物理化学经典例题

物理化学经典例题一、选择题 1. 下面有关统计热力学的描述，正确的是：( ) A. 统计热力学研究的是大量分子的微观平衡体系 B. 统计热力学研究的是大量分子的宏观平衡体系 C. 统计热力学是热力学的理论基础 D. 统计热力学和热力学是相互独立互不相关的两门学科 B 2.在研究N、V、U有确定值的粒子体系的统计分布时，令ni = N，nii = U， 这是因为所研究的体系是：( ) A. 体系是封闭的，粒子是独立的 B 体系是孤立的，粒子是相依的 C. 体系是孤立的，粒子是独立的 D. 体系是封闭的，粒子是相依的 C 3.假定某种分子的许可能级是 0、2 和 3，简并度分别为 1、1、2、3 四个这样的分子构成的定域体系，其总能量为3 时，体系的微观状态数为：( ) A. 40 B. 24 C. 20 D. 28 A 4. 使用麦克斯韦-波尔兹曼分布定律，要求粒子数 N 很大，这是因为在推出该定律时：( ). A、假定粒子是可别的 B. 应用了斯特林近似公式 C.忽略了粒子之间的相互作用 D. 应用拉氏待定乘因子法 A 5.对于玻尔兹曼分布定律ni =(N/q)giexp( -i/kT)的说法：(1) n i是第i 能级上的粒子分布数; (2) 随着能级升高，i 增大，ni 总是减少的; (3) 它只适用于可区分的独立粒子体系; (4) 它适用于任何的大量粒子体系其中正确的是：( ) A. (1)(3) B. (3)(4) C. (1)(2) D. (2)(4) C 6.对于分布在某一能级i上的粒子数ni，下列说法中正确是：( ) A. n i与能级的简并度无关 B.i 值越小，ni 值就越大 C. n i称为一种分布 D.任何分布的ni 都可以用波尔兹曼分布公式求出 B 7. 15在已知温度T时，某种粒子的能级j = 2i，简并度gi = 2gj，则j 和i 上分布的粒子数之比为：( ) A. 0.5exp(j/2kT)B. 2exp(- j/2kT)C. 0.5exp( -j/kT) D. 2exp( 2j/kT) C 8. I2的振动特征温度v= 307K，相邻两振动能级上粒子数之n(v + 1)/n(v) = 1/2的温度是：( ) A. 306 K B. 443 K C. 760 K D. 556 K B 9.下面哪组热力学性质的配分函数表达式与体系中粒子的可别与否无关：( ) A. S、G、F、Cv B. U、H、P、C v C. G、F、H、U D. S、U、H、G B 10. 分子运动的振动特征温度v 是物质的重要性质之一，下列正确的说法是： ( C ) A.v 越高，表示温度越高 B.v 越高，表示分子振动能越小 C. v越高，表示分子处于激发态的百分数越小D. v越高，表示分子处于基态的百分数越小 11.下列几种运动中哪些运动对热力学函数G与A贡献是不同的： ( ) A. 转动运动 B. 电子运动 C. 振动运动 D. 平动运动 D 12.三维平动子的平动能为 t = 7h2 /(4mV2/3 )，能级的简并度为：( ) A. 1 B. 3 C. 6 D. 2 C 13.O2 的转动惯量J = 19.310 -47 kgm2 ，则O2 的转动特征温度是：( ) A. 10 K B. 5 K C. 2.07 K D. 8 K C 14. 对于单原子分子理想气体，当温度升高时，小于分子平均能量的能级上分布的粒子数：( ) A. 不变 B. 增多 C. 减少 D. 不能确定 C 15.在相同条件下，对于 He 与 Ne 单原子分子，近似认为它们的电子配分函数 相同且等于1，则He 与Ne 单原子分子的摩尔熵是：( ) A. Sm(He) Sm (Ne) B. Sm (He) = Sm (Ne) C. Sm (He) S m(Ne) D. 以上答案均不成立 C 二、判断题 1玻耳兹曼熵定理一般不适用于单个粒子。 2玻耳兹曼分布是最概然分布，但不是平衡分布。 3并不是所有配分函数都无量纲。 4在分子运动的各配分函数中平均配分函数与压力有关。 5粒子的配分函数 q 是粒子的简并度和玻耳兹曼因子的乘积取和。 6对热力学性质(U、V、N)确定的体系，体系中粒子在各能级上的分布数一定。 7理想气体的混合物属于独立粒子体系。 