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物理化学核心教程第二版第九章课后题答案

第九章表面现象

三．思考题参考答案

1．表面Gibbs自由能与表面张力有哪些共同点和不同点

答：它们的共同点是：①都反映了表面分子（或原子）受力不均匀的情况；②两者的数值相同，通常用同一个符号表示。

它们的不同点是：①两者的物理意义不同，表面自由能是指在等温、等压、保持组成不变的条件下，可逆地增加单位表面积时，系统Gibbs自由能的增值。表面张力是指垂直作用于单位长度的边界上，且与表面相切的一种使表面收缩的力。②两者的单位不同，表面自由能的单位是J·m-2，而表面张力的单位是N·m-1。

2．在一个飘荡在空气中的肥皂泡壁上，所受的附加压力为多少

答：肥皂泡有内、外两个球形表面，曲面上附加压力的方向都指向曲率半径的圆心。若忽略肥皂膜的厚度，外表凸球面和内表凹球面的曲率半径近似看作相等，则肥皂泡上所受的总的附加压力是普通球面附加压力的两倍。

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呈球形。

如果要制备小的玻璃珠，可以首先将玻璃加热成熔融状态，然后用一定孔径的喷头，将熔融状态的玻璃喷入冷却液（一般是用重油）中，小的玻璃液滴在降落的过程中会自动收缩成球状。要制备球形硅胶，可以用相似的方法，将熔融状态的硅酸凝胶喷入水中即可。

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。

5．煮开水时为何不见暴沸现象，而在有机蒸馏时却会发生暴沸如何防止暴沸的发生

答：沸点是指液体的饱和蒸气压等于外压时的温度。水中通常溶解了不少空气，在加热过程中溶解的空气成气泡逸出，水蒸气可以蒸发到空气泡中。由于空气泡比较大，曲面上的附加压力不明显，所以在空气泡中的水蒸气压力与平面上的差不多。空气泡在上升的过程中，起了搅动

作用，使上下的水温基本相同。到达正常沸点时，蒸气压力等于外压，水就很平稳地沸腾，不会产生暴沸现象。

而在有机液体中溶解的空气一般都很少，在加热过程中没有空气泡产生，而要让有机物本身的蒸气形成气泡，这个新的气相的产生是十分困难的。因为处于液体内部的蒸气泡的内表面是凹面，凹面上所产生的附加压力与气泡中的蒸气压的方向相反，根据Kelvin公式，气泡越小，曲率半径越小，气泡内的压力也就越小。当升温至正常沸点温度时，由于气泡内蒸气的压力仍小于外压，所以有机溶液不会沸腾。于是就继续升温，随着温度的升高，蒸气的压力也不断升高，当气泡终于出现时，开始形成的气泡是很小的，泡内的附加压力很大，而蒸气压就很小，比液面上的外压小，所以还看不到溶液沸腾。于是还要继续加温，这时的温度实际上已超过了它的正常沸点。这样，以下几种因素相继加在一起，就会发生暴沸：①随着蒸气压增大，气泡变大；②随着气泡变大，曲率半径增大，凹面上的附加压力变小；③随着附加压力变小，气泡内的蒸气压增加，使气泡迅速涨大；④气泡在上升的过程中，液柱对气泡的压力变小，促使气泡涨得更大，上升得更快。由于这时有机液体的温度已超过了它的正常沸点，几乎所有的液体都想在瞬间变成蒸气冲出，这就形成了暴沸。

发生暴沸的后果是很严重的，既浪费了产品，又有可能引发烫伤、损坏仪器和失火等事故。要防止暴沸，实际就是要防止过热液体的生成，则必须给有机液体提供成泡中心。沸石是多孔固体，储存在小孔中的空气在加热过程中逸出，可以提供成泡中心，使得开始形成的蒸气泡不是太小，使气泡内的蒸气压与平面上的蒸气压相差不要太大，到达沸点时气泡上升，搅动溶液，保持正常的沸腾状态。所以，在有机物蒸馏时，加了沸石或加了能提供成泡中心的其它多孔性物质，或者加一头封闭的玻璃毛细管，都可以达到防止暴沸的效果。

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，避免茎叶在下雨天因淋湿变重而被折断。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。

现在，有的农药在制备时就加了表面活性剂，或直接制成乳剂等。

7．用同一支滴管滴出相同体积的不同液体，例如用水、NaCl稀溶液和乙醇溶液，所得到的液滴数是否相同

答：不相同。因为液滴的大小与表面张力有关，在密度相差不大的情况下，通常表面张力越大的液体，在滴管下端能悬挂的液滴的体积也越大。所以，在液体体积相同的情况下，由于表面张力最大的NaCl稀溶液的液滴的体积最大，所以得到的液滴数最少。水居中，乙醇溶液的表面张力比水小，所以液滴的体积最小，而液滴数最多。若液体密度相差很大，则还要考虑密度的影响。

8．在两支水平放置的玻璃毛细管中，分别加入少量的纯水和汞。在毛细管中液体两端的液面分别呈何种形状如果分别在管外的右端液面处微微加热，管中的液体将向哪一方向移动答：在放置纯水的玻璃毛细管中，两端液面呈凹形弯月面，因为纯水能润湿玻璃，接触角很小。在凹形弯月面上，附加压力指向曲面圆心，与大气压力的方向相反。因为表面张力随温度的升高而下降，当右端的液体受热时，表面张力下降。而附加压力与表面张力成正比，当表面张力下降，附加压力变小，液体会稍微向左移动。

在放置汞的玻璃毛细管的右端液面处微微加热时，情况刚好相反。因为汞液体不能润湿玻璃，接触角大于90°，管内两端液面呈凸形。在凸面上，附加压力指向曲面圆心，与大气压力的方向相同。当右端的液体受热时，表面张力下降，附加压力变小，液体会稍微向右移动一点。

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。

这是因为肥皂泡是曲面，表面上有指向曲面圆心的附加压力，曲率半径越小，附加压力越大。小泡受的附加压力比大泡的大，则小泡内部的平衡压力也比大泡的大。当活塞打开后，压力稍高的小泡中有部分空气向大泡转移，所以小泡变小，大泡变大。直到小泡消失，变成一个曲率半径与大泡的曲率半径相等的一条弧线，才达到平衡。

10．在一个干燥洁净的茶杯中放入优质山泉水，当水快注满时，小心地一颗一颗加入洁净的沙子，会看到杯面产生什么现象若这时在液面上加一滴表面活性剂，情况又将如何

答：小心加入沙子后，杯口液面会凸出杯面。因为优质山泉水中有丰富的矿物质，这些无

机盐是非表面活性物质，使水的表面张力增大而能维持凸出杯面的水的重量，泉水中含矿物质的

量越多，杯面的水凸出就越明显。当加入表面活性剂后，水的表面张力迅速下降，无法维持凸出

杯面水的重量，水就会沿杯子的壁淌下，凸面又变成平面。

11．在一盆清水的表面，平行放两根火柴棍。待水面静止后，在火柴棍之间滴一滴肥皂水，

两火柴棍之间的距离是加大了还是缩小了

答：纯水的表面张力为*γ，在纯水表面上的火柴棍，由于棍的周围的表面张力都是*γ，大

小相等，方向相反，所以火柴棍能在水面上静止不动。当在两火柴棍之间滴入肥皂水后，使两棍

之间的表面张力降为γ，这样使得棍两边的表面张力不等。因为*γγ>

，所以两棍之间的距离会迅速增大。在棍两边的表面张力的差值为*πγγ=-，通常将π称为表面压，好像处于两火

柴棍之间的表面活性剂将火柴棍撑开一样。

12．在纯水的液面上放一纸船，纸船显然不会自动航行。若在船尾靠水部分涂抹一点肥皂，

再放入水中，情况又将如何

答：纸船放到静止的水面，以船底为边界，作用在边界周围的表面张力大小相等，方向相

反，纸船当然静止不动。当船尾涂了肥皂后，由于表面活性剂的作用，尾部表面张力变小，头部

表面张力未变，所以小船在这不等的表面张力作用下，会自动向前方移动。

13．设有内径相同的a, b, c, d, e, f 玻璃毛细管和内径较大的g 管一起插入水中（如图所示），

除了f 管内壁涂有石蜡外，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如果将水在各管内（c,d 管除外）预先都灌到h 的高度，再让其自动下降，

结果又将如何

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，水不可能在c 管中溢出；d 管的液面也到管口，弯月面形状与a 管相似，水不可能在d 管中

滴下；e管的液面到管径变粗处，弯月面形状与a管相似；f管内壁涂有石蜡，水与管壁的接触角变大，水不能润湿涂有石蜡的内壁，管内液面呈凸面，附加压力向下，液面会下降至水平面以下；g管内径大，管内液面接近平面，附加压力很小，液面基本无变化。

