第二章习题 水的物理化学处理方法

第二章 水的物理化学处理方法

2-1 自由沉淀、絮凝沉淀、拥挤沉淀与压缩沉淀各有什么特点？说明它们的内在区别和特点。

悬浮颗粒在水中的沉降，根据其浓度及特性，可分为四种基本类型：

自由沉淀：颗粒在沉降过程中呈离散状态，其形状、尺寸、质量均不改变，下沉速度不受干扰。

絮凝沉淀：沉降过程中各颗粒之间相互粘结，其尺寸、质量会随深度增加而逐渐增大，沉速亦随深度而增加。

拥挤沉淀：颗粒在水中的浓度较大，颗粒间相互靠得很近，在下沉过程中彼此受到周围颗粒作用力的干扰，但颗粒间相对位置不变，作为一个整体而成层下降。清水与浑水间形成明显的界面，沉降过程实际上就是该界面下沉过程。

压缩沉淀：颗粒在水中的浓度很高时会相互接触。上层颗粒的重力作用可将下层颗粒间的水挤压出界面，使颗粒群被压缩。

2-2 水中颗粒的密度s =2.6 3

/g cm ，粒径d=0.1 mm ，求它在水温10 ℃情况下的单颗粒

沉降速度。

解：6.7×10-3m/s 。

2-3 非絮凝性悬浮颗粒在静止条件下的沉降数据列于表2-22中。试确定理想式沉淀池过流率为1.8m 3/m 2h 时的悬浮颗粒去除率。试验用的沉淀柱取样口离水面120cm 和240cm 。ρ表示在时间t 时由各个取样口取出的水样中悬浮物的浓度，ρ0代表初始的悬浮物浓度。

2-4 生活污水悬浮物浓度300mg/L ，静置沉淀试验所得资料如表2-23所示。求沉淀效率为65%时的颗粒截留速度。

2-5 污水性质及沉淀试验资料同习题2-4，污水流量1 000m 3/h ，试求：

（1）采用平流式、竖流式、辐流式沉淀池所需的池数及澄清区的有效尺寸； （2）污泥的含水率为96%时的每日污泥容积。

解：以平流式沉淀池为例：6座池子，长24m ，宽5m ，有效水深1.8m 。 污泥的含水率为96%时的每日污泥容积19.5m 3。

2-6 已知平流式沉淀池的长度L=20m ，池宽B=4m ，池深 H=2m 。今欲改装成斜板沉淀池，

斜板水平间距10cm ，斜板长度l =1 m ，倾角60°。如不考虑斜板厚度，当废水中悬浮颗粒的截留速度0u =1 /m h 时，改装后沉淀池的处理能力与原池相比提高多少倍？ 解：提高了5倍。

2-7 试叙述脱稳和凝聚的原理。

胶体脱稳的机理可归结为以下四种：

A 压缩双电层：带同号电荷的胶粒之间存在着范德华引力和由ζ电位引起的静电斥力。这两种力抗衡的结果决定胶体的稳定性。一般当两胶体颗粒表面距离大于3nm 时，两个颗粒总处于相斥状态（对憎水胶体颗粒而言，两胶核之间存在两个滑动面内的离子层，使颗粒保持稳定的相斥状态；对于亲水胶体颗粒而言，其表面吸附了大量的水分子构成水壳，使彼此不能靠近而保持稳定。）

在水处理中使两胶体颗粒间距减少，发生凝聚的主要方法是在水中投加电解质。电解质在水中电离产生的离子可与胶粒的反离子交换或挤入吸附层，使胶粒带电荷数减少，降低ζ电位，并使扩散层厚度减小。

B 吸附电中和：胶粒表面对异号离子、异号胶粒或链状高分子带异号电荷的部位有强烈的吸附作用，使得胶粒表面的部位或全部电荷得以中和，减少静电斥力，致使颗粒间易于接近而相互吸附。

C 吸附架桥：如果投加的化学药剂是能吸附胶粒的链状高分子聚合物，或者两个同号胶粒吸附在同一异号胶粒上，胶粒就能连结、团聚成絮凝体而被除去。

D 网捕作用：含金属离子的化学药剂投入水中后，金属离子会发生水解和聚合，并以水中的胶粒为晶核形成胶体状沉淀物，或者沉淀物析出时吸附和网捕胶粒与之共同沉降下来。

2-8 铝盐的混凝作用表现在哪些方面？

铝盐/铁盐在水处理中发挥的三大作用：

A pH 值偏低，胶体及悬浮物浓度高，投药量尚不足的反应初期，以Al 3+或Fe 3+和低聚合度高电荷的多核羟基配合物的脱稳凝聚作用为主；

B pH 值和投药量适中时，以高聚合度羟基配合物的桥连絮凝作用为主；

C pH 值较高，胶体及悬浮物浓度较低，投药充分时，以氢氧化物沉淀形式存在的网捕絮凝作用为主。

2-9 混合和絮凝反应主要作用是什么？对搅拌各有什么要求？

混合的目的是迅速均匀地将药剂扩散于水中，溶解并形成胶体，使之与水中的悬浮微粒等接触，生成微小的矾花。这一过程的要求：搅拌强度大，产生激烈湍流，混合时的流速应在1.5m/s 以上，混合时间短（不超过2分钟），一般为10～30s 。

反应设备的任务是使细小的矾花逐渐絮凝成较大颗粒，以便于沉淀除去。反应设备要求水流有适宜的搅拌强度，既要为细小絮体的逐渐长大创造良好的碰撞机会和吸附条件，又要防止已形成的较大矾花被碰撞打碎。因此，搅拌强度比在混合设备中要小，但时间比较长，常为10～30min 。

2-11 澄清池的工作原理与沉淀池有何异同？

澄清池是完成水和废水的混凝处理工艺（水和药剂的混合、反应以及絮凝体与水分离）的设备。澄清池中起到截留分离杂质颗粒作用的介质是呈悬浮状态的泥渣。即在反应阶段加入一定浓度的悬浮泥渣，或在反应池中保持一定浓度的悬浮泥渣。水中的悬浮颗粒与混凝剂作用而形成微小絮凝体后，一旦在运动中与相对巨大的泥渣接触碰撞，就被吸附在泥渣颗粒表面而被迅速除去。因此，保持悬浮状态的，浓度稳定且均匀分布的泥渣区是决定澄清池处理效果的关键。

沉淀池是利用水中悬浮物质自身重力完成水固分离的设备。

2-12 常见澄清池有哪几种？各有什么优缺点？适用于什么情况？

根据泥渣与水接触方式的不同，分为两大类型：

（1）泥渣循环分离型：让泥渣在垂直方向不断循环，在运动中捕捉原水中形成的絮凝体，并在分离区加以分离。常用的澄清池中属于泥渣循环分离型的有机械加速澄清池、水力循环澄清池。

（2）悬浮泥渣过滤型：靠上升水流的能量在池内形成一层悬浮状态的泥渣，当原水自下而上通过泥渣层时，絮凝体被截留。常用的澄清池中属于悬浮泥渣分离型的有普通悬浮澄清池、脉冲澄清池。

2-15 水中悬浮物能否黏附于气泡上取决于哪些因素？

实现气浮分离过程的必要条件是污染物粘附在气泡上。这与气、液、固三相介质间的相互作用有关。根据热力学的概念，气泡和颗粒的附着过程是向使体系界面能减少的方向自发地进行的。θ→0o，该物质不能气浮；θ＜90o，该物质附着不牢，易分离；θ→180o，该物质易被气浮。其中：θ为气、颗粒与水的接触角。

2-17 水的软化与除盐在意义上有何差异？

水的软化是降低水中Ca2＋、Mg2＋含量，防止管道、设备结垢的处理。

水的除盐则是降低部分和全部含盐量的处理。

2-18 水的软化方法有几种？各有什么特点？

①加热软化法——借助加热把碳酸盐硬度转化成溶解度很小的CaCO3和Mg(OH)2沉淀出来，达到软化的目的。此法只能降低碳酸盐硬度，不能降低非碳酸盐硬度。目前在工业上已经很少采用了。