8量子统计认为全同粒子在不同的量子态中不可别。 9任何两个粒子数相同的独立粒子体系，不定因子a的值趋于一致。 10量热熵由量热实验结果据热力学公式算得。 综合练习题 一、选择题 1. 在统计热力学中，物系的分类常按其组成的粒子能否被辨别来进行，按此原 则，下列说法正确的是：( ) A. 晶体属离域物系而气体属定域物系 B.气体和晶体皆属离域物系 C.气体和晶体皆属定域物系 D.气体属离域物系而晶体属定域物系 D 2. 某种分子的许多可能级是0、1、2，简并度为g0 = 1、g 1 = 2、g 2 = 1，5个 可别粒子，按N0 = 2、N 1= 2、N2 = 1的分布方式分配在三个能级上，则该分布 方式的样式为： A. 30 B. 120 C. 480 D. 28 B 3. 对热力学性质(U、V、N)确定的体系，下面描述中不对的是：( ) A. 体系中各能级的能量和简并度一定 B. 体系的微观状态数一定 C. 体系中粒子在各能级上的分布数一定 D. 体系的吉布斯自由能一定 C 4.设一粒子体系由三个线性谐振子组成，体系的能量为(11/2)h,三个谐振子分别 在三个固定点a、b、c 上振动，体系总的微观状态数为：( ) A. 12 B. 15 C. 9 D. 6 B 5. 式子Ni = N和Nii = U的含义是：( ) A. 表示在等概率假设条件下，密封的独立粒子平衡体系 B. 表示在等概率假设条件下，密封的独立粒子非平衡体系 C. 表示密闭的独立粒子平衡体系 D. 表示密闭的非独立粒子平衡体系 C 6. 玻尔兹曼统计认为：( B ) A. 玻尔兹曼分布不是最概然分布但却代表平衡分布 B. 玻尔兹曼分布只是最概然分布但不代表平衡分布 C. 玻尔兹曼分布不是最概然分布也不代表平衡分布 D. 玻尔兹曼分布就是最概然分布也代表平衡分布 7. 如分子第一激发态的能量为400 kJmol-1，则体系中10的分子被激发到第 一激发态时，体系的温度(K)是：( ) A. 2.1 104 B. 2.0 104 C. 2.0 103 D. 2.1 105 A 8. I2 分子的振动能级间隔是0.4310-20 J，则在298 K时某一振动能级和其较 低能级上分子数之比为：( ) A. 1 B. 0.43 10-20 C. 0.35 D. 无法计算 C 9. 各种运动形式的配分函数中与压力有关的是：( ) A. 电子配分函数 B. 平动配分函数 C. 转动配分函数 D. 振动配分函数 B 10.下列哪个体系不具有玻尔兹曼麦克斯韦统计特点：( B ) A. 每一个可能的微观状态以相同的概率出现 B. 各能级的各量子态上分配的粒子数，受保里不相容原理的限制 C. 体系由独立可别的粒子组成，U = nii D. 宏观状态参量 N、U、V 为定值的封闭体系 11. 下面对转动配分函数计算式的对称数 差别理解不对的是：( B ) A. 对配分函数的修正 B. 对粒子等同性的修正 C. 对量子态等同性的修正D. 对转动量子数的修正 12. HI 的转动特征温度r= 9.0 K，300 K 时HI 的摩尔转动熵为：( A ) A. 37.45 JK-1mol -1 B. 31.70 JK-1 mol-1C. 29.15 JK-1mol-1 D. 30.5 JK-1 mol-1 13.对于单原子理想气体在室温下的物理过程，若要通过配分函数来求过程中热 力学函数的变化：( ) A. 必须知道qt、qR 、qv 、qn 各配分函数 B.只须知道qt一个配分函数 C. 必须知道qt、qn 配分函数 D. 必须知道qt、q R、qv 配分函数 B 14. 巳知CO和 N2分子的质量相同，转动特征温度基本相同，若电子处于非简并的基态，且振动对熵的贡献可忽略，那么：(D ) A. Sm(CO) Sm (N 2) 15. 玻耳兹曼熵定理一般不适用于： ( ) A. 独立子体系 B.理想气体 C. 量子气体 D. 单个粒子 D 16. 非理想气体是： ( ) A.独立的等同粒子体系 B. 相依的粒子体系 C. 独立的可别粒子体系 D. 定域的可别粒子体系 B 17. 下列各体系中属于独立粒子体系的是： ( ) A 绝对零度的晶体 B.理想液体混合物 C. 纯气体 D. 理想气体的混合物 D 18.