将水灌满后让其自动下降时，其余的都与上面相同，只有e管有变化。e管的液面与a管的液面一样高。

14．有一个油水混合物，水的质量分数为75%，柴油为25%，明显地分为两层。如果将混合物强力搅拌，得到了一个均匀液体，但是静置后又会分层，这是为什么如果在混合溶液中加入适量的表面活性剂（乳化剂），再强力搅拌后，得到的均匀液体就不再分层，这又是什么原因答：水与柴油的混合物在被强力搅拌后，水和柴油都被分散成微小的液滴，表面积增加很大，表面能变得很高，是热力学不稳定系统。所以在静置的时候，各自的小液滴自动聚合以缩小表面积，所以又恢复到原来的分层状态。但是，加入适量的乳化剂后，这种乳化剂的功能就是减小两种液体之间的界面张力，优质的乳化剂可以使界面张力接近于零，这样两种液体被乳化后，以微小液滴的形式相互混合，系统总的表面能比混合之前还要低，所以是稳定系统，一般不会再分层。

15．常用的洗涤剂中为什么含有磷有什么害处

答：洗涤剂中要加多种成份，其中三聚磷酸钠作为助剂加入，含量可达20%以上。主要作用是提高润湿效果、增加洗涤剂碱度、促进油污乳化、减少不溶性物质在织物表面再沉积等作用。但是，洗涤废水排入江河以后，含磷成份促进藻类疯长，影响鱼虾繁殖。江苏的太湖，受磷化合物的污染特别严重，以至被蓝藻污染的湖水无法饮用。沿湖几大城市已决定，自2000年1月1号起，禁止使用含磷洗涤剂，使用新型的无磷洗涤剂，以保护人们生存的环境。

16．锄地保墒是什么意思

答：大雨过后，泥土润湿，团粒结构受到毛细管压力的作用彼此靠紧，形成无数毛细管并彼此联接，直通地面。地下水由于毛细作用顺着毛细管上升，到地面蒸发，减少了土壤的水分，使庄稼长势不良，严重时会导致庄稼枯萎。所以，雨过天晴后，一定要将处于地表的泥土锄松，切断与深层联结的毛细管，保持地下水不被蒸发，长期供庄稼使用。处于表层中的毛细管分散在植物的周围，由于泥土是能被水润湿的，在气候湿润或有雾的时候，空气中的水分可以在表土的毛细管中凝结，供植物使用，这样保持了土壤的水分，使庄稼茂盛生长。

四．概念题参考答案

1．下列说法中不正确的是( )

(A) 生成的新鲜液面都有表面张力

(B) 平面液体没有附加压力

(D) 弯曲液面的附加压力的方向指向曲面的圆心

答：(C) 。表面张力的方向总是垂直于边界与表面相切。

2．液体在毛细管中上升（或下降）的高度与下列那一个因素无关 ( )

(A) 温度 (B) 液体密度

答： (D)。由于弯曲液面下有附加压力，使液体在毛细管中上升或下降，上升或下降的高度

只与液体的性质和毛细管的半径等因素有关，从计算公式也可以说明这一点，

s '2p gh R

γρ==?，附加压力与大气压力无关。 3．把玻璃毛细管插入水中，凹面下液体所受的压力r p 与平面液体所受的压力0p 相

比，两者的大小关系为 ( )

(A) r 0p p = (B) r 0p p <

答：(B)。凹面上附加压力的方向与外压的方向相反，凹面上受的总压力等于外压减去附加

压力（相当于将曲率半径取负值），所以凹面上液体所受的总压力小于平面液体所受的压力。

4．将一支毛细管插入水中，在毛细管中水面上升了5 cm 。若将毛细管继续往水中插，在液

面只留3 cm 的长度，试问水在毛细管上端的行为是 ( )

(A) 水从毛细管上端溢出 (B) 毛细管上端水面呈凸形

答：(C)。水在毛细管中上端水面的形状决定于接触角，水能润湿玻璃毛细管，上端水面呈

凹形。现在，决定接触角大小的气、液、固三相的性质都没有改变，所以接触角也不会因毛细管

的长短而改变。

5．有一飘荡在空气中的肥皂泡，设其直径为 2×10-3 m ，表面张力为 N ·m -1，则肥皂泡所

受总的附加压力为 ( )

(A) kPa (B) kPa

答：(B)。飘荡在空气中的肥皂泡有两个气-液界面，外层是一个凸球面，内层是一个凹球面，

附加压力都指向球心，忽略肥皂泡膜的厚度，则肥皂泡上所受总的附加压力是相同半径球形液滴面上附加压力的两倍，即1

s '3220.07 N m 220.28 kPa 110m

p R γ--??=?=?=?。 6．在相同温度和压力下，凸面液体的饱和蒸气压p r 与水平面液体的饱和蒸气压p 0相比（同

一种液体），两者大小的关系为 ( )

(A) r 0p p = (B) r 0p p >

答：(B)。凸面上附加压力的方向与外压相同，凸面上液体所受的总压力大于平面液体所受

的压力。根据Kelvin 公式，凸面上液体的饱和蒸气压大于平面液体的饱和蒸气压。

7．用同一滴管，分别滴下1 cm 3如下三种液体：NaOH 水溶液、纯水和乙醇水溶液，判断下

面所得液滴数的分布哪个是比较合理的 ( )

(A) 纯水 15 滴, NaOH 水溶液 18 滴, 乙醇水溶液 25 滴

(B) 纯水 18 滴, NaOH 水溶液 25 滴, 乙醇水溶液 15 滴

(D) 三者的液滴数皆为 18 滴

答：(C)。因为在密度相差不大的情况下，液滴的大小与表面张力有关。一般表面张力越大，

在滴管的下端能悬挂的液滴的体积也越大。NaOH 是非表面活性物质，其水溶液的表面张力比纯

水大，所以液体的滴数应该最少，其次是纯水。乙醇是表面活性物质，其水溶液的表面张力比纯

水小，所以液滴最小，而液体的滴数应该最多。

8．下面说法不正确的是 ( )

(A) 生成的新鲜液面都有表面张力 (B) 平面液面上没有附加压力

答：(C)。液滴表面是凸面，附加压力的方向与外压相同，凸面上总的压力等于附加压力与

外压的加和。根据Kelvin 公式，凸面的曲率半径越小，其附加压力就越大，饱和蒸气压也就越大。

9．同一种物质的固体，大块颗粒和粉状颗粒，其溶解度哪个大 ( )

(A) 大块颗粒大 (B) 粉状颗粒大

答： (B)。颗粒表面是凸面，附加压力的方向与外压相同，凸面上总的压力等于附加压力与

外压的加和。根据Kelvin 公式，凸面的曲率半径越小，其附加压力就越大，饱和蒸气压也就越大。

根据Henry 定律，其溶解度也一定越大。在同一温度下，若是在同一个饱和溶液中，同时存在不

同粒径的颗粒，那经过一段时间后，小颗粒会消失。

10．在一个真空的玻璃钟罩内，放置若干内径不等的洁净玻璃毛细管。然后将水汽不断通

入钟罩内，可以观察到在哪种玻璃毛细管中最先凝聚出液体 ( )

(A) 在内径最大的毛细管中 (B) 在内径最小的毛细管中

答：(B)。因为水能润湿洁净的玻璃毛细管，水在毛细管中呈凹形弯月面，接触角小于90°，

在凹形弯月面上的总压力比平面上小。根据Kelvin 公式，凹形弯月面上的饱和蒸气压也比平面上

低，所以在内径最小的毛细管中，水的蒸气压首先达到饱和，液体最先凝聚出来，这就是毛细凝

聚。

11．在等温条件下，将表面活性剂B 加入纯水中，所产生的结果是 ( )

(A) B 0T

a γ??? ????<，正吸附 (B) B 0T a γ??? ????<，负吸附 (C)

B 0T a γ??? ????>，正吸附 (D)

B 0T a γ??? ????>，负吸附答：(A)。表面活性剂加入纯水中后，使溶液的表面张力明显降低，表面张力随着表面活性剂浓度的增加而下降，所以B 0T

a γ??? ????<。这时，表面活性剂在表面上的浓度高于本体的浓度，发生正吸附。

12．通常被称为表面活性剂的是指，将其加入水中后 ( )

(A) 能降低溶液的表面张力 (B) 能增大溶液的表面张力

答：(D)。有机物一般都能降低水的表面张力，一般被称为表面活性物质。而只有那些加入

少量就能显着降低液体表面张力的物质，才被称为表面活性剂。

13．Langmuir 吸附等温式所基于的一个假定是 ( )

(A) 吸附热是一个常数 (B) 平整的固体表面

答：(A)。Langmuir 在导出他的吸附等温式时，引进了假定，其中一个假定是认为固体表面

是均匀的，则在均匀的固体表面上，吸附热应该是一个常数。

14．气相色谱法测定多孔固体的比表面，通常是在液氮温度下使样品吸附氮气，然后在室

温下脱附，这种吸附属于如下哪一类吸附 ( )

(A) 物理吸附 (B) 化学吸附

答：(A)。低温氮吸附一般是可逆的物理吸附，吸附量大，可以比较精确的测定固体催化剂

的比表面和孔径分布。

15．在298 K 时，苯蒸气在石墨上的吸附符合Langmuir 吸附等温式，在苯蒸气的压力为40

Pa 时，石墨表面的覆盖度0.05θ=。如果要使覆盖度0.5θ=，则这时的苯蒸气的压力应控制

在 ( )

(A) 200 Pa (B) 400 Pa

答：(C)。根据Langmuir 吸附等温式，1ap ap

θ=+，从已知数字先求出吸附常数，得311.31610 Pa a --=?，然后再计算0.5θ=时苯蒸气的压力，得760 Pa p =。

五．习题解析

1．在293 K 时，若将一个半径为 cm 的汞滴，可逆地分散成半径为 μm 的许多小的汞珠，

这个过程的表面Gibbs 自由能增加多少需做的最小功是多少已知在293 K 时，汞的表面自由能

20.4865 J m γ-=?。

解：首先计算形成的小汞珠的数目N ，

3321460.510 1.25100.110V r N V r --?????====? ? ? ???

