地质物化思考题及答案

1、http:x/skt.asp/2006syjx/clhx/wlh注意：每章名称前有*号，查找*号即可依次找到需要的章节*热力学第一定律思考题答：可逆过程应具备如下特点：状态变化时推动力与阻力相差无限小，系统与环境始终无限接近于平衡态；可逆过程是无限缓慢进行的，要可逆地实现一个有限的过程，需要无限长的时间；过程中的任何一个中间态都可以从正、逆两个方向到达；系统变化一个循环后，系统和环境均恢复原态，变化过程中无任何耗散效应；等温可逆过程中，系统对环境作最大功，环境对系统作最小功。答：只有(3)、(5)、(8)是可逆过程，其余为不可逆过程答：对，因为状态函数是状态的单值函数。答：不对。U，H 本身仅

2、是状态函数的改变量，在特定条件下与 QV，Qp 的数值相等，所以 QV、Qp 不是状态函数，也不是状态函数的改变量。04状态改变后，状态函数一定都改变?答：不对，有一个状态函数变了，状态也就变了，但并不是所有的状态函数都得变。05因为UQV，DHQp，所以 QV、Qp 是特定条件下的状态函数。03状态固定后状态函数都固定，反之亦然，这说法对吗？02判断下列八个过程中，哪些是可逆过程? (1)用摩擦的方法生电房间内一杯水蒸发为水蒸气水在沸点时变成同温、同压的蒸气 (4)用干电池使灯泡发光对消法测电动势在等温等压下混合 N2（g）和 O2（g）恒温下将 1mol 水倾入大量溶液中，溶液浓度未变水在

3、冰点时变成同温、同压的冰01可逆过程有哪些特点?答：不对。这是一个等外压过程，而不是等压过程，所以?H 不等于Qp。绝热膨胀时Q = 0，而不是 Qp = 0。不对，因为有机械功，Wf0，所以HQp。答：当然不一样，因为从同一始态出发，绝热可逆过程与绝热不可逆过程不可能到达同一终态，T 不可能相同，所以做的功也就不同。答：不，可逆过程是无限缓慢的，要可逆地实现一个有限的过程，需要无限长的时间，故可逆热机没有实用价值。实际过程中用的都是不可逆热机，不可逆热机的效率很低。定律计算的是反应进度为 1 mol 时的热效应，而实验测的是反应达平衡时的热效应，两者发生反应物答：因为质的量不同，所以热效应也

4、不同。答：不同，温度比外面高。 这与焦耳实验不，因为两个实验所取的系统及其占有的体积不同。在焦耳实验中，系统是全部气体，体积是两个球的空间，系统与环境没有功的交换，故最终系统温度不变。 本实验中，系统是冲入箱内的气体，体积是这些气体原来占有的体积和真空箱的体积。气体冲入瓶内，体积缩小，环境对系统作了功，故系统温度升高。答：该题目本身就有错误：氧气是助燃剂，本身无燃烧焓。按照定义，氢气燃烧的最终产物是水而不是水蒸气。所以，水蒸气的生成焓应该等于液态水的生成焓加上水的气化焓，即氢气的燃烧焓加上水的气化焓。答：(1)按反应计量方程式，反应进度为 1 mol 。(2)参加反应物质的种类和相态在该温度区

5、间内不发生变化。如果有相态变化，则积分不连续，要分步计算。14请所列公式的适用条件：(1) H = U +(2) H = QpU = QVH = CpdT(5)W = nRTln(V2/V1)13使用定律计算公式应满足什么条件?12水蒸气的生成焓等于氢气的燃烧焓还是氧气的燃烧焓?11在一个绝热真空箱上刺一个小洞，让空气很快进入，当两边压力相等时，两边温度是否相同？如不同，是不是与焦耳实验了?10在氨 3H2N22NH3 反应中，实验测得 T1 和 T2 温度下的热效应为H1 和H2，但用定律计算所得的热效应却与实验值不符，为什么?09可逆热机效率最高，那将可逆热机去开火车一定很快吗?08理想气

6、体绝热可逆和绝热不可逆过程的功，都可用公式WCVT 计算，那两种过程的功是否一样?07在等压下用搅拌器快速搅拌液体，使其温度升高，这时液体的DHQp ?06气缸内有一定量理想气体，反抗一定外压作绝热膨胀，则DHQp0，对不对?答：热力学中公式较多，但都有适用条件，不能随便使用，否则会导致错误结论。上述所列公式只适用于封闭系统和热力学平衡态。(1) H=U+是定义式，适用于任何处于热力学平衡态的封闭系统。 (2)适用于不作非膨胀功的等压过程。(3)适用于不作非膨胀功的等容过程。 (4)适用于不作非膨胀功、状态连续变化的等压过程。 (5)适用于不作非膨胀功、理想气体的等温可逆过程。 (6)适用于不

7、作非膨胀功的等外压过程。(1)答：W= 0，因为膨胀外压为零。 Q 0，van der Waals 气体分子间有引力。体积增大分子间势能增加，为了保持温度不变，必须从环境吸热。 U0，因为从环境所吸的热使系统的热力学能增加。，根据焓的定义式可判断焓值是增加的 。答：W 0，放出的氢气推动活塞，系统反抗外压对环境做功。Q 0，反应是放热反应。 U0，系统既放热又对外做功，热力学能下降。DH0，因为是在绝热钢瓶中发生的放热反应，气体分子数没有减少，钢瓶内温度升高压力也增高。答：W=0，刚性容器中的反应是恒容反应，膨胀功为零。Q 0，该反应是放热反应，而钢瓶又不绝热。 U0，系统放热后热力学能下降。

