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南京大学-物理化学习题课.ppt 245页

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《南京大学-物理化学习题课.ppt》
11 在装有两种不同液体的毛细管中(如图),若在毛细管右端加热,请注明液体流动的方向。 (a) (b) 答: 12 一盆水和一颗小水珠同处一封闭容器 长时间放置后? 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 (C) 弯曲液面的表面张力的方向指向曲率中心 (D) 弯曲液面的附加压力指向曲率中心 答: (C) 表面张力的方向总是与表面相切。 2.液体在毛细管中上升的高度与下列那一个因素无关: ( ) (A) 温度 (B) 液体密度 (C) 重力加速度 (D) 大气压力 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。而与大气压力无关。 3.将一毛细管端插入水中,毛细管中水面上升 5 cm,若将毛细管向下移动,留了 3 cm 在水面,试问水在毛细管上端的行为是: ( ) 水从毛细管上端溢出 (B) 毛细管上端水面呈凸形弯月面 (C) 毛细管上端水面呈凹形弯月面 (D) 毛细管上端水面呈水平面 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,上端水面呈凹形弯月面,这不会因毛细管的长短而改变。 4.天空中的水滴大小不等, 在运动中, 这些水滴的变化趋势为: ( ) (A) 大水滴分散成小水滴, 半径趋于相等 (B) 大水滴变大, 小水滴缩小 (C) 大小水滴的变化没有规律 (D) 不会产生变化 答: (B) 小水滴所受附加压力大,表面上的蒸气压也大,所以小水滴不断蒸发而缩小,大水滴上蒸汽不断凝聚而变大。 计算题 用一玻璃管吹肥皂泡,在玻璃管中央下接一U形压力计,压力计中放入适量水,一端与玻璃管相连,一端通大气。当吹出的肥皂泡直径为5×10-3m时,U形压力计两臂水柱差为2×10-3m。若将直径为1×10-4m的玻璃毛细管插入该肥皂液,试计算肥皂液会升高多少?设肥皂液可以完全润湿毛细管,且密度与纯水近似相等,为1×103 kg.m-3。 吹肥皂泡过程中,U形管压力计所示压差即为肥皂泡所产生的附加压力。 1 在一个U型管中间,放用AgCl晶体组成的多孔塞,管中放浓度为0.001 mol.dm-3的KCl溶液。多孔塞两边放接直流电源的电极。通电时溶液将向哪一极方向移动? 将KCl浓度增加100倍,溶液流动速度是变慢了还是变快了? 答:因为AgCl晶体优先吸附Cl- 离子,多孔塞带负电,介质带正电,所以电渗时液体向负极移动。KCl浓度增加,ζ电位下降,电渗速度变慢。当用AgNO3代替KCl,AgCl优先吸附Ag+离子,介质带负电,电渗方向与刚才相反。 第十章 2 贮油罐中通常要加入少量有机电解质,否则有爆炸的危险,这是为什么? 辅导答疑 12.4 答:因为油中常含有小水滴,形成油包水的乳状液,水滴带有电荷。进入贮油罐后,由于重力的作用,小水滴下沉,会产生一定的沉降电势,给油罐带来危险。所以加入一定量的有机电解质,增加油的电导,减小沉降电势,防止事故的发生。 3 用电解质把豆浆点成豆腐,有三种盐:NaCl, MgCl2 , CaSO4.2H2O , 哪种聚沉能力最强? 辅导答疑 12.8 答:点豆腐是将豆浆胶粒聚沉,变成凝胶。 天然的豆浆胶粒带负电, 电解质中正离子起作用。显然NaCl聚沉能力最弱,Mg2+ 和Ca2+ 离子聚沉能力差不多,但由于MgCl2中Cl- 是负一价的,所以相对而言聚沉能力最强的应该是MgCl2。 但由于MgCl2 加多了有苦味,所以目前较多用CaSO4.2H2O 即生石膏点豆腐。 4 为什么有的烟囱冒出的是黑烟,有的却是青烟? 辅导答疑 12.16 答:有的烟灰粒子很大,属粗分散体系。主要发生光反射,所以看到的是黑色。这种粒子很快会沉降。而有的灰粒极小,小于可见光波长,主要发生光散射。而短波长的蓝光、紫光的散射光强,所以看到的是青烟。实际上,看到的不是灰粒的本身,而是它的散射光。 5 为什么输油管和运送有机液体的管道要接地? 辅导答疑 12.5 答:在用泵输送石油或其它碳氢化合物时,由于压差迫使液体流动,在扩散层和管道表面会产生电势差,这是流动电势,在高压下会产生火花。为了防止事故发生,都将这种管道接地或加入有机电解质。 6 为什么明矾能将浑浊的水澄清? 辅导答疑 12.7 答:明矾是硫酸钾铝复盐。溶于水后产生K+,Al3+ 等离子。另外, Al3+ 离子在水中发生水解,产生Al(OH)3 絮状胶体。 混浊的水中有大量带负电的泥沙胶粒,受Al3+ 离子作用很快凝聚,并与Al(OH)3 胶体发生相互作用而一起下沉。所以明矾能使混水迅速变清。但这种含Al3+ 离子的水不能多吃。 7 为了使SiO2 溶胶中的SiO2 尽快聚沉,加少量明胶溶液,有沉淀出现。再加许多明胶液,沉淀反而消失了,这是为什么? 辅导答疑 12.11 答:加入少量明胶,发生敏化反应,即SiO2 胶粒粘附在明胶大分子上而更易聚沉。 加入大量明胶后,明胶分子吸附在胶粒周围,使其对介质亲和力增加,对溶胶起了保护作用而不容易聚沉,并且使该溶胶显示出亲液溶胶的性质。 8 在能见度很小的雾天飞机急于起飞,地勤人员搬来一个很大的高音喇叭,喇叭一开,很长一段跑道上的雾就消失了,这是为什么? 辅导答疑 12.12 答:这叫高音消雾。声音是有能量的,喇叭的音波促使雾粒碰撞,使小水滴凝结成大水滴而下降,部分更小的水滴获得能量后气化。所以在音波作用的较近的范围内,雾会很快消失。 由清华大学席葆树教授研制的大喇叭,输出功率为20000声瓦。喇叭长5m,直径2.86 m 。