???总小小小汞珠的总面积为

144 1.2510A r π=??2小小

621424 3.14(0.110m) 1.2510

15.7 m -=?????=

原来那个汞滴的面积为

224244 3.14(0.510m) 3.1410 m A r π--==???=?2大大

则表面积的增加值为：

422(15.7 3.1410)m 15.7 m A -?=-?≈

表面Gibbs 自由能的增加值为：

22 0.4865 J m 15.7 m 7.64 J G A γ-?=?=??=

在等温、等压下的可逆过程，表面Gibbs 自由能的增加值就等于环境对系统做的表面功，所以 7.64 J W G =?=表面

2．在298 K 时，将直径为 1 m 的毛细管插入水中，问需要加多大压力才能防止水面上升已

知298 K 时，水的表面张力10.07214 N m γ-=?。

解：防止水面上升需要加的压力，就等于水在毛细管中所形成弯月面时的附加压力，即：

s '

2p R γ= 1

52620.07214 N m 2.8810N m 288 kPa 0.510m

---??==??=? 3．在一个封闭容器的底部钻一个小孔，将容器浸入水中至深度为 m 处，恰可使水不渗入

孔中，试计算孔的半径。已知298 K 时，水的表面张力10.07214 N m γ-=?，密度

330.99710 kg m ρ-=??。

解：容器浸入水中达一定深度时，当水的静压力恰好等于小孔处弯曲液面的附加压力时，水才不会渗入孔中。即'

2gh R γρ=，所以小孔的半径（近似将小孔的半径等于曲率半径）为 '2r R gh

γρ== 1

53220.07214 N m 3.6910m 997 kg m 9.8m s 0.40m

----??==????? 解这类题时要注意单位换算，因为2N kg m s -=??。

4．在293 K 时，将直径为 1×10-3 m 的毛细管插入汞液体中，试计算汞在毛细管中下降了

多少已知293 K 时，汞的表面张力1

0.4865 N m γ-=?，与管壁的接触角为150°，汞的密度431.3510 kg m ρ-=??。

解：当汞在毛细管中，曲面的曲率半径'R 与毛细管半径r 之间的关系为'

cos R r θ=。当

接触角大于90°时，凸面上的总压力比平面上大，根据公式（），附加压力为

s Hg 2cos ()p gh gh r γθρρρ=

=-≈-外内 Hg 2cos h gr

γθρ=- 1o

432320.4865 N m cos1501.3510 kg m 9.8m s 0.510m

----???=-?????? 0.013 m =

汞在毛细管中下降了0.013 m 。

5．在室温时，将半径为4110m -?的毛细管插入水—苯两层液体的中间，毛细管的上端没

有露出苯的液面。这时水在毛细管内呈弯月面，水柱在管中上升的高度为2410m -?，玻璃-水-苯之间的接触角是 40°(cos = ，已知水和苯的密度分别约为331.010 kg m -??和330.810 kg m -??。试计算水与苯之间的界面张力的数值。

解：由于水能润湿毛细管，水在毛细管内呈弯月面，附加压力使水在毛细管内上升。高出

水平面的部分，毛细管内是水，毛细管外是苯，这时达到平衡时的力平衡关系式为：

2cos ()gh r

γθρρ-=-苯水外内 ()2cos ghr ρργθ--=

水苯苯水 33224(1.00.8)10kg m 9.8m s 410m 110m 20.76

-----????????=? 315.1610 N m --=??

6．试计算在293 K 时，在半径为' 1.0 nm R =的小水滴上水的饱和蒸气压。已知水在293 K

时的表面张力10.07288 N m γ-=?，密度330.99810 kg m ρ-=??，摩尔质量12(H O,l)0.018 kg mol M -=?。在273 K 时，水的饱和蒸气压为 Pa ，在 273 – 293 K 的温度区间内，水的摩尔气化焓 1vap m 2(H O)40.67 kJ mol H -?=?，并设摩尔气化焓与温度无关。

解：首先要运用Clausius-Clapeyron 方程，计算293 K 时，在平面水上的饱和蒸气压，

vap m 2112()11ln ()H p T p T R T T ???=- ??? (293K)40 67011ln 610.5Pa 8.314273293p ??=- ???

解得 (293 K) 2 074 Pa p =

然后利用Kelvin 公式计算293 K 时，半径为

1.0 nm 时的水滴面上的饱和蒸气压 r '02ln p M p RT R γρ

=? r 93

20.072880.018ln

2074Pa 8.3142931100.99810p -??=????? 解得 r 6101 Pa p =

7．如果某肥皂水的表面张力为1

0.050 N m -?，试计算下列肥皂泡上所受到的附加压力

(1) 肥皂泡的直径为 2 mm 。

(2) 肥皂泡的直径为 2 cm 。

解：肥皂泡有内外两个表面，外面是凸面，里边是凹面，附加压力的方向都指向曲面的圆

心。忽略肥皂泡壁的厚度，故肥皂泡所受到的附加压力是相同半径液面的两倍， (1) 1

2s '3220.050 N m 22200 N m 200 Pa 110m

p R γ---??=?=?=?=? (2) 1

2s '2220.050 N m 2220 N m 20 Pa 110m

p R γ---??=?=?=?=? 可见，肥皂泡的曲率半径越小，附加压力就越大。

8．已知在298 K 时，水在平面上的饱和蒸气压为3167 Pa 。请计算在相同温度下，半径为

2 nm 的水滴表面的饱和蒸气压已知水的摩尔质量1

2(H O,l)0.018 kg mol M -=?，密度330.99710 kg m ρ-=??，水的表面张力10.07214 N m γ-=?。

解：利用Kelvin 公式，计算298 K 时，半径为2 nm 的水滴面上的饱和蒸气压

r '02ln p M p RT R γρ

r 93

20.072140.018ln 0.52573167Pa 8.3142982100.99710p -??==????? 解得 r 5 357 Pa p =

在计算中，所有的物理量要严格使用SI 单位，这样单位就自然能相互消去。从计算结果可知，小水滴表面上的饱和蒸气压要比平面上的蒸气压大得多，水滴的半径越小，其饱和蒸气压将越大。

9．在298 K 时，设在水中有一个半径为0.9 nm 的蒸汽泡，试计算泡内的蒸气压。已知，

在298 K 时，水的饱和蒸气压为3167 Pa ，密度3997 kg m ρ-=?，水的摩尔质量12(H O,l)0.018 kg mol M -=?，水的表面张力10.07214 N m γ-=?。

解：利用Kelvin 公式，计算298 K 时，半径为0.9 nm 的蒸气泡内的蒸气压。因为蒸气泡内

壁是凹面，所以Kelvin 公式为（相当于将曲率半径取负值）

r '02ln p M p RT R γρ

=-? r 920.072140.018ln 1.16823167Pa 8.314298(0.910)997

p -??=-=-???? r 984.7 Pa p =

从计算可知，小蒸气泡内的蒸气压，远小于平面水面上的饱和蒸气压。事实上，在298 K 时，这样小的蒸气泡是无法形成的，这只是做一个计算练习而已。

10．将一根洁净的毛细管插在某液体中，液体在毛细管内上升了0.015 m 。如果把这根毛

细管插入表面张力为原液体的一半、密度也为原液体的一半的另一液体中，试计算液面在这样的毛细管内将上升的高度设上述所用的两种液体能完全润湿该毛细管，接触角近似为零。

解：接触角近似为零，曲率半径就等于毛细管半径，则两者的曲率半径相同。根据附加压

力的计算公式和液体在毛细管中上升高度的关系式，有

1212''

1222 h h gR gR γγρρ== 将两式相比，消去相同的项，因为1

22γγ=，122ρρ=，所以有 1112222222

22 1 h h γργργργρ=== 210.015 m h h ==

两种液体的液面在毛细管内上升的高度是相同的。这道题只是提供了一种解题思路，如果两者的表面张力与密度的关系不是如此，则在毛细管内液面上升的高度一般就不会相同。

11．一个用透气多孔耐火砖制成的盛钢液的容器，如果要在该容器中所盛钢液的高度为2 m ，

则在容器底部的毛细孔半径应控制为多少，才能使钢液不渗漏已知钢液的表面张力11.3 N m γ-=?，钢液的密度37 000 kg m ρ-=?，钢液与耐火材料之间的接触角为150°。

