物理化学简答题大全(小抄版)

一隔板将一刚性容器分为左、右两室，左室气体的压力大于右室气体的压力。现将隔板抽去，左、 右室气体的压力达到平衡。若以全部气体作为系统，则U、Q、W 为正？为负？或为零？ 答：因为容器时刚性的，在不考虑存在其他功德作用下系统对环境所作的功 W 0 ；容器又是 绝热的，系统和环境之间没有能量交换，因此 Q=0，根据热力学第一定律U = Q W，系统的 热力学能（热力学能）变化U = 0。 3.若系统经下列变化过程，则 Q、W、Q + W 和 U 各量是否完全确定？为什么？（1）使封闭系 统由某一始态经过不同途径变到某一终态（2）若在绝热的条件下，使系统从某一始态变化到某一 终态【答】 （1）对一个物理化学过程的完整描述，包括过程的始态、终态和过程所经历的具体途 径，因此仅仅给定过程的始、终态不能完整地说明该过程。Q、W 都是途径依赖（path- dependent）量，其数值依赖于过程的始态、终态和具体途径，只因为 Q + W =U，只要过程 始、终态确定，则U 确定，因此 Q + W 也确定。 （2）在已经给定始、终态的情况下，又限定 过程为绝热过程，Q = 0，Q 确定；W =U，W 和U 也确定。 4.试根据可逆过程的特征指出下列过程哪些是可逆过程？ （1）在室温和大气压力（101.325 kPa）下，水蒸发为同温同压的水蒸气； （2）在 373.15 K 和大气压力（101.325 kPa）下，蒸发为同温同压的水蒸气； （3）摩擦生热； （4）用干电池使灯泡发光； （5）水在冰点时凝结成同温同压的冰； （6）在等温等压下将氮气和氧气混合。 【答】 （1）不是可逆过程。 （一级）可逆相变过程应该是在可逆温度和压力下的相变过程， 题设条件与之不符，室温下的可逆压力应该小于 101.325 kPa，当室温为 298 K 时，水的饱和蒸 气压为 3168 Pa。 （2）可能是可逆过程。 （3）不是可逆过程。摩擦生热是能量耗散过程。 （4）不是 可逆过程。无穷小的电流不能将灯泡点亮。 （5）可能是可逆过程。273 K、1 atm 下水可以可逆地 形成冰。 （6）可能是可逆过程。通过范霍夫平衡箱可以实现可逆混合。 7.夏天打开室内正在运行中的电冰箱的门，若紧密门窗（设门窗及墙壁均不传热） ，能否使室内温 度降低？为什么？不能。电冰箱属于热机，当电冰箱正常工作时，通过消耗电功，Q1 的热量从冰 箱内被取出排放到室内，其值为 Q2。根据能量守恒，有 Q 2=Q 1+W1；当打开电冰箱的门，两个 热源（室内空气和冰箱内空气）联 为一体，称为单一热源。以室内空气为体系其热力学能变化： U=-Q 1+Q 2=Q 1+ (Q 1+W )= W 上式表示室内空气的热力学能变化等于电源的电功值，因此空 气的温度升高。 2.当两个相的温度相同但压力不同时，两个相能达到平衡吗？如果两相的压力相同而温度 不同，两相能达到平衡吗？ 【解】一般而言，当系统达到热力学平衡时，系统将同时满足热平衡、力平衡、相平衡和化学 平衡。具体到相平衡，其条件是各物质在两相中的化学势相同。影响化学势的因素有温度和压力， 达到相平衡时一般温度和压力亦相等。如果温度相同，而压力不等同样有达到相平衡的可能，如 渗透系统；同样地，在压力相同而温度不同的情况下，也应该有达到相平衡的可能性。 5.说明物系点和相点的区别，什么时候物系点和相点是统一的？ 