中国石油大学物理化学历年考研计算题

1、25C时标准摩尔熵为191.6 J mol-1 K-1。求整个 过程的Q ,W, U, H, S 及 AG。(20 分)1 二 1 _T3 p3- T2 p2二 2501.450沖而J二 304.75K2.（热力学定律06）现有4 mol氮气，从750 K、150 kPa，先恒容冷却使压力降至50 kPa,再绝热可逆压缩至 100 kPa。氮气视为理想气体,pM= nRT|p2V2= n R Tp2 / p1=T2 /T|T2=p2Ti/ p-i =250 K1# Q =Qj +Q2 =Qj = nCV,m(T2 TJ = 4x2.5x8.314x(250750)= -41570JU = nC

2、V,m(T3 -TJ =4 2.5 8.314 (304.75 - 750) =37018J心H =n Cp,m(T3T1)=43.58.314q304.75 750) = -51825JnCV,ml n 匕=4 汉2.5 汉 8.314 汽I 门空二一91.34J KT1750 ：G =- ：(TS) ；H -(T3S3-S1)Tip0心S0 = nCpmIn + nRln 竺=292.80 -13.48 = 279.30J KT0P1S 二 S0S0 =4S =4 191.6 279.30 =1045.12J KS3 7：S =954.38J KG = H -(T3S3 -T1S1) =

3、- 51825- (304.75X 945.38- 750X 1045.12)=441168 J4.（热力学定律，化学平衡 06）已知298 K时的基础热数据如下：（15分）C2H6C2H4(g)H2(g)4 H月/kJ mol，84.6852.260S/J mol *K*229.60219.56130.684反应：C2H6(g)= C2H4(g)+ H 2(g)计算：(1) 298K, 100kPa下罕Hf、厶用左、厶(黑，此条件下反应能否自发进行？(2) 298K时，此反应的 K71(3) 设此反应的 Hm不随温度变化，计算 425 K时此反应的K及Gm解：反应：C2H6(g)= C2H4

4、(g)+ H 2(g)rH 忙=52.26+84.68=136.94 kJ mol /；=219.56+130.684 229.60=120.644 J mol J K：rGm= rH T ：rSm=136940 298X 120.644=100988 J mol 二 0,不能自发进行(2) 街Gm = -RTI nK 日 K = exp -=1.985108 RT丿(3) 425 K 时，Gm= -Hm T 2=136940 425X 120.644=85666 J mol津 2.957 10418.314 4252.（热力学定律05）甲苯在100 kPa时的沸点为110C。若在100 kP

5、a,110C条件下将1mol液态甲苯蒸发为气 体，求该过程的 Q,W, U, H, S,G; （b）若始态温度为110C、压力为50 kPa条件下, 将1mol液态甲苯恒温蒸发为气体，然后将其慢慢加压到100Kpa,110 C的终态，求此过程的 U, H, SAG已知110C时甲苯的汽化热为 33.273 kJ mol-1解：(a)H ；=33.273 kJ molQ= H= 33.273 kJW= pV= RT= 8.314X 383.15= 3185.5 J U= Q+W= 30.087 kJ mol-1 S= H/T= 33273/383.15=86.84 J K-1 G=0(b) U,

6、 H, S G 均同(a)22.(热力学定律04)在 101.325kPa、278.5K ,。6出(1)宀 CgH6(s )的.Hm =9956J/mol , Cp,m( C6H6,l)=127.3J/mol K ,cp，m( C6H6,s)=123.6J/mol K。假定体系的C p,m不随温度改变，试求在268K 下 C6H 6(l) fC6H6(S)过程的 dH m=Sm解:(15 分) Hm(268)= . ：H= . H1+ . H2-：H3=. Hm (278.5)+ C p,m (l) Cp,m (s)278.5 268=9956+(127.3 123.6) X 10.5=999

7、4.85 J/mol9956 aa(268) ：S= S1+ ：S2 ：S3=+ Cp,m (l) Cp,m (s)ln278.5278.5268=35.85 J K-1 mol1、(热力学定律03)将1mol惰性气体在27C和1013.25kPa的始态，恒温可逆膨胀至101.325kPa的终态，请计 算此过程的AS, Q、W、厶U , ：H , GA，假定在此条件下惰性气体为理想气体。解:惰性气体为单原子lmok冏温可逆 p=101325kPa_ 內=101T 不变，=U= =H=0W=nRTln 匹=5743 JP1Q= W=5743.Q-1.:S= =19.14 J.KTlG= lA=