②药剂软化法

在不加热的条件下，用化学药剂将Ca2＋、Mg2＋以CaCO3、Mg(OH)2的形式沉淀，以去除绝大部分Ca2＋、Mg2＋，达到软化的目的。常用药剂法为石灰法、石灰-纯碱法、石灰-石膏法。由于CaCO3和Mg(OH)2在水中仍有很小的溶解度，所以经此法处理后的水仍有残余硬度，仍然会产生结垢问题。

③离子交换法用离子交换剂上的可交换离子Na+与Ca2＋、Mg2＋交换，其他阴离子成分不改变。该法可较彻底的脱除水中的Ca2＋、Mg2＋，较前两个方法优越。

2-19 离子交换树脂的结构有什么特点？试述其主要性能。

废水处理中常用的离子交换剂为离子交换树脂。它是人工合成的高分子化合物，由树脂本体（母体）和活性基团两个部分组成。树脂本体通常是苯乙烯的聚合物，是线性结构的高分子有机化合物。因树脂本体不是离子化合物不具有离子交换能力，需经适当处理加上活性基团后，才成为离子化合物，才具有离子交换能力。活性基团由固定离子和活动离子组成，前者固定在树脂网状骨架上，后者则依靠静电力与前者结合在一起，两者电性相反，电荷相等。

2-21 试述离子交换工艺的操作程序。

离子交换的运行操作包括交换、反洗、再生、清洗四个步骤。

（1）交换：离子交换剂上的可交换离子与溶液中其他同性离子间的交换反应。主要与树脂

性能、树脂层高度、水流速度、原水浓度以及再生程度有关。

（2）反洗：目的在于松动树脂层，以便再生时再生液分布均匀，同时还及时清除积存的杂质、碎粒和气泡。

（3）再生：交换反应的逆过程，用较高浓度的再生液恢复树脂的交换能力。

（4）清洗：将树脂层中残余的再生废液清洗掉，直至符合出水水质要求。

2-22 试述离子交换工艺在废水处理中的应用范围。

（1）软化

一般采用钠型阳离子交换柱（固定型单床），再生液用饱和NaCl溶液。图2-55 钠型离子交换柱。

（2）除盐

需用H+型阳离子交换柱（金属离子与H+交换）与OH-型阳离子交换柱（各酸根离子与OH-交换）串联工艺。图2-56 H＋柱和OH－柱串联除盐。

（3）重金属废水的处理和金属的回收

2-23 活性炭吸附的基本原理是什么？

吸附作用主要发生在活性炭内部细孔的表面。每克吸附剂所具有的表面积称为比表面积。活性炭的比表面积可达500～1700m2/g。

活性炭的吸附量不仅与比表面积有关，而且还取决于细孔的构造和分布情况。这些细孔的构造主要和活化方法及活化条件有关。细孔的大小不同，在吸附中所引起的主要作用也就不同。其中大孔主要为扩散提供通道，影响扩散速度；过渡孔在吸附质孔径小时影响扩散速度，小孔决定吸附量；在吸附质分子大时，影响吸附速度，小孔此时不起作用。图2-57 活性炭的微孔结构。

活性炭的吸附特性不仅与细孔构造和分布情况有关，而且还与活性炭的表面化学性质有关。

2-24 吸附等温线有几种？各种等温线的意义何在？

吸附等温线按形状可分为几种类型，其中有代表性的有Langmuir（朗格谬尔）型、BET 型和Freundlich（弗伦德利希）型。

2-25 活性炭吸附操作有几种类型？各有什么特点？

活性炭吸附操作类型：间歇吸附、连续吸附、流化床吸附。

2-26 试分析几种膜分离技术的原理和特点与应用

1、电渗析——在直流电场的作用下，利用阴阳离子交换膜对溶液中阴、阳离子的选择透过性（即阳膜只允许阳离子通过，阴膜只允许阴离子通过），使溶质与水分离的物化过程。

2、渗析法——在半透膜高浓度溶液的一侧施加足够的压力（超过溶液的渗透压），使溶剂从高浓度一侧向低浓度一侧流动的过程。随着反渗透膜制造技术及装置的迅速发展与完善，反渗透工艺已在海水及苦咸水淡化、饮用水处理、高纯水制备等领域得到了较多的应用。在电镀、食品工业等废水处理方面也有应用。

3、微滤、超滤和纳滤等——依靠压力和膜进行工作，制膜的原料也是醋酸纤维素或聚酰胺、聚砜等，但删去热处理工序，使制成的膜孔径较大，能够在较小的压力下工作，而且有较大的水通量。微滤技术适合于去除胶体、悬浮固体和细菌，现多用于取代深床过滤，降低出水浊度，强化水的消毒，有时也作反渗透的预处理。超滤能去除相对分子量大于1000～100000的物质，如胶体、蛋白质、颜料、油类、微生物等。纳滤又称低级反渗透，可分离相对分子量大于200～400的物质，如硬度离子、色素等，有些较大分子的有机物也可被除去。

2-29 微滤、超滤、纳滤和反渗析有何区别？

微滤、超滤和纳滤等——依靠压力和膜进行工作，制膜的原料也是醋酸纤维素或聚酰胺、聚砜等，但删去热处理工序，使制成的膜孔径较大，能够在较小的压力下工作，而且有较大的水通量。微滤技术适合于去除胶体、悬浮固体和细菌，现多用于取代深床过滤，降低出水

浊度，强化水的消毒，有时也作反渗透的预处理。超滤能去除相对分子量大于1000～100000的物质，如胶体、蛋白质、颜料、油类、微生物等。纳滤又称低级反渗透，可分离相对分子量大于200～400的物质，如硬度离子、色素等，有些较大分子的有机物也可被除去。

2-30 试述加氯消毒的原理。

1、氯气溶于水后发生水解反应，生成的次氯酸HOCl是弱酸，又发生离解反应。平衡受水中氢离子浓度的影响。当pH＞4时，溶于水的Cl2几乎以HOCl和OCl－的形式存在，极少以Cl2的形式存在。当pH＝7时，HOCl约占80％，OCl－约占20％。一般认为，Cl

2、HOCl、OCl－均具有氧化能力，而不少研究表明Cl2、HOCl、OCl－三者中，HOCl的杀菌能力最强。

2、当水中有氨存在时，氯和次氯酸极易与氨化合成各种氯胺。各种氯胺水解后，又会生成HOCl，因此它们也具有消毒杀菌能力，但不及HOCl强，而且杀菌作用进行得比较缓慢。

3、氯还可以与水中其他杂质特别是还原性物质起化学作用，如Fe2+、Mn2+、NO2－、S－等无机性还原物质以及一些有机性还原物质。

2-31 水消毒与杀菌的区别？

水消毒是用物理、化学方法去除水中的病原菌、病毒和寄生虫，以保证人类用水的安全和卫生。其目的是水中的病原细菌和其他对人体健康有害的微生物。消毒和杀菌不同。杀菌是杀灭水中一切微生物。生活污水和某些工业废水中含有大量细菌，有时还含有较多的病原细菌、病毒和寄生虫卵等。通过一般的废水处理，它们也还不能全部被去除，为了防止疾病的传播，在排入水体之前，也需要进行消毒。

2-32 除氯以外，还有哪些消毒方法？发展前途如何？

（一）物理消毒法

1、加热消毒消耗大量燃料，只适合于少量饮用水。

2、紫外线消毒

紫外线消毒与氯消毒相比，具有以下优点：①消毒速度快，效率高。据试验，经紫外线照射几十秒钟即能杀菌。一般大肠杆菌的平均去除率可达98％，细菌总数的平均去除率可达96.6％。此外还能去除加氯法难以杀死的某些芽孢和病毒。②不影响水的物理性质和化学成分，不增加水的嗅和味。③操作简单，便于管理，易于实现自动化。