解：钢液与耐火材料之间的接触角大于90°，说明钢液不能润湿耐火砖，钢液在毛细孔内

呈凸面。当在多孔砖的毛细孔内，钢液的附加压力大于钢液的静压力时，钢液就不会渗漏。设多孔砖的毛细孔半径为r ，则钢液的凸面所产生的附加压力s 2cos p r

γθ=-，钢液的静压力为gh ρ，

2cos gh r

γθρ-> 2cos r gh

γθρ<- 1o

322 1.3 N m cos1507 000kg m 9.8m s 2m

---???=-???? 51.6410m r -?<

所以多孔砖的毛细孔半径应该小于51.6410m -?，钢液才不会漏出。

12．已知在300 K 时纯水的饱和蒸气压s 3.529 kPa p =，密度3997 kg m

ρ-=?，表面张

力10.0718 N m γ-=?。在该温度下，

（1）将半径41 5.010 m r -=?的洁净玻璃毛细管插入纯水中，管内液面上升的高度为2.8 cm h =，试计算水与玻璃之间的接触角。

（2）若玻璃毛细管的半径为2

2.0 nm r =时，求水蒸气在该毛细管中发生凝聚的最低蒸气压。

解：（1）根据Laplace 公式，附加压力为 s 2cos p gh r γθρ=

=? 设3l 997 kg m ρρ-?≈=?，所以

l cos 2ghr

ρθγ=

32241

997 kg m 9.8m s 2.810 m 5.010 m 20.0718 N m -----???????=?? 0.9526=

解得接触角

17.7θ=°

（2）凹面的曲率半径'R 为 9'

92.010m 2.110m cos cos17.7r R θ--?===?° 根据Kelvin 公式，计算凹面上的饱和蒸气压 r 's 2ln p M p RT R

γρ=- 11

r 1139s 20.0718 N m 0.018kg mol ln 8.314J K mol 300K 997 kg m 2.110m

p p ------????=-??????? 解得比压 r s

0.610p p = r s 0.6100.610 3.529 kPa 2.153 kPa p p ==?=

水蒸气在该毛细管中发生凝聚的最低蒸气压为2.153 kPa ，超过这个压力，水蒸气在该毛

细管中就会发生凝聚。所以在吸附实验中为了防止发生毛细管凝聚现象，一般控制的比压s /0.3p p <。

13．假设稀油酸钠水溶液的表面张力与浓度呈线性关系：*ba γγ=-，其中*γ为纯水的

表面张力，b 为常数，a 为溶质油酸钠的活度。已知298 K 时，*10.07214 N m γ-=?，实验测定该溶液表面吸附油酸钠的吸附超额622 4.3310 mol m --=??Γ，试计算该溶液的表面张力γ。

解：根据Gibbs 吸附等温式

22 T T

RT RT a a a γγ??????=-=- ? ???????ΓΓ 根据已知的表面张力与溶质油酸钠的活度之间的线性关系式，在等温下对关系式求偏微分，得

b a γ???=- ???? 代入Gibbs 吸附等温式，得

2T a RT a γ???=- ????Γab RT = 2RT a

=Γb 再代入表面张力与浓度的线性关系式，得：

**2ba RT γγγ=-=-Γ

61(0.07214 4.3310

8.314298)N m --=-???? 10.0614 N m -=?

14．在293 K 时，苯酚水溶液的质量摩尔浓度分别为10.05 mol kg

-?和10.127 mol kg -?时，其对应的表面张力分别为10.0677 N m -?和10.0601 N m -?。请计算浓度区间分别在100.05 mol kg -?:和10.050.127 mol kg -?:的平均表面超额2Γ。已知水在该温度下的表面张力10.0729 N m γ-=?，设苯酚水溶液的活度因子都等于1，活度与浓度的数值相同。

解：根据Gibbs 吸附等温式

2 T a a RT a RT a γγ????=-

≈- ?????Γ 在 100.05 mol kg -?:的浓度区间内

1(0.06770.0729) N m 0.104 N m (0.050)

a γ--?-?==-??- 121(00.05)/2(1)(0.104 N m ) (8.314298)J mol

--+=-?-???Γ 621.0510mol m --=??

在1

0.050.127 mol kg -?:的浓度区间内 1

1(0.06010.0677) N m 0.0987 N m (0.1270.05)

a γ--?-?==-??-

121(0.1270.05)/2(2)(0.0987 N m ) (8.314298)J mol

--+=-?-???Γ 623.52610mol m --=??

从计算可知，表面超额随着浓度的增加而增加。

15．在298 K 时，某表面活性剂B 的稀水溶液，在浓度3B 0.050 mol dm c -?<的范围内，

其表面张力随浓度的增加而线性下降符合如下的方程式，

()1B /(N m )0.072140.350/c c γ-?=-

（1）导出表面超额B Γ与浓度的关系式

（2）计算3B 0.010 mol dm c -=?时的表面超额B Γ

解：（1）从表面张力随浓度的增加而线性下降的关系式，将表面张力对浓度求偏微分，得： 1B 0.350 N m (/)T

c c γ-???=-? ???? B B B /(/)T

c RT c γ???=- ????c Γc 1B /(0.350 N m )c

-=-?-?c 即 1B B 0.350 N m RT c

-?=?c Γ 表明了在稀水溶液中，表面张力与浓度呈线性关系，则表面超额B Γ与浓度也成线性的关系。

（2）当3

B 0.010 mol dm c -=? 13

B 113

0.350 N m 0.010 mol dm 8.314J mol K 298K 1 mol dm -----??=?????Γ 621.41210mol m --=??

16．已知 293 K 时，水-空气的表面张力为 N ·m -1，汞-水间的界面张力为

N ·m -1，汞-空气的表面张力为 N ·m -1。判断水能否在汞的表面上铺展开来

解：因为汞-空气的表面张力远大于水-空气的表面张力，水在汞的表面上铺展以后，使整个

系统的Gibbs 自由能下降，

γγγ---+汞空气汞水水空气>

所以水在汞的表面上的铺展是自发过程，水在汞的表面上能铺展。

17．今有 2 000 m 2的池塘，为了防止水分蒸发，将摩尔质量为10.30 kg mol -?，密度3900 kg m ρ-=?的脂肪酸放入池中，使整个水池表面恰好形成一层紧密的单分子膜。问需要该脂肪酸的体积已知此分子碳氢链的截面积为 nm 2。

解：脂肪酸分子在水面上是定向排列的，覆盖2 000 m 2水面所需脂肪酸的分子数为：

211822 000m 9.1100.2210m

N -==?? N nM NM n V L L ρρ

=== 211

6323139.1100.3 kg mol 5.010m 6.0210mol 900kg m

V ----???==???? 所需该脂肪酸的体积为 635.010m -?，即35.0 cm 。

18．273 K 时，用实验测定气体A 在不同分压在固体B 上的吸附量V （单位用3m ）

，然后用/p V 对p 作图，得一直线。测得直线的斜率3316.010m kg k -?=?，截距9

1311.210 Pa m kg

M --?=??。试计算气体A 在固体B 上的吸附系数a 。

解：根据Langmuir 吸附等温式的线性方程表示形式

m m

1p p V V a V =+ 所以，斜率m 1k V =，截距m 1M V a

=。为了计算吸附系数a ，用斜率除以截距

m m 1/1/()k V a M V a == 所以 3316191316.010/(m kg ) 5.010 Pa 1.210/( Pa m kg )

k a M -----??===????

物理化学课后答案

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

物化实验习题与答案

实验一燃烧热的测定 1．根据热化学的定义，关于燃烧热的定义下列说法正确的是（C）（A）物质氧化时的反应热（B）物质完全氧化时的反应热（C）1mol物质完全氧化时的反应热（D）1mol物质完全还原时的反应热 2．氧弹式量热计的基本原理是（A）（A）能量守恒定律（B）质量作用定律（C）基希基希霍夫定律（D）以上定律都适用 3．氧弹式量热计是一种（D）（A）绝热式量热计（B）热导式量热计（C）热流式量热计（D）环境恒温式量热计 4．在用氧弹式量热计测定苯甲酸燃烧热的实验中不正确的操作是（D）（A）在氧弹充入氧气后必须检查气密性（B）量热桶内的水要迅速搅拌，以加速传热（C）测水当量和有机物燃烧热时，一切条件应完全一样（D）时间安排要紧凑，主期时间越短越好，以减少体系与周围介质发生的热交换5．在测定萘的燃烧热实验中，先用苯甲酸对氧弹量热计进行标定，其目的是（A）（A）确定量热计的水当量（B）测定苯甲酸的燃烧热（C）减少萘燃烧时与环境的热交换（D）确定萘燃烧时温度的增加值 6．用氧弹式量热计测定萘的燃烧热，实验直接测量结果符号表示为（C）（A）Q （B）Q P （C）Q V （D）△H 7．燃烧热测定实验中，温差的修正可用哪种方法进行（B）（A）溶解度曲线（B）奔特公式（C）吸热——放热曲线（D）标准曲线 8．给氧弹充氧气时，正确的操作方法是减压阀出口压力指示表指针应指在（B）（A）小于（B）—2 MPa （C）3Mpa—4MPa （D） 5 MPa 9．氧弹量热计中用水作为物质燃烧时燃烧热的传热介质，将水装在容器内正确的操作是（A）（A）3升水装在内筒