8、 H0，反应前后气体分子数相同，H= U。(5)答：H = 0，节流过程是一个等焓过程。 U= 0，理想气体的分子间无作用力，节流膨胀后温度不变，而理想气体的热力学能只是温度的函数，所以热力学能不变。Q = 0，节流过程是在绝热管中进行的。W = 0，根据热力学第一定律，因为Q，U 都等于零，所以W 也等于零。(6)答：W 0，水结成冰，体积增大，系统对外做功。Q 0，水结冰的过程是放热过程，放出凝聚热。U 0，系统既放热又对外做功，热力学能下降。H 0，焓变等于相变热，水结冰是放热的。(7)答：W = 0，在刚性容器中是恒容反应，膨胀功为零。Q = 0，因为是绝热容器。U = 0，根据能量守

9、恒定律，因为功、热都等于零，所以热力学能保持不变。 H 在相同的温度和压力下，一定量氢气和氧气从四种不同的途径生成水：(1)氢气在氧气中燃烧， (2)爆鸣，氢氧热，氢氧电池。请问这四种变化途径的热力学能和焓的变化值是否相同?16下列状态函数中，哪些是广度性质？哪些是强度性质？15用热力学概念判断下列各过程、热、热力学能和焓的变化值。van der Waals 气体等温膨胀。Zn(s)+ 2HCl(l)= ZnCl2 + H2(g)进行非绝热等压反应。 (3)H2(g)+ Cl2(g)= 2HCl(g)在绝热钢瓶中进行。 (4)H2(g)+ Cl2(g)= 2HCl(g)在非绝热钢瓶中进行。理想

10、气体经 Joule-Thomson 节流实验。273.15K、标准压力下水结成冰。氢气和氧气在绝热钢瓶中爆鸣生成水，电火花能量不计。(6)W = 答：应该相同。因为热力学能和焓是状态函数，只要始终态相同，无论通过什么途径，其变化值一定相同。这就是：异途同归，值变相等。答：其变化值都为零。因为热力学能和焓是状态函数，不论经过怎样的循环，其值都保持不变。这就是：周而复始，数值还原。答：*热力学第二定律思考题答：前半句是对的，后半句却错了。因为不可逆过程不一定是自发的，如不可逆压缩过程。答：不。Clausius 说的是“不可能把热从低温物体传到高温物体，而不引起其他变化”，而冷冻机系列，环境作了电功

11、，却得到了热。热变为功是个不可逆过程，所以环境发生了变化。答：不一定。如理想气体等温不可逆压缩，系统熵是减少的。只有在系统中，这种说法才是对的。答：不可能。若从同一始态出发，绝热可逆和绝热不可逆两个过程的终态绝不会相同。反之，若有相同的终态，两过程绝不会有相同的始态，所以只有设计除绝热以外的其它可逆过程，才能有相同的始、终态。06在绝热系统中，发生了一个不可逆过程，是否在绝热系统中无法回到原来的状态了？04能否说系统达平衡时熵值最大，Gi能最小？答：不能一概而论，这样说要有前提，即：绝热系统或系统达平衡时，熵值最大。等温、等压、不作非膨胀功，系统达平衡时，Gi能最小。05某系统从始态出发，经一

12、个绝热不可逆过程到达终态。为了计算熵值，能否设计一个绝热可逆过程来计算？03是否可以说：不可逆过程的熵永不减少？凡熵增加过程都是自发过程？02空调、冰箱不是可以把热从低温热源吸出，放给高温热源吗，这是否与第二定律呢？01自发过程一定是不可逆的，所以不可逆过程一定是自发的。这说法对吗？WQUH0000nRTln(V2/V1)=W000CV dT=QCpdTCV(T2-T1)0=WCpdTpeVQpQpWQp19总结不同过程中W、Q、DU 和 DH 的计算。第一定律为 DU = Q + W ，设不作非膨胀功。 (1)理想气体 膨胀，(2)理想气体等温可逆， (3)理想气体等容可逆， (4)理想气体

13、绝热可逆， (5)等温等压可逆相变。18一定量的水，从海洋蒸发变为云，云在高山上变为雨、雪，并凝结成冰。冰、雪熔化变成水流入江河，最后流入大海，整个循环水的热力学能和焓的变化是多少?答：是的。在绝热系统中发生一个不可逆过程，熵只会增加。除非用不是绝热的过程，才有可能使它回到原态答：由于溶液中导电物质的量已给定，都为 1mol，所以，当浓度降低时，粒子之间相互作用减弱，正、负离子迁移速率加快，溶液的摩尔电导率必定升高。但不同的电解质，摩尔电导率随浓度降低而升高的程度也大不相同。答：适用于组成不变的封闭系统、热力学平衡态、不作非膨胀功的一切过程，不一定是可逆过程。因为公式推导时虽引进了可逆条件，但

14、是由于都是状态函数，不可逆过程也可以设计可逆过程进行运算。答：如下设计：答：(1)DSmix = 2Rln2，(2)Smix = 0,(3)Smix = 0，(4) Smix= -2Rln2答：S = S(混合熵)+ S(传热熵) S(混合熵) = 2Rln2 S(传热熵)=T 为混合后终态时的温度，C 为热容。，则 S=S(压力改变熵)+S(混合熵)答：设想隔板可以活动，平衡时压力为 1.5其中，S(混合熵)=0。13下列过程中，Q、W、DU、DH、DS、DG 和 DA 的数值哪些为零？哪些的绝对值相等？理想气体真空膨胀实际气体绝热可逆膨胀水在冰点结成冰理想气体等温可逆膨胀理想气体节流过程H

15、2(g)和 O2(g)在绝热钢瓶中生成水12箱子一边是 1molN2()，另一边是 2molN2(2)，求 298 K 时抽去隔板后的熵变值如何计算？11在绝热箱中，1molO2(288K)和 1molN2(280K)用绝热板隔开，列出抽去隔板后熵变的计算式？10下列理想气体等温混合的熵变值。(1) 1dm3(N ,g) + 1dm3(Ar,g) 2dm3(N +Ar,g)22(2) 1dm3(N ,g) + 1dm3(Ar,g) 1dm3(N +Ar,g)22(3) 1dm3(N ,g) + 1dm3(N ,g) 2dm3(N ,g)222(4) 1dm3(N ,g) + 1dm3(N ,g