紫外线消毒的缺点是不能解决消毒后在管网中再污染的问题，电耗较大，水中悬浮杂质妨碍光线投射等。

（二）臭氧消毒

臭氧在常温常压下为无色气体，有特臭，强氧化剂，且极不稳定，分解放出[O]。[O]具有强氧化能力，是除氟以外最活泼的氧化剂，能杀灭病毒、芽孢等具有顽强抵抗力的微生物。臭氧消毒接触时间短，不受水中氨氮和pH的影响，能氧化水中的有机物，去除水中的铁、锰，并能去除嗅、味和色度，还能完全去除水中的酚。

但是，臭氧法的主要缺点是基础建设投资大、耗电量大；臭氧在水中不稳定，容易分解，因而不能在配水管网中保持持续的杀菌能力；臭氧需边生产边使用，不能储存；当水量和水质发生变化时，调节臭氧投加量比较困难。

（三）重金属消毒

银离子能凝固微生物蛋白质，破坏细胞结构，达到杀菌目的。消毒方法有：利用表面积很大的银片与水接触，或用电解银的方法，或使水流过镀银的砂粒等。此法的缺点是价格高，杀菌慢，只能用于少量饮用水的应急消毒。至于长期饮用重金属离子消毒的水对人体有何影响，尚无定论。

在杀灭湖泊或水库中的藻类时，硫酸铜是最常用的化学药剂。

（四）综合消毒法

各种消毒法结合使用已为国外水厂提倡。如：臭氧－氯消毒。其步骤为：先用臭氧氧化水中酚和消灭病毒，改善水的物理性质，然后在水中加氯，保证管网中的灭菌能力。有的水厂也用臭氧－紫外线－氯消毒。

第五版物理化学第二章习题答案

第二章热力学第一定律 1mol理想气体在恒定压力下温度升高1℃，求过程中系统与环境交换的功。解：理想气体n = 1mol 对于理想气体恒压过程,应用式（2.2.3） W =－p ambΔV =－p(V2-V1) =－(nRT2-nRT1) =－ 1mol水蒸气(H2O,g)在100℃,下全部凝结成液态水。求过程的功。假设：相对于水蒸气的体积，液态水的体积可以忽略不计。 解: n = 1mol 恒温恒压相变过程,水蒸气可看作理想气体, 应用式（2.2.3） W =－p ambΔV =－p(V l-V g ) ≈ pVg = nRT = 在25℃及恒定压力下，电解1mol水(H2O,l)，求过程的体积功。

H2O(l) ＝ H2(g) + 1/2O2(g)解: n = 1mol 恒温恒压化学变化过程, 应用式（2.2.3） W=－p ambΔV =－(p2V2-p1V1)≈－p2V2 =－n2RT=－ 系统由相同的始态经过不同途径达到相同的末态。若途径a的Q a=,Wa=－；而途径b的Q b=－。求W b. 解: 热力学能变只与始末态有关,与具体途径无关,故ΔU a= ΔU b 由热力学第一定律可得Qa + Wa = Q b + W b ∴ W b = Q a + W a－Q b = － 始态为25℃，200 kPa的5 mol某理想气体，经途径a，b两不同途径到达相同的末态。途经a先经绝热膨胀到 -28.47℃，100 kPa，步骤的功；再恒容加热到压力200 kPa的末态，步骤的热。途径b为恒压加热过程。求途径b的及。

解：先确定系统的始、末 态 311106190200000 1529831485m ...P nRT V =××== 3210160100000 58 24431485m ...P nRT V V =××== = kJ .kJ )..(Q W U Δa a 85194225575=+=+=－ 对于途径b ，其功为 kJ .J ..V Δp W b 932706190101602000001－）－（－－=== 根据热力学第一定律 4mol 某理想气体，温度升高20℃, 求ΔH－ΔU 的值。 解：根据焓的定义

物理化学第二章习题

第二章热力学第一定律习题 一、选择题 1. 一定量的理想气体从同一始态出发，分别经(1) 等温压缩，(2) 绝热压缩到具有相同压力的终态，以H1，H2分别表示两个终态的焓值，则有：( ) (A) H1> H2(B) H1= H2 (C) H1< H2(D) 无法比较 2. 下列的过程可应用公式ΔH=Q进行计算的是：( ) (A) 不做非体积功，终态压力相同但中间压力有变化的过程 (B) 不做非体积功，一直保持体积不变的过程 (C) 273.15 K，pθ下液态水结成冰的过程 (D) 恒容下加热实际气体 3. 非理想气体进行绝热自由膨胀时,下述答案中哪一个错误?（） (A) Q=0 (B) W=0 (C) ΔU=0 (D) ΔH=0 4. 已知：Zn(s)+(1/2)O2??→ZnO Δr H m=351.5 kJ·mol-1 Hg(l)+(1/2)O2??→HgO Δr H m= 90.8 kJ·mol-1 因此Zn+HgO??→ZnO+Hg 的Δr H m是：( ) (A) 442.2 kJ·mol-1(B) 260.7 kJ·mol-1 (C) -62.3 kJ·mol-1(D) -442.2 kJ·mol-1 5. 在一个密闭绝热的房间里放置一台电冰箱,将冰箱门打开,并接通电源使其工作,过一段时间之后,室内的平均气温将如何变化? ( ) (A) 升高(B) 降低 (C) 不变(D) 不一定 6. 对于理想气体的热力学能有下述四种理解： (1) 状态一定，热力学能也一定 (2) 对应于某一状态的热力学能是可以直接测定的 (3) 对应于某一状态，热力学能只有一个数值，不可能有两个或两个以上的数值 (4) 状态改变时，热力学能一定跟着改变 其中正确的是：( ) (A) (1),(2) (B) (3),(4) (C) (2),(4) (D) (1),(3) 7. 按下列路线循环一周，哪种情况是系统对环境做功：( ) 8. 在一定T，p下,汽化焓Δvap H,熔化焓Δfus H和升华焓Δsub H的关系为：( ) (A) Δsub H＞Δvap H(B) Δsub H＞Δfus H (C) Δsub H=Δvap H+Δfus H(D) Δvap H＞Δsub H 上述各式中,哪一个错误?

【通用】水和废水物化处理的原理与工艺习题集.doc

《水处理工程》 第一篇水和废水物化处理的原理与工艺 习题集 第二章混凝 1. 何谓胶体稳定性？试用胶粒间相互作用势能曲线说明胶体稳定性的原因。 2. 混凝过程中，压缩双电层何吸附－电中和作用有何区别？简要叙述硫酸铝混 凝作用机理及其与水的pH值的关系。 3. 高分子混凝剂投量过多时，为什么混凝效果反而不好？ 4.为什么有时需要将PAM在碱化条件下水解成HPAM？PAM水解度是何涵义？ 一般要求水解度为多少？ 5.混凝控制指标有哪几种？为什么要重视混凝控制指标的研究？你认为合理的 控制指标应如何确定？ 6.混合和絮凝反应同样都是解决搅拌问题，它们对搅拌有何不同？为什么？ 7.根据反应器原理，什么形式的絮凝池效果较好？折板絮凝池混凝效果为什么优 于隔板絮凝池？ 8.采用机械絮凝池时，为什么要采用3～4档搅拌机且各档之间需用隔墙分开？ 9.试述给水混凝与生活污水及工业废水混凝各自的特点。 10.某粗制硫酸铝含Al2O315％、不溶解杂质30％，问：(1)商品里面Al2(SO4)3和溶 解杂质各占的百分数；(2)如果水中加1克这种商品，计算在水中产生的 Al(OH)3、不溶解杂质和溶解的杂质分别重多少？ 11.For a flow of 13500 m3/d containing 55mg/L of suspended solids, ferric sulfate is used as a coagulant at a dose of 50mg/L (a) Assuming that there is little alkalinity in the water, what is the daily lime dose? (b) If the sedimentation basin removes 90% of the solids entering it, what is the daily solids production from the sedimentation basin? 12.隔板絮凝池设计流量75000m3/d。絮凝池有效容积为1100m3。絮凝池总水头 G值各为多少？（水厂自用损失为0.26m。求絮凝池总的平均速度梯度G值和T 水量按5%计） 13.某机械絮凝池分成3格。每格有效尺寸为2.6m（宽）?2.6m（长）?4.2m（深）。