在雾天,这只喇叭朝飞机跑道上大吼一声,可以开出500 m 到1000 m 的清亮大道。 9 江河入海处为什么会形成三角洲? 辅导答疑 12.13 答:由于水土流失,江水中常常夹带大量泥沙。到入海处河道变宽,流速变慢,泥沙沉积。另一原因是江水中的泥沙微粒是带负电的胶粒,碰到含有大量电解质的海水就凝聚下沉。这样长时间的沉积就形成了三角洲。 答: (D) 2. 下列电解质水溶液中摩尔电导率最大的是: ( ) (A) 0.001 mol·kg-1 HAc (B) 0.001 mol·kg-1 KCl (C) 0.001 mol·kg-1 KOH (D) 0.001 mol·kg-1 HCl 答: (A) 3. 下列电解质溶液中,离子平均活度系数最大的是: ( ) (A) 0.01 mol·kg-1 NaCl (B) 0.01 mol·kg-1 CaCl2 (C) 0.01 mol·kg-1 LaCl3 (D) 0.01 mol·kg-1 CuSO4 答: (B) 4.在一定温度和浓度的水溶液中,带相同电荷数的 Li+、Na+、K+、Rb+、… , 它们的离子半径依次增大,但其离子摩尔电导率恰也依次增大,这是由于: ( ) (A) 离子淌度依次减小 (B) 离子的水化作用依次减弱 (C) 离子的迁移数依次减小 (D) 电场强度的作用依次减弱 答: (B) 5. AgCl 在以下溶液中溶解度递增次序为: ( ) (a) 0.1mol·dm-3 NaNO3 (b) 0.1mol·dm-3 NaCl (c) H2O (d) 0.1mol·dm-3Ca(NO3)2 (e) 0.1mol·dm-3 NaBr (A) (a) < (b) < (c) < (d) < (e) (B) (b) < (c) < (a) < (d) < (e) (C) (c) < (a) < (b) < (e) < (d) (D) (c) < (b) < (a) < (e) < (d) 答: (C) 7.下列电池中,哪个电池的电动势与 Cl-离子的活度无关? ( ) (A) Zn│ZnCl2(aq)│Cl2(g)│Pt (B) Zn│ZnCl2(aq)‖KCl(aq)│AgCl(s)│Ag (C) Ag│AgCl(s)│KCl(aq)│Cl2(g)│Pt (D)Hg│Hg2Cl2(s)│KCl(aq)‖AgNO3(aq)│Ag 答: (C) 8.有两个电池,电动势分别为E1和E2: H2(p?)│KOH(0.1 mol·kg-1)│O2(p?) E1 H2(p?)│H2SO4(0.0l mol·kg-1)│O2(p?) E2 比较其电动势大小: ( ) (A) E1< E2 (B) E1> E2 (C) E1= E2 (D) 不能确定 答: (C) 9.通过电动势的测定,可以求难溶盐的活度积,今欲求 AgCl 的活度积,则应设计的电池为: ( ) (A) Ag│AgCl│HCl(aq)‖Cl2(p)│Pt (B) Pt│Cl2│HCl(aq)‖AgNO3(aq)│Ag (C) Ag│AgNO3(aq)‖HCl(aq)│AgCl│Ag (D) Ag│AgCl│HCl(aq)‖AgCl│Ag 答: (C) 10. 某电池在 298 K、p?下可逆放电时,放出 100 J 的热量,则该电池反应的焓变值 ?rHm 为: ( ) (A) 100 J (B) > 100 J (C) < -100 J (D) –100 J 答: (B) 11. 电解金属盐的水溶液时, 在阴极上: ( ) (A) 还原电势愈正的粒子愈容易析出 (B) 还原电势与其超电势之代数和愈正的粒子愈容易析出 (C) 还原电势愈负的粒子愈容易析出 (D) 还原电势与其超电势之和愈负的粒子愈容易析出 答: (D) 12. 一贮水铁箱上被腐蚀了一个洞,今用一金属片焊接在洞外面以堵漏,为了延长铁箱的寿命,选用哪种金属片为好? ( ) (A) 铜片 (B) 铁片 (C) 镀锡铁片 (D) 锌片 答: (C) 13. 下列对铁表面防腐方法中属于“电化保护”的是: ( ) (A) 表面喷漆 (B) 电镀 (C) Fe表面上镶嵌Zn块 (D) 加缓蚀剂 求 电池Ⅲ: 电池Ⅲ: 计算题 在298K、一个大气压下,以Pt为阴极,C(石墨)为阳极,电解含CdCl2(0.01 mol/kg)和CuCl2(0.02 mol/kg)的水溶液。若电解过程中超电势可忽略不计,试问: (设活度系数均为1) (1)何种金属先在阴极析出? (2)第二种金属析出时,至少须加多少电压? (3)当第二种金属析出时,第一种金属离子在溶液中的浓度为若干? (1)何种金属先在阴极析出? 分析:阴极可能发生的反应的离子Cd2+,Cu2+和H+ 阴极电势:比大 (2)第二种金属析出时,至少须加多少电压? 分析:求电压关键求出阳极电势。 阳极可能发生的反应的物质Cl-,H2O 阳极电势:比小 故E分解=E阳-E阴=0.8152-(-0.4612)=1.2764(V) X 关键:金属析出后,H+浓度会变。 铜基本析出后,由于H2O变成O2生成H+, H+浓度为0.04 mol/kg 故E分解=E阳-E阴=1.1463-(-0.4612)=1.6075(V) (3)当第二种金属析出时,第一种金属离子在溶液中的浓度为若干? 分析:两种金属同时析出,则其电极电势相等 第九章 (基本概念) 1.表面现象的本质 2.表面功、表面自由能和表面张力 3.表面压 4.铺展、润湿、接触角 5.表面活性剂、 HLB值、乳状液 临界胶束浓度(CMC) 6.固体表面的吸附、吸附剂、吸附质 7.物理吸附和化学吸附 8.Langmuir吸附和BET吸附 第九章 (重要公式) 辅导答疑 1 纯液体、溶液和固体是怎样降低自身的自由能的? 答:纯液体只有收缩,在体积小时收缩成球形。 溶液有两种方法,一种是收缩,另一种是调节表面层浓度。如果溶质是表面活性剂,则尽可能使溶质分子排在表面;如果溶质是非表面活性物质,尽可能将溶质分子藏在体相。 