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| 編輯推薦： |
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作者通过长期的教学实践，深感学生在学习物理化学时最大的困难是不会做题，遇到习题不知从何入手。学习物理化学一定要做题，而且要做一定数量的题。做题是培养学生提出问题、解决问题能力必不可少的环节。通过解题加深学生对物理化学原理的理解和掌握，通过解题提高学生解决问题的能力和刻苦攻坚的毅力，通过解题培养学生的创新意识。为此，作者朱志昂、阮文娟依据在南开大学长期讲授物理化学的教学经验，编著这本《物理化学学习指导第2版》。阅读本书可使学生明确每章的学习要求和重点内容，提高分析归纳解题的能力，使他们在学习过程中少走弯路，以收到事半功倍之效。
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| 內容簡介： |
《物理化学学习指导（第二版）》是《近代物理化学》（第四版）（科学出版社，2008年7月）的配套教学指导书。《物理化学学习指导（第二版）》共14章，包括气体，热力学第一定律，热力学第二定律，热力学函数规定值，统计力学基本原理，混合物和溶液，相平衡，化学平衡，化学动力学，基元反应速率理论，几类特殊反应的动力学，电化学，界面现象，胶体化学。各章包含学习要求、内容提要、习题解答、综合练习及参考答案等内容。在习题解答部分，对《近代物理化学》（第四版）中的全部习题进行了详细的解答。《物理化学学习指导（第二版）》的最后收集了1995～2005年南开大学硕士研究生入学考试14份物理化学真题及解析。
《物理化学学习指导（第二版）》可作为综合性大学、师范院校、工科院校本科生学习物理化学课程的学习指导书及备考研究生的复习资料，也可供物理化学教师参考。
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| 目錄：
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《南开大学近代化学教材丛书》序
第二版前言
第一版前言
第1章 气体
一、学习要求
二、内容提要
三、习题解答
第2章 热力学第一定律
一、学习要求
二、内容提要
三、习题解答
四、综合练习及参考答案
第3章 热力学第二定律
一、学习要求
二、内容提要
三、习题解答
第4章 热力学函数规定值
一、学习要求
二、内容提要
三、习题解答
四、综合练习及参考答案
第5章 统计力学基本原理
一、学习要求
二、内容提要
三、习题解答
四、综合练习及参考答案
第6章 混合物和溶液
一、学习要求
二、内容提要
三、习题解答
四、综合练习及参考答案
第7章 相平衡
一、学习要求
二、内容提要
三、习题解答
四、综合练习及参考答案
第8章 化学平衡
一、学习要求
二、内容提要
三、习题解答
四、综合练习及参考答案
第9章 化学动力学
一、学习要求
二、内容提要
三、习题解答
四、综合练习及参考答案
第10章 基元反应速率理论
一、学习要求
二、内容提要
三、习题解答
第11章 几类特殊反应的动力学
一、学习要求
二、内容提要
三、习题解答
四、综合练习及参考答案
第12章 电化学
一、学习要求
二、内容提要
三、习题解答
四、综合练习及参考答案
第13章 界面现象
一、学习要求
二、内容提要
三、习题解答
四、综合练习及参考答案
第14章 胶体化学
一、学习要求
二、内容提要
三、习题解答
四、综合练习及参考答案
南开大学硕士研究生入学考试物理化学真题及解析
一、2005年综合化学试卷物理化学部分试题及答案
二、2005年试卷及答案
三、2004年试卷及答案A
四、2004年试卷及答案B
五、2003年试卷及答案A
六、2003年试卷及答案B
七、2002年试卷及答案
八、2001年试卷及答案
九、2000年试卷及答案
十、1999年试卷及答案
十一、1998年试卷及答案
十二、1997年试卷及答案
十三、1996年试卷及答案
十四、1995年试卷及答案