对于服从玻耳兹曼分布定律的体系，其分布规律为:( ) (A) 能量最低的单个量子状态上的粒子数最多 (B) 第一激发能级上的粒子数最多 (C) 视体系的具体条件而定 (D) 以上三答案都不对 A 19. 近独立定域粒子体系和经典极限下的非定域粒子体系的 ( B ) A. 最概然分布公式不同 B. 最概然分布公式相同 C. 某一能量分布类型的微观状态数相同 D. 以粒子配分函数表示的热力学函数的统计表达示相同 20. 在 N 个 NO 分子组成的晶体中，每个分子都有两种可能的排列方式，即 NO 和 ON，也可将晶体视为NO和ON的混合物，在 0K 时该体系的熵值：( ) A. S0 =0 B. S0 =kln2 C. S 0=Nkln2 D. S0 =2klnN C 21. 在平动、转动、振动运动对热力学函数的贡献中，下述关系式中错误的是： AAr= Gr BUv= Hv CCV,v=Cp,v DCp,t=CV, D 22.分子的平动、转动和振动的能级间隔的大小顺序是： A振动能转动能平动能B振动能平动能转动能C平动能振动能转动能 D转动能平动能振动能 A 23. 热力学函数与分子配分函数的关系式对于定域粒子体系和离域粒子体系都相同的是:( ) A. G,F,S B. U,H,S C. U,H,Cv D. H,G,Cv C 24. 双原子分子的振动配分函数 q =1-exp(-h /kT)-1 是表示:( D ) A. 振动处于基态B. 选取基态能量为零C. 振动处于基态且选基态能量为零 D. 振动可以处于激发态，选取基态能量为零 25. . 热力学函数与配分函数的关系式对于等同粒子体系和可别粒子体系都相同的是:( ) A. U , F , S B. U , H, Cv C. U , H, S D. H, F , Cv 九、溶胶的聚沉和絮凝 聚沉值：使溶胶发生明显聚沉所需电解质的最低浓度 聚沉能力大小有以下规则： 1.哈迪-舒尔兹(Hardy-Schulze)规则： 聚沉值与反离子价数成反比 2. 感胶离子序:同价反离子，聚沉能力略有不同 H+Cs+ Rb+ NH4+ K+ Na+ Li+ FClBrNO3I 3.同离子：当反离子相同时，同离子价数越高，聚沉能力越弱 4.有机化合物离子有很强的吸附能力，因此有较强的聚沉能力。 复习题1 1.用As2S3与略过量的H2S制成的硫化砷As2S3溶胶，试写出其胶团的结构式。用FeCl3在热水中水解来制备Fe(OH)3溶胶，试写出Fe(OH)3溶胶的胶团结构。 H2S是弱酸，考虑它做一级电离: (As2S3)mnHS-(n-x)H+x-xH+ Fe(OH)3mnFeO+(n-xCl-)x+xCl- 复习题2 2.在以KI和AgNO3为原料制备溶胶时，或者使KI过量，或者使AgNO3过量，两种情况制得的AgI溶胶的胶团结构有何不同？胶核吸附稳定离子时有何规律？ 使KI过量时，胶团带负电，AgNO3过量时，胶团带正电。按照法杨斯规则，能和胶核形中离子成不溶物的离子优先被吸咐。 复习题3 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？ 胶粒发生Brown运动的本质是溶剂分子的无规则运动和溶剂分子对胶粒的不断碰撞。 Brown运动一方面可以使溶胶稳定，另一方面过于剧烈或过于缓慢的Brown运动会使溶胶聚沉。 复习题4 4.Tyndall效应是由光的什么作用引起的？其强度与入射光的波长有什么关系？粒子大小范围在什么区间内可以观察到Tyndall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？ Tyndall效应是由光的散射作用引起的，其强度与入射光波长的四次方成反比。当粒子的尺度落在胶粒的范围内时，可以观察到Tyndall效应。危险信号要用红灯显示是因为红光的波长长，不易被空气中的尘粒子反射，早晨和晚上时，空气中的湿度大，水蒸气的液珠对阳光的红光产生了散射作用。 复习题5 5.电泳和电渗有何异同点？流动电势与沉降电势有何不同？这些现象有什么应用？ 电泳是在电场的作用下，胶粒相对于介质移动，而电渗是在电场作用下，介质相对于胶粒移动。流动电势是介质相对于胶粒移动产生电场，而沉降电势是由于胶粒相对于介质移动产生电场。