洁净的固体表面靠吸附液体或气体分子来降低自由能。 2 喷洒农药时,为什么要在农药中加表面活性剂? 答:植物有自身保护功能,在叶子表面有蜡质物,不被雨水润湿,可以防止茎叶折断。如果农药是普通水溶液,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,接触角小于90°,能润湿叶子,提高杀虫效果。 现在,有的农药在制备时就加了表面活性剂,制成乳剂等。 3 用同一支滴管滴出相同体积的水、NaCl稀溶液和乙醇溶液,滴数是否相同? 答:不相同。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,在管端能悬挂的液滴体积也越大。所以,液体体积相同的情况下,表面张力最大的NaCl稀溶液液滴最大,滴数最少。水居中,乙醇溶液液滴最小,滴数最多。若液体密度相差大,还要考虑密度的影响。 4 用三通活塞,在玻璃管的两端吹两个大小不等的肥皂泡,当将两个肥皂泡相通时,两个泡的大小有什么变化? 答: 5 用三通活塞,在玻璃管的两端吹两个大小不等的肥皂泡,当将两个肥皂泡相通时,两个泡的大小有什么变化? 答:小泡变小,大泡变大,直到两边曲率半径相等时,又达到平衡。 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大,则内部的平衡压力也比大泡大。当活塞打开后,小泡中部分空气向大泡转移,所以小泡变小,大泡变大,直到两边曲率半径相等。 6 一个小孩吹肥皂泡,吹好后,一拿下来,泡就变小,最后消失。怎样才能使吹好的肥皂泡稳定在吹管头上? 答:肥皂泡是曲面,表面上有附加压力,内部的压力比空气压力略大。吹好后拿下来,吹管与空气相通,泡内压力变小,所以肥皂泡也变小,直到消失。只有吹好后把吹管的另一端堵住,才能使肥皂泡稳定在吹管头上。 7 在一个干燥洁净的茶杯中放入优质山泉水,快满时小心一颗一颗加入洁净沙子,会看到什么现象?若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剂,使水的表面张力增大而能维持凸出杯面的水的重量。当加入表面活性剂后,表面张力迅速下降,无法维持凸出杯面水的重量,水沿杯壁淌下,凸面消失。 8 在一盆清水的表面,平行放两根火柴棍。水面静止后,在火柴棍之间滴一滴肥皂水,两棍间距离是加大了还是缩小了? 答:纯水的表面张力为 g0 ,火柴棍放入后由于棍的两边的表面张力都是 g0 ,大小相等,方向相反,所以火柴棍能静止在水面不动。当两棍之间滴入肥皂水后,使这区域的表面张力降为 g ,棍的两边表面张力不等。因为 g0 > g ,所以两棍之间距离迅速增大。通常将 g0 - g 的值称为表面压 p ,即 p = g0 - g 。 9 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:纸船放入静止的水面,以船底为边界,作用在上面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,自动向前方移动。 10 设有内径大小一样大的a,b,c,d,e,f管及内径较大的g管一起插入水中,除了f管内涂有石蜡外,其余全是洁净的玻璃管,若a管内液面生高为h,试估计其余管内的水面高度?若先将水在各管内(c、d管除外)都灌到h的高度,再让其自动下降,结果又如何? h a b d e f g c 答: 各管情况如下:(其中g无现象) 如果先将水在各管内都灌到h的高度,只有e有变化。 h a b d e f g c h 2. 反应 A B (I);A 已知反应 I 的活化能 E1大于反应 II 的活化能 E2,以下措施中哪一种不能改变获得 B 和 D 的比例? ( ) (A) 提高反应温度 (B) 延长反应时间 (C) 加入适当催化剂 (D) 降低反应温度 D (II), 答: (B) 延长反应时间既不能改变反应速率系数,又不能改变反应的活化能,所以不能改变获得 B 和 D 的比例。 3. 如果反应 2A + B = 2D 的速率可表示为: r = - dcD/dt dcA/dt = - dcB/dt = 则其反应分子数为: ( ) (A) 单分子 (B) 双分子 (C) 三分子 (D) 不能确定 答: (D) 反应分子数与速率表示式无关。只要是基元反应,就可以从反应方程式确定反应分子数。题中所示的反应方程式未指明是否是基元反应,所以无法确定反应分子数。 4.在简单碰撞理论中,有效碰撞的定义是: ( ) (A) 互撞分子的总动能超过Ec (B) 互撞分子的相对总动能超过Ec (C) 互撞分子的相对平动能在联心线上的分量超过Ec (D) 互撞分子的内部动能超过Ec 答: (C) 根据简单的硬球碰撞模型,只有互撞分子的相对平动能在联心线上的分量超过阈能Ec时,这时的碰撞才是有效的。 5. 破坏臭氧层的反应机理为: NO + O3 NO2+ O2 在此机理中,NO 是: ( ) (A) 总反应的产物 (B) 总反应的反应物 (C) 催化剂 (D) 上述都不是 NO + O2 答: (C) NO参与了破坏臭氧的反应,但反应前后本身没有变化,起了催化剂的作用。 NO2+ O 6. 某一反应在一定条件下的平衡转化率为25.3%,当有催化剂存在时,其转化率应当是: ( ) (A) 大于 25.3% (B) 小于 25.3% (C) 等于 25.3% (D) 不确定 答: (C) 催化剂只改变反应的速率,缩短到达平衡的时间,但是它不能改变平衡的组成。 7. 在碰撞理论中,校正因子P小于1的主要因素是: ( ) 反应体系是非理想的 (B) 空间的位阻效应 (C) 分子碰撞的激烈程度不够 (D) 分子间的作用力 答: (B) 有的分子碰撞的激烈程度单从能量角度考虑已经可以引发反应,但是由于空间的位阻效应,能量不能传递到要破裂的化学键上,所以反应仍不能发生,使校正因子P小于1。 8. 