物理化学课后习题第二章答案

2.15 容积为0.1m3的恒容密闭容器中有一绝热隔板,其两侧分别为0℃,4mol的Ar(g)及150℃,2mol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ΔH 。 已知：Ar(g)和Cu(s)的摩尔定压热容C p,m分别为20.786J·mol-1·K-1及24.435 J·mol-1·K-1，且假设均不随温度而变。 解: 恒容绝热混合过程Q = 0 W = 0 ∴由热力学第一定律得过程ΔU=ΔU(Ar,g)+ΔU(Cu,s)= 0 ΔU(Ar,g) = n(Ar,g) C V,m (Ar,g)×(t2－0) ΔU(Cu,S) ≈ΔH (Cu,s) = n(Cu,s)C p,m(Cu,s)×(t2－150) 解得末态温度t2 = 74.23℃ 又得过程 ΔH =ΔH(Ar,g) + ΔH(Cu,s) =n(Ar,g)C p,m(Ar,g)×(t2－0) + n(Cu,s)C p,m(Cu,s)×(t2－150) = 2.47kJ 或ΔH =ΔU+Δ(pV) =n(Ar,g)RΔT=4×8314×(74.23－0)= 2.47kJ 2.17 单原子理想气体A与双原子理想气体B的混合物共5mol，摩尔分数y =0.4， B 始态温度T1=400K，压力P1=200kPa，今该混合气体绝热反抗恒外压p=100kPa 膨胀到平衡态，求末态温度T2及过程的W,ΔU及ΔH。

2.21 已知水(H2O,l)在100℃的饱和蒸气压p s=101.325kPa，在此温度、压力下 水的摩尔蒸发焓。求在100℃,101.325kPa下使1kg水蒸气全部凝结成液体水时的W，Q，ΔU，ΔH和ΔH。设水蒸气适用理想气体状态方程式。 解: 题给过程的始末态和过程特性如下： n = m/M = 1kg/18.015g·mol-1 = 55.509mol

第二章习题 水的物理化学处理方法

第二章水得物理化学处理方法 21 自由沉淀、絮凝沉淀、拥挤沉淀与压缩沉淀各有什么特点？说明它们得内在区别与特点。 悬浮颗粒在水中得沉降,根据其浓度及特性,可分为四种基本类型: 自由沉淀:颗粒在沉降过程中呈离散状态,其形状、尺寸、质量均不改变,下沉速度不受干扰。 絮凝沉淀:沉降过程中各颗粒之间相互粘结,其尺寸、质量会随深度增加而逐渐增大,沉速亦随深度而增加。 拥挤沉淀:颗粒在水中得浓度较大,颗粒间相互靠得很近,在下沉过程中彼此受到周围颗粒作用力得干扰,但颗粒间相对位置不变,作为一个整体而成层下降。清水与浑水间形成明显得界面,沉降过程实际上就就是该界面下沉过程。 压缩沉淀:颗粒在水中得浓度很高时会相互接触。上层颗粒得重力作用可将下层颗粒间得水挤压出界面,使颗粒群被压缩。 22 水中颗粒得密度=2、6 ,粒径d=0、1 mm,求它在水温10 ℃情况下得单颗粒沉降速度。解:6、7×103m/s。 23 非絮凝性悬浮颗粒在静止条件下得沉降数据列于表222中。试确定理想式沉淀池过流率为1、8m3/m2h时得悬浮颗粒去除率。试验用得沉淀柱取样口离水面120cm与240cm。ρ表示在时间t时由各个取样口取出得水样中悬浮物得浓度,ρ0代表初始得悬浮物浓度。 24 生活污水悬浮物浓度300mg/L,静置沉淀试验所得资料如表223所示。求沉淀效率为65%时得颗粒截留速度。 25 污水性质及沉淀试验资料同习题24,污水流量1 000m3/h,试求: (1)采用平流式、竖流式、辐流式沉淀池所需得池数及澄清区得有效尺寸; (2)污泥得含水率为96%时得每日污泥容积。 解:以平流式沉淀池为例:6座池子,长24m,宽5m,有效水深1、8m。 污泥得含水率为96%时得每日污泥容积19、5m3。 26 已知平流式沉淀池得长度L=20m,池宽B=4m,池深H=2m。今欲改装成斜板沉淀池,斜板水平间距10cm,斜板长度=1 m,倾角60°。如不考虑斜板厚度,当废水中悬浮颗粒得截留速度

高中化学必修二第二章习题(含答案)

第二章化学反应与能量 一．选择题( 每小题只有一个正确选项，每小题 3 分，共48 分) 1．下列物质加入水中发产生吸热反应的是( ) A．生石灰 B ．固体NaOH C ．浓硫酸 D ．固体NH4NO3 2 ．已知2SO2+O2 2SO 3 为放热反应，对该反应的下列说法中正确的是（） A ．O2 的能量一定高于SO2 的能量 B ．SO2 和O2 的总能量一定高于SO3 的总能量 C ．SO2 的能量一定高于SO3 的能量 D ．因该反应为放热反应，故不必加热就可发生 3．下列反应既属于氧化还原反应，又是吸热反应的是( ) A ．锌粒与稀硫酸的反应 B ．灼热的木炭与COz反应 C ．甲烷在氧气中的燃烧反应 D ．Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl 晶体的反应 4．下列关于燃料充分燃烧的说法，不正确．．．的是( ) A．空气量越多越好B．应通入适量空气 C．固体燃料燃烧前要粉碎D．液体燃料燃烧时可以以雾状喷出5．下列各个装置中能组成原电池的是( ) 6．有A、B、C、D四种金属。将 A 与B用导线连接起来，浸入电解质溶液中， B 为正极。 将A、D分别投入等浓度盐酸中，D比A 反应剧烈。将铜浸入 B 的盐溶液里，无明显 变化。如果把铜浸入 C 的盐溶液里，有金属 C 析出。据此判断它们的活动性由强到 弱的顺序是( ) A ．DCA B B．DAB C C．DBAC D．BADC 7．下列化学电池不易造成环境污染的是( ) A ．氢氧燃料电池 B ．锌锰电池 C ．镍镉电池 D ．铅蓄电池 8．对于锌一铜一稀酸组成的原电池装置中，当导线中有 1 mol 电子通过时，理论上的两极变化是( ) 。 - 1 -

物理化学习题解析

第二章 热力学第一定律 五．习题解析 1．（1）一个系统的热力学能增加了100 kJ ，从环境吸收了40 kJ 的热，计算系统与环境的功的交换量。 （2）如果该系统在膨胀过程中对环境做了20 kJ 的功，同时吸收了20 kJ 的热，计算系统的热力学能变化值。 解：（1）根据热力学第一定律的数学表达式U Q W ?=+ 100 k J 40 k J 6 W U Q =?-=-= 即系统从环境得到了60 kJ 的功。 （2）根据热力学第一定律的数学表达式U Q W ?=+ 20 k J 20 k J U Q W ?=+=-= 系统吸收的热等于对环境做的功，保持系统本身的热力学能不变。 2．在300 K 时，有10 mol 理想气体，始态的压力为1 000 kPa 。计算在等温下，下列三个过程所做的膨胀功。 （1）在100 kPa 压力下体积胀大1 dm 3 ； （2）在100 kPa 压力下，气体膨胀到终态压力也等于100 kPa ； （3）等温可逆膨胀到气体的压力等于100 kPa 。 解：（1）这是等外压膨胀 33e 100 kPa 10m 100 J W p V -=-?=-?=- （2）这也是等外压膨胀，只是始终态的体积不知道，要通过理想气体的状态方程得到。 2e 212 2 11()1n R T n R T p W p V V p n R T p p p ????=--=--=- ? ? ?? ?? 100108.3143001 J 22.45 kJ 1000 ?? ??=???-=- ???? ?? ? （3）对于理想气体的等温可逆膨胀 122 1 ln ln V p W nRT nRT V p == 100(108.314300) J ln 57.43 kJ 1000 =???=- 3．在373 K 的等温条件下，1 mol 理想气体从始态体积25 dm 3，分别按下列

