多种不同
《物理化学》期末考试试题及答案(上册)
《物理化学》练习题 一、填空题 1. 理想气体经过节流膨胀后，焓____（升高，降低，不变）。 2. ()0T dH dV =，说明焓只能是温度的函数，与_____无关。 3. 1molH 2（g ）的燃烧焓等于1mol_______的生成焓。 4. 物理量Q 、T 、V 、W ，其中属于状态函数的是 ；与过程有关的量是 ；状态函数中属于广度量 的是 ；属于强度量的是 。 5. 焦耳汤姆逊系数J-T μ= ，J-T 0μ>表示节流膨胀后温度 节流膨胀前温度。 6. V Q U =?的应用条件是 。 7. 热力学第二定律可表达为：“功可全部变为热，但热不能全部变为功而 。 8. 用ΔG ≤0判断过程的方向和限度的条件是_________。 9. 热力学第三定律的表述为 。 10. 写出热力学基本方程d G = 。 11. 卡诺热机在T 1=600K 的高温热源和T 2=300K 的低温热源间工作，其热机效率η=___。 12. 高温热源温度T 1=600K ，低温热源温度T 2=300K 。今有120KJ 的热直接从高温热源传给低温热源，此 过程ΔS =________。 13. 1mol 理想气体由298K ，100kpa 作等温可逆膨胀，若过程ΔG =-2983J ，则终态压力为 。 14. 25°C 时，0.5molA 与0.5molB 形成理想液态混合物，则混合过程的ΔS= 。 15. 一定量的理想气体经历某种过程变化到终态，若变化过程中 pV γ不变，则状态函数（ΔS 、ΔH 、ΔU 、ΔG 、ΔA ）中， 不变。 16. 在一定的温度及压力下，溶液中任一组分在任意浓度范围均遵守拉乌尔定律的溶液称为___________。 17. 25°C 时，10g 某溶质溶于1dm 3溶剂中，测出该溶液的渗透压Π=0.4000kpa ，该溶质的相对分子质量 为________ 18. 氧气和乙炔气溶于水中的享利系数分别是717.2010Pa kg mol -???和 811.3310Pa kg mol -???，由享利定律系数可知，在相同条件下， 在水中的溶解度大 于 在水中的溶解度。 19. 28.15℃时，摩尔分数0.287x =丙酮 的氯仿-丙酮溶液的蒸气压为29.40kPa ，饱和蒸气中氯仿的摩尔分数为0.287x =氯仿。已知纯氯仿在该温度时的蒸气压为29.57kPa 。以同温度下纯氯仿为标准态， 氯仿在该溶液中的活度因子为 ；活度为 。 20. 混合理想气体中组分B 的化学势B μ与温度T 及组分B 的分压p B 的关系是B μ= ，其标准态选为 。 21. 吉布斯-杜亥姆方程的表达式为 。 22. 液体饱和蒸气压的定义是 。 23. 苯的标准沸点是80.1℃，则在80.1℃时苯的饱和蒸气压是为 Pa 。 24. 纯物质两相平衡的条件是 。
物理化学期末考试试题库
物理化学期末考试试题库 第一章热力学第一定律选择题、热力学第一定律ΔU=Q+W 只适用于（） (A) 单纯状态变化 (B) 相变化 (C) 化学变化 (D) 封闭物系的任何变化答案：D 2、关于热和功, 下面的说法中, 不正确的是 (A) 功和热只出现于系统状态变化的过程中, 只存在于系统和环境间的界面上 (B) 只有在封闭系统发生的过程中, 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, 可称之为被交换的能量 (D) 在封闭系统中发生的过程中, 如果内能不变, 则功和热对系统的影响必互相抵消答案：B 、关于焓的性质, 下列说法中正确的是（） (A) 焓是系统内含的热能, 所以常称它为热焓 (B) 焓是能量, 它遵守热力学第一定律 (C) 系统的焓值等于内能加体积功 (D) 焓的增量只与系统的始末态有关答案：D。因焓是状态函数。、涉及焓的下列说法中正确的是（） (A)