某具有简单级数反应的速率常数的单位是 mol·dm-3·s-1,该化学反应的级数为: ( ) (A) 2 级 (B) 1 级 (C) 0 级 (D) 3 级 答: (C) 酶催化作用有很多特征,下列中不属于其特征的是: ( ) 反应条件温和 (B) 高度的选择性 (C) 催化效率高 (D) 能催化△G大于0的反应。 答: (D) 10. 如果某反应的 △rHm= 100kJ·mol-1,那么活化能 Ea 将: ( ) A) Ea≠ 100kJ·mol-1 Ea≥ 100kJ·mol-1 Ea≤ 100kJ·mol-1 都可以 答: (B) 11. 根据碰撞理论,温度增加反应速率提高的主要原因是: ( ) 活化能降低 碰撞频率提高 (C) 活化分子所占比例增加 (D) 分子运动速度变慢 答: (C) 12. 氢和氧的反应发展为爆炸是因为: ( ) (A) 大量的引发剂的引发 (B) 直链传递的速度增加 (C) 自由基被消除 (D) 生成双自由基形成支链爆炸 答: (D) 例题 N2O(g)的热分解反应为2N2O(g)=2N2(g)+O2(g),从实验测出不同温度时各个起始压力与半衰期值如下: 反应温度(K) 初始压力p0/kPa t1/2 /s 967 166.787 380 967 39.197 1520 1030 7.066 1440 1030 47.996 212 求:1)反应级数和速率常数;2)活化能 ; 3)1030K时N2O的初始压力为54.00kPa,求 压力达到64.00kPa时所需时间 分析:半衰期法求反应级数,代公式 求:速率常数 (速率方程) 2N2O(g) = 2N2(g) + O2(g) t=0 p0 0 0 t=t p p0-p p0-1/2p k’(967K)=1.678*10-8Pa k’(1030K)=9.828*10-8Pa 2)活化能 3)1030K时N2O的初始压力为54.00kPa,求压力达到64.00kPa时所需时间 关键:从p总求p p总=p+(p0-p)+0.5 (p0-p) p=3p0-2 p总 =34.0kPa t=1/k’(1/p-1/p0)=110.8s 第八章 (重要公式) * 在电解时,要计算分解电压,如要通过电池反应的能斯特公式来计算,注意要写成原电池的电池反应方程式,而非电解时的实际反应方程式来计算。 答:可以归纳出5个共同点: (1)无论是原电池还是电解池,其正极的电势总是高于负极电势; (2)阳极发生氧化反应,阴极发生还原反应; (3)阳离子总是迁向阴极,阴离子总是迁向阳极; (4)还原电势最低的首先在阳极上发生氧化,电极电势最高的首先在阴极上发生还原反应。 (5)由于极化作用,阳极的析出电势变大,阴极的析出电势变小。 原电池和电解池有哪些相同点? 輔导答疑 答:在靠近水面的部分腐蚀最严重。因为水下部分虽然有CO2等酸性氧化物溶于水中,但H+ 离子浓度还是很低的,发生析氢腐蚀的趋势不大;在空气中的部分,虽然与氧气接触,但无电解质溶液,构成微电池的机会较小;而在靠近水面的部分,既有氧气,又有微酸性的电解质溶液,所以很容易发生耗氧腐蚀,因而这部分腐蚀最严重。 1 将一根均匀的铁棒部分插入水中,经若干时间后,哪一部分腐蚀最严重?为什么? 2.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,氯离子的运动速度是否相同?氯离子的迁移数是否相同? 辅导答疑 6.13 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。 辅导答疑 3. 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? 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,简称为标准电极电势,用符号E?(Ox | Red)表示。 辅导答疑 4. 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Gibbs自由能变化值和标准平衡常数值是否相同? 答:电动势E是相同的,但是摩尔Gibbs自由能的变化值和标准平衡常数值不同: 辅导答疑 答:求Ag2O的分解压,实际上就是求Ag2O(s)的分解平衡常数。先排出电池,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) | Ag2O(s) | Ag(s) 5. 试用电化学的方法求Ag2O(s)的分解压? 净反应: Ag2O(s) → 2Ag(s) + ?O2(p?) 辅导答疑 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。 6. 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有什么变化?电池的电动势有什么变化? 辅导答疑 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。 7. 用盐桥能否消除液接电势? 辅导答疑 答:不能!这个关系式是由如下公式联系起来的,E? 和K?只是数值上的联系,而所处状态不同。公式⑴是体系各物都处于标准态,所以E? 是标准电动势;公式⑵是体系处于平衡态,K?是平衡常数。⑴ DrGm??= - zE?F 处于标准态 ⑵ DrGm? = - RTlnK? 处于平衡态 8. 在如下关系式中,E?是否可以理解为平衡时的电动势?K?是否可以理解为各物处于标准态时的平衡常数? 答: (C) 1. CaCl2 摩尔电导率与其离子的摩尔电导率的关系是: ( ) (A) ??(CaCl2) = ?m(Ca2+) + ?m(Cl-) (B) ??(CaCl2) = ? ?m(Ca2+) + ?m(Cl-) (C) ??(CaCl2) = ?m(Ca2+) + 2?m(Cl-) (D) ??