水的物理、化学及物理化学处理方法

水的物理、化学及物理化学处理方法简介 （一）物理处理方法 利用固体颗粒和悬浮物的物理性质将其从水中分离去除的方法称为物理处理方法。物理处理法的最大优点是简单易行，效果良好，费用较低。 物理处理法的主要处理对象是水中的漂浮物、悬浮物以及颗粒物质。 常用的物理处理法有格栅与筛网、沉淀、气浮等。 （1）格栅与筛网 格栅是用于去除水中较大的漂浮物和悬浮物，以保证后续处理设备正常工作的一种装置。格栅通常有一组或多组平行金属栅条制成的框架组成，倾斜或直立地设立在进水渠道中，以拦截粗大的悬浮物。 筛网用以截阻、去除水中的更细小的悬浮物。筛网一般用薄铁皮钻孔制成，或用金属丝编制而成，孔眼直径为0.5~1.0mm。 在河水的取水工程中，格栅和筛网常设于取水口，用以拦截河水中的大块漂浮物和杂草。在污水处理厂，格栅和筛网常设于最前部的污水泵之前，以拦截大块漂浮物以及较小物体，以保护水泵及管道不受阻塞。 （2）沉淀 沉淀是使水中悬浮物质（主要是可沉固体）在重力作用下下沉，从而与水分离，使水质得到澄清。这种方法简单易行，分离效果良好，是水处理的重要工艺，在每一种水处理过程中几乎都不可缺少。按照水中悬浮颗粒的浓度、性质及其絮凝性能的不同，沉淀现象可分为：自由沉淀、絮凝沉淀、拥挤沉淀、压缩沉淀。 水中颗粒杂质的沉淀，是在专门的沉淀池中进行的。按照沉淀池内水流方向的不同，沉淀池可分为平流式、竖流式、辐流式和斜流式四种。 （3）气浮 气浮法亦称浮选，它是从液体中除去低密度固体物质或液体颗粒的一种方法。通过空气鼓入水中产生的微小气泡与水中的悬浮物黏附在一起，靠气泡的浮力一起上浮到水面而实现固液或液液分离的操作。其处理对象是：靠自然沉降或上浮难以去除的乳化油或相对密度接近于1的微小悬浮颗粒。 浮选过程包括微小气泡的产生、微小气泡与固体或液体颗粒的粘附以及上浮分离等步骤。实现浮选分离必须满足两个条件：一是必须向水中提供足够数量的

《物理化学》第二章热力学第一定律练习题(含答案)

第二章练习题 一、填空题 1、根据体系和环境之间能量和物质的交换情况，可将体系分成、、 。 2、强度性质表现体系的特征，与物质的数量无关。容量性质表现 体系的特征，与物质的数量有关，具有性。 3、热力学平衡状态同时达到四种平衡，分别是、、 、。 4、体系状态发生变化的称为过程。常见的过程有、 、、、。 5、从统计热力学观点看，功的微观本质是，热的微观本质是 。 6、气体各真空膨胀膨胀功W= 0 7、在绝热钢瓶中化学反应△U= 0 8、焓的定义式为。 二、判断题（说法对否）： 1、当体系的状态一定时，所有的状态函数都有一定的数值。（√） 2、当体系的状态发生变化时，所有的状态函数的数值也随之发生变化。（χ）3．因= ΔH， = ΔU，所以与都是状态函数。（χ） 4、封闭系统在压力恒定的过程中吸收的热等于该系统的焓。（χ） 错。只有封闭系统不做非膨胀功等压过程ΔH=Q P 5、状态给定后，状态函数就有定值；状态函数确定后，状态也就确定了。（√） 6、热力学过程中W的值应由具体过程决定( √ ) 7、1mol理想气体从同一始态经过不同的循环途径后回到初始状态，其热力学能

不变。( √ ) 三、单选题 1、体系的下列各组物理量中都是状态函数的是（ C ） A 、T、P、V、Q B 、m、W、P、H C、T、P、V、n、 D、T、P、U、W 2、对于内能是体系的单值函数概念，错误理解是（ C ） 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 3下列叙述中不具有状态函数特征的是（D ） A体系状态确定后，状态函数的值也确定 B体系变化时，状态函数的改变值只由体系的始终态决定 C经循环过程，状态函数的值不变 D状态函数均有加和性 4、下列叙述中正确的是（ A ） A物体温度越高，说明其内能越大B物体温度越高，说明其所含热量越多C凡体系温度升高，就肯定是它吸收了热 D凡体系温度不变，说明它既不吸热也不放热 5、下列哪一种说法错误（ D ） A焓是定义的一种具有能量量纲的热力学量 B只有在某些特定条件下，焓变△H才与体系吸热相等 C焓是状态函数 D焓是体系能与环境能进行热交换的能量

物理化学第二章 热力学第一定律

第二章 热力学第一定律 一．基本要求 1．掌握热力学的一些基本概念，如：各种系统、环境、热力学状态、系 统性质、功、热、状态函数、可逆过程、过程和途径等。 2．能熟练运用热力学第一定律，掌握功与热的取号，会计算常见过程中 的, , Q W U ?和H ?的值。 3．了解为什么要定义焓，记住公式, V p U Q H Q ?=?=的适用条件。 4．掌握理想气体的热力学能和焓仅是温度的函数，能熟练地运用热力学 第一定律计算理想气体在可逆或不可逆的等温、等压和绝热等过程中， , , , U H W Q ??的计算。 二．把握学习要点的建议 学好热力学第一定律是学好化学热力学的基础。热力学第一定律解决了在恒 定组成的封闭系统中，能量守恒与转换的问题，所以一开始就要掌握热力学的一 些基本概念。这不是一蹴而就的事，要通过听老师讲解、看例题、做选择题和做 习题等反反复复地加深印象，才能建立热力学的概念，并能准确运用这些概念。 例如，功和热，它们都是系统与环境之间被传递的能量，要强调“传递”这 个概念，还要强调是系统与环境之间发生的传递过程。功和热的计算一定要与变 化的过程联系在一起。譬如，什么叫雨？雨就是从天而降的水，水在天上称为云， 降到地上称为雨水，水只有在从天上降落到地面的过程中才被称为雨，也就是说， “雨”是一个与过程联系的名词。在自然界中，还可以列举出其他与过程有关的 名词，如风、瀑布等。功和热都只是能量的一种形式，但是，它们一定要与传递 的过程相联系。在系统与环境之间因温度不同而被传递的能量称为热，除热以外， 其余在系统与环境之间被传递的能量称为功。传递过程必须发生在系统与环境之 间，系统内部传递的能量既不能称为功，也不能称为热，仅仅是热力学能从一种 形式变为另一种形式。同样，在环境内部传递的能量，也是不能称为功（或热） 的。例如在不考虑非膨胀功的前提下，在一个绝热、刚性容器中发生化学反应、 燃烧甚至爆炸等剧烈变化，由于与环境之间没有热的交换，也没有功的交换，所 以0, 0, 0Q W U ==?=。这个变化只是在系统内部，热力学能从一种形式变为