16、) 1dm3(N ,g)22209将温度为 268.2K，压力为标准压力的过冷液体苯，凝固成同温、同压的固体苯。已知苯的凝固点 Tf 为 278.7K，如何设计可逆过程？08四个热力学基本公式适用的条件是什么？ 是否一定要可逆过程？07是否Cp,m于CV,m?答：(1)QWUH0；GA。(2) QS0；WU。 (3)G0；QH，WA。 (4)UH0；QW；GA。 (5)QWUH0；GA。(6)QWU0。答：(1)这是热力学过程方向的共同判据，是所有判据的基础，它只能判断过程可逆与否，不能判断自发与否。(2)系统发生一不可逆过程必定是自发的。(3)这类似于系统，在环境不对系统做功时，可用来判断变

17、化方向。答；(1) 熵是状态函数，广度性质；(2) 熵的加和性是有条件的，只适用于物理和化学性质完全均一的系统。例如 1molO2 和 1molN2 混合，热力学能可以加和，而熵则，因为有混合熵存在；熵不是守恒的量，在孤立系统中经过一个不可逆过程，熵总是增加的；在等温可逆过程中，熵与能量相联系，TDSQR 这个热是不能利用的能量；(5) 熵的本质是系统微观花样数的量度，大，熵值也越大，；Skln?；(6) 熵的绝对值是可以计算的，规定 0K 时完整晶体的熵值为零，然后进行积分计算，所得的熵称为规定熵。答：(1) 是具有广度性质的状态函数；(2) 具有能量的，但它不是能量；G 的值不守恒，因为定

18、义式中H、T 和 S 都不是守恒参数；G 的绝对值不可知，只能求出其变化值；在等温、等压、可逆过程中， DG 的下降值等于封闭系统对外所作的最大非膨胀功，这也就是 DG 的物理意义；在可逆电池中，DGnEF，这是联系热力学和电化学的桥梁公式；用DG 作判据一定要符合等温、等压、不作非膨胀功的条件；用DG 作判据只适用于封闭系统；(9) 偏摩尔 Gi能就是化学势，在处理相平衡、化学平衡时特别有用；它的特征变量是T，p；当等温、等压、Wf =0、系统达到平衡时，G 具有极小值；16试总结 Gi能有哪些基本性质？15试总结熵有哪些基本性质？14几个熵判据有何区别？(12) 事实上，G 只是为了计算方

19、便人为的定义出来的，不过它的用处比其它热力学函数要大得多。*多组分体系热力学及溶液思考题答：溶液浓度表示方法通常有 4 种：(1)物质的量浓度：cB=nB/V，通常为moldm-3；(2)质量摩尔浓度：mB(或bB)=nB/m(A)，为molkg-1；物质的量分数：xB=nB/n(总)，质量分数：wB=m(B)/m(总)，为 1；为 1。答：通常所说的化学势是指它的狭义定义，即偏摩尔 Gi能。在等温、等压下，在大量的系统中，保持除 B 以外的其它各组分的物质的量均不变时，B 物质的量改变 1mol 时所引起该系统 Gi用公式表示为：B = (G/nB)T,p,nCB。能的改变。答：Raoult

20、 定律的表示式为： = *xA；式中， 为纯溶剂的蒸气压， 为溶液中溶剂的蒸气压，xA 为溶剂的摩尔分数。该公式用来计算溶剂的蒸气压 。公式适用条件为：定温、稀溶液、非挥发性溶质，后来推广到液态混合物。答：理想气体化学势的表示式为：(T,p) = (T)+RTln(p/p)；化学势 (T，p)是温度、压力的函数，标准态化学势 (T)为任意温度T、标准压力下，系统处在标准态时的化学势。p = 105 。答：B(T,p) = *(T,p) + RTlnxB。这是理想液体混合物中任一组分B 的化学势的表示式。*(T,p)不是标准态时的化学势，而是在温度T、总压为p 时，纯液体 B 的化学势。答：稀溶

21、液依数性是指在溶剂的种类和数量固定后，这些性质只取决于所含溶质粒子的数目，而与溶质的本性无关。稀溶液中由于溶剂的蒸气压降低，因而导致依数性质为：凝固点下降、沸点升高和渗透压。答：在非理想溶液中，Raoult 定律应加以修正，Lewis 提出了活度的概念：相对活度的定义为：x,B = x,BxB。x,B 称为相对活度，x,B 称为活度因子，表示实际溶液与理想溶液的偏差，都是量纲 1 的量。同理，有：m,B = m,BmB/m，c,B = c,BcB/c。09溶液的化学势等于溶液中各组分的化学势之和，这样说对不对?08相对活度？07稀溶液的依数性？稀溶液有哪些依数性？06理想液体混合物中任一组分B

22、 的化学势表示式？04Henry 定律的表示式和适用条件是什么？答：Henry 定律的表示式为： = kx,BxB = kc,BcB = km,BmB；式中kx,B、km,B 和kc,B 是用于不同浓度表示式的系数，与温度、压力、溶质和溶剂的性质有关。Henry 定律说明挥发性溶质在液体里的溶解度与其平衡分压成正比。只有溶质在气相和液相中分子状态相同时才能使用该定律。对于理想液体混合物，Henry 定律与Raoult 定律是等效的。05理想气体化学势的表示式？03Raoult 定律的表示式和适用条件是什么？02化学势？01溶液的浓度通常有哪几种表示方法？答：不对。化学势是某组分的偏摩尔 Gi化