这些现象在实践中有重要应用(可参考相关书籍）。 复习题6 6.在由等体积的0.08 moldm-3的KCl和0.10 moldm-3的AgNO3溶液制成的AgI溶胶中，分别加入浓度相同的下述电解质溶液，请由大到小排出其聚沉能力的大小的次序。 (1)NaCl; (2)Na2SO4; (3)MgSO4; (4)K3Fe(CN)6 复习题7 7.在两个充有0.001moldm-3KCl溶液的容器之间放一个AgCl晶体组成的多孔塞，其细孔道中也充满了KCl溶液，在多孔塞两侧入两个接直流电源的电极，问通电时，溶液将向哪一方向移动？若改用0.01moldm-3 KCl的溶液，在相同外加电场中，溶液流动速度是变快还是变慢？若用AgNO3溶液代替原来的KCl溶液，情形又将如何？ 复习题7 充以KCl溶液，AgCI晶体吸附Cl-离子，介质带正电，介质向负极移动。若改用0.01moldm-3KCl的溶液，电势下降，介质移动速度变慢。改用AgNO3溶液，移动方向相反，但增加AgNO3，溶液浓度也使运动速度变慢。 复习题8 8.大分子溶液和溶胶有哪些异同点？对外加电解质的敏感程度有何不同？ 本题答案P454。 复习题9 9.大分子化合物有哪几种常用的平均摩尔质量？这些量之间的大小关系如何？如何利用渗透压法较准确地测定蛋白质的平均摩尔质量？ 大分子化合物的平均摩尔质量有：数均摩尔质量，质均摩尔质量，Z均摩尔质量。一般来说，大分子化合物的分子大小不均匀，三种平均值的大小为:P458可以利用渗透压公式P459(14.28) 10.试解释江河入海处，为什么常形成三角洲？加明矾为何能使混浊的水澄清？使用不同型号的墨水，为什么有时会使钢笔堵塞而写不出来？重金属离子中毒的病人，为什么喝了牛奶可使症状减轻？做豆腐时“点浆”的原理是什么？哪些盐溶液可以用来点浆？常用的微球形硅胶和做填充料的玻璃珠是如何制备的？用了胶体和表面化学的哪此原理？请尽可能多地列举出日常生活中遇到的有关胶体的现象及其应用。 因为江河水中常含有较多的泥砂，入海口处，和含有大量盐份的海水混合而沉淀，日积月累，形在三角洲。加明矾到水中，会形成氢氧化铝溶胶，它正电，而由泥土形成的溶胶带负电，不同电性的溶胶混合，会相互聚沉，使混浊的水澄清。不同型号的墨水，有时会带有不同的电荷，相互混合会发生聚沉作用。重金属离子对金属离子有聚沉作用，这样，重金属离子和牛奶中的蛋白质颗粒结合形成沉淀，中毒的病人，为什么喝了牛奶可使症状减轻？做豆腐时“点浆”的原理是加入电解质使豆浆中的蛋白质颗粒相互聚沉而制成豆腐，哪些对人体无不良作用的，并不会产生特殊味道的盐溶液可以用来点浆。 11.憎液溶胶是热力学上的不稳定系统，但它能在相当长的时间内稳定存在，试解释原因？ 憎液溶胶是热力学上的不稳定系统，但由于胶粒的布朗运动和胶粒之间产生的双电层斥力，使胶粒之间难以结合而产生聚沉，这就是溶胶稳定性的原因。 Brown运动、电势和离子化膜等主要因素。 12.试从胶体化学的观点解释，在进行重量分析时为了使沉淀完全，通常要加入相当数量的电解质或将溶液适当加热。 加入过量的电解质，可以使胶粒的电动电位降低，使溶胶易于聚沉；加热使胶粒的热运动更加剧烈，使胶粒碰撞时可以克服它们之间的热垒，从而结合而聚沉。 13.何谓乳状液？有哪此类型？乳化剂为什么能使乳状液稳定存在？通常鉴别乳状液类型有哪些方法？其根据是什么？何谓破乳，何谓破乳剂？有哪些常用的破乳方法？ 将一种液体分散到另一种与之不相溶的液体之中形成的系统；乳状液分为水包油和油包水两种类型；乳化剂可以增大两个液珠相互聚合的阻力，可以使乳状液稳定存在；根据连续相可以和同类的液体相溶合的性质，可以用稀释法，染色法等鉴别乳状液的类型；使乳状液破坏的过程称为破乳；少量即可以使乳状液破坏的物质称为破乳剂；常用的破乳方法有加热法，过滤法和破乳剂破乳法等。 14.凝胶中分散相和颗粒相互联结形成骨架，按其作用力不同可同分为哪几种？各种的稳定性如何？什么是触变现象？ 按其作用力不同，凝胶可以分为弹性凝胶和刚性凝胶，弹性凝胶分散介质的脱除和吸收具有可逆性，刚性凝胶则没有可逆性。触变现象是溶胶与凝胶相互转化的现象。 15.何谓纳米材料？纳米材料通常可分为哪些类型？目前有哪些常用的制备方法？纳米材料有何特性？有哪些应用前景？