物理化学实验下思考题答案

磁化率的测定 1．本实验在测定XM做了哪些近似处理答：（1）忽略了X反（2）X0=0（样品周围介质的体积磁化率）（3）H0=0(样品顶端磁场强度为0。近似认为样品顶端就是试管顶端) 2．为什么可以用莫尔盐来标定磁场强度答：莫尔盐的XM仅与T有关,物质,物质稳定，组成固定，对磁场反应良好。 3.样品的填充高度和密度以及在磁场中的位置有何要求若样品的填充高度不够，对测量结果有何影响答：样品管与磁极中心线平齐，不与磁极接触，样品要紧密均匀填实。若样品的填充高度不够，则样品最上端处磁场强度不为零。（样品的填充高度距样品管口处，样品要紧密均匀填实。将样品悬挂在天平上，样品底部处于磁场强度最大区域【H】管顶则位于场强最弱甚至为0的区域，若样品的填充高度不够，对样品处于磁场中的受力产生影响）三组分体系等温相图 1. 实验为什么根据体系由清变浑的现象即可测定相界答：各组分彼此互溶时，体系为均相，一旦体系恰好不相容，则分相达到相界。 2.如连接线不通过物系点，其原因可能是什么答：（1）苯水分层不彻底（2）苯、醋酸乙酸挥发（3）酚酞变色范围为碱性，通过NaOH 滴定醋酸量偏高。 3. 实验根据什么原理求出苯-乙酸-水体系连接线答：在苯和水含量确定的前提下，互溶曲线上的点与醋酸量一一对应。电极的制备与原电池电动势的测定 1. 电位差计、标准电池、检流计及工作电池各有什么作用如何保护及正确使用答：（1）电位差计是按照对消法测量原理设计的一种平衡式电学测量装置，能直接给出

待测电池的电动势值，测定时电位差计按钮按下的时间应尽量短，以防止电流通过而改变电极表面的平衡状态。（2）标准电池是用来校准工作电流以标定补偿电阻上的电位降。（3）检流计用来检验电动势是否对消，在测量过程中，若发现检流计受到冲击，应迅速按下短路按钮，以保护检流计。检流计在搬动过程中，将分流器旋钮置于“短路”。（4）工作电池（稳压电源）电压调至与电位差计对电源的要求始终相一致。 2. 参比电极应具备什么条件它有什么功用答(1)装置简单、可逆性高、制作方便、电势稳定。 (2)以标准氢电极(其电极电势规定为零)作为标准，与待测电极组成一电池，所测电池电动势就是待测电极的电极电势。由于氢电极使用不便，常用另外一些易制备、电极电势稳定的电极作为参比电极，如：甘汞电极。 3. 盐桥有什么作用选用作盐桥的物质应有什么原则答：（1）盐桥用来减小液体接界电势。（2）作盐桥的物质正负离子的迁移数应接近；在使用温度范围内浓度要大；不能与两端电池溶液发生反应。 4. UJ34A型电位差计测定电动势过程中，有时检流计向一个方向偏转，分析原因。答：随着反应的进行，导电能力很强的OH-离子逐渐被导电能力弱的CH3COO-离子所取代，致使溶液的电导逐渐减小。电极管中有气泡；电极的正负极接反；线路接触不良；工作电源电压与电位差计对电源的要求数据不一致等。在测量金属电极的电极电势时，金属电极要加以处理，以除去氧化膜。 6. 如何使E测定准确答：（1）电极管不能漏液。（2）准电池和待测电池极化，“标准/未知选择”旋钮在“标准”或“未知”位置的时间应尽可能的短。对“待测溶液”应将读数盘预置到理论值后再将“标准/未知选择”旋钮旋到，“未知”。（3）甘汞电极不用时浸泡在饱和氯化钾溶液中。（4对新制锌汞齐电极和新镀铜电极应及时测量，避免再度被氧化。

物理化学第五版下册习题答案

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:3223Cl 0.093268.314300Cl 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 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(溶液就是电中性的)。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(12Pb 2+)= n 电解前(12Pb 2+)+ n 电解(12Pb 2+)- n 电解后(12 Pb 2+) n 电解(1 2Pb 2+)= n 电解(Ag ) = ()()3Ag 0.1658 1.53710mol Ag 107.9 m M -==? 223162.501.1511.6610(Pb ) 6.15010mol 12331.22 n -+--??==??解前（）电 2311.151(Pb ) 6.95010mol 12331.22 n +-==??解后电 n 迁移(12 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 )2n t n +-+-+?==?移解（）=迁电

物理化学课后习题答案

四．概念题参考答案 1．在温度、容积恒定的容器中，含有A 和B 两种理想气体，这时A 的分压和分体积分别是A p 和A V 。若在容器中再加入一定量的理想气体C ，问A p 和A V 的变化为 ( ) (A) A p 和A V 都变大 (B) A p 和A V 都变小 (C) A p 不变，A V 变小 (D) A p 变小，A V 不变答：(C)。这种情况符合Dalton 分压定律，而不符合Amagat 分体积定律。 2．在温度T 、容积V 都恒定的容器中，含有A 和B 两种理想气体，它们的物质的量、分压和分体积分别为A A A ,,n p V 和B B B ,,n p V ，容器中的总压为p 。试判断下列公式中哪个是正确的 ( ) (A) A A p V n RT = (B) B A B ()pV n n RT =+ (C) A A A p V n RT = (D) B B B p V n RT = 答：(A)。题目所给的等温、等容的条件是Dalton 分压定律的适用条件，所以只有(A)的计算式是正确的。其余的,,,n p V T 之间的关系不匹配。 3．已知氢气的临界温度和临界压力分别为633.3 K , 1.29710 Pa C C T p ==?。有一氢气钢瓶，在298 K 时瓶内压力为698.010 Pa ?，这时氢气的状态为（） (A) 液态 (B) 气态 (C)气-液两相平衡 (D) 无法确定答：(B)。仍处在气态。因为温度和压力都高于临界值，所以是处在超临界区域，这时仍为气相，或称为超临界流体。在这样高的温度下，无论加多大压力，都不能使氢气液化。 4．在一个绝热的真空容器中，灌满373 K 和压力为 kPa 的纯水，不留一点空隙，这时水的饱和蒸汽压（）（A ）等于零（B ）大于 kPa （C ）小于 kPa （D ）等于 kPa 答：（D ）。饱和蒸气压是物质的本性，与是否留有空间无关，只要温度定了，其饱和蒸气压就有定值，查化学数据表就能得到，与水所处的环境没有关系。

关于物理化学课后习题答案

关于物理化学课后习题答案文件排版存档编号：[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]

第一章两个容积均为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，如图所示，一带隔板的容器中，两侧分别有同温、不同压的H2与N2，P(H2）=20kpa，P(N2)=10kpa,二者均可视为理想气体。 H2 3dm3 P(H2） T N2 1dm3 P(N2) T （1）两种气体混合后的压力；（2）计算混合气体中H2和N2的分压力；（3）计算混合气体中H2和N2的分体积。第二章 1mol水蒸气（H2O,g）在100℃，下全部凝结成液态水，求过程的功。假设：相对水蒸气的体积，液态水的体积可以忽略不计。 1mol某理想气体与27℃，的始态下，先受某恒定外压恒温压缩至平衡态，在恒容升温至℃，。求过程的W,Q, ΔU, ΔH。已知气体的体积Cv,m=*mol-1 *K-1。容积为 m3的恒容密闭容器中有一绝热隔板，其两侧分别为0 C，4 mol的Ar(g)及150 C，2 mol的Cu(s)。现将隔板撤掉，整个系统达到热平衡，求末态温度

t及过程的。已知：Ar(g)和Cu(s)的摩尔定压热容分别为及，且假设均不随温度而变。解：图示如下假设：绝热壁与铜块紧密接触，且铜块的体积随温度的变化可忽略不计则该过程可看作恒容过程，因此假设气体可看作理想气体，，则冰（H2O,S）在100kpa下的熔点为0℃，此条件下的摩尔熔化焓 ΔfusHm=*mol-1 *K-1。已知在-10~0℃范围内过冷水（H2O,l）和冰的摩尔定压热容分别为Cpm（H2O,l）=*mol-1 *K-1和Cpm（H2O,S）=*mol-1 *K-1。求在常压及-10℃下过冷水结冰的摩尔凝固焓。 O, l）在100 C的摩尔蒸发焓。水和水蒸气已知水（H 2 在25~100℃间的平均摩尔定压热容分别为Cpm（H2O,l）=*mol-1 *K-1和Cpm （H2O,g）=*mol-1 *K-1。求在25C时水的摩尔蒸发焓。应用附录中有关物资的热化学数据，计算 25 C时反应的标准摩尔反应焓，要求：（1）应用25 C的标准摩尔生成焓数据；