8、T lS= Q=5743 J2、(热力学定律03)已知在100 C时水的饱和蒸气压为101.325kPa ,在此条件下水的摩尔蒸发焓 vapHm=40.64kJ.mol -1,在一个体积恒定为10.0m3的真空容器中注入 5mol的水，恒温100 C 求：(1)达到平衡时，容器中水的蒸气压P(fO)为多少？(2)此过程的Q、W、二U , ：H分别为多少？的 / 八 nRT 5 汉 8.314 汉 373解：(1) p= =1551PaV104(2)5.H= . Hi + . H2= Hi=5 X 40.64kJ=203.2 kJW=0-3.U= . Ui + . U2= Ui= H - . ：

9、(pV)= . ：H nRT=203.2 5X 8.314X 373X 10 =187.7kJQ= U=187.7kJ 1、(热力学定律02)将1mol He在127C和0.5MPa的始态恒温可逆压缩至1MPa的终态，请计算此过程的.S,Q、W、厶U，. H，. ：G，A。假定在此条件下 He为理想气体。叵温可逆pa= 1M “ImoL解：He为理想气体 齢05 M PaT 不变，=U= =H=0W=nRTIn 空=2305 JP1Q= W= 2305 JQ-1S= = 5.76 J.KT. ：G= ：A= T ：S= Q=2305 J2、(热力学02)NO的蒸汽压p(mmHg)经验公式如下：

10、Inp0=23.136-1975/T(-200C到-161 C，固态的蒸汽压)Inp=19.434-1568/T(-163.7C到-148C,液态的蒸汽压)计算(1)蒸发热 (2) 升华热(3)熔化热 (4)三相点的温度一Ah解：(1)比较式：ln p0= +CInp0=19.434-1568/TRT-vapH m=1568R=13036 J.mol(2) 同理升华焓:subHm=1975R=16420 J.mol-1-1(3) 熔化焓 =fusH m= =subH m -vapHm=3384 J.mol(4) 三相点的温度下：固态的蒸汽压=液态的蒸汽压19.434-1568/T=23.136

11、-1975/T解得温度：T=110K2、(热力学定律01)99已知：纯水 Cp,m =76J/mol.K 水蒸气 Cp,m =33J/mol.K，纯水 vapHm (100 C )=40.63kJ.mol若在10L的绝热活塞筒，在恒压100kPa时放入1mol30 C纯水，并充入3mol 150 C水蒸气,忽略水的体积及水蒸气的非理想性时，试求：(A)体系的平衡相态(B)体系的终态温度T2(C)始终态-：S ：H。解：绝热恒压10LIQQtPa叵压lOOkPa:1lmnlSOC 纯水T23mol 150 101(A) 1mol 水由 30Ct 100C需吸热：Q=1 X 76X (100 30

12、)=5320 J3mol水蒸气由 150Ct 100 C放热：Q=3X 33 X 50=4950 JQ2Q,还需一些水蒸气冷凝为水，其量为：5 = 5320 4950 =9.107 X 10-3mol40630最终体系的平衡相态为100C,有水1.0091mol，有水蒸气 2.9909mol,(B) 体系的终态温度为100 C(C) 绝热恒压，.H=0S= S1(1mol 水 30 Ct 100 C)+.：S2(3mol 水蒸气 150 100 C )3+ ：S3(9.107X 10- mol 水蒸气t水)=nCp,m(水)ln 373 + nCp,m(水气)ln 373 -州 H m3034

13、23373-1=15.769-12.454-0.992=2.35 J.K1、(热力学定律00)1摩尔理想气体在 300K由30 L膨胀至100 L,试求下列过程的.S, Q、W、厶U。(A) 恒温可逆膨胀至终态(B) 向真空膨胀至终态解：(A) 1摩尔理想气体 300K由30 L恒温可逆膨胀至 100 LAV2U=0W= nRT ln - = 3003 JV1-1Q= W =3003 J. ：S= Q/T=10.01 J.K(B)问真空膨胀是不可逆过程；：U ：S同(A) , Q=0 , W=01、(热力学定律99)1mol H 2O(l)在 101.325kPa 下，由 25C加热到 150

