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一、简答题

1． 何谓“自发过程”，简单举出自然界发生的三个自发过程的实例。

【答案】在自然条件下，不需要人工介入而能自动进行的过程称为自发过程。三个自发过程的实例：如高温物体向低温物体的传热；气体向真空膨胀；锌与硫酸铜溶液的反应。

2． 试比较组分B 的化学势在理想混合物与非理想混合物的公式中有何同异？

【答案】在理想混合物中

为物中直接用浓度

而非理想混合物则对浓度

在非理想混合物

中

进行修正，从而引用了活度

活度

相同点：（1）数学形式相同；（2）标准态相同；不同点：理想液态混合

为活度系数。

3． 请回答下列问题：

（1）常见的亚稳态有哪些？为什么产生亚稳态？如何防止亚稳态的产生？

（2）在一个封闭的钟罩内，有大小不等的两个球形液滴，问长时间放置后，会出现什么现象？ （3）下雨时，液滴落在水面上形成一个大气泡，试说明气泡的形状和理由。 （4）物理吸附与化学吸附最本质的区别是什么？

（5）在一定温度、压力下，为什么物理吸附都是放热过程？

【答案】（1）常见的亚稳态有过饱和蒸气、过热和过冷液体及过饱和溶液。产生亚稳态的原因是新相种子难以生 成。如在蒸气冷凝、液体凝固和沸腾以及溶液结晶等过程中，由于要从无到有生成新相，因而最初生成的新相的种子是极其微小的，其比表面积和表面吉布斯函数都很大，因此新相难以生成，进而会产生过饱和蒸气、过热和 过冷液体以及过饱和溶液等亚稳状态。为了防止亚稳状态的产生可预先在系统中加入将要产生的新相的种子。

（2）若钟罩内还有该液体的蒸气存在，则长时间恒温放置会出现大液滴越来越大，小液滴越来越小的现象，最终小液滴消失，大液滴不再变化。其原因在于，一定温度下，液滴的半径不同，其饱和蒸气压不同，液滴越小， 其饱和蒸气压越大，当钟罩内气体的饱和蒸气压达到大液滴的饱和蒸气压时，对于小液滴尚未达到饱和，小液滴会继续蒸发，则蒸气会在大液滴上凝结，因而出现了上述现象。

（3）气泡的形状近似于半球状，如不考虑重力影响，则应为半球状。雨滴落在水面上形成气泡的过程基本上是恒温恒压生成内外表面的过程，当气泡达到稳定状态时，要求其表面吉布斯函数处于最低，而相同体积的气泡则以球状表面积最小，这就是气泡为半球状的原因。

（4）物理吸附与化学吸附最本质的区别在于吸附剂与吸附质间的相互作用力不同，前者是范德华力，而后者则为化学键力。

（5） 在一定温度、压力下，物理吸附过程是一个自发过程，由热力学原理可知，此过程系统的

同时，气体分子吸附在固体表面，由三维运动变为二维运动，系统的混乱度减小，因

根据

可得，物理吸附过程的

在一定的压力下，吸

此过程系统@

附焓就是吸附热，故物理吸附过程都是放热过程。

4． 简述化学热力学与化学反应动力学所研宄内容的区别与联系。

【答案】化学热力学主要研宄反应自发进行的方向、限度，以及伴随反应的能量转化问题，但不涉及经历的过程及所需要的时间，是对反应的可能性进行分析；

化学反应动力学研宄实际过程随时间的变化，涉及反应过程进行的速率以及反应的机理等问题，对热力学判定为可能发生的反应进行可行性分析。

原则上平衡问题可以用动力学方法处理，但不能独用经典热力学处理动力学问题。

5． 在用对峙法测定原电池电动势时，使用了哪些电池？它们各起什么作用？

【答案】用电动势已知的标准电池

，被测电池

, 与工作电池

并联，工作电池使滑线电

阻有电流通过，即保 证滑线电阻的工作电流，标准电池的作用是:与工作电池在滑线电阻形成的电势降相对峙，使检流计中无电流通过。此时滑线电阻形成的电势降，即为被测电池的电动势。

6． 将的油酸在水中乳化为半径为的小液滴，构成乳状液，系统增加界面面积处于不稳定状态。若此时再加入一定体积的液所起的作用。（已知油酸与水的界面张力为力降低到

皂液就可使乳状液变为相对稳定的状态，试分析皂

加入皂液后可使油酸与水的界面张

【答案】乳化剂稳定乳状液的原因包括：①形成扩散双电层，使液滴间产生静电排斥力；@形成牢固的定向楔界面；③降低界面张力等。

在油酸与水形成的乳状液中皂液的稳定作用主要原因是:，

①皂液作为表面活性剂，将乳化后的油酸液滴包围起来。皂分子的憎水基团与油酸分子接触，亲水基团朝向 水分子而产生静电和空间排斥力、极性基团的溶剂化层产生的斥力。静电力和斥力阻止了高度分散的小油酸液滴 重新聚集成大液滴。

②加入皂液后，

油酸与水的界面张力从

面自由能，也即降低了界面张力。

降低到

降低了系统的界

二、计算题

7． 在373K 时，将焓

.

压力为50.0kPa 的设

为理想气体，

第一步等温可逆压缩至压力为

已知

第

的摩尔蒸发

二步等温、等压压缩至终态体积为求整个过程的Q , W ，

的体积可以忽略。

【答案】第一步是理想气体等温可逆压缩过程，即

其中，

所以有

第二步等温、等压压缩至终态体积为

时所含

的物质的量

第二步中凝聚出的

的物质的量为

第二步中的等压热效应为

所以

总的函数变化值为

8． 试求298K 时，

压强从的膨胀系数

升到

时，1 mol Hg（1）的Hg （1

）的密度

已知Hg （1）Hg 的相对原子质

忽略液体的体积，第二步的等压压缩功等于

量为200.16, 并假定Hg （1）的体积随压力的变化可忽略不计。

【答案】变化过程为

可知，该过程为恒温过程。 由

可得

故