物理化学实验课后习题答案

1. 电位差计、标准电池、检流计及工作电池各有什么作用？如何保护及正确使用？答：（1）电位差计是按照对消法测量原理设计的一种平衡式电学测量装置，能直接给出待测电池的电动势值，测定时电位差计按钮按下的时间应尽量短，以防止电流通过而改变电极表面的平衡状态。（2）标准电池是用来校准工作电流以标定补偿电阻上的电位降。（3）检流计用来检验电动势是否对消，在测量过程中，若发现检流计受到冲击，应迅速按下短路按钮，以保护检流计。检流计在搬动过程中，将分流器旋钮置于“短路”。（4）工作电池（稳压电源）电压调至与电位差计对电源的要求始终相一致。 3．电位差计、标准电池、检流计及工作电池各有什么作用？答：电位差计：利用补偿法测定被测电极电动势；标准电池：提供稳定的已知数值的电动势EN，以此电动势来计算未知电池电动势。检流计：指示通过电路的电流是否为零；工作电池：为整个电路提供电源，其值不应小于标准电池或待测电池的值。 4．测电动势为何要用盐桥？如何选用盐桥以适合不同的体系？答：（1）对于双液电池电动势的测定需用盐桥消除液体接界电势。（2）选择盐桥中电解质的要求是：①高浓度（通常是饱和溶液）；②电解质正、负离子的迁移速率接近相等；③不与电池中的溶液发生反应。具体选择时应防止盐桥中离子与原电池溶液中的物质发生反应，如原电池溶液中含有能与Cl-作用而产生沉淀的Ag+、Hg 离子或含有能与K+离子作用的ClO－离子，则不可使用KCl盐桥，应选用KNO3或NH4NO3盐桥。 5．在测定电动势过程中，若检流计的指针总往一个方向偏转，可能是什么原因？答：若调不到零点，可能的原因有：（1）电池（包括工作电池、标准电池和待测电池）的正负极接反了；（2）电路中的某处有断路；（3）标准电池或待测电池的电动势大于工作电池的电动势，超出了测量范围。 4．为何本实验要在恒温条件下进行，而且乙酸乙酯和氢氧化钠溶液在混合前还要预先恒温？答：温度对反应速率常数k影响很大，故反应过程应在恒温条件下进行。 3、在凝固点降低法测定摩尔质量实验中，根据什么原则考虑加入溶质的量，太多太少影响如何？答：根据溶液凝固点的下降值考虑加入溶质的量。太多就不是稀溶液，太少凝固点下降值太小，误差大。 3. 实验中为何用镀铂黑电极？使用时注意事项有哪些？答：铂电极镀铂黑的目的在于减少电极极化，且增加电极的表面积，使测定电导时有较高灵敏度。电导池不用时，应把两铂黑电极浸在蒸馏水中，以免干燥致使表面发生改变。 4. UJ34A型电位差计测定电动势过程中，有时检流计向一个方向偏转，分析原因。原因：电极管中有气泡；电极的正负极接反；线路接触不良；工作电源电压与电位差计对电源的要求数据不一致等。 2．反应物起始浓度不相等，试问应怎样计算k值？答：若CH3COOC2H5溶液浓度a＞b（NaOH溶液浓度），则其反应速率方程的积分式为 a a κt+κ0 (—-1) - κ0— b c a ln????????? = κ(a—b)t + ln— ____ b b κt - κc — c C和κc分别为反应进行完全后体系中产物CH3COONa的浓度和电导率若a＞b时b =C，若a< b时a =C 3．如果NaOH和乙酸乙酯溶液为浓溶液时，能否用此法求k值，为什么？答：不能。只有反应体系是很稀的水溶液，才可认为CH3COONa是全部电离的。反应前后Na+的浓度不变。随着反应的进行，导电能力很强的OH-离子逐渐被导电能力弱的CH3COO-离子所取代，致使溶液的电导逐渐减小。可用电导率仪测量皂化反应进程中电导率随时间的变化，以跟踪反应物浓度随时间变化。 1、把苯甲酸在压片机上压成圆片时，压得太紧,点火时不易全部燃烧；压得太松,样品容易脱落；要压得恰到好处。挥发性双液图

物理化学实验思考题答案(精心整理)

物理化学实验思考题答案（精心整理）实验1 1.不能，因为溶液随着温度的上升溶剂会减少，溶液浓度下降，蒸气压随之改变。 2.温度越高，液体蒸发越快，蒸气压变化大，导致误差愈大。实验3 实验5 T----X图 1蒸馏器中收集气相冷凝液的袋状部的大小对结果有何影响答：若冷凝管下方的凹形贮槽体积过大，则会贮存过多的气相冷凝液，其贮量超过了热相平衡原理所对应的气相量，其组成不再对应平衡的气相组成，因此必然对相图的绘制产生影响。 2若蒸馏时仪器保温条件欠佳，在气相到达平衡气体收集小槽之前，沸点较高的组分会发生部分冷凝，则T—x图将怎么变化答：若有冷凝，则气相部分中沸点较高的组分含量偏低，相对来说沸点较低的组分含量偏高了，则T不变，x的组成向左或向右移（视具体情况而定） 3在双液系的气-液平衡相图实验中，所用的蒸馏器尚有那些缺点如何改进答：蒸馏器收集气相、液相的球大小没有设计好，应根据实验所用溶液量来设计球的规格；温度计与电热丝靠的太近，可以把装液相的球设计小一点，使温度计稍微短一点也能浸到液体中，增大与电热丝的距离；橡胶管与环境交换热量太快，可以在橡胶管外面包一圈泡沫，减少热量的散发。 4本实验的误差主要来源有哪些答：组成测量：(1)工作曲线；(2)过热现象、分馏效应；(3)取样量。

温度测量：(1)加热速度；(2)温度计校正。 5.试推导沸点校正公式：实验12蔗糖水解速率常数的测定 1蔗糖的转化速率常数k 与哪些因素有关答：温度、催化剂浓度。 2在测量蔗糖转化速率常数的，选用长的旋光管好还是短的旋光管好答：选用较长的旋光管好。根据公式〔α〕＝α×1000/Lc ，在其它条件不变情况下，L 越长，α越大，则α的相对测量误差越小。 3如何根据蔗糖、葡萄糖和果糟的比旋光度计算α0和α∞ 答：α0＝〔α蔗糖〕D t ℃L[蔗糖]0/100 α∞＝〔α葡萄糖〕D t ℃L[葡萄糖]∞/100＋〔α果糖〕D t ℃L[果糖]∞/100 式中：[α蔗糖]D t ℃，[α葡萄糖]D t ℃，[α果糖]D t ℃ 分别表示用钠黄光作光源在t ℃时蔗糖、葡萄糖和果糖的比旋光度，L(用dm 表示)为旋光管的长度，[蔗糖]0为反应液中蔗糖的初始浓度，[葡萄糖]∞和[果糖]∞表示葡萄糖和果糖在反应完成时的浓度。设t ＝20℃ L=2 dm [蔗糖]0=10g/100mL 则： α0＝×2×10/100＝° α∞＝×2×10/100×（）＝－° 4、试分析本实验误差来源怎样减少实验误差答：温度、光源波长须恒定、蔗糖溶液要现用现配。 1、实验中，为什么用蒸馏水来校正旋光仪的零点在蔗糖转化反应过程中，所测的旋光度αt 是否需要零点校正为什么答：(1)因水是溶剂且为非旋光性物质。 (2)不需，因作lg(αt-α∞)～t 图，不作零点校正，对计算反应速度常数无影响。 2、蔗糖溶液为什么可粗略配制答：因该反应为(准)一级反应，而一级反应的速率常数、半衰期与起始浓度无关，只需测得dC/dt 即可。实验17电导的测定及应用 1、本实验为何要测水的电导率 () ℃果糖℃葡萄糖〕α〕〔α蔗糖t D t D 0[100]L[21+=

物化实验课后答案

实验一燃烧热的测定1. 在氧弹里加10mL蒸馏水起什么作用？答：在燃烧过程中，当氧弹内存在微量空气时，N2的氧化会产生热效应。在一般的实验中，可以忽略不计；在精确的实验中，这部分热效应应予校正，方法如下：用0.1mol·dm-3 NaOH 溶液滴定洗涤氧弹内壁的蒸馏水，每毫升0.1 mol·dm-3 NaOH溶液相当于5.983 J(放热)。 2. （1）本实验中，那些为体系？那些为环境？（2）实验过程中有无热损耗，（3）如何降低热损耗？答：（1）氧弹中的样品、燃烧丝、棉线和蒸馏水为体系，其它为环境。（2）实验过程中有热损耗：内桶水温与环境温差过大，内桶盖有缝隙会散热，搅拌时搅拌器摩擦内筒内壁使热容易向外辐射。（3）降低热损耗的方法：调节内筒水温比外筒水温低0.5-1℃，内桶盖盖严，避免搅拌器摩擦内筒内壁，实验完毕，将内筒洗净擦干，这样保证内筒表面光亮，从而降低热损耗。 3. 在环境恒温式量热计中，为什么内筒水温要比外筒的低？低多少合适？在环境恒温式量热计中，点火后，系统燃烧放热，内筒水温度升高1.5-2℃，如果点火前内筒水温比外筒水温低1℃，样品燃烧放热最终

