2017年华南理工大学化学与化工学院629物理化学(一)考研强化模拟题
● 摘要
一、问答题
1． 将的油滴在水中乳化成半径为的小油滴，构成乳状液，系统增加界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。（已知油滴与水的界面张力为
力降低到）。
皂液就可使乳状液变为相对稳定的状态，试分析该皂加入皂液后可使油滴与水的界面张
【答案】在油滴与水形成乳状液中加入皂液后，由于皂液为表面活性剂，它将乳化后的油滴包围起来。肥皂分子 憎水基团与油滴表面分子接触，亲水基团朝向水分子，如上图所示。肥皂分子这种对油滴的“包围”作用阻止了高度分散的小油滴重新集结成大油滴，因而起到了稳定的作用。乳状液只有在稳定剂存在的条件下才能稳定存在。 肥皂即为乳状液的稳定剂。肥皂液的加入使油滴与水的界面张力减小，降低了因乳化界面积的增加而产生的界面 自由能的增加。 界面自由能的改变
2． 可逆热机的效率最高，在其它条件都相同的前提下，用可逆热机去牵引火车，能否使火车的速度加快？说明原因。
【答案】不能。因为可逆热机的效率最高，在吸收同等热量的情况下，热机向外做功的数值最大。但可逆过程是无限缓慢的过程，虽然可逆热机向火车输出的功值最大，火车的速度反而表现为无限小的速度。
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． 理想气体恒温条件下反抗恒外压膨胀，有两种考虑计算△H 的方法，即
（1）
（2）
上面两个考虑问题的方法哪个是正确的？
【答案】方法（1）是正确的。理想气体热力学能只是温度的函数，因恒温故
体恒温下pV=nRT为常数，故
压强，此题表述的是外压恒定，但是体系压力是一定变化的，故不能认为理想气方法（2）的错误在于定义式H=U+PV中的P 是指体系中的P 不能当做 常数项提出来。
5． 催化反应与非催化反应相比，催化反应有哪些特点？催化剂能加速反应的本质是什么？
【答案】催化反应特点：①催化剂能缩短反应达到平衡的时间，但不能改变平衡常数；②反
；③催化剂应前后催化剂的化学性质不变，但物理性质可能会改变（结焦，结构破坏、表面烧结）
有选择性；④某些催化反应其速率与催化剂浓度成正比；⑤催化剂易受杂质影响。
催化剂能加速反应的本质：①改变反应途径，降低活化能；②改变活化熵，从而改变指前因子。
6． 什么是电势？用电势说明溶胶的电泳和电渗现象。 【答案】电势：双电层理论认为，当固体与液体接触时，由于固体对液体的选择性吸附或固体表面分子的电离， 固、液两相分别带有不同的电荷，界而上形成双电层。双电层分为紧密层和扩散层，两层之间的切动面与液体本 体之间的电势差叫做电势。
①电泳现象：对于胶体粒子，其表面是由紧密层和扩散层构成的，电势为胶粒与处于扩散层中离子之间的 电势差。在外加电场作用下，胶粒与扩散层中带相反电荷的离子的相向移动产生电泳。
②电渗现象：电渗所用多孔膜为若干毛细管的集合，每个毛细管管壁和液体之间都形成双电层结构a 外加电 场时，固体及其表面溶剂化层（紧密层）不动，而扩散层中与固体表面带相反电荷的离子发生移动，因这些离子是溶剂化的，因而可观察到分散介质的移动。
7． 合成氨反应为
一般在30MPa ，约时进行，生产过程中要经常从循环气（主要是
除气体，为什么？
【答案】合成氨反应是一个体积缩小的反应，即
应，它的积累会减小的分压力，使平衡向左移动，降低
的气体排除。
8． 焓可以写成温度和压力的函数，即H=H（T ，p ），因此
在一定外压下，单组分系统有一定的沸点，若在该沸点温度下液体变为气体，则按上式dT=0，dp=0。所以dH=0。但实际上，液体汽化时需吸收热量，即dH>0，为什么会出现这种矛盾的结论。
【答案】H=H（T ，p ）这一类双变量函数只适用于简单系统。所谓简单系统，包括（1）纯物质单相封闭系统；（2）多组分但组成不变的单相封闭系统。有相变时不能用，因此此题中液体汽化是一个相变过程，所以dH=0是错误的。
9． 不论孤立（隔离）系统内部发生什么变化，系统的热力学能和熵总是不变, 是否正确？
【答案】
①对热力学能此说法正确。因为而热和功是能量传递的两种不同形式，而隔离系统与环境既无物质传递，又无能量传递，所以热力学能不变。②对熵不正确，
因为
为自发过程，为系统处于平衡状态。
10．电解质溶液的物质的量浓度越大时，离子数应该越多，电导率应该增大，为什么在浓度増大到一定量值后，电导率反而减小，应该怎样理解？
【答案】电解质溶液电导率的大小不仅与溶液中离子数目有关，还与离子自由运动能力有关，而这两个因素是相互制约的。所以在一定的浓度范围内，电解质溶液浓度越大，体积离子数越多，电导率也就越大；但是当浓度继续增大超过这一浓度范围时，然而随着体积离子数增多，其静电
）中排气体不参加反在定温定压下，的产率，因而要及时将积累
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