【解】物系点表示系统的组成，而相点表示系统相的组成。当系统是单相的时候，两者是重合的 7.如用二氧化碳超临界流体作萃取剂，最低的工作压力是多少？能在室温下进行此操作吗？ 【解】二氧化碳的临界参数是 Tc = 31.26C、pc = 7.2 MPa，因此最低压力是 7.2 MPa。因 为 Tc = 31.26C 十分接近典型的室温值 25C，因此 CO2 超临界流体萃取可以在近室温 下操作。 8.在一高压容器中有足够量的水，向容器中充入氮气压力到 10 MPa，这时还能用 Clausius- Clapeyron 方程计算水的沸点吗？ 【解】当压力达到 10 MPa 时，而水的临界压力为 22.129 MPa，几乎接近一般，此时水的体积 不能忽略，水蒸气也不能视为理想气体，所以不能用 Clausius-Clapeyron 方程计算水的沸点。 10. 氯仿和甲醇各 50（质量百分数）的系统精馏后，能分离得到纯氯仿吗？ 【解】氯仿和甲醇组成恒沸系统，恒沸组成为 wCH3OH = 12.6，精馏能制得纯氯仿 13. 请用萃取的原理说明清洗玻璃仪器时，为什么用少量多次的方法？做萃取操作时，选择 萃取剂的原则是什么？ 【解】多次萃取，使翠余相的组成（R1、R2、R3）中 A 的含量逐渐降低一致为零（R） ，若仅 一次萃取，翠余相中的 A 的含量为有限值。 选择萃取剂的主要依据如下：（1）萃取剂的选择性要大。塔板数的多少，回流比的大小（它影响 到塔径）也与它有密切的关系。 （2）萃取剂对被分离组分的溶解度要大，这样塔板上的 液体才能形成均相，不会分层。 （3）萃取剂的沸点应比被分离组分的沸点高的多，否则萃取剂易 从塔顶挥发损失掉 4、热稳定性、化学稳定性要好，无毒性，不腐蚀设备 5、回收容易，价廉易得。 14. 三组分系统相图中的连接线又称为结线，请问结线的含义是什么？结线和杠杆规则有联 1. 1、原电池和电解池有何不同？ 【答】原电池将化学能转化为电能，而电解池将电能转化为化学能。 2.电解质溶液的导电能力与哪些因素有关？ 【答】电解质溶液导电能力与电解质的本性及浓度的有关。 3.为什么定义电导率还要定义摩尔电导率？两者有什么关系？【答】因为电导率与浓度有关，两者 之间的关系为 m/c 。 4.电解质溶液的电导测定有何实际意义？ 【答】测定电离度、溶度积等。 、 5.如何实现化学能向电能的转化？ 答】通过化学电源可以实现化学能向电能转化。 6. 可逆电池的条件是什么？ 【答】 （1）电极反应可逆（2）电迁移过程可逆 7.如何书写电池表达式？ 【答】 （1）写出电极组成；（2）写出影响电池性能的各因素如物质的聚集状态、浓度、压力等。 8. 盐桥的作用是什么？选择盐桥时应注意什么问题？【答】 “消除”液体接界电势。选择盐桥时 要注意：（1）扩散电解质不与电极物质反应；（2）扩散电解质的溶解度要足够大；（3）扩散电 解质阴、阳离子的扩散能力相近。 9.单个电极的电极电势如何确定？ 【答】单个电极的电极-溶液间电势差无法测定，但是可以确定单个电极的相对电势差。将电极与 标准氢电极组成电池，测定该电池的电动势即该电极的电极电势。若电极进行还原反应，电极电 势取正值，若电极进行氧化反应，电极电势取负值。标准氢电极待测电极 10. 电池电动势的测量有何应用？测定 pH 等。 11. 电极极化产生的原因是什么？ 【答】电极产生极化的原因很简单，在于电极过程是很复杂的物理化学过程，各元过程的速率 不一致，从而产生所谓的极化现象。