物理化学第二章热力学第二定律练习题及答案

物理化学第二章热力学第二定律练习题及答案 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

第二章 热力学第二定律练习题 一、判断题（说法正确否）： 1．自然界发生的过程一定是不可逆过程。 2．不可逆过程一定是自发过程。 3．熵增加的过程一定是自发过程。 4．绝热可逆过程的?S = 0，绝热不可逆膨胀过程的?S > 0，绝热不可逆压缩过程的?S < 0。 5．为了计算绝热不可逆过程的熵变，可以在始末态之间设计一条绝热可逆途径来计算。 6．由于系统经循环过程后回到始态，?S = 0，所以一定是一个可逆循环过程。 7．平衡态熵最大。 8．在任意一可逆过程中?S = 0，不可逆过程中?S > 0。 9．理想气体经等温膨胀后，由于?U = 0，所以吸的热全部转化为功，这与热力学第二定律矛盾吗 10．自发过程的熵变?S > 0。 11．相变过程的熵变可由 T H S ?= ?计算。 12．当系统向环境传热时(Q < 0)，系统的熵一定减少。 13．一切物质蒸发时，摩尔熵都增大。 14．冰在0℃，p 下转变为液态水，其熵变 T H S ?= ?>0，所以该过程为自发过程。 15．自发过程的方向就是系统混乱度增加的方向。 16．吉布斯函数减小的过程一定是自发过程。 17．在等温、等压下，吉布斯函数变化大于零的化学变化都不能进行。 18．系统由V 1膨胀到V 2，其中经过可逆途径时做的功最多。 19．过冷水结冰的过程是在恒温、恒压、不做其他功的条件下进行的，由基本方程可得?G = 0。 20．理想气体等温自由膨胀时，对环境没有做功，所以 -p d V = 0，此过程温度不变，?U = 0，代入热力学基本方程d U = T d S - p d V ，因而可得d S = 0，为恒熵过程。 21．是非题： ⑴“某体系处于不同的状态，可以具有相同的熵值”，此话对否？ ⑵“体系状态变化了，所有的状态函数都要变化”，此话对否？ ⑶ 绝热可逆线与绝热不可逆线能否有两个交点？ ⑷ 自然界可否存在温度降低，熵值增加的过程？举一例。 ⑸ 1mol 理想气体进行绝热自由膨胀，体积由V 1变到V 2，能否用公式： ???? ??=?12 ln V V R S 计算该过程的熵变？ 22．在100℃、p 时，1mol 水与100℃的大热源接触，使其向真空容器中蒸发成 100℃、p 的水蒸气，试计算此过程的?S 、?S (环)。 23． ? ??? ??=?12ln V V R S 的适用条件是什么？ 24．指出下列各过程中，物系的?U 、?H 、?S 、?A 、?G 中何者为零？

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；

水的物化处理方法

近年来，随着工业的发展、城市化进程的加快及农用化学品种类和数量的增加，我国大部分城镇饮用水源已受到不同程度的污染。据相关报道，我国七大水系中I到III类水体占45.1%，IV类和V类水体占22.9%，劣V类水体占32.0%[1]，水源污染加大了水源选择和处理的困难。饮用水水源中含有的有机污染物导致了“三致物”（致癌、致畸、致突变）的潜在威胁加大，水源水的污染问题日益严重，饮用水的安全问题得到了广泛关注和重视。 饮用水水源的氮磷污染问题也越来越受到人们的关注，氮磷过量导致湖泊等封闭水体富营养化，而水质恶化会增加给水处理的难度，在给水处理中，磷的去除主要通过混凝沉淀和过滤2个工艺阶段进行，通过与混凝剂形成沉淀以及非溶解性的磷形成矾花而被去除[2]，而过量的氨氮通过常规处理难以达到饮用水卫生 +就足以使硝化细菌生长繁标准，有研究表明[3]，在供水管网中，0.25mg/L的NH 4 殖，且硝化细菌在代谢过程中会释放出嗅味；过量的硝态氮会在人胃中还原为亚硝态氮，与胃中的仲胺或酞胺作用形成致癌性物质亚硝胺。因此，法国和德国规 -N）0.5mg/L；荷兰更是严格至0.2 mg/L；我国生活饮用定饮用水中的氨氮（NH 3 -N为0.5mg/L。 水卫生标准规定NH 3 微污染水源水一般是指水体受到有机物污染部分水质指标超过地表水环境 质量标准（GB3838－2002）III类水体标准的水体[4]。随着水源水体的富营养化现象不断加重，水体中有机物种类和数量激增以及藻类的大量繁殖，现有常规处理工艺（混凝→沉淀→过滤→消毒）不能有效去除微污染水源水中的有机物、氨氮等污染物，同时液氯很容易与原水中的腐殖质结合产生消毒副产物（DBPs）直接威胁饮用者的身体健康[5-6]，无法满足人们对饮用水安全性的需要；同时随着生活饮用水水质标注的日益严格，微污染水源水处理不断出现新的问题。因此本文在掌握微污染水源特征以及各种处理对策之后，对其中的生物预处理方法在脱氮技术中的应用进行了探讨。 生物预处理是指在常规净水工艺之前，增设生物处理工艺，借助于微生物群体的新陈代谢活动，去除水中可生化有机物特别是低分子可溶性有机物、氨氮、亚硝酸盐、铁、锰等污染物。目前，国内开展饮用水处理中生物预处理研究和应用较深入的单位有同济大学和清华大学，如同济大学先后开展了生物滤池、生物转盘、生物接触氧化、生物流化床等生物膜法预处理技术的研究。根据相关报道，

物理化学习题课答案(一)资料

物理化学习题课答案（一） 班级：_______________ 姓名：_______________ 学号：_______________ 一. 选择题 1. 对于理想气体的内能有下述四种理解： (1) 状态一定，内能也一定 (2) 对应于某一状态的内能是可以直接测定的 (3) 对应于某一状态，内能只有一个数值，不可能有两个或两个以上的数值 (4) 状态改变时，内能一定跟着改变 其中正确的是：( D ) (A)（1）（2）（B）（3）（4） (C)（2）（4）（D）（1）（3） 2. 下列宏观过程： (1) p ，273 K 下冰融化为水 (2) 电流通过金属发热 (3) 往车胎内打气 (4) 水在101 325 Pa，373 K 下蒸发 可看作可逆过程的是：( A ) (A)（1）（4）（B）（2）（3） (C)（1）（3）（D）（2）（4） 3. 一定量的理想气体从同一始态出发，分别经(1) 等温压缩，(2) 绝热压缩到具有相同 压力的终态，以H1，H2分别表示两个终态的焓值，则有：( C ) (A) H1> H2(B) H1= H2 (C) H1< H2(D) 不能确定 4. 对于下列的四种表述： (1) 因为ΔH = Q p，所以只有等压过程才有ΔH (2) 因为ΔH = Q p，所以Q p也具有状态函数的性质 (3) 公式ΔH = Q p只适用于封闭体系 (4) 对于封闭体系经历一个不作其它功的等压过程，其热量只决定于体系的始态和终态上述诸结论中正确的是：( B ) (A)（1）（4）（B）（3）（4） (C)（2）（3）（D）（1）（2） 5. ΔH = Q p适用于下列哪个过程？( B ) (A) 理想气体从1×107Pa反抗恒定的外压1×105Pa膨胀到1×105Pa (B) 0℃、101325Pa下冰融化成水 (C) 101325Pa下电解CuSO4水溶液 (D) 气体从298K，101325Pa可逆变化到373K、10132.5Pa 6. 在体系温度恒定的变化中，体系与环境之间：( CD ) (A) 一定产生热交换(B) 一定不产生热交换 (C) 不一定产生热交换(D) 温度恒定与热交换无关 7. 在一个刚性的绝热容器中燃( B ) C6H6(l) + (15/2) O2(g) 6CO2（g）+ 3H2O(g)

