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
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？ W 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 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 Q2=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 1