系吗？【解】结线是联结两平衡相的联线。结线两端平衡相 组成间的关系由杠杆规则表达。 2.有两个独立的化学反应，其活化能 Ea，1 Ea，2，温度对哪个反应的速率影响更大？若两个反 应的指前因子相等，哪个反应的速率常数更大？ 【解】活化能大温度影响大。反应 1 的速率常数更大 3.大部分化学反应的速率随温度的升高而增大，请用反应速率的碰撞理论解释这一现象。 【解】温度对碰撞频率基本无影响，温度升高时，有效分数增大，所以速率随温度升高而增大。 4. Arrhenius 公式中的 Ea、碰撞理论中的 Ec 和过渡态中的H 的物理意义是什么？他们是 否与温度有关？ 【解】Ea 指活化能，一般用 Tolman 的统计解释说明其物理意义；Ec 指发生反应需克服的最低 能量；H 指过渡态和反应物的能量差。Ea 基本与温度无关，Ec 与温度无关，H 与 温度有关。 5.合成氨的反应是一个放热反应，降低反应温度有利于提高转化率，但实际生产中这一反应都是在 高温高压和有催化剂存在的条件下的进行的，为什么？【解】反应条件的选择的原因在于提高反 应速率。 1、什么是表面 Gibbs 能？什么是表面张力？他们之间有什么异同和联系？【答】表面 Gibbs 能 是表面积增加时，单位面积 Gibbs 能的增加量，表面张力是单位长度上表面紧缩力。对于液体而 言，采用适当的单位时，两者数值相同 2.分别从力和能量角度解释为什么气泡和小液滴总是呈球形？【答】力：球形时达到力的平衡。能 量：球形面积最小。 3.两根水平放置的毛细管，管径粗细不同。管中装有少量液体，a 管中为润湿性的液体，b 管内为 不润湿性液体。问：两管内液体最后平衡位置在何处？为什么？ 【答】对于 a 情形，设左侧细管的半径和弯液面的曲率半径分别为 r1、R1，右侧的分别 r2、R2，液体和玻璃间的接触角为 1、2，则左、右侧压力差分别为p 左=2/R1=2/r1 cos1，p 右=2/R2=2/r2 cos2；r1p 右 ，故液体将向 左侧移动，越过粗细管的联结处后，直至完全移动到细管处，此时右侧的管径 r1 r2 ，p 左p 右 ，此时达到平衡。对于 b 情形，同样分析，液体将完全移动到粗管处。 4、在装有部分液体的毛细管中，将其一端小心加热时，问：a 润湿性液体，b 不润湿性液体，各 向毛细管哪一端移动？为什么？答】对 a 情形 p 左=21/R=21/r cos；p 右 =22/R=22/r cos，加热使得 21，所以 p 左p 右，液体向左移动。对于 b 情形， 压力方向相反，p 左p 右 ，液体向右移动 6.什么是接触角？哪些因素决定接触角的大小？如何用接触角来判断固体表面的润湿状况？ 【答】当液体在固体表面处于平衡状态，从固-液界面经过液体到气-液界面的最小角度称为接触角。 影响接触角的因素主要有两方面：（1）接触角滞后；（2）表面不洁。用接触角判断固体表面润 湿状况方法是：以 90为界，小于 90 润湿，大于 90不润湿。 7.纯液体和溶液各采用什么方法来降低表面能使体系稳定？【答】纯液体的主要方法是尽量使表面 积最小，因此液体一般是球形。溶液除了改变表面积外，还可以调整气-液表面的组成，直接降低 界面张力。 8.表面活性剂分子的结构有什么特点？他的结构特征和其降低表面张力的特性之间有什么联系？ 【答】表面活性剂分子具有双亲结构。