14、C，假定 H20(g)为 i,g , H2OQ)不可压缩,试求该过程的AS、.汨、W，并绘出该过程的 T-H示意图。提示： 出0在101.325kPa, 100C时将发生相变。有关热力学数据如下：H2O(l)H20(g)Cpm(平均)/J.K-1.mol-175.29135.58 lgH m?(H2O,373.15K)/kJ.mol -1 =40.69解：在 101.325kPa 下:-S= :-S1+ LS2+ =S3373373-i.Si=Cp,m,Ll n=75.291 In=16.902 J.K298298AH 40690-i.：S2=109.088 J.KT 373423423-1：

15、S3= Cp,m,gl n=35.58 ln=4.476 J.K373373-1.S=130.466 J.KV= p i_V= pVg= nRT2= 1 X 8.314 X 423= 3516.8 J. ：H= .： H 1+ .： H 2+ .-： H 3=75.291 X (100 25) + 40690 + 35.58 X (150- 100)=48116 J8#1.（多组分系统热力学 06）苯（A）和甲苯（B）形成理想液态混合物。二者的饱和蒸汽压与温度的关系如下，且它们的气化焓与温度无关。（20分）T/CpA/kPapB/kPa90135.0627.73100178.6539.06现将

16、含B的摩尔分数为0.3000的A与B的混合气体恒温 95 C加压，试求:（1） 95 C时组分A、B的饱和蒸汽压解:压力加到多大时出现第一滴液体，此液相中含B压力加到多大时气相开始消失，剩最后一个气泡,(1) l n 匹P1AH 1R J11T2的摩尔分数是多少?此气相中含B的摩尔分数是多少?P3对苯(A): ln135.06 R 363368178.65ln135.06辿丄-丄R 363 373式/式得：p3二 pA =155.6kPa对氯苯(B): ln 広一27.73.岀丄一丄R 363368严27.73岀丄-丄R 363373式/式得：pp33.0kPa（2）此时yB = 0.3000

17、 =PbPaPbpBXB=33.0xbPaO-Xb)PbXb 155.6(1 - Xb) 33.0xb得：xb = 0.67此时xb = 0.3000p = Pa(1 -Xb) PbXb = 73.8k Pap = Pa(1XB ) - pBXB 二 109.7k P ayBPbPaPb33.0 0.30.09109.72. （多组分系统热力学 05）20C时，HCI气体溶于苯中形成理想溶液。达到气液平衡时，液相中HCI的摩尔分数为0.0385，气相中苯的摩尔分数为 0.095。已知20C纯苯的饱和蒸汽压为 10.010 kPa求（a）气液 平衡时气相的总压 （b）20 C时HCI在苯溶液中的

18、亨利常数 kBPbPaPb=y b =1-0.095pB =91.687 kPa解：（a）苯为溶剂 A :Pa= pA 1 - Xb =10.01 X （1 0.0385）=9.6246 kPa9#p=pA+p b=9.6246+91.687 =101.31 kPa(b) Pb =kB XbkB= pB / xb =2381 kPa#3、（多组分系统热力学 04）CS2和CH3COCH3是一个完全互溶的强烈偏差体系，今有一个液相组成为x（CS2）=0.2（摩尔分数）的该体系，在101.325kPa、317.5K下达到气液平衡。实验测得气相组成为 y（CS0=0.38（摩 尔分数）。请依据以下数

19、据计算该液态体系中 CS2和CH3COCH 3的a和。心vHm/(kJ.mol -1)Tb/K（正常沸点）CH3COCH332.37329.7CS227.78319.7(15 分) 解：CS2(B)和 CH3COCH3(A)体系，_ Pa _ PyAaA=Pa PaaA= A，对B的公式类推（B代替A即可）Xa纯组分的蒸气压用克-克方程计算:P1对 CH3COCH3(A) : T1=329.7K p1=101.325kPa T2=317.5K：vHm=32370 J.mol得 p2= Pa =0.6352 X 101.325kPa对 CS2(B): T1=319.7Kp1=101.325kPa

20、 T2=317.5K：vHm=27780 J.mol#P2= pB =0.9301 X 101.325kPa#aA=pyA*Pa0.62=0.97510.63520.9761 A =1-0.2=1.220aB =pyB*Pb0.38=0.40860.93010.4086A=0.2=2.0431、(多组分系统热力学 01)A、B为部分互溶液-液混合物，25C时，pA*=10kPa, p B*=15kPa，当100kPa下A+B平 衡时分两相，其中 Xa( a相)=0.9，xa(B相)=0.1试求：(A) 25 C在1molA中加入B,使体系由浊变清时，B的加入量；(B) 25 C向上述混合液中继

