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物理化学习题课 1. 在密闭容器中，让 NH4Cl(s)分解达到平衡后，体系中的相数是： ( B ) (A)1 (B)2 (C)3 (D) 4 2 气相中的大小相邻液泡相碰, 两泡将发生的变化是： ( A ) (A) 大泡变大, 小泡变小 (B) 大泡变小, 小泡变大 (C) 大泡、小泡均不变 (D) 两泡将分离开 3 半径为 110-2 m 的球形肥皂泡的表面张力为 0.025 Nm-1，其附加压力为： ( D ) (A) 0.025 Nm-2 (B) 0.25 Nm-2 (C) 2.5 Nm-2 (D) 10 Nm-2 4 在同一温度下，微小晶粒的饱和蒸汽压和大块颗粒的饱和蒸压哪个大? ( A ) (A) 微小晶粒的大 (B) 大块颗粒的大 (C) 一样大 (D) 无法比较 5 把细长不渗水的两张白纸互相靠近(距离为 d )，平行地浮在水面上, 用玻璃棒轻轻地在 两纸中间滴一滴肥皂液, 两纸间的距离将： ( A ) (A) 增大 (B) 减小 (C) 不变 (D) (A).(B).(C)都有可能 6 有两个电池，电动势分别为 E1和 E2： H2(p)KOH(0.1 molkg-1)O2(p) E1 H2(p)H2SO4(0.0l molkg-1)O2(p) E2 比较其电动势大小： ( C ) (A) E1 E2 (C) E1= E2 (D) 不能确定 7 下列电池不属于浓差电池的是： （ D ） (A) Tl(Hg)(a1)|Tl+(aq)|Tl(Hg)(a2) (B) Na(Hg)(a)|NaCl(m1)| NaCl(m2)|Na(Hg)(a) (C) Na(Hg)(a)| NaCl(m1)|AgCl(s)|Ag(s)Ag(s)|AgCl(s)| NaCl(m2)|Na(Hg)(a) (D) Ag(s)|AgCl(s)|NaCl(aq)|Na(Hg)(a)|NaCl(CH3CN 溶液)|Na(s) 9 用铜电极电解 0.1molkg-1的 CuCl2水溶液，阳极上的反应为 ( B ) (A) 2Cl- Cl2+ 2e- (B) Cu Cu2+ 2e- (C) Cu Cu+ e- 10. 将反应 2Hg(l)+O2(g)+2H2O(l) = 2Hg2+4OH 设计成电池， 当电池反应达到平衡时, 电池的 E 必然是： （ B ） (A) E=E (B) E=0 (C) E0 (D) E E2 (C) E1= E2 (D) 不能确定 7 下列电池不属于浓差电池的是： （ B ） (A) Tl(Hg)(a1)|Tl+(aq)|Tl(Hg)(a2) (B) Na(Hg)(a)|NaCl(m1)| MgCl2(m2)|Mg(Hg)(a) (C) Na(Hg)(a)| NaCl(m1)|AgCl(s)|Ag(s)Ag(s)|AgCl(s)| NaCl(m2)|Na(Hg)(a) (D) Ag (s)AgNO3(0.01mol.kg=0.90)AgNO3(0.1mol.kg=0.72)Ag (s) 9 用铜电极电解 0.1molkg-1的 ZnCl2水溶液，阳极上的反应为 ( B ) (A) 2Cl- Cl2+ 2e- (B) Zn Zn2+ 2e- (C) Zn Zn+ e- 10. 将反应 Ag (s)，AgBr (s)Br(a Br)Cl(a Cl)AgCl (s)，Ag (s) 设计成电池， 当电池反应达到平衡时, 电池的 E 必然是： （ B） (A) E=E (B) E=0 (C) E0 (D) E(-), 即作为氧化剂的电对的 电极电势值必须大于作为还原剂的电对的电极电势值。在标准状态时(NO3-/NO) (I2/I-)，所以在标准状态下该反应能自发进行。 当溶液的 H+浓度变为 10-7 mol dm-3时，需先根据能斯特方程计算出在该条件下 NO3- /NO 电对的电极电势： (NO3-/NO) = (NO3-/NO) + )( )()( lg 3 05917 . 0 4 3 NOP HCNOC 当 P(NO) = 1.01325105 Pa, C(NO3-) = 1 mol dm-3时, 可简化为： (NO-3/NO) = (NO3-/NO) + lgC4(H+) 3 059170. (NO3-/ NO) = 0.96 +lg(10-7)4 = 0.41V 3 059170. 此时, (NO3-/NO) (I2/I-), 反应不能自发进行。 习题 6.2-6 293K 时，乙醚-水、汞-乙醚、汞-水的界面张力为 10.710- 3，37910-3，37510-3Nm-1，在乙醚与汞的界面上滴一滴水，试求其接触角。 解： = =0.3738 68.05。 习题 6.2-7 293K 时水在石蜡面上的接触角为 105，试求黏附功Wa和铺 展系数S 。已知水的表面张力为 72.810-3Nm-1。 解：粘附功： = 72.8 10-3(1+cos105)N m-1=-54.0 N m-1 铺展系数： =72.8 10-3(1-cos105)N m-1=91.6 N m-1 因此水不能在石蜡表面铺展，但可以沾湿石蜡。 习题 6.2-8 氧化铝瓷件上需要涂银，当加热至 1273K 时，试用计算接触角 的方法判断液态银能否润湿氧化铝瓷件表面？已知该温度下固体 Al2O3的表面张 力为 1.0Nm-1，液态银表面张力为 0.88Nm-1，液态银与固体 Al2O3的界面张 力为 1.77Nm-1。 