23、学势。能。溶液中可以分为溶剂的化学势或溶质的化学势，而没有整个溶液的答：不对，至少不严格。应该说纯组分的化学势等于其摩尔 Gi能。答：不对。浓度表示方式不同，则所取标准态也不同，它们的标准态时的化学势是不相等的。答：不对。虽然气体的标准态都取压力为p 、温度为T 且符合理想气体行为的状态，但是对理想气体，这标准态是真实状态，对实际气体，这标准态是假想状态。答：对。因为二组分理想溶液的总蒸气压等于两个组分的蒸气压之和。答：不相等。渗透压是溶液依数性的一种反映。依数性只与粒子的数目有关，而与粒子的性质无关。食盐水溶液中 NaCl会离解成两个离子，所以相同浓度的食盐水溶液的渗透压可以是蔗糖水溶液的两

24、倍。答：这是由于水份在庄稼体内和土壤中化学势不等，发生渗透造成的。当土壤中肥料或盐类的浓度大于其在植物中的浓度时，在植物中水的化学势高，就要通过细胞壁向土壤中渗透，植物就会枯萎，甚至。答：不是。渗透压是指在半透膜两边分别放纯溶剂和溶液，为了防止纯溶剂向溶液方渗透，必须在溶液上方外加一个压力，刚好使膜两边达成平衡，这外加的压力就是该溶液的渗透压。因为达到渗透平衡时溶液已被稀释，这 h 高度的液柱可看作溶液被稀释后的渗透压，而不是原来溶液的渗透压。答：凉水温度比冻梨温度高，使冻梨解冻。冻梨含有糖分，故其凝固点低于水的冰点，当冻梨解冻时，要吸收热量，而的温度仍略低于水的冰点，所以冻梨解冻了而表面上仍

25、凝结一层。答：混合时体积不变，焓值不变，混合熵增加，混合 Gi能下降，即：mixV=0、mixH=0、mixS0、mixG相点与物系点区别?18液态物质混合时，形成理想液态混合物，这时有哪些主要的混合性质？17北方人冬天吃冻梨前，将冻梨放入凉水中浸泡，过一段时间后冻梨解冻了，但表面结了一层。试解释原因？16在半透膜两边分别放纯溶剂和溶液，达到渗透平衡时，溶液一边液面高出 h 高度，这段水柱压力是否就是该溶液的渗透压？15农田中施肥太浓时植物会被。盐碱地的农作物长势不良，甚至枯萎，试解释原因？14在室温下，相同浓度的蔗糖水溶液与食盐水溶液的渗透压是否相等？13二组分理想溶液的总蒸气压，一定大于任

26、一组分的蒸气分压，这样说对不对？12气体的标准态都取压力为p、温度为 T 且符合理想气体行为的状态，所以纯气体只有一个标准态。这样说对不对？11在同一稀溶液中，溶质B 的浓度可用 xB, mB 和cB 表示，则其标准态的选择也就不同，那相应的化学势也不同，这样说对不对?10对于纯组分，它的化学势就等于其 Gi能，这样说对不对？答：相点是相图中表示某平衡相组成的点。从相点位置可看出该相的状态、组成、温度、压力等。相点位置可随压力、温度的改变而改变。在单组分系统的相图上，所有点全部是相点。物系点是在多组分系统的相图上表示系统总组成的点，在单相区，物系点可与相点重合，而在两相区内只有物系点。该物系所

27、对应的两个相组成由两个相点表示。在T-x 图上，物系点可沿着与温度坐标平行的直线上下移动；在水盐系统图上，随着水的含量不同，物系点可沿着与组成坐标平行的直线左右移动。答：共同点：都是三相共存。不同点：单组分系统的三相点是气-液-固三相共存，这时的度为零，它的压力、温度由系统自身性质决定，不受外界影响。而二组分系统的低共如T-x 图上的 E 点，是固体 A、固体B 和组成为E 的液体三相共存。这时的度为 1，在等压的条件下度为零。E 点的组成由 A 和 B 的性质决定，但 E 点的温度受压力影响，外压改变，E点的温度和组成也会随之而改变。答：不能。低共熔物不是化合物，它没有确定的，压力改变，低共

28、熔物的熔化温度和组会改变。虽然低共熔物在金相显微镜下看起来非常均匀，但它仍是两个固相的混合物，由两相组成。答：沸点是对纯液体而言的。在大气压力下，纯物质的液-气两相达到平衡时，气相压力等于大气压力时的温度称为沸点。恒沸点是对完全互溶的二组分系统而言的。定压下，二组分系统的气相和液相组成完全相同时的温度，称为该溶液的恒沸点。用简单蒸馏的方法不能把二组分完全分开。在恒沸点时度为 1。外压改变，恒沸点也改变。当压力固定时，条件度为零，恒沸温度有定值。答：不是。它是完全互溶的两个组分的混合物。在外压固定时，它有一定的沸点，这时气相组成和液相组成完全相同。但是，当外压改变时，恒沸混合物的沸点和组成也随之

29、而改变。答：不能。因为水和 是不互溶的液体，两者共存时，各组分的蒸气压与单独存在时一样。 的蒸气压并没有因为水层的覆盖而下降，液面上的总压力等于水和 的蒸气压之和。如果要蒸馏 的话，加了水可以使混合物的沸点降低，这就是蒸气蒸馏的原理。答：两种独立组分数不一样。在(1)中，C=1。因为物种数S 为 3，但有一个平衡限制条件和一个浓度限制条件；在(2)中，C=2，浓度限制条件不存在，所以独立组分数为 2。09纯的碳酸钙固体在真空容器中分解，这时独立组分数为多少?CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)08硫氢化铵的分解反应：(1)在真空容器中分解(2)在充有一定氨气的容器中分解，两种情况的独立

30、组分数是否一样?07在 面上加了一层水能减少 的蒸气压吗?06恒沸混合物是不是化合物?04水的三相点与冰点是否相同?答：不相同。纯水的三相点是气-液-固三相共存，其温度和压力由水本身性质决定，这时的压力为 610.62 ，温度为273.16K。热力学温标 1K 就是取水的三相点温度的 1/273.16K。水的冰点是在大气压力下，水的三相共存点的温度。由于冰点受外界压力影响，在 105压力下，温度下降 0.00747K，由于水中溶解了空气，温度又下降 0.0024K，所以在大气压力为 105时，水的冰点为 273.15K 。05沸点和恒沸点有何不同?03低共熔物能不能看作是化合物？02单组分系统