21、续加入B,使体系由浊变清时，B的加入量；(C) 若25 C, 20kPa时，平衡气相的组成为 Ya=0.6 ,则液相活度系数丫 A(a卜丫 a(3 )= ?(D) 根据以上数据，画出 25C时体系的气液平衡 px图。(E) 体系的Tx图是否会出现最高共沸点？解:(A)在1molA中加入nBB, xa( a 相)=0.9=nB =1=0.111mol0.9(B) xa(3 相)=0.1XA( a 相)=0.1 =11 nBn B =9mol(C)a( a )=Pa*PaXa=pyA1 *PaXa20 0.6=1.333100.9(D)B ( 3 )=pyB*200.6=12100.1p B XB

22、15 kPa(E)体系的Tx图不会出现最高共沸点，而会出现最低共沸点。3、(多组分系统热力学 00)甲醇和乙醇可形成理想液态混合物。已知甲醇(l )和甲醇(g)的厶fGm?为-166.4 kJ.mol-11 1和-162.0 kJ.mol -。乙醇正常沸点为 78.5 C,汽化热为 38.57 kJ.mol -。试求：x=0.50的理想液态混合物在 25C时，其饱和蒸气的组成。解:缺点是未说明 fGm?是298K的。先求出纯乙醇(B)、甲醇(A)在25C的饱和蒸气压， 再求混合物的饱和蒸气压。(1)纯乙醇：Ti=351.5KP1 =101.325kPa T2=298K p2 =? 的饱和蒸气压

23、(3)P2 也 vap H m ln *P1求得 p2 =9.477kPaCH3OH(I)= CH 30H(g) rGm = RTInKK =exp Gm其中厶vapHm=38570 J.mol? 1可看作反应， rGm = 162.0+166.4=4.4 kJ.mol-=expRT44001=0.169 8.314 x 298 丿? pK = z.p* ? ?p 甲醇=K -p=0.169 x 101.325kPa=17.124 kPaPaXapAxapBxb17.125 汇 0.517.1250.59.4770.5=0.644yB=1 y A =0.3563、（多组分系统热力学 99）n-

24、C5H12（B）/n-C6H14（A）体系可组成理想液态混合物，今有10mol该混合物体系，总组成Zb=0.105 （摩尔分数）。试求在 755C时：（1）混合物在131.72kPa时的状态（通过计算判定）（2）已知该体系在 129.70kPa时，处于气液两相平衡态，则该状态下气液两相数量 nG, nL= ?气液两相组成 yB,XB=?已知 75.5 C时：PA*=117.537kPa,p B*=279.657kPa解：A、B 共 10mol, 75.5C时:PA*=117.537kPa, pB*=279.657kPa，总组成 zb=0.105（1）理想液态混合物，pA*p p b*，应为气液

25、两相共存：p= pa*xa+ pb*xb= Pa*（1 xb）+ pb*xb*P 一 PbxB =* rPa 一 Pb131 .72 -117 .537=0.08745(2) p=129.70kPa 时，同理可得:Xb129 .71 -117.537279 .657 -117.537=0.07502279 .657 -117.53712#匹= g = 279.657O.。7502 =0.1“8p p129.70J 31I0. 075020.1050.16180.05680.08678=0.6545n l 0.1618 - 0.105引杠杆规则：=n 0.1618 -0.07502n L =0.

26、6545n=6.545moln g=10 6.545=3.455mol#3.(化学动力学06)某气相反应 2A(g) t A 2(g)(15 分)在298K恒容条件下测得组分A初始分压Pa,0与惊2关系如下:PA,0/Pa 10132545033t1 2 /s40090013#己知反应速率只与 A有关，初始时只有 A，且各组分可视作理想气体，试:(1)写出半衰期切2与Pa,0、kA、n的关系式依据所给条件，求反应级数 n,反应速率常数kA若反应在350 K下的温度系数kT 10K /kT为3，则反应的活化能Ea为多少?某气相反应 2A(g) t A2(g)解: (1)2n1ln 2除1级反应，

27、有t12；对1级反应b 2 =k(n 1) Pa,0,看数据不是1级。由(1)知:(t12PA,o)(t12PA,o)2400 101325n4 =900 45033心40045033 nd( )900101325n 10.4444 (0.4 444n1=1n=2t1 2 pA,0k12.467 10* PaS400 101325905033 =观宀 Sk = k2 二 2.467 10* Pa S， T=345 K t T2=355 Kk2 = 3k1#匕 R 1T2 yk-Ea = J1 I 二 111.869kJ mol4345 3553 (化学动力学05)反应 A(g)=B(g)在 2