解： cos ( )/ Ag =(1.00-1.77)/0.88 = -0.875 。 所以，液态银不能润湿 Al2O3瓷件表面。 习题习题 7.1-27.1-2 放射性同位素 的蜕变 现有一批该同位素的样品， 经测定其活性在 10 天后降低了 38.42，求蜕变速率常数、半衰期及经多长时 间蜕变 99.0。 解：放射性同位数的蜕变为一级反应，同一级反应速率方程式。 所以，k1=0.0485 天-1， 蜕变 99.0所需时间 习题习题 7.1-37.1-3 氯化重氮苯在水中分解 C6H5N2Cl+H2OC6H5OH+HCl+N2 ，35时测定不同时间释放的氮气体积为 t/min20406080100120140 VN2/10- 3dm3（标准 状态） 15.026.936.043.449.553.757.671.2 试确定该反应的级数和速率常数。 解 C6H5N2Cl+H2OC6H5OH+HCl+N2 t=0 n0 0 t=t nt n0-nt t= 0 n0 n0=PV/RT nt=P(V-Vt)/RT 用尝试法，按一级反应速率方程式： 由题给数据计算出 ln（V-Vt）的值，将 lnV=4.27 代入上式计算 k1的值列表 如下： t/min20406080100120140 ln(V- Vt) 403 3.793.563.333.082.862.61 k10.0120.0120.01180.01180.01190.01180.0119 计算所得各组数据的 k1值基本相同，所以，该反应为一级反应， k1=0.0119min-1 习题习题 7.1-47.1-4 某一级反应，35min 反应物消耗 30，求速率常数 k 及 5h 反应物 消耗的百分数。 解：由一级反应速率方程式 所以 k1=0.0102min-1，反应经过 5 小时后，反应物消耗的百分数为 x。 习题习题 7.1-67.1-6 反应 A+BP 的速率方程为-dc(A)/dt=kC(A)C(B),298K 时 k=1.510-4dm3mol-1s-1，当初始浓度 C0(A)=0.4moldm-3，C0（B） =0.6moldm-3时，求半衰期 t1/2(A)和 t1/2(B)。 解：由速率方程的积分式 习题习题 7.1-77.1-7 某一级反应 600K 时半衰期为 370min，活化能为 2.77105Jmol-1，求该反应在 650K 时的速率常数和反应物消耗 75所需的 时间。 解：由一级反应的动力学特征 由 Arrheins 公式 由一级反应速率方程式 所以反应物消耗 75所需时间 t=10.65min 习题习题 7.1-87.1-8 已知反应 CCl3COOHCO2+CHCl3 在 90时速率常数为 3.1110- 4s-1，70时为 1.7110-5s-1，求该反应的活化能及 50时的速率常数，并判 断该反应的级数。 解：由 Arrhenius 公式 所以该反应的活化能为 E=1.50105Jmol-1 当反应温度为 50时， 所以 k(50)=6.5810-7s-1。 由题中反应速率常数的单位 s -1可知，该反应为一级。 习题习题 7.1-107.1-10 某乳制品在 28时 6h 就开始变酸，在 4的冷藏箱中可保鲜 10d，估算该酸败过程的活化能。 10.解： 由 Arrhenius 公式 例例 8.2.38.2.3 在 298.15K 时，已知= 0.80V，= 1.09V，AgBr (s)的溶度积Ksp = 4.5710，试设计电池，计算 298.15K 时 AgBr (s)的标准生成 Gibbs 自由能 f G。 解：AgBr (s)的溶解反应 AgBr (s) Ag(a Ag) + Br(a Br) 设计成电池 Ag (s)Ag(a Ag)Br(a Br)AgBr (s)，Ag (s) 负极（氧化反应）：Ag (s) Ag(a Ag) + e 正极（还原反应）：AgBr (s) + e Ag (s) + Br(a Br) 电池反应：AgBr (s) Ag(a Ag) + Br(a Br) E= = ln Ksp 所以 = + ln Ksp = 0.80V + 8.314 J K mol298.15K /(196485 C mol)ln(4.5710) = 0.07V AgBr (s)的生成反应 Ag (s) + 1/2Br2(l) AgBr (s) 设计成电池 Ag (s)，AgBr (s)Br(a Br)Br2 (l)，Pt (s) 负极（氧化反应）：Ag (s) + Br(a Br) AgBr (s) + e 正极（还原反应）：1/2Br2 (l) + e Br(a Br) 电池反应：Ag (s) + 1/2Br2(l) AgBr (s) E= = 1.09V 0.07V = 1.02V fG(298.15K)= rG(298.15K)= nF E = 196485 C mol1.02V= 98.41 kJ mol 习题习题 8.2.48.2.4 电池 Zn (s)Zn(a = 0.1)Cu(a = 0.1)Cu (s) 已知 298K 时， Cu2+/Cu =0.337V，Zn2+/Zn = 0.763V，计算（1）电池的电动势；（2）电池 反应 Gibbs 自由能变化值；（3）电池反应的平衡常数。 解：负极（氧化反应）：Zn (s) Zn(a Zn) + 2e 正极（还原反应）：Cu(a Cu) + 2e Cu (s) 电池反应： Zn (s) + Cu(a Cu) Zn(a