31、的三相点与低共有何异同点?答：独立组分数为 2。因为物种数为 3，有一个平衡限制条件，但没有浓度限制条件。因为氧化钙与一个相，没有摩尔分数累加和等于 1 的限制条件，所以独立组分数为 2。不处在同答：三个反应有 5 个物种，方程(1)可以用方程(3)减去(2)得到，因而只有两个独立的化学平衡。没有明确的浓度限制条件，所以独立组分数为 3。答：反应中有三个物种，一个平衡限制条件，一个浓度限制条件，所以独立组分数为 1，相数为 2。根据相律，为 1。即分解温度和分解压力只有一个可以独立发生变化。度答：反应中有三个物种，一个平衡限制条件，没有浓度限制条件。所以独立组分数为 2，相数为 2，度为 2。

32、答：物种数为 3，有一个平衡限制条件，无浓度限制条件。所以独立组分数为 2，相数为 2，度为 2。答：物种数为 4，有两个化学平衡，无浓度限制条件，所以独立组分数为 2，相数为 2，度为 2。答：总的物种数为8，有-2-3-4 个化学平衡，两个浓度限制条件，一个是正、负离子电荷相等，另一个是H2PO4 +HPO4 +PO4 = Na+。所以独立组分数为 2，溶液是单相，根据相律，度为 3。另，若不将离子视为物种，则系统中只有磷酸二氢纳和水，二者间无化学反应，也到上述结果。*化学平衡思考题答：严格讲，反应物与产物处于同一系统的反应都是可逆的，不能进行到底。只有逆反应的反应速率与正反应的相比，小到

33、可以忽略不计的反应，才可以粗略地认为其可以进行到底。这主要是由于存在混合 Gi能的缘故。022经验平衡常数？011为什么化学反应通常不能进行到底？15-磷酸二氢纳在水中发生多级电离平衡，该系统的独立组分数、相数和度？ NaH2PO4 = Na +H2PO4H PO - = H +HPO 2- 2 44HPO 2- = H +PO 3-44-H2O = H +OH14碳和氧在一定条件下达成两种平衡，该系统的独立组分数、相数和度？C(s)+(1/2)O2(g)=CO(g)CO(g)+(1/2)O2(g)= CO2(g)13在充有氨和硫化氢的容器中，硫氢化铵分解达平衡，该系统的独立组分数、相数和度？

34、NH4HS(s)=NH3(g)+H2S(g)12在含有氨的容器中氯化铵分解达平衡，该系统的独立组分数、相数和度？ NH4Cl(s)=NH3(g)+HCl(g)11在抽空容器中，氯化铵的分解平衡，该系统的独立组分数、相数和度？NH4Cl(s)=NH3(g)+HCl(g)10制水煤气时有三个平衡反应，求独立组分数C？(1) H2O(g)+C(s)= H2(g)+CO(g)(2) CO2(g)+H2(g)= H2O(g)+CO(g)(3) CO2(g)+C(s)= 2CO(g)答：达到平衡时，用反应物和生成物的实际压力、摩尔分数或物质的量浓度代入计算，得到的平衡常数称为经验平衡常数；当反应物的分子数

35、与生成物的不等时，经验平衡常数常有。答：有气相和凝聚相（液相、固体）共同参与的反应称为复相化学反应。只考虑凝聚相是纯态的情况，纯态的化学势就是它的标准态化学势，所以复相化学反应的热力学平衡常数只与气态物质的压力有关。答：因为 Gi能的绝对值不知道，所以只能用相对标准，即将标准压力下最稳定单质（包括纯的理想气体，纯的固体或液体）的摩尔生成 Gi能看作零，则：在标准压力下，由最稳定单质生成 1mol 标准状态下的化合物时 Gi能的变化值称为该化合物的标准摩尔生成 Gi值有表可查。能，用符号 (化合物，物态，温度)表示，通常在 298.15K 时的答：有离子参加的反应，主要是电解质溶液。溶质的浓度主

36、要用质量摩尔浓度表示，用的标准是1mol?kg?1 且具(H，aq，m1mol?kg?1)0 由此而得到其他离子的标准有稀溶液性质的假想状态，这时规定的相对标准为：摩尔生成 Gi能的数值。答：不能。催化剂只能改变反应的速率，而不能改变反应的方向。用热力学函数判断出的不能进行的反应，用任何方法都不能使它进行。答：?rGm 的下标“m”表示反应进度为 1mol 时 Gi能的变化值，现在两个反应式中各物的量成倍数关系，所以?rGm(1)=2?rGm(2)，答：到达平衡时，宏观上反应物和生成物的量不再随时间而变化，好像反应停止了。而微观上，反应仍在不断的进行，反应物分子变为生成物分子，而生成物分子又不

37、断变成反应物分子，只是正、逆反应的速率恰好相等，使反应物和生成物的量不再随时间而改变，是一个动态平衡。：(1)氨是气体分子数减少的反应，加入惰性气体相当于降低压力，不利于正向反应，氨的百分含量会下降。 (2)热1011氨反应达到平衡后，保持系统温度和压力不变，加入水气作为惰性气体，并设所有气体近似为理想气体，问：(1)氨的百分含量有何变化？(2)热力学平衡常数有何变化？0910反应达到平衡时，宏观和微观特征有何区别？08若用下列两个化学计量方程式来表示氨反应，两者的?rGm 和的关系如何？ (1)N2(g)3H2(g) 2NH3(g) (2) N2(g) H2(g)NH3(g)078在一定的温