(CaCl2) = 2 [?m(Ca2+) + ?m(Cl-)] 答案:(D) 3.根据某一反应的 值,下列何者不能确定: ( ) (A) 标准状态下自发变化的方向 (B) 在 所对应的温度下的平衡位置 (C) 在标准状态下体系所能作的最大非膨胀功 (D) 提高温度反应速率的变化趋势 4. 某实际气体反应,用逸度表示的平衡常数K? 随下列哪些因素而变: ( ) (A) 体系的总压力 (B) 催化剂 (C) 温度 (D) 惰性气体的量 答案:(C) 5. 在一定温度和压力下,对于一个化学反应,能用以判断其反应方向的是: ( ) (A) (B) Kp (C) ΔrGm (D) ΔrHm 答案:(C) 答案:(B) 6. PCl5的分解反应是 PCl5(g) = PCl3(g) + Cl2(g),在473 K达到平衡时, PCl5(g)有 48.5% 分解,在573 K 达到平衡时,有 97% 分解,则此反应为: ( ) (A) 放热反应 (B) 吸热反应 (C) 即不放热也不吸热 (D) 这两个温度下的平衡常数相等 计算题 C和H2O在1000K时生成水煤气 C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) 在101.325kpa下,平衡转化率α =0.844 求(1)Kp? , (2)111.458kpa时α Kp ? = [α2/(1-α2)](p/p ?)=2.48 = [α2/(1-α2)](111.458/101.325) α=0.832 C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) 总 平衡时 1-α α α 1-α+α+α 平衡分压 (1-α)p αp αp (1+α) (1+α) (1+α) 假定一开始H2O为1mol A)平衡限制条件: 1)化学平衡 CaCO3 (s)= CaO(s)+CO2(g) R’ 2NH3(g)=N2(g) +3H2(g) R’ 2)电解液 对于多组分电解液总[+] =总[-] 一)相律 二)Clapeyron方程和Clausius-Clapeyron方程 第六章 主要内容 三)相图 稳定化合物 不稳化合物 低共熔 转熔线 转晶线 习题课 辅导答疑 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,自由度为1。即分解温度和分解压力只有一个可以发生变化。 1. 在抽空容器中,氯化铵的分解平衡,指出该系统的独立组分数、相数和自由度? 辅导答疑 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,自由度为2。 2. 在含有氨的容器中氯化铵分解达平衡,指出该系统的独立组分数、相数和自由度? 辅导答疑 答:总的物种数为8. 有4个化学平衡,一个浓度限制条件,正、负离子电荷相等。所以独立组分数为3,溶液是单相,根据相律,自由度为4. 3. 磷酸二氢纳在水中发生多级电离平衡,指出该体系的独立组分数、相数和自由度? 1. 将固体 NH4HCO3(s) 放入真空容器中,恒温到 400 K,NH4HCO3 按下式分解并达到平衡: NH4HCO3(s) = NH3(g) + H2O(g) + CO2(g) 体系的组分数 C 和自由度数 f 为: ( ) (A) C= 2, f= 1 (B) C= 2, f= 2 (C) C= 1, f*= 0 (D) C= 3, f= 2 答案:(C) 2. NaCl 水溶液和纯水经半透膜达成渗透平衡时,该体系的自由度是: ( ) (A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4 答案:(C) 3. 二元合金处于低共熔温度时物系的自由度 f 为: ( ) (A) 0 (B) 1 (C) 2 (D) 3 答案:(B) 4. CuSO4与水可生成CuSO4 ? H2O,CuSO4 ? 3H2O, CuSO4 ? 5H2O 三种水合物,则在一定温度下与水蒸气平衡的含水盐最多为: ( ) (A) 3种 (B) 2种 (C) 1种 (D) 不可能有共存的含水盐 答案:(B) 5. 三相点是: ( ) (A) 某一温度,超过此温度,液相就不能存在 (B) 通常发现在很靠近正常沸点的某一温度 (C) 液体的蒸气压等于25℃时的蒸气压三倍数值时的 温度 (D) 固体、液体和气体可以平衡共存时的温度和压力 答案:(D) 6. N2的临界温度是124 K,如果想要液化N2,就必须: ( ) (A) 在恒温下增加压力 (B) 在恒温下降低压力 (C) 在恒压下升高温度 (D) 在恒压下降低温度 答案:(D) 答案:(C) 7.对于与本身的蒸气处于平衡状态的液体,通过下列哪种作图法可获得一直线? ( ) (A) p 对T (B) lg(p/Pa) 对 T (C) lg(p/Pa) 对 1/T (D) 1/p 对lg(T/K) 答案:(A) 8. 在 p ?下,用水蒸气蒸镏法提纯某不溶于水的有机物时,体系的沸点将: ( ) (A) 必低于 373.15 K (B) 必高于 373.15 K (C) 取决于水与有机物的相对数量 (D) 取决于有机物的分子量大小 9. CaCO3(s),CaO(s),BaCO3(s),BaO(s)及CO2(g)构成的一个平衡物系,其组分数为: ( ) (A) 2 (B) 3 (C) 4 (D) 5 答案:(B) 10. 