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| 內容試閱：
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第1章 气体
一、学习要求
（1）理解理想气体的概念，熟练掌握理想气体状态方程式及有关计算。
（2）熟练掌握分压定律及有关计算。
（3）了解实际气体的液化、超临界流体萃取及实际气体临界点特征。
（4）掌握实际气体范德华状态方程及有关计算。
（5）会查压缩因子图求算实际气体的压缩因子。
（6）掌握实际气体普遍化状态方程及有关计算。
二、内容提要
1.理想气体状态方程
理想气体是指分子本身不占空间，分子间没有相互作用力的气体。理想气体实际上是不存在的，它是一种科学的抽象。理想气体状态方程是表明理想气体的压力（p）、体积（V）、温度（T）和物质的量（n）之间的关系式
pV＝nRTpVm＝RT因为n＝mM（m为理想气体质量，M为摩尔质量），上式可写成
pV ＝ MmRT
气体的密度
m pM
ρ＝ ＝
V RT
应用以上理想气体状态方程时，必须注意两点：
（1）严格说它只适用于理想气体，实际气体只有在低压、高温时才近似适用。
（2）R是摩尔气体常量，根据p和V的单位不同，R可选用相对应的单位，R＝8.314Pa?m3? mol -1 ? K -1 ＝8.314J?mol-1 ? K -1 ＝0.08206atm?L?mol-1 ? K -1 ＝1.987cal?mol-1 ? K -1 。
2.道尔顿分压定律
道尔顿（Dalton）通过实验发现：在理想气体混合物中，若各组分之间不发生化学反应，混合理想气体的总压p等于各组分气体分压pi之和。所谓分压，就是混合气体中某组分单独存在，并且有与混合气体相同的温度和体积时所产生的压力。即有
p＝p1+p2+.＝∑pi
i
pi ＝ Vni RT
pi ni
＝＝ xi
p ∑ni
i
即
pi＝xip上式表明各组分的分压可由该组分的摩尔分数与总压的乘积来获得。3.实际气体的液化和临界点
实际气体在临界温度（tc）以下通过加压可以使其液化。理想气体不能液化。临界温度tc是实际气体能够液化的最高温度。在临界点时有相应的临界压力pc和临界摩尔体积Vm，c。临界参数可通过实验测定，各种实际气体的临界参数已列入数据手册，可查得。
4.实际气体的范德华方程1873年，范德华（vanderWaals）研究了实际气体与理想气体产生偏差的两个因素――分子本身占有体积和分子间存在作用力，并引入了两个校正项b0和Va02 m 。适用于1mol气体的范德华方程可表示为p+Va02 m （Vm-b0）＝RT
对物质的量为n的气体，将Vm＝Vn 代入得
p + a0 n2（V-nb0）＝nRT
V2 范德华常量a0，b0可由实验测定，也可通过测定临界参数求得。各种实际气体的a0，b0可从数据手册查得。已知a0，b0后可用范德华方程进行实际气体的p，V，T的求算。1RTc
b0＝Vm，c＝38pc
a0＝ 9 RTc V m ，c ＝ 27 （RTc）2 8 64 pc
TB（波义耳温度）＝27 8 Tc
可看出，易液化气体，a0较大，Tc较高，TB较大，通常在室温之上；难液化的气体，a0较小，Tc较低，TB也较低。5.实际气体的普遍化状态方程
pV＝ZnRT 或 pVm＝ZRT式中，Z称为压缩因子，可从压缩因子图查得。查得Z，可用方程进行实际气体的p?V?T之间的求算。对于实际气体，Z可以小于1，也可以大于1。对于理想气体Z＝1。
三、习题解答
1?1 两种理想气体A和B，气体A的密度是气体B的密度的两倍，气体A的摩尔质量是气体B的摩尔质量的一半。两种气体处于相同温度。计算气体A与气体B的压力比。解p＝ρMRT
pAρARTAMAρAMBpB ＝ρB RTB MB ＝ρB × MA ＝4
1?2 在11dm3 容器内含有20gNe和未知质量的H2。0℃时混合气体的密度为0.002g?cm-3 。计算混合气体的平均摩尔质量和压力以及H2的质量。
解 （1）ρ＝mNe V + m20H2 g + mH2