38、度、压力且不作非膨胀功的条件下，若某反应的 DrGm0，能否研制出一种催化剂使反应正向进行？066离子的标准摩尔生成能044解离压力？答：在一定温度下，某固体物质发生解离反应达到平衡时，所产生气体的压力，称为解离压力，显然解离压力在定温下有定值。如果产生的气体不止一种，则所有气体压力的总和称为解离压。055标准摩尔生成 Gi能？033复相化学反应？力学平衡常数不变，因为气体为理想气体，仅是温度的函数。答：不变，因为气体是理想气体，仅是温度的函数。但 Kx 增加，因为这是气体分子数减少的反应，增加总压有利于正向反应，氧气含量会增加，氯气含量会减少。答：钠离子的半径虽然比钾离子小，但是钠离子的水合

39、作用却强得多，因而迁移速率比较慢。在电镀工业上，为了减少电解液的电阻，一般都选用钾盐。答：，而，则。答：只要碳是纯的固态，则它的相对活度等于 1，它的化学势就等于标准态时的化学势，在复相化学平衡中，纯固体项不出现在平衡常数的表达式中，则对平衡无影响。提高反应温度会使平衡右移，因为这是一个吸热反应。增加系统的总压力会使平衡，因为这是一个气体分子数增加的反应，增加压力，会使平衡向体积变小的方向移动。增加水气的分压，水是反应物，会使平衡向正向移动。增加氮气会使平衡右移。因为这是气体分子数增加的反应，增加惰性气体，使气态物质的总量增加，似乎将产物稀释了，相当于减少了系统的总压，所以产物的含量会增加，但

40、这不会影响平衡常数的数值。(1)降低气体总压。答：降低总压有利于正向反应，使解离度增加，因为这是气体分子数增加的反应。 (2)通入氮气，保持压力不变，使体积增加一倍。答：通入氮气，虽压力不变，这对气体分子数增加的反应，相当于起了稀释、降压作用，所以解离度增加。 (3)通入氮气，保持体积不变，使压力增加一倍。答：通入氮气，因体积保持不变，压力和气体的总的物质量的比值不变，解离度亦不变。 (4)通入氯气，保持体积不变，使压力增加一倍。答：通入氯气，增加了生成物，使平衡，解离度下降。*电解质溶液思考题答：通常将导体分为两类：第一类导体，又称电子导体，如金属、石墨等。其特点为：电子作定向移动而导电；导

41、电过程中导体本身不发生化学变化；温度升高，电阻也升高；导电总量全部由电子承担。第二类导体，又称离子导体，如电解质溶液、熔融电解质等。特点为：正、负离子作反向移动而导电；导电过程中有化学反应发生；温度升高，电阻1导体分几类？不同？1515五氯化磷的分解反应为 PCl5(g)PCl3(g)Cl2(g)，在一定温度和压力下，反应达平衡，改变如下条件，五氧化磷的解离度如何变化？为什么？（设均为理想气体）14工业上制水煤气的反应为 C(s)H2O(g)H2(g)CO(g)，?rHm133.5kJ?mol?1，设反应在 673K 时达到平衡，试下列对平衡的影响。 (1)增加碳的含量。(2)提高反应温度。(

42、3)增加系统的总压力。(4)增加水气分压。(5)总压一定，增加氮气分压。1313如下分解反应 A(s)=B(g)+2C(g)的热力学平衡常数与离解压p 之间的关系如何？12在电镀工业上一般都用钾盐，而不用钠盐，你知道为什么吗？1112有反应 MgO(s)+Cl2(g)= MgCl2(s)+(1/2)O2(g)，当该反应达平衡后，增加总压，保持温度不变，气体可视为理想气体。则和 Kx 有何变化？下降；导电总量分别、负离子分担。答：电势高的电极称为正极，电流从正极流向负极。在原电池中正极是阴极；在电解池中正极是阳极。电势低的电极称为负极，电子从负极流向正极。在原电池中负极是阳极；在电解池中负极是阴

43、极。答：发生还原作用的电极称为阴极，在原电池中，阴极是正极；在电解池中，阴极是负极。发生氧化作用的电极称为阳极，在原电池中，阳极是负极；在电解池中阳极是正极。答：电导池常数的定义式为：Kcell=l/A。因为两电极间距离和镀有铂黑的电极面积无法用实验测量，通常用已知电导率的 KCl 溶液注入电导池，测定电阻后得到电导池常数的值，然后用这个电导池测未知溶液的电导率。R=r( l/A)=rKcell，Kcell=R/r=kR。答：强电解质溶液的电导率随着浓度的增加而升高。当浓度增加到一定程度后，由于正、负离子之间的相互作用力增大，离子运动速率降低，电导率也降低，如 KOH 溶液。所以，在强电解质溶

44、液的电导率与浓度的关系曲线上可能出现最高点。中性盐如 KCl 由于受饱和溶解度的限制，浓度不能太高。弱电解质溶液电导率随浓度变化不显著，因浓度增加使其电离度下降，溶液中离子数目变化不大。答：由于溶液中导电物质的量已给定，都为 1mol，所以，当浓度降低时，粒子之间相互作用减弱，正、负离子迁移速率加快，溶液的摩尔电导率必定升高。但不同的电解质，摩尔电导率随浓度降低而升高的程度也大不相同。答：德国科学家 Kohlrausch 根据大量的实验数据，发现了一个规律：在无限稀释溶液中，每种离子独立移动，不受其它离子影响，电解质的无限稀释摩尔电导率可认为是两种离子无限稀释摩尔电导率之和，这就称为 Kohl

45、rausch 离子独立移动定律。这样，弱电解质的无限稀释摩尔电导率可以通过强电解质的无限稀释摩尔率或从表值上查离子的无限稀释摩尔电导率而求得。答：(1)检验水的纯度；(2)计算弱电解质的解离度和解离常数； (3)测定难溶盐的溶解度；进行电导滴定；检测空气中酸性氧化物的含量等。1010.离子强度？099.电导测定有哪些应用？088.离子独立移动定律？077.摩尔电导率与浓度的关系如何？066.电导率与浓度的关系如何？044.离子的电迁移率？答：在电场中离子运动的速率与离子的本性、溶剂的性质和电位梯度有关，用公式表示为：r+=u+(dE/dl)，r-=u-(dE/dl)。式中，比例系数u+、u-分

