【物理化学(全册)习题(答案)】在学习物理化学的过程中，习题的练习是巩固知识、提升理解能力的重要环节。为了帮助学生更好地掌握这门课程的核心内容，本文将围绕《物理化学（全册）》中的典型习题进行整理与分析，并提供详细的解答思路，以期为学习者提供一份实用的学习参考资料。
一、热力学基础
物理化学中，热力学部分是整个课程的基础，涵盖了能量转换、状态函数、熵变、吉布斯自由能等核心概念。以下是一道经典题目：
例题：
计算1 mol理想气体从273 K、101.3 kPa可逆膨胀到298 K、50.65 kPa时的ΔU和ΔH。
解答：
对于理想气体，内能变化ΔU仅与温度有关，因此：
$$
\Delta U = n C_v \Delta T
$$
其中 $ C_v $ 为定容摩尔热容，对单原子理想气体 $ C_v = \frac{3}{2} R $，代入数据得：
$$
\Delta U = 1 \times \frac{3}{2} \times 8.314 \times (298 - 273) = 311.775 \, \text{J}
$$
而焓变ΔH则由：
$$
\Delta H = n C_p \Delta T
$$
由于 $ C_p = C_v + R $，所以：
$$
C_p = \frac{5}{2} R = \frac{5}{2} \times 8.314 = 20.785 \, \text{J/mol·K}
$$
$$
\Delta H = 1 \times 20.785 \times (298 - 273) = 519.625 \, \text{J}
$$
二、相平衡与溶液
相平衡部分涉及拉乌尔定律、亨利定律、活度系数等概念。以下是关于稀溶液的一个问题：
例题：
已知苯-甲苯混合液在一定温度下符合拉乌尔定律，当苯的摩尔分数为0.4时，其蒸气压为120 mmHg；甲苯的纯物质蒸气压为60 mmHg。求该混合物的总蒸气压。
解答：
根据拉乌尔定律，各组分的分压为：
$$
P_{\text{苯}} = x_{\text{苯}} \cdot P^{\circ}_{\text{苯}} = 0.4 \times 120 = 48 \, \text{mmHg}
$$
$$
P_{\text{甲苯}} = x_{\text{甲苯}} \cdot P^{\circ}_{\text{甲苯}} = 0.6 \times 60 = 36 \, \text{mmHg}
$$
总蒸气压为两者的和：
$$
P_{\text{总}} = 48 + 36 = 84 \, \text{mmHg}
$$
三、化学动力学
化学反应速率是研究化学反应快慢的重要内容，下面是一道关于速率方程的问题：
例题：
某反应 A → B 的速率方程为 $ r = k [A]^2 $，初始浓度 [A]₀ = 0.1 mol/L，k = 0.02 L/(mol·s)。求反应进行10秒后的[A]。
解答：
这是一个二级反应，其积分速率方程为：
$$
\frac{1}{[A]} = \frac{1}{[A]_0} + kt
$$
代入数值：
$$
\frac{1}{[A]} = \frac{1}{0.1} + 0.02 \times 10 = 10 + 0.2 = 10.2
$$
$$
[A] = \frac{1}{10.2} \approx 0.098 \, \text{mol/L}
$$
四、电化学
电化学部分涉及电池电动势、电极电势、能斯特方程等内容。例如：
例题：
计算标准氢电极（SHE）与铜电极组成的原电池的电动势（E°），已知 $ E^\circ_{\text{Cu}^{2+}/\text{Cu}} = 0.34 \, \text{V} $。
解答：
标准氢电极的电势为0 V，而铜电极作为正极，其电势为0.34 V。因此，电池电动势为：
$$
E^\circ_{\text{cell}} = E^\circ_{\text{cathode}} - E^\circ_{\text{anode}} = 0.34 - 0 = 0.34 \, \text{V}
$$
五、表面现象与胶体化学
表面张力、吸附作用、胶体稳定性等也是物理化学的重要内容。例如：
例题：
已知水的表面张力为72.8 mN/m，若在水中加入少量表面活性剂后，表面张力降至30 mN/m，求表面活性剂的吸附量（假设温度为25℃）。
解答：
使用Gibbs吸附公式：
$$
\Gamma = -\frac{1}{RT} \frac{d\gamma}{dc}
$$
若表面张力随浓度变化为线性关系，则：
$$
\Gamma = -\frac{1}{RT} \cdot \frac{\Delta \gamma}{\Delta c}
$$
设 Δγ = 72.8 - 30 = 42.8 mN/m，R = 8.314 J/mol·K，T = 298 K，
$$
\Gamma = -\frac{1}{8.314 \times 298} \cdot \frac{42.8 \times 10^{-3}}{\Delta c}
$$
具体数值需根据实验数据进一步计算。
结语
通过系统地练习《物理化学（全册）》中的各类习题，不仅能够加深对理论知识的理解，还能提高解决实际问题的能力。希望本文提供的习题与解答能够对广大学习者有所帮助，在学习过程中不断积累、思考与进步。