双亲结果的表面活性剂分子排列在气-液界面上，以低界面 张力表面活性剂-气体、和表面活性剂-溶液界面取代高界面张力的气-液界面，达到降低体系能量 的目的，这就是表面活性剂降低表面张力的原理。 9.表面活性剂有很多重要作用。你用过哪些表面活性剂？用表面物理化学的原理解释他们所起的 作用。 【答】比如洗涤剂就是常用的表面活性剂。洗涤剂的洗涤作用很复杂不是简单的几句话可以 解释清楚的，但至少和润湿、增溶、起泡、乳化等有关。 10. 固体表面的吸附现象可分为物理吸附和化学吸附，他们之间有何异同？【答】关键在于相互作 用时力的性质有关，当发生电子的转移或共有时一般认为是化学吸附，否则就是物理吸附。 11. 使用 BET 公式测定固体比表面时，被测气体的相对压力要控制在 0.05 0.30 之间，这是为 什么？ 【答】 p/p0 0.05 时，Vm 的实验值大于计算值，这是表面不均匀性引起的； p/p0 0.35 时， 由于吸附层数有限，计算值比实验值大。 1.何为纳米材料？纳米材料有何特性？有哪些应用？【答】纳米材料是指纳米粒子组成的材料，类 有有纳米粉体、纳米膜材料、纳米晶体和纳米块等等。纳米材料的主要特性有：（1）小尺寸效应； （2）表面效应；（3）量子尺寸效应；（4）宏观量子隧道效应。 2.胶粒发生 Brown 运动的本质是什么？这对溶胶的稳定性有何影响？【答】Brown 运动是分子 热运动的宏观体现。Brown 运动使系统浓度分布均匀，对抗聚沉，有利于系统的稳定。 3.有 A、B 两种透明液体，其中一种是真溶液，另一种是溶胶，问可用哪些方法鉴别？ 【答】 观察 Tyndall 效应。 4. 燃料油中常需要加入少量油溶性的电解质，为什么？【答】消除电动现象产生的电动势，防止 隐患发生。 5.试解释：（1）做豆腐时“点浆”的原理是什么？哪几种盐溶液可作为卤水？哪种盐溶液聚沉能 力最强？ （2）江河入海处，为什么常形成三角洲？ （3）明矾为何能使混浊的水澄清？ 【答】 （1）点浆是使蛋白质聚沉。常用的盐溶液有 CaSO4 和 MgCl2。 （2）海水中富含电解质，使水中的胶质聚沉。 （3）明矾中 Al3+水解形成 Al(OH)3 溶胶带正电，可以中和水中负电性胶质，从而使水质澄清。 6.什么情况下大分子化合物对溶胶具有保护作用和絮凝作用，为什么？ 【答】少量足量 絮凝作用保护作用 8.请举出向系统中加入惰性气体，提高化学反应产物收率的实例。 【答】873 K 下，乙苯脱氢制备苯乙烯，平衡转化率为 38.9。当通入乙苯 ：水蒸气= 1 ：9 的 原料气时，平衡转化率为 72.8。 为什么热汤比热水温度高 汤的沸点比水的高，我们知道液体达到沸点之后温度保持不变（除非变成气态）同样是沸汤与沸 水，汤的沸点比水的高所以汤的温度高。与此类似的，表演油锅伸手，其实用的是醋，因为醋沸 点很低，看起来沸腾很剧烈，但温度很低 下雪时为什么要在地上撒盐 混合物的溶沸点比纯净水的溶沸点低，更易液化溶化，在地上撒盐使其熔点降低，并更易熔化。 同样一些汽车防冻液也是此原理，降低液体的熔点，不易凝固 4.去污原理 去污一般包括三种 1）靠物质的吸附性，吸附小颗粒（属于物理性质）比如活性炭，明矾（明矾溶 于水，水解成氢氧化铝胶体，氢氧化铝胶体吸附性大） ，该去污是可逆的；2）强氧化物质 常用的洗衣粉，洗洁精，成分就是次氯酸钠或次氯酸钙，他们与二氧化碳反应生成次氯酸，具有 强氧化性，可以去污，该去污不可逆；3）运用某些物质与有颜色的物质反应生成无色物质 如二氧化硫可是品红退色，干过程也是可逆的，若加热退色后的溶液，溶液又恢复红色 6.