单质的焓值均等于零 (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) 化学反应中系统的焓变不一定大于内能变化答案：D。因为焓变ΔH=ΔU+Δ(pV)，可以看出若Δ(pV)＜0则ΔH＜ΔU。、下列哪个封闭体系的内能和焓仅是温度的函数（） (A) 理想溶液 (B) 稀溶液 (C) 所有气体 (D) 理想气体答案：D 、与物质的生成热有关的下列表述中不正确的是（） (A) 标准状态下单质的生成热都规定为零 (B) 化合物的生成热一定不为零 (C) 很多物质的生成热都不能用实验直接测量 (D) 通常所使用的物质的标准生成热数据实际上都是相对值答案：A。按规定，标准态下最稳定单质的生成热为零。、dU=CvdT 及dUm=Cv,mdT适用的条件完整地说应当是（） (A) 等容过程 (B)无化学反应和相变的等容过程 (C) 组成不变的均相系统的等容过程 (D) 无化学反应和相变且不做非体积功的任何等容过程及无反应和相变而且系统内能只与温度有关的非等容过程答案：D 、下列过程中, 系统内能变化不为零的是（） (A)
无机材料物理化学课后习题及答案
第一章几何结晶学基础 1-1.晶体、晶胞的定义；空间格子构造的特点；晶体的基本性质。 1-2.参网页上的模型，运用对称要素组合定律，写出四方柱、六方柱、四方 四面体、斜方双锥、六八面体、三方柱、复三方三角面体、四六面体的点群符号，并写出其所属的晶系和晶族。 1-3.参阅网页上的模型，请确定单型中的六八面体、复三方偏三角面体、复六 方双锥、和聚型中2、3、4号模型在晶体定向中，各晶体的晶轴分别与哪些对称 轴重或晶棱方向平行？ 1-4.请写出单型三方柱、四方柱、四方双锥、六方柱、菱面体、斜方双锥各晶 面的主要晶面符号。 1-5.请写出下列聚型模型各晶面的晶面符号：1、2、3、4。两个对称面相互成 1）60°、2）90°、3）45°、4）30°，可组合成什么点群？ 1-6.由两根相交的二次轴互成1）90°、2）60°、3）45°、4）30°，可以组 合成什么点群？试在面心立方格子中画出菱面体格子 1-7.一晶面在X、Y、Z轴分别截得2、4、6个轴单位，请写出此晶面符号。 1-8.作图表示立方晶体的（123）、（012）、（421）晶面。 1-9.在六方晶体中标出晶面（0001）、（2110）、（1010）、（1120）、（1210）的位臵。 1. 答：晶体最本质的特点是其内部的原子、离子、或原子集团在三维空间以一 定周期性重复排列而成 , 晶体的空间格子构造有如下特点：结点空间格子中的 点，在实际晶体中它们可以代表同种质点占有的位臵，因此也称为晶体结构中的 等同点位臵。行列结点在一维方向上的排列 . 空间格子中任意两个结点连接的 方向就是一个行列方向。面网结点在平面上的分布构成面网。空间格子中，不 在同一行列上的任意三个结点就可联成一个面网。平行六面体空间格子中的最 小单位。它由六个两两平行且大小相等的面组成。 晶体的基本性质是指一切晶体所共有的性质，这些性质完全来源于晶体的空间格 子构造。晶体的基本性质主要包括以下五点： 1 ） . 