0.002g ? cm -3 ＝11×103 cm3
mH2＝2g
（2）?M?＝xNeMNe+xH2 MH2
nNe＝20g ＝0.99mol
20.18g?mol-1 nH2＝ 2g ＝1mol
?M?＝0.99×20.18g?mol2g -1 ?+ mol -1 1 ×2g?mol-1 ＝11g?mol-1
1+0.991+0.99ρRT0.002g10-3 dm3? K -1
（3） p ＝?M?＝ 11g ? mol -1 ×0.08206atm?L?mol-1 × 273.15K
＝4.07atm＝412392.75Pa
1?3 在含有10g氢气的气球内需要加入多少氩气（mol），才能使气球停留在空气中（气球的质量等于相同体积的空气的质量）？假定混合气体是理想气体，气球本身的质量可忽略不计。已知空气的平均摩尔质量为29g?mol-1 。
解 根据pV＝?WM?RT，有
pV?M?混气pV?M?空气
W 混气＝ RT W空气＝RT 要使W混气＝W空气，应有?M?混气＝?M?空气＝29g?mol-1 ，而?M?混气＝xH2?MH2+xAr?MAr10 29g?mol-1 ＝ 10 2.016mol ×2.016g?mol-1 + 10 nAr ×39.95g?mol-1 2.016mol + nAr 2.016mol + nAr
解得
nAr＝12.2mol1?4 当2g气体A被通入25℃的真空刚性容器内时产生105 Pa压力。再通入3g气体B，则压力升至1.5×105 Pa。假定气体为理想气体，计算两种气体的摩尔质量比MAMB。
解 pA V A ＝ MmAA RTpBVB＝MmBB RT
因为VA＝VB，所以
MA mA pB
MB ＝ mB × pA
pB＝p总-pA＝（1.5-1.0）×105 Pa＝0.5×105 Pa
则
MMAB ＝ 23 ×0.51 ＝ 13
1?5 当nmol的氮气被通入温度为T的2dm3 容器时产生0.5×105 Pa压力。再通入0.01mol氧气后，需要使气体的温度冷却至10℃，才能维持气体压力不变。计算n和T。解 根据pV＝nRT，则有0.5×105 Pa × 2 × 10-3 m3＝n总RT（1）0.5×105 Pa × 2 × 10-3 m3＝（nN2 +0.01mol）×8.314J?mol-1 ? K-1 × 283.15K
解得
nN2 ＝0.032mol
代入式（1）得T ＝0.5×105 ×2×10 -3 ＝375.87（K）0.032×8.314
1?6 两个相连的容器内都含有氮气。当它们同时被浸入沸水中时，气体的压力为0.5×105 Pa。如果一个容器被浸在冰和水的混合物中，而另一个仍浸在沸水中，则气体的压力为多少？
解 氮气为体系，V1＝V2＝V。
始态i时 n＝n1，i+n2，i＝pi （V1+ V2）＝ 2 piV （1）RTiRTi
pfV1V2pfVT1，f+T2，f终态f时 n＝n1，f+n2，f＝RT1，f + T2，f ＝ R × T1，f ×T2，f （2）
根据质量守恒有式（1）＝式（2），则pf ＝2piT1，f×T2，f＝ 2×0.5×105 × 273.15×373.15＝ 0.423× 105 （Pa）
TiT1，f+T2，f373.15273.15+373.151?7 25℃时，纯氮气在高度为0处的压力等于1×105 Pa，在高度为1000m处的压力等于9×104 Pa。含80%氮气的空气中氮的分压在高度为0处等于8×104 Pa。计算（1）空气中氮在高度为1000m处的分压；（2）空气中氧在高度为1000m处的分压，两种情况的温度均为25℃。
解 （1）根据气压公式p ＝ p0 exp（-MghRT）
在1000m处pN2＝pN2 ，0exp（-MN2 ghRT）
＝ 8×104 exp（-28×10-3 ×9.8×10008.314×298.15）＝7.2×104（Pa）（2）含N280%的空气在高度为0处总压p总，0为100100
p总，0＝pN2 ，0 × 80 ＝ 8×104 × 80 ＝ 1×105（Pa）
