《物理化学》习题答案

本文格式为Word版，下载可任意编辑——《物理化学》习题答案1-171molidealgaswithCv,m=21J·K·mol,washeatedfrom300Kto600Kby(1)

-1-1

reversibleisochoricprocess;(2)reversibleisobaricprocess.Calculatethe△Useparately.解：（1）由题知

△U=nCv,m△T=1×21×（600－300）=6300（J）

(2)对i.g由于△U只是温度的函数，所以△U2=△U1=6300（J）

1-18Calculatetheheatofvaporizationof1molliquidwaterat20℃,101.325kPa.

△vapHm?(water)=40.67kJ·mol-1,Cp,m(water)=75.3J·K-1·mol-1,Cp,m(watervapor)=33.2J·K-1·mol-1at100℃,101.325kPa.

解：

△Hθ

1molH2O(g,60℃,P)1molH2O(l,60℃,Pθ)

等容

△H1

等压

△H3

H2O(l,100℃)

△H2

H2O(g,100℃)

△H=△H1+△H2+△H3

θ=nCp,m(l)△T+n△vapHm+nCp,m(g)△T

=1×75.3×(100-20)+1×40.67+1×33.2×(20-100)

=3408.67(J)

2-15400K,105Pa,1molidealgasswasreversiblyisothermallycompressedto106Pa.CalculateQ,W,△H,△S,△G,△Uofthisprocess.解：对i.g由于温度不变，所以△H=0，△U=0可逆压缩功W=nRTlnp2p1106=1×8.314×400×ln5

10=7657.48(J)Q=-W=-7657.48(J)△G=nRTlnp2=7657.48(J)p1p27657.48=-=-19.14(J·K-1)400p1△S=-nRln2-16Calculate△G=?

H2O(1mol,l,100℃,101.325KPa)→H2O(1mol,g,100℃,2×101.325KPa)解：△GH2O(1mol,l,100℃,101.325KPa)H2O(1mol,g,100℃,2×101.325KPa)△G1△G2H2O(1mol,g,100℃,101.325KPa)△G=△G1+△G2

=0+nRTlnp2p12?101.325

101.325=1×8.314×373×=2149.53(J)

3-8Thevaporpressureofwateris101.3KPaat100℃andheatofvaporizationis

-1

40.68KJ·mol.Calculate(1)thevaporpressureofwaterat95℃;(2)theboilingpointofwaterwith106.3kpa.解：由题意可知P1=101.3KPa，T1=373K，T2=95+273=368K，△vapHm=40.68KJ·mol-1

p2?vapHm11(1)ln=(?)

p1RT1T2p240.68?10311(?)?P2=84.76(KPa)即ln=

8.314373368101.3?103(2)同理

106.3?10340.68?10311(?)?T=374.37(K)ln=38.314373T101.3?10

习题12.1用As2O3与过量H2S制备As2S3溶胶，稳定剂为H2S。判断以下电解质对该溶胶聚沉能力的强弱顺序：（a）NaCl;(b)MgCl2;(c)MgSO4;(d)AlCl3答：稳定剂H2S在水溶液中电离成H+和HS-，根据胶核优先吸附有相像组成的离子HS-，可知该As2S3溶胶中胶粒带负电。电解质中的反离子价数越高，其

聚沉能力越强；与胶粒具有一致电荷离子价数越高，其聚沉能力越弱，所以上述四种电解质聚沉能力大小顺序为（d）＞（b）＞(c)＞(a).

习题12.2氧化铁溶胶中胶体的平均半径为4.0×10-9m。将溶胶稀释5000倍，在超显微镜下进行观测，视野容积为2.4×10-14m3，在连续25次观测中的粒子总数为72。假定粒子为球形，粒子的密度为5.2×103kg·m-3，试求：（1）该溶胶的原始浓度为若干？（2）求出1dm3溶胶中所含氧化铁的粒子数，并求出其总表面积。

解：（1）该溶胶的原始浓度

（2）1dm3溶胶中所含氧化铁的粒子数为1.0×10-9mol即6.02×1014个。其总表面积=4πr2×6.02×1014

=4×3.14×(4.0×10-9)2×6.02×1014=0.12m2

习题12.3在293K，水的黏度为1.002×10-3Pa·s，金溶胶的扩散系数测定值

-102-1

为1.38×10ms,试求金溶胶粒子的半径为若干？解：扩散系数与粒子半径之间的关系为

习题12.4在293K，半径为2×10-4m和2×10-5m的土壤颗粒在水中的沉降速度各为多少？水和土的密度分别为1×103和2.65×103kg·m-3，水的黏度为1.002×10-3Pa·s，重力加速度为9.8m·s-2。解：球形粒子在重力场中匀速沉降时，沉降速度

对于半径为2×10-4m的土壤颗粒：

对于半径为210-5m的土壤颗粒：

习题12.5已知水与玻璃界面的电动电势为0.05V，试求在298K时，水在电渗仪中流过的速度为多少m·s-1？假定玻璃毛细管长为0.01m，直径为110-4m，加在毛细管两端的电压为40V。已知η=1.03×10-3Pa·s，ε=81.1。

解：水的电渗速度

习题12.6已知Fe(OH)3水溶胶胶粒(球形)在20min内,电极相距0.3m,外加电压150V的电场中移动距离为0.024m,求298K时胶粒界面的电动电势。解：对于球形的粒子而言

将298K时水的黏度η=1.03×10-3Pa·s,

V·m-1,ε=81.1，ε0=8.85×10-12代入得

习题12.7试从定义，产生原因、数值、影响因素等方面，比较ζ电势和热力学电势

0的异同。

答：热力学电势0是指固体表面与溶液本体之间的电势差，是双电层的总

电势，其值取决于溶液中的电势离子的浓度，而与其它离子无关。ξ电势是指相对滑移面与溶液本体之间的电势差，它与电动现象密切相关，故称为电动电势，其值远小于

0，且受外加电解质的影响很大

习题12.8增大电解质浓度对溶胶粒子扩散层的厚度、ξ电势、电荷密度和电动性质有何影响？

答：增大外加电解质的浓度，会使更多的反离子进入固定层中，同时通过离子交换或压缩作用使扩散层的厚度减小，ξ电势亦会随之降低，溶胶粒子在电泳仪中的电泳速度将减慢。当扩散层被压缩到与固定层相重叠时，ξ电势降低为零，这时胶粒不带电荷。

习题12.9298K时有一溶胶，胶粒直径为5×10-8m，分散介质的黏度η=0.001Pa·s，计算胶粒下沉5.00×10-4m所需时间。已知胶粒密度为5.6×103kg·m-3，分散介质密度为1.0×103kg·m-3。解：球形胶体粒子在重力场中匀速沉降时，沉降速率

胶粒下沉5.00×10-4m所需时间

12-10Theradiusofasolparticleis2.12×10-7m,AfterBrownmotion,themeandisplacementis1.004×10-5m,themeanintervaltimeis