自限性（自范性），指晶体在适当条件下自发形成封闭几何多面体的性 质。晶体的的多面体形态是其格子构造在外形上的反映。暴露在空间的晶体外表，如晶面、晶棱与角顶分别对应其晶体空间格子中的某一个面网、行列和结点。 2 ） . 结晶均一性，指同一晶体的各个不同部分具有相同的性质。因为以晶体 的格子构造特点衡量，晶体不同部分质点分布规律相同，决定了晶体的均一性。 3 ） . 对称性，指晶体中的相同部分在不同方向上或不同位臵上可以有规律地 重复出现。这些相同部位可以是晶面、晶棱或角顶。晶体宏观上的对称性反映了 其微观格子构造的几何特征。
2012-2013年第二学期材料物理化学补考考试试卷 答案
天津理工大学考试试卷 2012～2013 学年度第二学期 《材料物理化学》期末补考试卷答案 课程代码： 0303010 试卷编号： 1-A 命题日期： 2012 年 12 月 20日 答题时限： 120 分钟考试形式：闭卷笔试 得分统计表： 大题号 一二三四五六 总分 一、判断题（共10分，每小题1分，你认为正确的在括号中填“√”，错的填“Ｘ”） 得分 1．偏摩尔量就是化学势。（Ｘ） 2．隔离系统的热力学能是守恒的。（ √ ） 3．绝热过程Q＝0，由于Q＝ΔH，所以ΔH＝0。（Ｘ） 4．朗缪尔吸附等温式只适用于单分子层吸附。（ √ ） 5．单组分系统的相数最多为3。（√ ） 6．恒温下，稀电解质溶液的浓度增大时，摩尔电导率增大。（Ｘ）7．理想气体绝热过程功的计算式为W=nC v，m(T2-T1)，此式无论绝热过程是否可逆均适用。（ √ ） 8．反应C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)，恒温下若增大体系的总压，反应正向进行。（Ｘ） 9．若一个过程是可逆过程，则该过程的每一步都是可逆过程。（ √ ） 10．稀溶液的沸点一定高于纯溶剂的沸点。（Ｘ） 二、填空题（共20分，每小题2分）
得分 1. 在U、H、S、G四个热力学量中，系统发生恒温恒压可逆相变，不变 的量是 G ，而绝热可逆过程中不变的量是 S 。 2. 理想气体经历一个循环过程，对环境作功100 J，则循环过程的热Q等 于 100 J 。。 3. 某反应在20o C时的速率常数为0.01s－1，该反应的级数为一级， 20o C时反应的半衰期为 69.31S 。 4. 理想液态混合物的ΔV = 0，ΔH = 0，ΔS > 0，ΔG < 0 （选填“>, <, =” ） 5．已知EΘCu2+/Cu = 0.337V，EΘCu+/Cu = 0.521V，由此可求出 EΘCu2+/Cu+ = 0.153 V。 6．在一抽空的容器中放有过量的NH4HS（s）发生分解反应， NH4HS（s）与其分解产物NH3（g）和H2S（g）成平衡，此平衡系统的 相数P、组分数C、自由度数F分别为： 2，1，1 。 7．在一定的T、下，若物质A在相和相中的化学势满足，则A在两相中 的迁移方向是α→β ；若A在两相中达到平衡，则 = （选 填“>”，“<”，“=”）。 8. 1mol理想气体绝热向真空膨胀，若其体积增加到原来的10倍，则熵变为： 19.14 J·K-1。 9. 在300K时，48.98dm3的理想气体从100kPa变到500kPa，△G为 7.88 kJ。 10. 理想气体反抗恒外压绝热膨胀时, U < 0 ，T < 0（选 填“>”，“<”，“=”） 三、选择题（共24分，每小题2分） 得分 1. 对理想气体，下列关系式不正确的是（ A ）。 A． B. C． D.