pO2，0＝p总，0-pN2 ，0 ＝ 1×105 -8×104 ＝ 2×104（Pa）在1000m处pO2＝pO2 ，0exp（-MO2 ghRT）
＝ 2×104 exp（-32×10-3 ×9.8×10008.314×298.15）
＝1.8×104（Pa）1?8 某气体的状态方程式为p（Vm-b）＝RT，推导出该气体的dpdz的表示式，式中，p是气压，z是高度。
解 在重力场中，气体的压力随高度的增加而降低。设有一薄层气体，离地面高度为z。令此薄层气体的厚度为dz，质量为dm，截面积为A。此薄层受来自其下面气体的压力p的向上力Fup＝pA，受来自重力（dm）g和其上面气体的压力（p+dp）的总向下力Fdown＝（dm）g+（p+dp）A。因为气体处于力学平衡，所以两种作用力相等，即
pA＝（dm）g+（p+dp）Adp＝-（gA）dm（1）气体状态方程p（Vm-b）＝RTpV＝n（bp+RT）
p（Adz）＝dm（bp+RT）
M pMAdz
dm ＝ bp + RT （2）
将式（2）代入式（1）得
d p Mgp
＝
dzbp+RT1?9 氧气钢瓶最高能耐压为150×105 Pa。在20dm3 的该氧气钢瓶中含1.6kg氧气，氧气的温度最高可达多少才不致使钢瓶破裂？
解 实际气体需使用范德华方程，查《近代物理化学》（第四版）（上册）附录七得氧气的范德华常量为
a0＝137.8×10-3 Pa ? m6? mol-2b0＝31.83×10-6 m3? mol-1
又
mO21.6×103
nO2＝ MO2 ＝ 32 ＝50（mol）
由p + nV22 a0（V-nb0）＝nRT得
T ＝ n1 Rp + nV22 a0（V-nb0）
150 × 105 + 502 × 137.8-× 10-31 ×（20×10-3 -50×31.83×10-6）
（20×103）2 ＝702.37（K）若用理想气体状态方程，则
＝ 50 × 8.314×
-3
T ＝ pV ＝ 150 × 105 × 20 × 10＝721.67（K）
nR50×8.3141?10 两个相连的容器，一个体积为1dm3 内装氮气，压力为1.6×105 N ? m -2 ；另一个体积为4dm3 内装氧气，压力为0.6×105 N ? m -2 。，当打开连通旋塞后，两种气体充分均匀地混合。试计算（，1）混合气体的总压；（2）每种气体的分压和摩尔分数。
解 （1）p总＝ n总V 总RT ＝（nNV 2 N+2 + nOV 2）O2 RT ＝ pN2 VV NN22 ++ VpOO22 V O2
＝1.6×105 ×1×10 -3 +0.6×105 ×4×10 -3
1×10 -3 +4×10 -3
＝0.8×105 （N ? m -2 ）
（2）xN2＝ nN2 n+ N2 nO2＝ pN2 VpN2 N2+ V Np2 O2 V O2 ＝ 0.4
xO2＝1-xN2 ＝0.6pN2＝xN2 p总＝0.32×105 （N ? m -2 ）
pO2＝xO2 p总＝0.48×105 （N ? m -2 ）1?11 试证明服从Dieterici方程式的气体的临界压缩因子Zc与气体的种类无关，其值等于2e2。证 Dieterici方程式为p ＝［RT（Vm -b）］exp（-aRTVm ） （1）
在临界点处有
抄抄Vp m Tc ＝0
抄抄V2 p 2 m Tc ＝0
将式（1）对Vm微分得抄p RT aa 1 抄V m T ＝ Vm-bexp -RTVmRTV2 m -V m -b
＝ pa -1 （2）
RTV2 mVm-b在Tc处有
pc RTc aV2 m ，c -V m ，c 1-b ＝0 得
a RTc
将式（2）对Vm微分得V2 m ，c ＝ V m ，c -b （3） 抄2 p ＝抄pa-1 + p -RTV2 m +（V m -b）2
2 a 1抄V2 m T 抄V m T RTV2 m V m -b
2 a 1
a 12
-+＝ p -+ p
RTV2 m（Vm-b）2RTV 2 m V m -b
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