28、98K 时，k+为 0.20 s-1 ,k-为 5.0 x 10-4 s-1,温度增加到 310 K 时,k+ 和均增加为原来的2倍。请计算(a)298 K时平衡常数。(b)正逆反应的活化能 E+和E-解：(a) K 亠 k+/k-=0.25 10 =400,k2Ea 11-1（b） ln 一= 一 -一Ea=44.365 kJ molk1R T 1T2 j4、（化学动力学 04）N2Ot N2+1/2 O2是一个一级反应，实验测得该反应的半衰期为：切2（455 C ）=6.5 X 105S;4ln 2t1/2（550 C ）=5.4 X 10 S。试求该反应在 455C时反应的速率常数， 以

29、及455 C550 C反应活化解：一级反应,在 455C (=728.15K)时,在 550 C (T2=823.15K)时,k1 =k2 =引阿仑尼乌斯方程:ln$k1ln26.5 105In 25.4 104Ea6 -1=1.066 X 10 S5 -1=1.2836 X 10 S14#代入数据得：E a =130525 J mol4、（化学动力学03）在T、V恒定的条件下，反应 At b中，A的初始浓度CA,0=1mol.dm-3。t=0时，反应的初 速率a,0= =0.001mol.dm -3.S-1；若假定该反应为1级反应，请计算反应的速率常数 k、半衰 期t1/2以及反应到CA=0

30、.1mol.dm -3时所需的时间为多少？解：反应A t b为1级-3-3 -1- A,0=kCA,0=k X 1 mol.dm =0.001mol.dm .S-1k=0.001S丄 ln 2t1 =693S2 kt= - ln =2303S k C A4、（化学动力学02）（题中p总=119990Pa错，因反应进行压力应增大， 可能是p总=1199900Pa ） 气相反应A t B+C为一级反应，500K时将0.122mol A引入0.76dm-3的真空容器中，经1000s后测得系统总压 p总=119990Pa,请计算该条件下的反应速率常数k和半衰期打公細nRT 0.122 汉 8.314

31、汇 500解：Pa,0=3=667308 PaV0.760t=1000S 时，Pa+2（Pa,0 Pa）= p 总设 p 总=1199900PaPa=2pa,0 P 总=134716 Pa#15-3-1=1.6 X 10 Sln 21 Pa0 1667308k=ln =Int pA 1000134716#5、(化学动力学 01)实验发现丫射线照射12 C6H6体系将按下式反应:C6H12 k|C6H11 +H k oC6H11 +I C6H11I+I H +I2 *HI+I (3)k42I I2(4)其中k2、k3、k4均以I2浓度表示。试导出：(A)基元反应(1 )(4)的速率方程微分式(B

32、) 体系中I 、 H 、C6H11 、 I2浓度随时间的变化率(C) 体系中I2浓度随时间的变化率。解：(A) V1=k1C6H12V2=k2C6H11 I 2V3=k3H I 22V4=k4l (B) d I = k2C6H11 I 2+ k3H I 2 2k4I 2dtdH -=k1C6H12 k3H I 2dtdC6H 11 - =k1C6H12 k2C6H11 I 2d 1222 = k4I 2 k2C6H11 I 2 k3H I 2dt(C) 用定态法：=0，=0,=0得：2k1C6H12=k3H I 2 =k2C6Hn I 2= k4I 代入得：d丨2 = k1C6H12dt4、(

33、化学动力学 00)反应 A(g)+2B(g)=实验发现：(1 )当初浓度1V =kpA Pb。C(g)+D(g)在一密闭容器中进行。假设速率方程形式为2PA,0=200mmHg , pB,0=800mmHg时，反应过程中InpA随时间的变化率鋼产与PA无关(2) 当初浓度PA,0=400mmHg , pB,0=800mmHg时，牛为常数，且测得 500K和510K Pa该常数为 0.200(atm.min)-1 和 0.400(atm.min)-1试求：(A) a、B和500K时的k(B)化学反应活化能 Ea1 一解：反应A(g)+2B(g)=C(g)+D(g)速率方程为2v = kpApB,