物理化学期末考试试卷及答案10
期末试卷 课程名称： 物理化学A 考试时间： 120 分钟 考试方式： 闭卷 （开卷/闭卷） （卷面总分100分，占总成绩的 60 %） 题号 一 二 三 四 五 六 七 八 总分 题分 10 20 8 10 10 10 20 12 核分人 得分 复查人 一、填空题（每小题2分，共10分） 1、实际气体的0???? ????=-H T J P T μ，经节流膨胀后该气体的温度将 。 2、从熵的物理意义上看，它是量度系统 的函数。 3、稀溶液中溶剂A 的化学势 。 4、在ξ-G 曲线的最低点处m r G ? ，此点即为系统的平衡点。 5、一定温度下，蔗糖水溶液与纯水达到渗透平衡时的自由度数等于 。 二、单项选择题（每小题2分，共20分） 1、在标准状态下，反应 C 2H 5OH （l ）+ 3O 2(g) →2CO 2(g) + 3H 2O(g)的反应焓为 Δr H m Θ , ΔC p >0。下列说法中正确的是（ ） (A)Δr H m Θ 是C 2H 5OH （l ）的标准摩尔燃烧焓 (B)Δr H m Θ 〈０ (C)Δr H m Θ＝Δr Ｕm 0 (D)Δr H m Θ 不随温度变化而变化 2、当理想气体其温度由298K 升高到348K ，经(1)绝热过程和(2)等压过程，则两过 程的（ ） (A)△H 1>△H 2 W 1 0 ΔA>0 (B)ΔS>0 ΔA<0 (C)W<0 ΔG<0 (D)ΔH>0 ΔS<0 (E)ΔU>0 ΔG ＝0 得分 评卷人 得分 评卷人 得分 评卷人 得分 评卷人 准考证号和姓名必 须由考生本人填写 △△△△△△△ △△△△△△△ 该考场是 课混 考场。 混编考场代号： 考 座准 考 证 号 姓 名 ○ ○ ○ ○ ○ （装 订 线 内 不 要 答 题 ） ○ ○ ○ ○ ○ ○ △△△△△△△ △△△△△△△ 准考证号、 姓名、 学 院和专业必须由考生 本人填写 △△△△△△△ △ △△△△△△ 场 代 号： △△△△△△△△△△△△△△ 座位序号由考生本人填写 位 序 号 △△△△△△△ △△△△△△△ 姓 名 学 号 ○ ○ ○ ○ ○ （装 订 线 内 不 要 答 题 ） ○ ○ ○ ○ ○ ○ 学院 专业 05、06级材料专业《物理化学》期未试卷A （2007 ~2008 学年 第二学期） 一、选择题（每题1分；填上正确答案）（15分） 1、 已知下列两电极反应的标准电极电势为： Sn 2+(aq) +2e -→Sn(s) φ?Sn 2+/Sn = -0.14V Sn 4+(aq) +2e -→Sn 2+(aq) φ?Sn 4+/Sn 2+= 0.15V 由此计算Sn 4+(aq) +4e -→Sn(s) 的φ?Sn 4+/Sn 值为： （D ） （A ）0.01V ； （B ）0.29V ； （C ）-0.01V ； （D ）0.005V 2、25℃时，电池反应 Ag(s)+1/2Hg 2Cl 2(s) = AgCl(s)+Hg(l)的电池电动势为0.0193V ，反应时所对应的△r S m 为32.9J·K -1·mol -1 ，则电池电动势的温度系数 (?E /?T )p 为： V·K -1 （D ） （A ）1.70×10-4；（B ）1.10×10-6；（C ）1.01×10-1；（D ）3.40×10-4 3、在等温、等压下电池以可逆方式对外作电功的热效应为Q r ，则： （C ） （A ）Q r =0； （B ）Q r =△H ； （C ）Q r =T △S ； （ D ）Q r =△U 4、弯曲表面上附加压力的计算公式：△p =2σ/r 中，r 的符号： （A ） （A ）液面为凸面时为正，凹面为负；（B ）总为正； （C ）液面为凸面时为负，凹面为正；（D ）总为负 