46、别称为正、负离子的电迁移率，又称为离子淌度，相当于电位梯度时离子迁移的速率。 它的数值可以用界面移动法测量。它的是m2s-1V-1。055.电导池常数？用处？033.阴极？阳极？两者不同？022.正极？负极？两者不同？答：从大量实验事实看出，影响离子平均活度系数的主要是离子的浓度和价数，而且价数的影响更显著。1921 年，Lewis 提出了离子强度的概念。当浓度用质量摩尔浓度表示时，离子强度为：答：Debye-Hckel 极限定律的常用表示式为：。这个公式只适用于强电解质的稀溶液、离子可以作为点电荷处理的系统。这个公式用来计算离子平均活度因子的理论值。用电动势法可以测定离子平均活度因子的实验值

47、，用来检验理论计算值的适用范围。答：钠离子的半径虽然比钾离子小，但是钠离子的水合作用却强得多，因而迁移速率比较慢。在电镀工业上，为了减少电解液的电阻，一般都选用钾盐。答：氯离子的运动速度相同，但它的迁移数不同。因为氢离子、钾离子、钠离子的运动速度不同。答：因为氢离子和氢氧根离子传导电流的方式与其它离子不同，它们是依靠氢键来传递的，所以特别快。它们传导电流时，离子本身并未移动，依靠氢键和水分子的翻转，电荷就传过去了。在非水溶液中，它们就没有这个优势。答：强电解质的摩尔电导率，在溶液不太浓时，等于离子摩尔电导率之和。但选取基本单元时，要使粒子的荷电量相同，若不同时要面乘以因子，使等式成立。所以它们

48、的关系是：Lm(MgCl2)=Lm(Mg2+)+2Lm(Cl-)，Lm(MgCl2)=2Lm(Mg2+)+2Lm(Cl-)。答：对于强电解质稀溶液，可以假定各物理量近似等于无限稀释时的值，它们的关系如公式表示：t+=Lm,+/Lm= u+F/Lm。这个关系可以用来从实验可测量求实验不可测量，也可以用来从已知物理量求未知量答：将溶于水中的无机和有机杂质去除，使水的电导率低于 10-4Sm-1，用来配制测量电导的溶液，这种纯水称为电导水。时采用石英器皿，在蒸馏水中加入少量高锰酸钾和氢氧化钠，去除水中的有机杂质和，通大气部分要溶入，这样二次蒸馏得到的水称为电导水，它的电导率小于 10-4Sm-1。用

49、碱石灰管，防止答：应该用(1)式计算。因为溶液的总电导等于各个离子电导的加和。在溶液中离子是并联存在，不是串联存在，不能把它们的电阻累加。1818.在电解质溶液中，如果有 i 种离子存在，则溶液的电导用那个式子计算？(1)，(2)1717.电导水？如何？1616.对于强电解质的稀溶液，迁移数、离子淌度、离子摩尔电导率和电解质摩尔电导率之间有何关系？这关系有什么用处？1515.强电解质如氯化镁的摩尔电导率与它的离子摩尔电导率之间是什么关系？1418.为什么氢离子和氢氧根离子的淌度和摩尔电导率的数值比同类离子要大得多1313.在温度、浓度和电场梯度都相同的情况下，氯化氢、氯化钾、氯化钠三种溶液中，

50、氯离子的运动速度是否相同？氯离子的迁移数是否相同？1212.在电镀工业上一般都用钾盐，而不用钠盐，你知道为什么吗？1111.Debye-Hckel 极限定律？适用条件？*可逆电池电动势思考题答：电池的标准电动势与标准平衡常数之间的关系是由标准摩尔 Gi能联系起来的，即，,故。两者只是数值上有这个等式关系，但并不处于相同的状态，处于标准态，处于平衡态。答：不是。电极与周围电解质溶液之间的真实电势差是无法测量的。现在把各电极与标准氢电极组成电池，待测电极作还原极（即正极），并规定标准氢电极的电极电势在任何温度下为零，这样测出的电池电动势就作为待测电极的电极电势，称为标准氢标还原电势，简称为标准电极

51、电势，用符号(Ox | Red)表示。答：因为规定了用还原电极电势，待测电极放在阴极位置，令它发生还原反应。但是比氢活泼的金属与氢电极组成电池时，实际的电池反应是金属氧化，氢离子还原，也就是说电池的表示式是非自发电池，电池反应是非自发反应，电动势小于零，电极电势为负值。如果是比氢不活泼的金属，则与氢电极组成自发电池，电极电势为正值。答：电动势E 是相同的，但是摩尔 Gi能的变化值和标准平衡常数值不同： E1 = E2，DrGm,1 = 2DrGm,2，答：考虑的电池是可逆电池，电动势的测定用的是对消法，电池中几乎没有电流通过。所以醌和氢醌的浓度视作相等。在用能方程计算电动势时都假定各物的活度不

52、变，否则，可逆电池的电动势就无法计算了。答：不能！这个关系式是由如下公式联系起来的，和只是数值上的联系，而所处状态不同。公式(1)是系统各物07在关系式中,是否可以理解为平衡时的电动势？是否可以理解为各物处于标准态时的平衡常数？06用醌氢醌电极测定溶液的时，该电极的反应是 C6H4O2 + 2H+ + 2e? ? C6H4(OH)2，在电极电势的计算公式中为什么仍可以将醌和氢醌的活度看作相等而消去？04将Zn(s)和 Ag(s)作为电极插在 HCl 溶液中的电池是否为可逆电池？答：不是。可逆电池在充放电时必须满足：(1)电池反应必须可逆；(2)能量转化也要完全可逆。所给电池在充放电时电池反应不