当用三角形坐标来表示三组分物系时,若某物系其组成在平行于底边BC的直线上变动时,则该物系的特点是: ( ) (A) B的百分含量不变 (B) A的百分含量不变 (C) C的百分含量不变 (D) B和C的百分含量之比不变 答案:(B) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) T x 判断各区的相态与自由度为0位置及x点步冷曲线 A B x C D (8) E F G H I G K (1)l (2)A(s)+l (3) C(s) +l (4)D(s)+l (5)A(s)+C(s) (6) C(s)+D(s) (7)α+l (8) α f*=0 线HI, GK 点E, G, F T t 第七章 (基本内容) 1)反应分子数、级数、基元反应、质量作用定律 、活化能、驰豫时间等概念 2)不同级数反应的速率方程式和半衰期形式 3)确定反应级数的方法 4)复杂反应的特点 5)碰撞模型和过渡态模型 6)催化反应和酶催化反应的特点 7)光化学反应、链反应特点和动力学方程推导 8)稳态近似、速决步近似、平衡假设法 公式 各级反应通式: (产率) 活化状态 作用物 生成物 放热反应 图形 双原子分子的Morse势能曲线 辅导答疑 1. AB3 = A + 3B ,这样的反应是否可能为基元反应? 答:不可能。根据微观可逆性原理,正、逆反应必须遵循相同的途径。基元反应最多只有三分子反应,现在逆反应有四个分子,所以逆反应不可能是基元反应,则正反应也不是基元反应。 辅导答疑 2 气相复合反应中,为什么有的仅仅是双分子反应,而有的却要第三物种M参加? 如:2A → A2 2Cl + M → Cl2 + M 答:在原子或原子团复合时会形成化学键,就会释放能量。这能量若以光能放出,或可以分散到若干个键上,就不需要M参加;如果形成的分子只有一个或两个化学键,需要第三者M把释放的能量带走,否则,这能量转化为键的振动能,有可能导致分子解离。 辅导答疑 3. 荧光和磷光有哪些不同点? 答:(1)荧光是从激发S态回到S基态发出的光,线态没有改变;而磷光是从激发的三线态回到S基态,线态发生了改变。 (2)荧光比磷光强得多,因为激发时从S基态到S激发态是自旋允许的,到三线T态的激发是自旋禁阻的。 (3)荧光寿命比磷光短得多,荧光寿命在10-9~10-6 s 范围内,而磷光在10-4~10-2 s之间。 1.有关基元反应的描述在下列诸说法中哪一个是不正确的: (A) 基元反应的级数一定是整数 (B) 基元反应是“态-态”反应的统计平均结果 (C) 基元反应进行时无中间产物,一步完成 (D) 基元反应不一定符合质量作用定律 答:基元反应可以用质量作用定律写出速率方程,质量作用定律只适用于基元反应。 * 辅导答疑 3. 在室温下,相同浓度的蔗糖溶液与食盐水溶液的渗透压是否相等? 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。食盐水中NaCl会离解成两个离子,所以相同浓度的食盐水的渗透压可以是蔗糖溶液的两倍。 * 辅导答疑 4. 北方人冬天吃冻梨前,将冻梨放入凉水中浸泡,过一段时间后冻梨内部解冻了,但表面结了一层薄冰。试解释原因? 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,当冻梨内部解冻时,要吸收热量,而解冻后的温度仍略低于水的冰点,所以冻梨内部解冻了而表面上仍凝结一层薄冰。 * 辅导答疑 5. 农田中施肥太浓时植物会被烧死。盐碱地的农作物长势不良,甚至枯萎,试解释原因? 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,甚至烧死。 * 6. 下列偏微分公式,哪些为偏摩尔量,哪些为化学势 * 7. 比较水在不同状态下化学势大小 = < * 7. 比较水在不同状态下化学势大小 > < 1. 在恒温抽空的玻璃罩中封入两杯液面相同的糖水 (A) 和纯水 (B)。经历若干时间后,两杯液面的高度将是: ( ) (A) A 杯高于 B 杯 (B) A 杯等于 B 杯 (C) A 杯低于 B 杯 (D) 视温度而定 答案:(A) 答案:(C) 3. 自然界中,有的高大树种可以长到 100 m以上,能够提供营养及水位到树冠的主要动力是什么? ( ) (A) 因外界大气压引起的树干内导管的空吸作用 (B) 树干中微导管的毛细作用 (C) 树内体液含盐浓度高,渗透压大 (D) 营养和水分自雨水直接落到树冠上 2. 有下述两种说法: (1) 自然界中,风总是从化学势高的地域吹向化学势低的地域 (2) 自然界中,水总是从化学势高的地方流向化学势低的地方 上述说法中,正确的是: ( ) (A) (1) (B) (2) (C) (1)和(2) (D) 都不对 答案:(A) 4.烧杯A中装有0.1kg、273 K的水,烧杯B中装有0.1kg、273 K的冰水混合物(水和冰各0.05kg)。用滴管向两个烧杯分别滴入几滴浓硫酸,则两烧杯中的温度如何变化?: ( ) (A) A 和B杯都升高 (B) A 杯升高、 B 杯降低 (C) A 杯升高、 B 杯不变 (D) A和B杯都降低 答案:(B) * 例题 298K时纯碘I2在水中的溶解度为0.00132mol.dm-3,今以I2浓度为1mol.dm-3的水溶液为参考态,且该溶液中I2遵守亨利定律,求此参考态时I2的摩尔生成吉布斯自由能。 分析:溶液中的生成吉布斯自由能与纯固体不同,一般选取1mol.dm-3的水溶液为参考态,纯碘作为最稳定的单质,固态时生成吉布斯自由能为0,关键要利用一些已知的过程将二者串联起来。 * 测验题 * 323K时醋酸(A)和苯(B)组成二组分溶液,各组分在气液平衡时的分压分别为pA和pB,A组分在液相中的摩尔分数为xA。xA与pA和pB的关系经实验测定如下: xA 0 0.0835 0.2973 0.6604 0.9931 1.000 pA/Pa / 1535 3306 5360 7293 7333 pB/Pa 35197 33277 28158 18012 466.6 / 假定蒸气为理想气体,当醋酸(A)在溶液中的摩尔分数为0.6604时, (a)以拉乌尔定律为基准,求醋酸和苯的活度与活度因子; (b) 以亨利定律为基准,求苯的活度和活度因子。 * 分析:以不同的定律为基准,选取的参考态不同,关键要去定出基准态的位置 拉乌尔定律为基准,选取纯液体为参考态,比例系数为纯液体的饱和蒸气压, 亨利定律为基准,选取极稀的溶液为参考态,亨利系数需要从极稀溶液的蒸气压与组成来求 * (a)以拉乌尔定律为基准,求醋酸和苯的活度与活度因子; * (b) 以亨利定律为基准,求苯的活度和活度因子。 以最稀的一点数据求亨利系数 * 第五章 主要内容 化学反应的判据: 化学反应等温式: 复相化学反应的平衡常数只与气体反应物有关 解离压力 标准平衡常数: 平衡的移动: 1)温度 2)压力 增加总压对反应气体分子数增加的反应不利 3)惰性气体 加入惰性气体,对反应气体分子数增加的反应有利 标准平衡常数的计算: 辅导答疑 1. 根据公式, 所以说 是在平衡状态时的Gibbs自由能的变化值,这样说对不对? 答:不对。在等温、等压、不作非膨胀功时,Gibbs自由能的变化值等于零,这样才得到上述公式。 是在标准状态下吉布斯自由能的变化值,在数值上等于反应式中各物质标准化学势的代数和,即: 辅导答疑 2. 在一定的温度、压力且不作非膨胀功的条件下,若某反应的 ,能否研制出一种催化剂使反应正向进行? 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。 辅导答疑 3. 工业上制水煤气的反应为 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。 (1)增加碳的含量 , 设反应在673 K时达到平衡,试讨论下列因素对平衡的影响。 辅导答疑 4. 工业上制水煤气的反应为 答:提高反应温度会使平衡右移,因为这是一个吸热反应。 (2)提高反应温度 , 设反应在673 K时达到平衡,试讨论下列因素对平衡的影响。 辅导答疑 答:增加系统的总压力会使平衡左移,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。 (3)增加系统的总压力 , 设反应在673 K时达到平衡,试讨论下列因素对平衡的影响。 5. 工业上制水煤气的反应为 辅导答疑 答:增加水气的分压,水是反应物,会使平衡向正向移动。 (4)增加水气分压 , 设反应在673 K时达到平衡,试讨论下列因素对平衡的影响。 6. 工业上制水煤气的反应为 辅导答疑 答: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,相当于减少了体系的总压,所以产物的含量会增加,但这不会影响平衡常数的数值。 (5)增加氮气分压 , 设反应在673 K时达到平衡,试讨论下列因素对平衡的影响。 7. 工业上制水煤气的反应为 辅导答疑 8. 五氯化磷的分解反应如下, 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。 (1)降低气体总压 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) 辅导答疑 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。 (2)通入氮气,保持压力不变,使体积增加一倍 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) 9. 五氯化磷的分解反应如下, 辅导答疑 答:通入氮气,因体积保持不变,压力和气体的总物质量的比值不变,解离度亦不变。 (3)通入氮气,保持体积不变,使压力增加一倍 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) 10. 五氯化磷的分解反应如下, 辅导答疑 答:通入氯气,增加了生成物,使平衡左移,解离度下降。 (4)通入氯气,保持体积不变,使压力增加一倍 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) 1. 五氯化磷的分解反应如下, 答案:(C) 1. 在等温等压下,当反应的 = 5 kJ?mol-1时,该反应能否进行? ( ) (A) 能正向自发进行 (B) 能逆向自发进行 (C) 不能判断 (D) 不能进行 答案:(A) 2. 在通常温度下,NH4HCO3(s) 可发生下列分解反应: NH4HCO3(s) = NH3(g) + CO2(g) + H2O(g) 设在两个容积相等的密闭容器A和B中,分别加入纯 NH4HCO3(s) 1kg 及 20 kg,均保持在298 K 达到平衡 后,下列哪种说法是正确的? ( ) (A) 两容器中压力相等 (B) A 内压力大于 B 内压力 (C) B 内压力大于 A 内压力 (D) 须经实际测定方能判别哪个容器中压力大 * 辅导答疑 2.13 下列过程中,Q ,W,ΔU,ΔH,ΔS,ΔG 和 ΔA 的数值哪些为零?哪些的绝对值相等? (1) 理想气体真空膨胀 (2) 实际气体绝热可逆膨胀 答: 答: * 辅导答疑 (3) 水在冰点结成冰 答: 答: (4) 理想气体等温可逆膨胀 2.13 下列过程中,Q ,W,ΔU,ΔH,ΔS,ΔG 和 ΔA 的数值哪些为零?哪些的绝对值相等? * 辅导答疑 答: (6) H2(g)和O2(g)在绝热钢瓶中生成水 2.13 下列过程中,Q ,W,ΔU,ΔH,ΔS,ΔG 和 ΔA 的数值哪些为零?哪些的绝对值相等? 2.15 某一化学反应若安排在1)等温等压下自发进行; 2)等温等压下可逆电池 来完成,问两个过程: 1.理想气体绝热向真空膨胀,则: ( ) (A) ΔS = 0,W = 0 (B) ΔH = 0,ΔU = 0 (C) ΔG = 0,ΔH = 0 (D) ΔU = 0,ΔG = 0 答案:(B) 2.