5、液体在毛细管中上升的高度与下列哪一个因素无关： （D ） （A ）温度； （B ）液体密度； （C ）重力加速度； （D ）大气压力 6、两个活化能不同反应，如 E 1>E 2，且都在相同的升温区间内升温，则（B ） （A ）dln k 2/d T > dln k 1/d T ； （B ）dln k 2/d T < dln k 1/d T （C ）dln k 2/d T = dln k 1/d T ； （D ）d k 2/d T > d k 1/d T 7、有关基元反应的描述在下列诸说法中哪一个是不正确的？ （D ） （A ）元反应的级数一定是整数；（B ）元反应的级数一般不大于3 （C ）元反应进行时无中间产物；（D ）元反应不一定符合质量作用定律 8、某二级反应，反应物消耗1/3需时10min ，若再消耗1/3还需时为： （C ） （A ）10 min ；（B ）20 min ；（C ）30 min ；（D ）40 min 9、温度与表面张力的关系是： （A ） （A ）温度升高表面张力降低； （B ）温度升高表面张力增加； （C ）温度对表面张力没有影响； （D ）不能确定。 10、对于反应A Y ，如果反应物A 的浓度减少一半，A 的半衰期也缩短一半，则该反应的级数为： （A ） （A ）零级； （B ）一级； （C ）二级； （D ）三级 11、在反应 A B C ，A D 中，活化能 E 1>E 2>E 3，C 是所需要的产物，从动力学角度考虑， 为了提高C 的产量，温度如何选择： （A ） (A)较高反应温度； (B)较低反应温度 (C)适中反应温度； (D)任意反应温度 12、质量摩尔浓度为b 的K 3PO 4溶液，离子平均活度因子为γ±，则电解质的活度是a B ： （D ） （A ）a B =3( b / b ? )4γ±4； （B ）a B =3( b / b ? ) γ±4； （C ）a B =27( b / b ?) γ±4； （D ）a B =27( b / b ? )4γ±4 13、低温下，反应 CO(g)+NO 2(g)==CO 2(g)+NO(g)的速率方程是υ= k {c (NO 2) }2 试问下列机理中，哪个反应 机理与此速率方程一致： （C ） (A) CO + NO 2 ? →?CO 2 + NO ； 《材料物理化学》试卷（B）卷 考试时间：120分钟考试方式：闭卷 学院班级姓名学号 R=8.314J·mol·K F=96500C·mol 一、选择题（共40分，每小题2分） 1. 某理想气体在恒外压1.01×102kPa下从10dm3膨胀到16dm3，同时吸热125J，则此过程的ΔH应为多少？ (A) +215J (B) -125J (C) -215J (D) +125J 2. 某理想气体进行等温自由膨胀，其热力学能的变化ΔU应为何值？ (A) ΔU ＞0 (B) ΔU ＜0 (C) ΔU ＝0 (D) 无法确定 3．对于封闭体系来说,当过程的始态与终态确定后,下列各项中哪一个无确定值: (A) Q (B) Q - W (C) W (当Q = 0 时) (D) Q (当W = 0 时) 4. 作为熵增原理,上述表述中,错误的是: (A). 孤立体系的熵值永远增加 (B). 在绝热条件下,趋向平衡的过程中封闭体系的熵值增加 (C). 孤立体系的熵值永不减少 (D). 可用体系的熵的增加或不变来判断过程是否可逆 5. 活度a是热力学公式中B的有效浓度,若物质B的浓度单位为mol·dm-3,则,对活度系数γ而言： (A) γ无量纲,a的单位为mol.dm-3 (B) a无量纲,γ的单位为mol.dm-3 (C) γ和a均无量纲 (D) 单位为dm3.mol-1,a的单位为mol·dm-3 6. 