内筒水温比外筒水温高1℃，整个燃烧过程的平均温度和外筒温度基本相同，所以内筒水温要比外筒水温低0.5-1℃较合适。 4 固体样品为什么要压成片状？萘和苯甲酸的用量是如何确定的？提示：压成片状有利于样品充分燃烧；萘和苯甲酸的用量太少测定误差较大，量太多不能充分燃烧，可根据氧弹的体积和内部氧的压力确定来样品的最大用量。 5 试分析样品燃不着、燃不尽的原因有哪些? 提示：压片太紧、燃烧丝陷入药片内会造成燃不着；压片太松、氧气不足会造成燃不尽。 6 试分析测量中影响实验结果的主要因素有哪些? 本实验成功的关键因素是什么? 提示：能否保证样品充分燃烧、系统和环境间的热交换是影响本实验结果的主要因素。本实验成功的关键：药品的量合适，压片松紧合适，雷诺温度校正。实验二十（1）液体饱和蒸气压的测定预习思考题一、思考题： 1. 真空泵在开关之前为什么要先通大气？

哈工大物化实验思考题及答案

物理化学实验实验一燃烧热的的测定 1. 说明恒容燃烧热(）和恒压燃烧热()的差别和相互联系。区别：恒容燃烧热在数值上等于燃烧过程中系统内能的变化值，恒压燃烧热在数值上等于燃烧过程中系统地焓变联系：对于理想气体 2. 在这个实验中，那些是体系，那些是环境？实验过程中有无热损耗？这些热损耗实验结果有何影响？答：内筒和氧弹作为体系，而外筒作为环境。实验过程中有热损耗。有少量热量从内筒传到外筒，使得内筒水温比理论值低，而使得燃烧焓偏低。 4. 实验中，那些因素容易造成误差?如果要提高实验的准确度，应从哪几方面考虑？答：内外筒开始反应前的温度差造成误差，我们应提高软件质量，使软件调试出的温度如（3）所述，有利于减小误差。又如点燃火丝的燃烧带来的一定的热量，造成误差，应寻求一种让反应自发进行的方法，或寻求一种更好的点火材料。实验二Pb-Sn体系相图的绘制 1．是否可用加热曲线来做相图？为什么？答：不能。加热过程中温度难以控制，不能保持准静态过程。 2．为什么要缓慢冷却合金做步冷曲线？答：使温度变化均匀，接近平衡态。 3．为什么坩埚中严防混入杂质？答：如果混入杂质，体系就变成了另一多元体系，使绘制的相图产生偏差。实验三化学平衡常数及分配系数的测定 1. 配1、2、3各溶液进行实验的目的何在？根据实验的结果能否判断反应已达到平衡？答：实验1是为了计算I2在CCl4和H2O中的分配系数。实验2、3是为了计算和比较平衡常数K，当时，可判断反应已达到平衡。 2. 测定四氯化碳中I2的浓度时，应注意什么？答：应加入5～10ml水和少量KI溶液，还要先加入淀粉，充分振荡，滴定后要回收。实验四液体饱和蒸气压的测定--静态压 1. 本实验方法能否用于测定溶液的蒸气压，为什么？答：不能。因为克－克方程只适用于单组分液体，而溶液是多组分，因此不合适。 2. 温度愈高，测出的蒸气压误差愈大，为什么？答：首先，因为本实验是假定?Hm(平均摩尔汽化热)在一定范围内不变，但是当温度升得较高时，?Hm得真值与假设值之间存在较大偏差，所以会使得实验结果产生误差。其次，(假定气体为理想气体)，PV=nRT。V是定值，随着T升高，n会变大，即使n 不变，p也将变大，即分子运动加快，难以平衡。实验五蔗糖水解 1. 旋光度与哪些因素有关？实验中入如何控制？答：旋光度与溶液中蔗糖、葡萄糖、果糖等的浓度有关。实验中计时必须准确，操作必

物理化学第五版下册习题答案

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 ()22015 Cu 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：3 223 Cl 0.093268.314300Cl 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 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(1 2Pb 2+) 则：n 迁移(12Pb 2+)= n 电解前(12Pb 2+)+ n 电解(12Pb 2+)- n 电解后(1 2 Pb 2+) n 电解(12 Pb 2+)= n 电解(Ag ) = ()()3Ag 0.1658 1.53710mol Ag 107.9 m M -==? 2 23162.501.1511.6610(Pb ) 6.15010mol 1 2331.22 n -+--??==??解前（）电 2311.151(Pb ) 6.95010mol 1 2331.22 n +-==??解后电 n 迁移(1 2 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

物理化学第五版课后习题答案

第七章电化学 7－1．用铂电极电解CuCl 2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Cu ？ (2) 在阳阴极上能析出多少体积的27℃, 100 kPa 下的Cl 2(g )? 解：(1) m Cu ＝ 201560635462.F ???＝5.527 g n Cu ＝201560 2F ??＝0.09328 mol (2) 2Cl n ＝2015602F ??＝0.09328 mol 2Cl V ＝00932830015 100 .R .??＝2.328 dm 3 7－2．用Pb (s )电极电解Pb (NO 3) 2溶液，已知溶液浓度为1g 水中含有Pb (NO 3) 21.66×10－2g 。通电一段时间，测得与电解池串联的银库仑计中有0.1658g 的银沉积。阳极区溶液质量为62.50g ，其中含有Pb (NO 3) 21.151g ，计算Pb 2+的迁移数。解： M [Pb (NO 3) 2]＝331.2098 考虑Pb 2+：n 迁＝n 前－n 后＋n e ＝262501151166103312098(..)..--??－11513312098..＋01658 21078682 ..? ＝3.0748×10－3－3.4751×10－3＋7.6853×10－4 ＝3.6823×10－4 mol t ＋(Pb 2+ )＝4 4 36823107685310..--??＝0.4791 考虑3NO -： n 迁＝n 后－n 前＝1151 3312098 ..－262501151166103312098(..)..--??＝4.0030×10－3 mol t －(3 NO -)＝4 4 40030107658310..--??＝0.5209 7－3．用银电极电解AgNO 3溶液。通电一段时间后，阴极上有0.078 g 的Ag 析出，阳极区溶液溶液质量为23.376g ，其中含AgNO 3 0.236 g 。已知通电前溶液浓度为1kg 水中溶有7.39g 的AgNO 3。求Ag +和3NO -的迁移数。解：考虑Ag +： n 迁＝n 前－n 后＋n e ＝3233760236739101698731(..)..--??－023********..＋00781078682 .. ＝1.007×10－ 3－1.3893×10－ 3＋7.231×10－ 4

(完整版)物化实验考前必备思考题答案.doc

试验四饱和蒸汽压的测定1）为什么 AB 弯管中的空气要干净？怎样操作？怎样防止空气倒灌？答: AB 弯管空间内的压力包括两部分：一是待测液的蒸气压;另一部分是空气的压力。测定时，必须将其中的空气排除后，才能保证 B 管液面上的压力为液体的蒸气压；将水浴温度升高到 85° C 沸腾 3 分钟即可；检漏之后要关闭阀1，防止外界空气进入缓冲气体罐内。（2）本实验方法能否用于测定溶液的饱和蒸气压？为什么？答：溶液不是纯净物，其沸点不稳定，实验操作过程中很难判断是否已达到其沸点。（3）为什么实验完毕以后必须使系统和真空泵与大气相通才能关闭真空泵？答：如果不与大气相通，球管内的液体可能会被吸入到缓冲储气罐。（4）如果用升温法测定乙醇的饱和蒸汽压，用该实验装置是否可行？若行，如何操作？答：升温法可行。先打开阀2，关闭阀1，使储气管内压强达-50kPa 左右，关闭阀2，温度每升高3-5° C，打开阀1，增大压强使球形管内液面相平。（5）将所测摩尔汽化热与文献值相比较，结果如何？答：由于当地大气压及实验误差，结果将偏小。（6）产生误差的原因有哪些？答：当地大气压、判断液面是否相平的标准、液面相平时数据的采集都会对实验结果造成影响。 1.如果等压计的A,B 管内空气未被驱除干净，对实验结果有何影响？答：把等压计中的空气驱除干净是为了使AB 上方充满异丙醇，若有空气存在则所测的饱和蒸气压不是所求压力。当观察到冷凝管壁上有液体回流时则证明空气已排净。当体系的气体部分含有空气等惰性气体时，饱和蒸气压有以下公式: 公式中pg* 为没有惰性气体存在时液体的饱和蒸气压，pg 为有惰性气体存在且总压为pe 时液体的饱和蒸气压。 2.本实验的方法能否用于测定溶液的蒸气压？为什么？答：分情况，测定过程中若溶液的浓度发生变化，则不能测;但是对于难溶物的饱和溶液或者恒沸物等可以使用本方法测定。 3.U 型管 B 中封闭液体所起到的作用是什么？答：有以下三点作用：①起到一个液体活塞（或液封）的作用，用于分隔体系与环境;同时通过该液体活塞，可将体系中的空气排除到环境中去）②起到检测压力的作用。（当A,B 管中的液面等高时，说明体系的压力等于环境的压力，可以通过测量环境的压力来代表体系的压力）③当 A,B 管中的液面等高时既可测定温度和压力的数据，也可保持多次测量数 1．测定液测量体饱和蒸气压的方法有哪些？我院物理化学实验室采用的是什么方法？答： (1) 静态法：在某一温度下直接饱和蒸汽压。 (2)动态法：在不同外界压力下测定沸点。