34、d ln Pa=1 dpA = k pZpB=KaPaPbdtPa dt由(1) 知,d ln Pa与Pa无关，由式得：a =1dt由(2)知，V 为常数，Pb=2pa ,Pa而；=kAPa Pb -KaPa 2 Pa = Ka2 : pA ：(A)即：dP = kAPApB：dt占=kA2 2PA =Ra2 : PA=C(常数)，故：3 =1PaPa(B)由 kA2 1 PA=C(常数)= 2kA500K :-1C(常数)i =0.200 (atm.min)-1k A1 =0.100 (atm.mi n)510K :-1C(常数)2 =0.400 (atm.min)-1k A2 =0.200

35、 (atm.mi n)InkA2 = Ea kA1 REaRl n 21 1500510-1=147 kJ.mol4、(化学动力学 99)某气相反应2A(g) tA2(g)为简单级数反应，在恒温恒容下测得组分A初始分压Pa与t1/2关系如下：PA/Pa4133034397t”2/s832.21000.0已知反应速度只与 A有关，初始时只有 A，且各组分可视为i,g，试求：(1 )反应级数n,反应速率常数 kA(2) 若反应在400K下温度系数丫 =2，则反应的活化能 Ea为多少?解：(1)对1级反应 切2应与A的初始压力无关，故不是1级反应。n ：丄2 1对 n 级反应：t 1 =百 ,(t1

36、 Pa,o)1 =(t1 Pa,o)2/2 k(n 1)Pa,0丿 2/2n1n1832.2X (41330)=1000.0 X (34397)18解得：n=2kat =PaPa,okA p A,0kA=1 = 1k A =t p a o 832 .2 汉 413302 ，-8 -1 -1=2.907 x 10 Pa .S(2)温度系数y =kA(T 型=2 kA(T)EaRln77 =136.394 kJ.mol(1 1 、I400410 丿法2 :Ea =RT2 d ln kA = rt2 dkA =8.314 x 4002 x 0.仁 133.048kJ.mol-1 dtkAdt1.(电

37、化学05)已知(Sn4+/ Sn2+) =0.15V , 0 ( Fe3+/ Fe 2+) =0.77V，用这两个电极组成原电池，(1) 写出电池反应和电池符号；(2)计算原电池的E0和厶G0(F=96485C/mol) ； (3)若其他浓度不变,c (Sn2+)=1.0 x 10-3mol L-1时,求E; (4)计算该反应的K; (5)该电池在使用一段时间后， E是变大还是变小？为什么？解：(1)电池 Pt| Sn2+, Sn4+ | Fe3+/Fe 2+ |Pt电池反应：Sn2+2 Fe3+ = Sn4+ +2 Fe 2+(2) E=f ( Fe3+/ Fe 2+) 0 (Sn4+/ S

38、n2+) =0.77 0.15=0.62 V：rGm= ZFE0= 2X 96485x 0.62= 119641 J - mol-1(3) E= E0RTln 丄=0.62 8314 298 in 丄=0.5313 VZFcSn22 964850.001(4) ：rGm= RTl nK0厶rG；RT=exp-11964120=9.37 x 108.314 298(5)电池在使用一段时间后，E变小。反应物减少，反应向平衡移动，直到E=05、(电化学04)氢氧燃料电池技术是目前受到广泛关注的清洁动力技术之一，电池的运行分为纯氢、 纯氧和纯氢、压缩空气两种工作方式。己知：298.15K 时， r(H

39、2O,H+|O2(g) |Pt)=1.229V。试求：(1)写出氢氧燃料电池的电池反应式和阳极、阴极反应式并标出反应电子数。(2) 写出氢氧燃料电池的电池结构简式。(3) 当电池两极工作压力均为300kPa时，试计算在298.15K时以纯氢、纯氧和纯氢、19压缩空气供氧工作时电池的电动势。(假定空气中02摩尔分数为21%)（15 分）(15 分) 解：阳极反应:阴极反应:电池反应:出宀2H+2e1 + -O2+2H +2e H2O 21出+ 02宀H2O 反应电子数2220Pt| H2（g） | H2O,H + |O2（g） |Pt纯氢一纯氧电池=1.229+ 8.314 298.15 ln