天空是蓝色的原因是云朵对波长较短的光有散射作用，而对波长长的波散射作用不强，七色光中 红橙黄绿蓝靛紫波长一次减小，所以云散射大多数蓝紫光，天空就先蓝色了 7、根据熵函数的物理意义，定性判断变化过程的熵变大于零或小于零 S 气S 液S 固，物质从固态经液态到气态，系统中大量分子有序性减少，分子运动的混乱程度 依次增加，熵值增加；S 高温S 高压，当物质温度升高时，分子热运动增强，分子的有序性减少， 混乱程度增加，熵值增加；S 低压S 高压，气体物质，降低压力则体积增大，分子在增大的空间 中运动，分子的有序性减少，混乱增加，熵值增加；Smix0，两种气体的扩散混合，混合前就 其中某种气体而言，运动空间范围较小，混合后，其运动空间范围增大，因此混合后气体空间分 布比较无序，混乱程度增大，熵值增加。 14、温度、压力和惰性气体对化学平衡移动的影响 温度：对于 rHm=0 的反应，温度对 K 无影响；对于吸热反应(rHm0)，K 随温度增加而 增加；对于放热反应(rHm0)，K 随温度增加而减小 压力：aA+dD=gG+hH，K=Kx(p/p)vv=(g+h)-(a+d)。当 v0 时，若 p 增大，则 Kx 减 小，增加压力对体积变大的反应不利，平衡向左移；当 v0 时，若 p 增大，则 Kx 增大，增加 压力对体积变小的反应有利，平衡向右移；当 v=0 时，若 p 增大，则 Kx 不变，即对平衡无影响 惰性气体：(1)反应体系的总压恒定:当体系的总压恒定时,加入惰性气体会降低反应组分的压力,这 种效应与降低反应体系的压力的效应是一样的,故可以用前面所介绍的结果对此作同样的分析.(2) 体系的体积恒定:此时加入惰性气体会使体系的总压升高,但对于体系中的反应组成而言,其分压之和 并没有改变,故化学平衡不会移动.但当反应体系为非理想气体时,在等容条件下加入惰性气体有可能 改变分压组分的逸度系数,故体系的平衡也可能会移动.但在一般情况下,可以不考虑惰性气体的影响. 15、三相点指的是三根曲线的交点，它严格规定了气固液三相平衡时的条件；冷冻干燥是指在纸 杯粉针注射剂时，先将盛有药物水溶液的敞口安瓿，用快速深度冷冻方法，短时间内全部凝结成 冰，同时将系统压力降至冰的胞核蒸汽压一下，使冰升华除去溶剂，封口便得可长时间储存的粉 针剂的干燥方法 17、精馏操作所以能提纯液相混合物的原因。 在一般情况下液态混合物的蒸汽压可看组能遵守道尔顿定律的理想混合气体，则 pA=yAp,pB=yBp. 代入 pA=pAxA,pB=pBxB，得 yA/xA=pA/p yB/xB=pB/p。若 pApB，亦即纯液体 A 比 B 容 易挥发，另因 pAppB，得出 yAxA,yBxB。这说明在相同温度下有较高蒸汽压的易挥发 组分 A，在气相中的浓度要大于在液相中的浓度，对于有较低蒸汽压的难挥发组分 B 在相反。 18、药物配伍应注意的问题：两种固体药物的低共熔点如果接近室温或在室温以下，便不宜混在 一起配方，以防形成糊状物或呈液态。 19 液体为什么能在毛细管内上升或下降呢? 液体表面类似张紧的橡皮膜,如果液面是弯曲的,它就有变平的趋势.因此凹液面对下面的液体施以拉 力，凸液面对下面的液体施以压力.