熵变?S是: (1) 不可逆过程热温商之和 (2) 可逆过程热温商之和 (3) 与过程无关的状态函数 (4) 与过程有关的状态函数 以上说法正确的是: ( ) (A) 1,2 (B) 2,3 (C) 2 (D) 4 答案:(C) 3.理想气体经可逆与不可逆两种绝热过程: ( ) (A) 可以从同一始态出发达到同一终态 (B) 从同一始态出发,不可能达到同一终态 (C) 不能断定 (A)、(B) 中哪一种正确 (D) 可以达到同一终态,视绝热膨胀还是绝热压缩而定 答案:(B) 4.在大气压力,273.15 K下水凝结为冰,判断系统的下列热力学量中何者一定为零? ( ) (A) ΔU (B) ΔH (C) ΔS (D) ΔG 答案:(D) 5. 水在 100℃,标准压力下沸腾时,下列各量何者增加? ( ) (A) 熵 (B) 汽化热 (C) Gibbs自由能 (D) 蒸气压 答案:(A) 6.在 N2和 O2混合气体的绝热可逆压缩过程中,系统的热力学函数变化值在下列结论中正确的是: ( ) (A) ΔU = 0 (B) ΔF = 0 (C) ΔS = 0 (D) ΔG = 0 答案:(C) 7.在 270 K,101.325 kPa 下,1 mol过冷水经等温等压过程凝结为同样条件下的冰,则系统及环境的熵变应为: ( ) (A) ΔS系统< 0 , ΔS环境< 0 (B) ΔS系统< 0 , ΔS环境> 0 (C) ΔS系统> 0 , ΔS环境< 0 (D) ΔS系统> 0 , ΔS环境> 0 答案:(B) 8.一个由气相变为凝聚相的化学反应,在恒温恒容下自发进行,问下列各组答案中,哪一个是正确的? ( ) (A) ΔS系统>0, ΔS环<0 (B) ΔS系统<0, ΔS环>0 (C) ΔS系统<0, ΔS环=0 (D) ΔS系统>0, ΔS环=0 答案:(B) 9.在一简单的(单组分,单相,各向同性)封闭系统中,恒压只做膨胀功的条件下,Gibbs自由能值随温度升高如何变化? ( ) (A) 升高 (B) 降低 (C) 不变 (D) 视具体系统而定 答案:(B) 10.热力学第三定律可以表示为: ( ) (A) 在0 K时,任何晶体的熵等于零 (B) 在0 K时,任何完整晶体的熵等于零 (C) 在0 ℃时,任何晶体的熵等于零 (D) 在0 ℃时,任何完整晶体的熵等于零 答案:(B) 11. 在263 K的过冷水凝结成263 K的冰,则: ( ) (A) ΔS<0 (B) ΔS>0 (C) ΔS=0 (D) 无法确定 答案:(A) 12. 2 mol H2和 2 mol Cl2在绝热钢筒内反应生成 HCl 气体,起始时为常温常压。则: ( ) (A) ΔrU = 0,ΔrH = 0,ΔrS > 0,ΔrG < 0 (B) ΔrU < 0,ΔrH < 0,ΔrS > 0,ΔrG < 0 (C) ΔrU = 0,ΔrH > 0,ΔrS > 0,ΔrG < 0 (D) ΔrU > 0,ΔrH > 0,ΔrS = 0,ΔrG > 0 答案:(C) 13.从热力学基本关系式可导出 (?U/?S)V等于: ( ) (A) (?H/?S)p (B) (?F/?V)T (C) (?U/?V)S (D) (?G/?T)p 答案:(A) 答案:(B) 14. 1 mol某气体的状态方程为 pVm= RT + bp,b 为不等于零的常数,则下列结论正确的是: ( ) (A) 其焓H只是温度T的函数 (B) 其热力学能U只是温度T的函数 (C) 其热力学能和焓都只是温度T的函数 (D) 其热力学能和焓不仅与温度T有关,还与气体的体积Vm或压力p有关 * 例(1) 298K 1mol 理想气体 真空 298K 1mol 理想气体 V V 2V 求:这一过程微观状态数之比Ω终/Ω始和ΔG,并通过计算判断过程是否可逆 * 分析: 宏观过程与Ω关系,必定与波兹曼公式有关 求:△S 真空膨胀过程 * 自发 等温过程: * 例(2) 308K 10升 N2(气)0.3957mol P=101.325kpa 乙醚(液体)0.1mol 308K 10升 N2(气)0.3957mol P=? 乙醚(气)0.1mol 分析:不可逆过程,设计成可逆过程求△S和△U,Q从热力学第一定律来求 △S Q △U * 308K 10升 N2(气)0.3957mol P=101.325kPa 乙醚(液体)0.1mol 308K 10升 N2(气)0.3957mol P=? 乙醚(气)0.1mol 308K 10升 N2(气)0.3957mol P=101.325kpa 308K P=101.325kpa 乙醚(气) 0.1mol 308K V=? N2(气)0.3957mol P=101.325kPa 乙醚(气)0.1mol 1 2 3 * * * * * 第四章 主要内容 1)mB、CB、XB 、μB、 、f、a、γ等基本概念 * * * 辅导答疑 1. 二组分理想溶液的总蒸气压,一定大于任一组分的蒸气分压,这样说对不对? 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。 * 辅导答疑 2. 对于纯组分,它的化学势就等于其Gibbs自由能,这样说对不对? 答:不对,至少不严格。应该说纯组分的化学势等于其摩尔Gibbs自由能。 3. 某理想气体的γ =Cp/CV =1.40,则该气体为几原子分子气体? ( ) (A) 单原子分子气体 (B) 双原子分子气体 (C) 三原子分子气体 (D) 四原子分子气体 答案:(B) 答案:(A) 4. 当以5 mol H2气与4 mol Cl2气混合,最后生成2 mol HCl气。若以下式为基单元,则反应进度ξ应 是: H2(g) + Cl2(g) = 2HCl(g) ( ) (A) 1 mol (B) 2 mol (C) 4 mol
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