若某反应速率常数k的量纲是：[浓度]·[时间] ，则该反应是： (A) 三级反应(B) 二级反应(C) 一级反应(D) 零级反应 7. 描述催化剂特征不正确的是: (A) 催化剂不能实现热力学上不可能进行的反应 (B) 催化剂在反应前后,其化学性质和物理性质皆不变 (C) 催化剂不能改变平衡常数 (D) 催化剂只能缩短反应达到的平衡时间,而不能改变平衡状态 物理化学第二版课后答案 【篇一：大学物理化学核心教程第二版(沈文霞)课后参 考答案第8章】 ．基本要求 1．理解电化学中的一些基本概念，如原电池和电解池的异同点，电 极的阴、阳、 正、负的定义，离子导体的特点和faraday 定律等。 2．掌握电导率、摩尔电导率的定义、计算、与浓度的关系及其主要 应用等。了解 强电解质稀溶液中，离子平均活度因子、离子平均活度和平均质量 摩尔浓度的定义，掌握离子强度的概念和离子平均活度因子的理论 计算。 3．了解可逆电极的类型和正确书写电池的书面表达式，会熟练地写 出电极反应、 电池反应，会计算电极电势和电池的电动势。 4．掌握电动势测定的一些重要应用，如：计算热力学函数的变化值，计算电池反 应的标准平衡常数，求难溶盐的活度积和水解离平衡常数，求电解 质的离子平均活度因子和测定溶液的ph等。 5．了解电解过程中的极化作用和电极上发生反应的先后次序，具备 一些金属腐蚀 和防腐的基本知识，了解化学电源的基本类型和发展趋势。 二．把握学习要点的建议 在学习电化学时，既要用到热力学原理，又要用到动力学原理，这 里偏重热力学原理在电化学中的应用，而动力学原理的应用讲得较少，仅在电极的极化和超电势方面用到一点。 电解质离子在传递性质中最基本的是离子的电迁移率，它决定了离 子的迁移数和离子的摩尔电导率等。在理解电解质离子的迁移速率、电迁移率、迁移数、电导率、摩尔电导率等概念的基础上，需要了 解电导测定的应用，要充分掌握电化学实用性的一面。 电化学在先行课中有的部分已学过，但要在电池的书面表示法、电 极反应和电池反应的写法、电极电势的符号和电动势的计算方面进 行规范，要全面采用国标所规定的符号，以便统一。会熟练地书写 电极反应和电池反应是学好电化学的基础，以后在用nernst方程计 材料化学与物理化学的联系 摘要：材料化学是研究材料在制备，使用过程中涉及到的化学过程，故其基础知识与物理化学息息相关。本文简单介绍一下两者的联系。 关键词：材料物理反应历程相图 正文： 材料化学一般是作为材料科学与工程系的一个专业。它主要的研究范畴并不是材料的化学性质，而是材料在制备、使用过程中涉及到的化学过程、材料性质的 测量。比如陶瓷材料在烧结过程中的变化、金属材料在使用过程中的腐蚀现象（怎样防止生锈）、冶金过程中条件的控制对产品的影响（怎么才能炼出优质钢材），而物理化学是在物理和化学两大学科基础上发展起来的。它以丰富的化学现象和体系为对象，大量采纳物理学的理论成就与实验技术，探索、归纳和研究化学的基本规律和理论，构成化学科学的理论基础。物理化学的水平在相当大程度上反映了化学发展的深度。所以材料化学不仅与无机，有机，分析有关它还与物化有很大联系。 从材料制备方面来看，物理化学对于材料化学中的材料的制备是至关重要的，如非晶态合金制备方法用到了很多物理化学中学的知识，传统非晶态合金的制备主要采用快速凝固法和机械合金化法。直接凝固法包括:水淬法,吸入铸造法,高压铸造,单向熔化法等，水淬法是将合金置于石英管中,将合金熔化后连同石英管淬入到流动水中,以实现快速冷却,形成大块的非晶合金。这种方法可以达到较高的冷却速度,有利于大块的非晶合金的形成。这个水淬法是我们物理化学中非常重要的冶金方法之一。再如铁碳合金相图是进行研究铁碳合金的工具，是研究碳钢和铸铁成分、温度、组织和性能之间关系的理论基础，也是制定各种热加工工艺的依据。