浸润液体在毛细管中的液面是凹形的,它对下面的液体施加拉力, 使液体沿着管壁上升,当向上的拉力跟管内液柱所受的重力相等时,管内的液体停止上升，达到平衡. 20、胶体是不是热力学稳定系？溶胶稳定的原因是什么？不是。动力稳定性，聚结稳定性，溶剂 化的稳定作用 21、洗衣粉洗衣服的去污作用 洗衣粉的主要成分是表面活性剂。表面活性剂的去污作用与润湿、起泡、增溶和乳化作用密切相 关。水中加入洗涤剂之后，洗涤剂中的憎水基团吸附在污物和固体表面，从而降低了污物与水及 固体与水的界面张力，通过机械振动等方法使污物从固体表面脱落，洗涤剂分子在污物周围形成 吸附膜而悬浮在溶液中的同时，也在洁净的固体表面形成吸附膜而防止污物重新沉积。 解释用 AgI 人工降雨的原理 高空中没有灰尘，水蒸气可以达到相当高的过饱和程度而不凝结成水。因此此时高空中的水蒸气 压力相对于地面来说已经是过饱和的，但对将要形成的小水滴很难形成。用 AgI 是高空中形成凝 聚核心，是凝聚核心初始曲率半径增大，使相应的饱和蒸汽压小于高空中已有的水汽压力，因此 蒸汽会迅速凝结成水 解释：为什么在新生成的氢氧化铁沉淀中加入少量的稀三氯化铁溶液，沉淀会溶解？如再加入一 定量的硫酸溶液，又会析出沉淀？ 在新生成的氢氧化铁沉淀中加入少量的稀三氯化铁溶液，氢氧化铁固体表面优先吸附溶液中的三 价铁离子而形成双电层结构的胶粒，使沉淀溶解为溶胶，这种现象称为胶溶作用。加入的三氯化 铁是稳定剂。当再加入一定量的硫酸盐时，有较多的与胶粒带相反的硫酸根离子进入吸附层，双 电层厚度变薄，致使溶胶聚沉。 什么是胶体分散系统？基本特性? 一种或几种物质分散到另一种时所形成的系统；分散性 2、 在以 KI 和 AgNO3 为原料制备 AgI 溶胶时，或者使 KI 过量，或者使 AgNO3 过量，两种情况 所制得的 AgI 溶胶的胶团结构有何不同？胶核吸附稳定离子有何规律？ 解：AgIm 胶核在 KI 过量作稳定剂时吸附 I-离子，AgNO3 过量时则吸附 Ag+离子。胶核 吸附离子的规律是首先吸附使胶核不易溶解的离子及水化作用较弱的负离子。 3、 胶粒发生 Brown 运动的本质是什么？这对溶胶的稳定性有何影响？ 解：Brown 运动的实质是质点的运动。提高溶胶的稳定性。 4、 Tydall 效应是由光的什么作用引起的？其强度与入射光波长有什么关系？粒子大小范围落在 什么区间内可以观察到 Tydall 效应？为什么危险信号要用红灯显示？为什么早霞、晚霞的色彩特 别鲜艳？ 解：Tydall 效应是由光的散射作用引起的，其强度与入射光的波长的四次方成反比。离子 范围在 1-100nm 之间可以观察到 Tydall 效应。危险信号用红光的波长最长，因此其散射的 强度最小，而早霞和晚霞是由于白光经过散射，其中兰色与紫色散射作用最强，而透过的 光则呈橙红色。 5、 电泳和电渗有何异同点？流动电势和沉降电势有何不同？这些现象有什么应用？ 解：电泳是在外加电场下，胶体离子在分散介质中作定向移动称为电泳。电渗是在外加电场下， 分散介质会通过多空膜或极细的毛细管而移动，即固相不动而液相移动。电泳可以用来分离蛋白 质。 8、 大分子溶液和（憎液）溶胶有哪些异同点？对外加电解质的敏感程度有何不同？ 解：大分子溶液与溶胶的相同点：胶粒大小 1-100nm，不能通过半透膜。不同点：大分子是热力 学稳定体系，而溶胶不是，大分子 Tydall 现象不明显，而溶胶明显。对于外加电解质，大分子溶 液不敏感，大量电解质会盐析。而