53、是互为逆反应，所以这样的电池不可能是可逆电池。原电池：(-) Zn(s)Zn2+ + 2e (+) 2H+ + 2eH2 电解池：阳极： Ag + ClAgCl+e 阴极： 2H+ + 2eH205某电池反应可以写成如下两种形式，则所计算出的电动势E，标准摩尔 Gi能变化值和标准平衡常数值是否相同？ H2(p1) + Cl2(p2) = 2HCl (a) H2(p1) + Cl2(p2) = HCl (a)03为什么标准电极电势的值有正有负？02标准电极电势是否就等于电极与周围活度为 1 的电解质溶液之间的电势差？1.电池的标准电动势与标准平衡常数之间关系？是标准电动势；公式(2)是系统处于平

54、衡态，是平衡常数。(1)都处于标准态，故处于标准态(2)处于平衡态答：不能。盐桥只能降低液接电势，使它低到可以忽略不计，而不能完全消除。只有将电池反串联，才能完全消除液接电势，但这时的电池反应可能会发生变化。答：各电极的还原电极电势值也增加 1V。电池电动势是两个电极电势之差，仍保持不变。答：先设计一个电池，使其反应恰好是 H2O 的生成反应，查出标准电极电势，然后计算出电池的标准电动势，根据联系热力学和电化学的公式，就可计算出水的生成能。设计电池为 Pt | H2() | H+(aq) | O2() | Pt 或 Pt |H2() | OH?(aq) | O2() | Pt 净反应为 H2(

55、) + (1/2)O2() = H2O(l, )= 1.229 V 故答：设计一个电池使电池反应恰好是所示的反应。设计的电池是否正确，必须写出电池反应进行验证。然后测定该电池的电动势和电动势的温度系数，则 DrHm(-zFE+zFT(E/T)p。设计的电池为 Ag | AgCl(s) | Cl-(aq) | Hg2Cl2(s) | Hg(l)。答：先设计一个电池，使电池反应恰好是 Hg2SO4 的解离反应。设计的电池为：Hg(l)|(a1)|(a2)|Hg2SO4(s)|Hg(l) 电池反应为： Hg2SO4(s)(a1) +(a2) 则答：设计一个电池，使电池反应恰好是 H2O 的解离反应。

56、或者在离子活度项中引入 Kw，在能方程中使Kw 成为唯一的未知数，也可以把Kw 计算出来。设计电池： Pt | H2() | H+(a1) | OH?(a2) | H2() | Pt 或 Pt | O2() |= -0.828 V 则 Kw = 1.0091014H+(a1) | OH?(a2) | O2() | Pt 电池反应为 H2OH+(a1) + OH(a2)答：求 Ag2O 的分解压，实际上就是求 Ag2O(s)的分解平衡常数。先设计出电池，使其反应恰好是 Ag2O(s)的分解反应，求出电池的标准电动势，就可算出分解平衡常数和分解压。设计电池： Pt | O2(p) | OH(a)

57、| Ag2O(s) | Ag(s) 电池反应为14试用电化学的方法求 Ag2O(s)的分解压？13如何用电化学的方法求 H2O 的离子积常数 Kw？12如何用电化学的方法测定 Hg2SO4(s)的活度积 Kap？11如何用电化学的方法测定反应 Ag(s) + (1/2)Hg2Cl2(s)AgCl(s) + Hg(l)的 DrHm 值？10如何用电化学的方法测定 H2O 的标准生成能？09如果规定标准氢电极的电极电势为 1V，则各可逆电极的还原氢标电势值变化？电池的电动势变化？08用盐桥能否消除液接电势？Ag2O(s)2Ag(s) + (1/2)O2(p) 则分解压为答：先设计一个电池，使电池反

58、应就是要求平衡常数的反应。查表求出电池的标准电动势值，就可以求出反应的平衡常数。设计电池： Pt | H2(p) | HCl(a) | Hg2Cl2(s) | Hg(l) 则答：设计电池，使电池反应中出现 HCl 的活度项，在能方程中，使?成为唯一的未知数。电池反应： H2() +2AgCl(s) Ag(s) + 2HCl(a)因 HCl 的浓度已知，测出电动势 E，就可以得到g值。答：设计电池，使其反应就是所示的反应。求出电池的电动势，若电动势大于零，说明电池自发，反应能自动进行；若电动势小于零，则反应不能自动进行。设计电池： Pt | Fe2+(a1), Fe3+(a3) | Ag+(a2

59、) | Ag(s) 电池反应为： Fe2+(a1) +Ag+(a2)Fe3+(a3) + Ag(s)这取决于三个离子活度之间的相对大小。答：电极电势值不但与溶液中离子的浓度有关，有的还与溶液的有关。在保持温度和离子浓度为定值的情况下，将电极电势与的函数关系在图上用一系列曲线表示出来，这种图就称为电势图。从电势图可以清楚地看出各组分生成的条件及稳定存在的范围，在解决水溶液中发生的一系列氧化还原反应及平衡问题，如在离子分离、湿法冶金及金属防腐等方面有广泛的应用。*不可逆电极过程思考题答：理论分解电压是使某电解质溶液能连续不断发生电解时，所必须外加的最小电压，在数值上等于该电解池作为可逆电池时的可逆

60、电动势。即E(理论分解)E(可逆)。答：要使电解池顺利地进行连续反应，除了克服作为原电池时的可逆电动势外，还要克服由于极化在阴、阳极上产生的超电势，以及克服电池电阻所产生的电位降。这三者的加和就称为实际分解电压，即 E(实际分解)E(可逆)E(不可逆)IR，显然它的数值会随着通入电流强度的增加而增加。02实际分解电压？理论分解电压？18电势图？有何应用？17用电化学方法判断反应 Fe2+(a1) + Ag+(a2)Fe3+(a3) + Ag(s)能否自动进行？16如何用电化学的方法求 HCl 水溶液的离子平均活度因子？15如何用电化学的方法求反应 Hg2Cl2(s) + H2(p)? 2Hg(