《物理化学》第二章热力学第一定律练习题(含答案)

《物理化学》第二章热力学第一定律练习题(含答案) 第二章练习 1，填入 1，根据系统与环境之间的能量和物质交换，系统可分为，， 2，强度性质显示了体系的特征，与物质的量无关。容量属性体现了系统的特征，它与物质的数量有关，具有性别。 3年，热力学平衡态同时达到四种平衡，即，，， 4，系统状态改变称为进程常见的过程有、、、和，5.从统计热力学的观点来看，功的微观本质是热的微观本质 6，每种气体的真空膨胀功w = 0.7，在绝热钢瓶内的化学反应△ u = 0.8，焓定义为2.真或假: 1。当系统的状态不变时，所有状态函数都有一定的值(√) 2。当系统的状态改变时，所有状态函数的值也相应地改变。(χ) 3。因为 =δH和 =δU，所以 和 都是状态函数(χ) 4，密闭系统在恒压过程中吸收的热量等于系统的焓(χ) 误差只有当封闭系统不做非膨胀功等压过程δH = QP 5且状态被给定时，状态函数才有固定值；在状态函数被确定之后，状态也被确定(√) 6。热力学过程中的W值由具体过程(√) 7和1摩尔理想气体从同一初始状态经过不同的循环路径后返回初

始状态决定，其热力学能量 保持不变(√) 3。单一主题 1。系统中的以下几组物理量都是状态函数:(C) A，T，P，V，Q B，M，W，P，H C，T，P，V，N，D，T，P，U，W 2，对于内能是系统的单值函数的概念，误解是(C)系统A处于某一状态，某一内能 B对应于某一状态，内能只能有一个值，不能有两个以上的值c的状态改变，内部能量也必须随着对应于内部能量值的d而改变。可以有多种状态 3以下语句不具有状态函数的特征:(d)当系统A的状态确定后状态函数值也确定时，状态函数值的变化值只由系统C的恒定状态通过循环过程来确定。状态函数值是常数。D态函数的可加性为 4。在下面的描述中正确的是(a) A物体的温度越高，它的内能越大，B物体的温度越高，它包含的热量越多。当系统温度升高时，一定是它吸收了热量。当系统温度恒定时，解释它既不吸热也不放热。下列哪种说法是错误的(d)焓A定义为热力学量 B，只有在特定条件下才具有能量尺度。焓变化△H等于系统的吸热。焓c是状态函数 d，焓是系统能与环境交换热量的能量 6。热力学第一定律只适用于任何路径(a)同一过程的任何路径，b)同一过程的任何路径，c)同一过程的任何路径，d)同一过程的任何路

第五版物理化学第二章习题答案

第二章热力学第一定律 2、1 1mol理想气体在恒定压力下温度升高1℃,求过程中系统与环境交换的功。 解:理想气体n = 1mol 对于理想气体恒压过程,应用式(2、2、3) W =－p ambΔV =－p(V2-V1) =－(nRT2-nRT1) =－8、314J 2、2 1mol水蒸气(H 2 O,g)在100℃,101、325kPa下全部凝结成液态水。求过程的功。假设:相对于水蒸气的体积,液态水的体积可以忽略不计。 解: n = 1mol 恒温恒压相变过程,水蒸气可瞧作理想气体, 应用式(2、2、 3) W =－p amb ΔV =－p(V l -V g ) ≈ pVg = nRT = 3、102kJ 2、3 在25℃及恒定压力下,电解1mol水(H2O,l),求过程的体积功。 H2O(l) ＝H2(g) + 1/2O2(g) 解: n = 1mol 恒温恒压化学变化过程, 应用式(2、2、3) W=－p amb ΔV =－(p 2 V 2 -p 1 V 1 )≈－p 2 V 2 =－n 2 RT=－3、718kJ 2、4 系统由相同的始态经过不同途径达到相同的末态。若途径a的Q a=2、078kJ,Wa=－4、157kJ;而途径b的Q b=－0、692kJ。求W b、 解: 热力学能变只与始末态有关,与具体途径无关,故ΔU a= ΔU b 由热力学第一定律可得 Qa + Wa = Q b + W b ∴ W b = Q a + W a－Q b = －1、387kJ 2、5 始态为25℃,200 kPa的5 mol某理想气体,经途径a,b两不同途径到达相同的末态。途经a先经绝热膨胀到 -28、47℃,100 kPa,步骤的功;再恒容加热到压力200 kPa 的末态,步骤的热。途径b为恒压加热过程。求途径b的及。 解:先确定系统的始、末 态

第二章习题--水的物理化学处理方法

第二章 水的物理化学处理方法 2-1 自由沉淀、絮凝沉淀、拥挤沉淀与压缩沉淀各有什么特点？说明它们的内在区别和特点。 悬浮颗粒在水中的沉降，根据其浓度及特性，可分为四种基本类型： 自由沉淀：颗粒在沉降过程中呈离散状态，其形状、尺寸、质量均不改变，下沉速度不受干扰。 絮凝沉淀：沉降过程中各颗粒之间相互粘结，其尺寸、质量会随深度增加而逐渐增大，沉速亦随深度而增加。 拥挤沉淀：颗粒在水中的浓度较大，颗粒间相互靠得很近，在下沉过程中彼此受到周围颗粒作用力的干扰，但颗粒间相对位置不变，作为一个整体而成层下降。清水与浑水间形成明显的界面，沉降过程实际上就是该界面下沉过程。 压缩沉淀：颗粒在水中的浓度很高时会相互接触。上层颗粒的重力作用可将下层颗粒间的水挤压出界面，使颗粒群被压缩。 2-2 水中颗粒的密度s =2.6 3 /g cm ，粒径d=0.1 mm ，求它在水温10 ℃情况下的单颗粒沉 降速度。 解：6.7×10-3m/s 。 2-3 非絮凝性悬浮颗粒在静止条件下的沉降数据列于表2-22中。试确定理想式沉淀池过流率为1.8m 3/m 2h 时的悬浮颗粒去除率。试验用的沉淀柱取样口离水面120cm 和240cm 。ρ表示在时间t 时由各个取样口取出的水样中悬浮物的浓度，ρ0代表初始的悬浮物浓度。 2-4 生活污水悬浮物浓度300mg/L ，静置沉淀试验所得资料如表2-23所示。求沉淀效率为65%时的颗粒截留速度。