40、3. 3 1=1.441V12 96485RTE = EJ ln 2FPH?同理，纯氢一压缩空气电池l8.314x298.15 r-1E =1.229+ln 33 0.21 J=1.240V2 汉 964853、(电化学03)已知Ag + |Ag和Fe3+,Fe2+|Pt在25C时的标准电极电势分别为0.799V和0.771V ,(1)请计算反应：Ag+ Fe 3+= Fe2+ Ag +在 298K时的平衡常数。设实验开始时取过量的Ag和0.100mol.dm-3的Fe(NO3)3溶液反应，求平衡时溶液中Ag +的浓度(设溶液为理想溶液)。解：(1)反应：Ag+ Fe3+= Fe2+ Ag+

41、设计为电池 Ag | Ag + | Fe?+,Fe2+| Pt3+2+E - E Fe ,Fe | Pt E Ag | Ag=0.771 0.799- 0.028VRTE - lnKZF肿=叱=1 96485 （-。.。28）RT8.314298=1.090eKt=0平衡=0.336Ag3+Fe0.010.01 CFe2+Ag、-=0.3360.1 召 D解得：x=0.0806 C(Ag+)=c=0.0806 mol.dm-33、(电化学02)已知反应 Fe2+Ag+=Ag+Fe3+在 298K 时的平衡常数 K =3.215 , J (Fe3+/Fe2+)=0.77V , (1)若在标准状况

42、下(298K时)，以上述正向反应组成原电池，写出正、负电极反应；并计算J(Ag +/Ag), ( 2)若将c(Ag +)降为0.10 mol.L -，而其它条件不变，则上述反应组成的原电池的正、负极是否会发生变化，请写出此条件下的正、负电极反应，并计算电池的E和电池反应的 UG,并写出电池符号；（3）对比（1 ）和（2）的结果，你能用一句话归纳出 一个结论吗？解：（1） Pt| Fe2+，Fe3+| | Ag+ | Ag负极反应：Fe2+t Fe3+e正极反应：Ag+e t Ag+3+ 2+RT .E = E Ag | Ag E Fe ,Fe | Pt= InKZF+I Ag=E3+2+ Fe

43、 ,Fe | Pt+RTZFInK八=0.77+8.314298196485ln 3.215=0.80V21#(2) E= E -RT ln a =(0.80-0.77)+ 8.314298 ln0.1= 0.029VZFaFe2 4aAg+1 x 96485电池的正、负极发生变化，变为： （+）Pt| Fe2+, Fe3+| | Ag+（C=0.1 mol.L-1） | Ag（） 或电池应为 Ag | Ag +（C=0.1 mol.L -1） | Fe3+,Fe2+| Pt反应 Fe2+Ag +=Ag+Fe 3+ 的.：rGm= ZFE= 1 X 96485 X （0.029）=2798 J

44、（3）对比（1 ）和（2）的结果可知，电池电动势不仅与电极的种类、温度有关，且与电极物质的浓度有关，浓度改变不但会改变电动势的大小，甚至会改变电极的正负。3、（电化学01）直接式甲醇燃料电池（DMFC ）是目前国内外研究的热点之一。该电池是利用化学反3应能CH3OH（I）+ O2（g）tCO2（g）+2H 20（1）直接转化为电能的一种装置，在电池的一2极导入氧气，另一极为CH3OH水溶液。已知25C时，CH3OH(l)O2(g)CO2(g)H2O(l)人?-1 fHm /kJ.mol-238.70-393.51-285.83? -1 -1Sm/J.K .mol127205.14213.769

45、.91试求：(A ) DMFC的电池结构式；(B) 25 C时，电池反应的.諂;(C) 25 C时，电池反应的理论电动势；(D) 25C、100kPa时，电池反应的可逆热。解：(A)Pt | CH3OH(l) | 电解质 | O2(g) | Pt(B) rHm?= 393.51 2 X 285.83+ 238.7= 726.47 kJ.mol -13 rSm?=213.7 + 2X 69.91 127 X 205.14= 81.19 J.K -1 .mol -12? ? ? 2 rGm = rHm rSm = 726.47 298 X ( 81.19) X 10 = 一702.28 kJ.mol（C）EArG 7022806F = 696485=1.213V(D) Qr,m=T rSm = 24.19 kJ.mol -2、(电化学00已知：25 C 时 E Cu | Cu=0.3402V , E Ag | Ag=0.7996V+ 2+(A) 计算25 C时反应 Cu+2Ag = Cu +2Ag的平衡常数(B) 若25C时在AgNO3溶液中加入铜粉，则溶液颜色是否可能改变?2+ +2+解：（A）电池：Cu | Cu | Ag |