铁碳合金相图可以帮助我们根据金属材料的成分推断其组织，由组织定性分析其力学性能，这在铸造、锻造、焊接以及热处理等方面有着广泛的应用。所以物理化学在材料的制备中有很大贡献。 对于材料化学过程中涉及到的化学过程更是有很大的用途，我们都知道从材料到产品是需要制备的，而制备过程也可以说是化学过程。比如金属化工艺是一个复杂的、含有多个气、液、固相的多相物理化学反应过程，其中包括一系列在许多气、液、固相界面间的扩散和在不同液相内进行的多种平行和连续反应。现今常用的两类工艺方法(分别称为氧化物/氢氧化物法和醇盐作用法。醇类可被视为起着“促进剂”的作用)的宏观反应历程粗略地简要归纳，示意表述如下1.正盐的生成。2.过碱度化反应。其中每个反应都有好几步，比如 等等 其次材料性质的测量也是很重要的，材料的种类很多，材料的性质也是各不相同的，为了我们生活健康我们必须知道材料的具体组成及其性质。物理化学可利用其知识了解其性质并且加以利用，如在新材料制备中，聚乙二醇发挥了很重要的作用，聚乙二醇是一种非离子表面活性剂,其分子式为H-(O-CH2-CH2)n-OH,其中桥氧原子-O-亲水, -CH2-CH2-亲油。文献[1]报道,在通常情况下,聚乙二醇分子是一根锯齿型的长链,当溶于水时,长链成为曲折型,如图1所示,与溶剂为醇的情形类似。在当前一些新材料如复合材料、薄膜材料、粉体材料、高分子材料和纳米结构材料等的制备中,聚乙二醇起了较重要的作用如：余晴春等[4]用溶胶—凝胶法制备凝胶的同时将聚合物嵌入,制备了聚乙二醇和五氧化二钒干凝胶的纳米复合材料(PEG/VXG)。 1、合金定义：有两种或两种以上的金属或金属和非金属经过熔炼烧结或其它方法合成具有金属特性的物质。 组元：组成合成能够独立存在后最稳定最简单的物质。 2、固溶体定义：一种组元溶解在另一种组元中，特点：溶剂点阵不变，溶质原子代替溶剂中原子置换塑固溶体或进入溶剂原子的间隙形成填隙型固溶体。 3、近程结构：结构单元的化学组成，（元素、原子）的键键接方式、空间构型、支化和支联序列结构等。 远程结构：指分子的大小、形态、柔顺性、构象。 4、柔顺性：高分子能够改变其构象的性质。 5、取向定义：高分子链长度非常大，在外力作用下易发生取向，取向单元在力的方向上择优排列。 6、液晶态定义：当物质晶体受、熔融或被溶剂溶解后，表观上择优排列虽然失去固体物质的刚性变成具有液动性液态物质，但结构上仍保持一维或二维有序排列。 7、复合材料定义：有两种或两种以上的异质、异形或异性的材料经过某种加工工艺而合成的新材料，既保持原组分材料的特质，又通过组分效应得到了原材料不具备的性能。 8、理想表面：是一种理想上的结构完整的二维点阵平面。 液态表面：不存在吸附、催化效应和杂质扩散的物质化学效应的平面。吸附表面：由吸附物质和被吸附物质构成的表面。 9、接触角定义：在固液气三相交界处，由固液界面经过液体内部到达气液界面的夹角 10、粘附定义：两个相邻固相界面的粘结现象，该现象是通过跨越两相界面之间相互作用而产生的。 11、表面张力定义：产生原因：由于物质表面分子处于不对称的力场中，它又受到内层分子的作用，表面分子沿着表面平行方向增加分子间距，相当于有一种张力将分子间距增大。 特点：力图缩小物质表面趋于稳定，增加比表面积 大小：表面张力大小与分子间作用力相关。 12、蠕变：在一定温度和较小恒定应力小，材料形变随时间增加而增加的想象。 13、应力松弛：在一定温度和变形基本保持不变情况下，聚合物内部应力随时间更长而逐渐长成的现象。 14、 Tg（玻璃化转变温度）：链段化冻结到开始运动的温度。 Tf（粘液温度）：高弹态与粘液态间的转变温度。05、06材料专业《物理化学》期未试卷A答案(2007~2008学年第二学期)
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