2-5 污水性质及沉淀试验资料同习题2-4，污水流量1 000m 3/h ，试求： （1）采用平流式、竖流式、辐流式沉淀池所需的池数及澄清区的有效尺寸； （2）污泥的含水率为96%时的每日污泥容积。 解：以平流式沉淀池为例：6座池子，长24m ，宽5m ，有效水深1.8m 。 污泥的含水率为96%时的每日污泥容积19.5m 3。 2-6 已知平流式沉淀池的长度L=20m ，池宽B=4m ，池深 H=2m 。今欲改装成斜板沉淀池，斜板水平间距10cm ，斜板长度l =1 m ，倾角60°。如不考虑斜板厚度，当废水中悬浮颗粒的截留速度0u =1 /m h 时，改装后沉淀池的处理能力与原池相比提高多少倍？ 解：提高了5倍。 2-7 试叙述脱稳和凝聚的原理。 胶体脱稳的机理可归结为以下四种： A 压缩双电层：带同号电荷的胶粒之间存在着范德华引力和由ζ电位引起的静电斥力。这两种力抗衡的结果决定胶体的稳定性。一般当两胶体颗粒表面距离大于3nm 时，两个颗粒总处于相斥状态（对憎水胶体颗粒而言，两胶核之间存在两个滑动面内的离子层，使颗粒保持稳定的相斥状态；对于亲水胶体颗粒而言，其表面吸附了大量的水分子构成水壳，使彼此不能靠近而保持稳定。） 在水处理中使两胶体颗粒间距减少，发生凝聚的主要方法是在水中投加电解质。电解质在水中电离产生的离子可与胶粒的反离子交换或挤入吸附层，使胶粒带电荷数减少，降低ζ电位，并使扩散层厚度减小。 B 吸附电中和：胶粒表面对异号离子、异号胶粒或链状高分子带异号电荷的部位有强烈的吸附作用，使得胶粒表面的部位或全部电荷得以中和，减少静电斥力，致使颗粒间易于接近而相互吸附。 C 吸附架桥：如果投加的化学药剂是能吸附胶粒的链状高分子聚合物，或者两个同号胶粒吸附在同一异号胶粒上，胶粒就能连结、团聚成絮凝体而被除去。 D 网捕作用：含金属离子的化学药剂投入水中后，金属离子会发生水解和聚合，并以水中的胶粒为晶核形成胶体状沉淀物，或者沉淀物析出时吸附和网捕胶粒与之共同沉降下来。 2-8 铝盐的混凝作用表现在哪些方面？ 铝盐/铁盐在水处理中发挥的三大作用： A pH 值偏低，胶体及悬浮物浓度高，投药量尚不足的反应初期，以Al 3+或Fe 3+和低聚合度高电荷的多核羟基配合物的脱稳凝聚作用为主； B pH 值和投药量适中时，以高聚合度羟基配合物的桥连絮凝作用为主； C pH 值较高，胶体及悬浮物浓度较低，投药充分时，以氢氧化物沉淀形式存在的网捕絮凝作用为主。 2-9 混合和絮凝反应主要作用是什么？对搅拌各有什么要求？ 混合的目的是迅速均匀地将药剂扩散于水中，溶解并形成胶体，使之与水中的悬浮微粒等接触，生成微小的矾花。这一过程的要求：搅拌强度大，产生激烈湍流，混合时的流速应在1.5m/s 以上，混合时间短（不超过2分钟），一般为10～30s 。 反应设备的任务是使细小的矾花逐渐絮凝成较大颗粒，以便于沉淀除去。反应设备要求水流有适宜的搅拌强度，既要为细小絮体的逐渐长大创造良好的碰撞机会和吸附条件，又要防止已形成的较大矾花被碰撞打碎。因此，搅拌强度比在混合设备中要小，但时间比较长，常为10～30min 。

物理化学朱传征第二章习题

例2-3 2mol 某单原子分子理想气体从始态273K 、θp ，经一绝热压缩过程至终态546K 、4θp 。试计算S ?，并判断此过程是否可逆？ 解: 对于理想气体任意状态变化过程，其熵变为 21,m 12 11 ln ln 5 5461 28.314ln 28.314ln J K 2 2734 =5.76J K p T p S nC nR T p --?=+??=??+?? ???? 因为此过程为绝热过程，且0S ?>，所以此过程是一不可逆过程。 【点评】对于理想气体的任意状态变化过程，只要始终状态确定，即可计算熵变。如果本题给出系统始终态是（, T V ）或（, p V ），则可以分别按下式计算 22,m 11ln ln V T V S nC nR T V ?=+ 或 22,m ,m 11 ln ln p V V p S nC nC V p ?=+ 例2-5 在θp 下，使1mol 水蒸气在373K 冷凝成液态水，再把水冷却到273K 并凝结成冰。求全部过程中水的熵变。设液态水的平均热容为75.681 1 J K mol --??，水在沸点时的蒸发焓和凝固点时的凝固焓分别为1 40.63kJ mol -?和16.04kJ mol --?。 解: 此过程的示意图如下所示： 各步骤的熵变分别为： θ 3vap m 1111 40.6310J K 108.9J K 373n H S T --?????=- =-?= -? ??? 11 22,m 1273ln 75.68ln J K 23.6J K 373p T S nC T --???==?=-? ??? θ 11fus m 326040 ()J K 22.1J K 273 n H S T --??=-=-?=-? 总过程的熵变为 11123(108.923.622.1)J K 154.6J K S S S S --?=?+?+?=---?=-? 1 S ????冷 凝 3 S ????凝 固 2 S ????冷 却

物理化学课后习题答案第二章

第二章 2.1 1mol理想气体在恒定压力下温度升高1℃，求过程中系统与环境交换的功。 解：理想气体n = 1mol 恒压升温 p1, V1, T1p2, V2, T2 对于理想气体恒压过程,应用式（2.2.3） W =－p ambΔV =－p(V2-V1) =－(nRT2-nRT1) =－8.314J 2.2 1mol水蒸气(H2O,g)在100℃,101.325kPa下全部凝结成液态水。求过程的功。假设：相对于水蒸气的体积，液态水的体积可以忽略不计。 解: n = 1mol 100℃,101.325kPa H2O(g) H2O(l)恒温恒压相变过程,水蒸气可看作理想气体, 应用式（2.2.3） W =－p ambΔV =－p(V l-V g ) ≈ pVg = nRT = 3.102kJ 2.3 在25℃及恒定压力下，电解1mol水(H2O,l)，求过程的体积功。 H2O(l) ＝H2(g) + 1/2O2(g) 解: n = 1mol 25℃,101.325kPa H2O(l) H2(g) + O2(g) n1=1mol 1mol + 0.5mol = n2 V1 = V l V(H2) + V(O2) = V2 恒温恒压化学变化过程, 应用式（2.2.3） W=－p ambΔV =－(p2V2-p1V1)≈－p2V2 =－n2RT=－3.718kJ

2.4 系统由相同的始态经过不同途径达到相同的末态。若途径a的Q a=2.078kJ,Wa=－4.157kJ；而途径b的Q b=－0.692kJ。求W b. 解: 热力学能变只与始末态有关,与具体途径无关,故ΔU a = ΔU b 由热力学第一定律可得 Qa + Wa = Q b + W b ∴W b = Q a + W a－Q b = －1.387kJ 2.6 4mol某理想气体，温度升高20℃, 求ΔH－ΔU的值。 解: 理想气体n = 1mol C p,m－C V,m = R 应用式(2.4.21) 和(2.4.22) ΔH = n C p,mΔT ΔU = n C V,mΔT ∴ΔH－ΔU = n(C p,m－C V,m)ΔT = nRΔT = 665.12J 2.7 已知水在25℃的密度ρ=997.04kg·m-3。求1mol水(H2O,l)在25℃下：（1）压力从100kPa增加至200kPa时的ΔH;（2）压力从100kPa增加至1Mpa时的ΔH。假设水的密度不随压力改变，在此压力范围内水的摩尔热力学能近似认为与压力无关。解: 已知ρ= 997.04kg·m-3M H2O = 18.015 × 10-3 kg·mol-1 凝聚相物质恒温变压过程, 水的密度不随压力改变,1molH2O(l)的体积在此压力范围可认为不变, 则 V H2O = m /ρ= M/ρ ΔH －ΔU = Δ(pV) = V(p2 －p1 ) 摩尔热力学能变与压力无关, ΔU = 0 ∴ΔH = Δ(pV) = V(p2 －p1 ) 1) ΔH －ΔU = Δ(pV) = V(p2 －p1 ) = 1.8J 2) ΔH －ΔU = Δ(pV) = V(p2 －p1 ) = 16.2J 2.8 某理想气体C v,m=3/2R。今有该气体5mol在恒容下温度升高 50℃。求过程的W，Q，ΔH和ΔU。 解: 理想气体恒容升温过程n = 5mol C V,m = 3/2R Q V =ΔU = n C V,mΔT = 5×1.5R×50 = 3.118kJ W = 0 ΔH = ΔU + nRΔT = n C p,mΔT = n (C V,m+ R)ΔT = 5×2.5R×50 = 5.196kJ 2.9 某理想气体C v,m=5/2R。今有该气体5mol在恒压下温度降低