物化实验思考题答案doc

1.恒温槽的主要部件有哪些，它们的作用各是什么？答：恒温水浴主要组成部件有：浴槽、加热器、搅拌器、温度计、感温元件和温度控制器。浴槽用来盛装恒温介质；在要求恒定的温度高于室温时，加热器可不断向水浴供给热量以补偿其向环境散失的热量；搅拌器一般安装在加热器附近，使热量迅速传递，槽内各部位温度均匀；温度计是用来测量恒温水浴的温度；感温元件的作用是感知恒温水浴温度，并把温度信号变为电信号发给温度控制器；温度控制器包括温度调节装置、继电器和控制电路，当恒温水浴的温度被加热或冷却到指定值时，感温元件发出信号，经控制电路放大后，推动继电器去开关加热器。 2.为什么开动恒温槽之前，要将接触温度计的标铁上端面所指的温度调节到低于所需温度处，如果高了会产生什么后果？答：由于这种温度控制装置属于“通”“断”类型，当加热器接通后传热质温度上升并传递给接触温度计，使它的水银柱上升。因为传质、传热都有一个速度，因此，出现温度传递的滞后。即当接触温度计的水银触及钨丝时，实际上电热器附近的水温已超过了指定温度。因此，恒温槽温度必高于指定温度。同理，降温时也会出现滞后状太。 3.对于提高恒温槽的灵敏度，可以哪些方面改进？答：①恒温槽的热容要大些，传热质的热容越大越好。②尽可能加快电热器与接触温度计间传热的速度，为此要使感温元件的热容尽量小，感温元件与电热器间距离要近一些，搅拌器效率要高。③做调节温度的加热器功率要小。 4.如果所需恒定的温度低于室温如何装备恒温槽？答：通过辅助装臵引入低温，如使用冰水混合物冰水浴，或者溶解吸热的盐类盐水浴冷却（硝铵，镁盐等）3.在本实验装置中那些为体系？那些为环境？体系和环境通过那些途径进行热交换？这些热交换对结果影响怎样？答：体系：内筒水，氧弹，温度计，内筒搅拌器。环境；外筒水实验过程中，由于对流和辐射，存存在热消耗，如：内桶水温与环境温差过大，内桶盖有缝隙会散热，搅拌时搅拌器摩擦内筒内壁使热容易向外辐射。采取措施:（1）量热计上方加盖，减少对流；（2）外筒内壁和内筒外壁皆镀成镜面，减少热辐射。这些热辐射将会降低被测物的燃烧热。 4.使用氧气要注意哪些问题？答：使用前要检查连接部位是否漏气，可涂上肥皂液进行检查，调整至确实不漏气后才进行实验；由于氧气只要接触油脂类物质，就会氧化发热，甚至有燃烧、爆炸的危险。因此，必须十分注意，不要把氧气装入盛过油类物质之类的容器里，或把它置于这类容器的附近或火源附近；使用时，要把钢瓶牢牢固定，以免摇动或翻倒；开关气门阀要慢慢地操作，切不可过急地或强行用力把它拧开。 5.搅拌过快或过慢有何影响？答：搅拌太快则散热过多，测得反应热偏低；搅拌过慢则热量分布不均匀，误差较大。 2．本实验产生温差的主要原因有哪几方面？如何修正？答：本实验产生温差的原因：（1）电流电压不稳定；（2）加入样品速度太快堵住搅拌棒或加样速度太慢；（3）样品颗粒太大，溶解速度太慢；（4）装置绝热密闭性差，与外界有热交换。修正：（1）仪器先预热，使实验室电流电压比较稳定；（2）加样速度适中；（3）将颗粒尽量研磨细。 3.如何判断等压计中式样球与等压计间空气已全部排出？如未排尽对实验有何影响？答：⑴应使试样球内液体沸腾3--5 分钟，可认为其中空气已被赶净；⑵在试样球与等压计间有空气会使所测蒸汽压降低，导致所测沸点降低。测定蒸汽压时为何要严格控制温度在一定的温度下,真空密闭容器内的液体能很快和它的蒸汽相建立动态平衡,即蒸汽分子向液面凝结和液体中分子从表面逃逸的速率相等.此时液面上的蒸汽压力就是液体在此温度下的饱和蒸汽压力.液体的饱和蒸汽压力，液体的饱和蒸汽压与温度有关:温度升高,分子运动加速,因而在单位时间内从液相进入气相的分子数增加,蒸汽压升高.

物理化学课后(下册)部分习题答案

第十一章化学动力学 1. 反应为一级气相反应，320 oC时。问在320 oC加热90 min的分解分数为若干？解：根据一级反应速率方程的积分式答：的分解分数为11.2% 2. 某一级反应的半衰期为10 min。求1h后剩余A的分数。解：同上题，答：还剩余A 1.56%。 3．某一级反应，反应进行10 min后，反应物反应掉30%。问反应掉50%需多少时间？解：根据一级反应速率方程的积分式答：反应掉50%需时19.4 min。 4． 25 oC时，酸催化蔗糖转化反应的动力学数据如下（蔗糖的初始浓度c0为1.0023 mol·dm-3,时刻t的浓度为c） 0 30 60 90 130 180 0 0.1001 0.1946 0.2770 0.3726 0.4676 解：数据标为 0 30 60 90 130 180 1.0023 0.9022 0.8077 0.7253 0.6297 0.5347 0 -0.1052 -0.2159 -0.3235 -0.4648 -0.6283

拟合公式蔗糖转化95%需时 5. N -氯代乙酰苯胺异构化为乙酰对氯苯胺为一级反应。反应进程由加KI溶液，并用标准硫代硫酸钠溶液滴定游离碘来测定。KI只与 A反应。数据如下： 0 1 2 3 4 6 8 49.3 35.6 25.75 18.5 14.0 7.3 4.6 解：反应方程如下根据反应式，N -氯代乙酰苯胺的物质的量应为所消耗硫代硫酸钠的物质的量的二分之一， 0 1 2 3 4 6 8

4.930 3.560 2.575 1.850 1.400 0.730 0.460 0 -0.3256 -0.6495 -0.9802 -1.2589 -1.9100 -2.3719 。 6．对于一级反应，使证明转化率达到87.5%所需时间为转化率达到50%所需时间的3倍。对于二级反应又应为多少？解：转化率定义为，对于一级反应，对于二级反应， 7．偶氮甲烷分解反应为一级反应。287 oC时，一密闭容器中初始压力为21.332 kPa，1000 s后总压为 22.732 kPa，求。解：设在t时刻的分压为p， 1000 s后，对密闭容器中的气相反应，可以用分压表示组成：

物理化学第五版课后习题答案

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？为什么产生亚稳态？如何防止亚稳态的产生？ (2) 在一个封闭的钟罩，有大小不等的两个球形液滴，问长时间放置后，会出现什么现象？ (3) 下雨时，液滴落在水面上形成一个大气泡，试说明气泡的形状和理由？ (4) 物理吸附与化学吸附最本质的区别是什么？ (5) 在一定温度、压力下，为什么物理吸附都是放热过程？答： (1) 常见的亚稳态有：过饱和蒸汽、过热液体、过冷液体、过饱和溶液。产生这些状态的原因就是新相难以生成，要想防止这些亚稳状态的产生，只需向体系中预先加入新相的种子。 (2) 一断时间后，大液滴会越来越大，小液滴会越来越小，最终大液滴将小液滴“吃掉”，根据开尔文公式，对于半径大于零的小液滴而言，半径愈小，相对应的饱和蒸汽压愈大，反之亦然，所以当大液滴蒸发达到饱和时，小液滴仍未达到饱和，继续蒸发，所以液滴会愈来愈小，而蒸汽会在大液滴上凝结，最终出现“大的愈大，小的愈小”的情况。 (3) 气泡为半球形，因为雨滴在降落的过程中，可以看作是恒温恒压过程，为了达到稳定状态而存在，小气泡就会使表面吉布斯函数处于最低，而此时只有通过减小表面积达到，球形的表面积最小，所以最终呈现为球形。 (4) 最本质区别是分子之间的作用力不同。物理吸附是固体表面分子与气体分子间的作用力为德华力，而化学吸附是固体表面分子与气体分子的作用力为化学键。 (5) 由于物理吸附过程是自发进行的，所以ΔG ＜0，而ΔS ＜0，由ΔG =ΔH －T ΔS ，得 ΔH ＜0，即反应为放热反应。 10－2 在293.15K 及101.325kPa 下，把半径为1×10－3m 的汞滴分散成半径为1×10－9m 的汞滴，试求此过程系统表面吉布斯函数变(ΔG )为多少？已知293.15K 时汞的表面力为0.4865 N ·m －1。解： 3143r π＝N ×3243r π N ＝3132 r r ΔG ＝2 1 A A dA γ? ＝γ(A 2－A 1)＝4πγ·( N 22 r －21 r )＝4πγ·(3 12 r r －21r )

物理化学核心教程第二版第九章课后题答案

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