物化习题课(2012.9).

1、 物理化学习题课物理化学习题课 司司 云云 森森 昆明理工大学理学院应用化学系昆明理工大学理学院应用化学系 1、在下列情况下、在下列情况下, 1 mol理想气体在理想气体在27恒温膨胀恒温膨胀, 从从50 dm3至至100 dm3, 求过程的求过程的Q, W, U, H及及 S. (1)可逆膨胀可逆膨胀; (2)膨胀过程所作的功等于最大功的膨胀过程所作的功等于最大功的50%; (3)向真空膨胀向真空膨胀. (2) Q =W = 50%Wr = 864 44 J S = 5 76 JK 1, U = 0, H = 0 (3) Q = 0, W = 0, U = 0, H = 0 S = 5 76

2、 JK 1 112r12rKJ76. 5lnJ85.1728ln 又又可可逆逆VVnRTQSVVnRTWQ(1)理想气体恒温膨胀理想气体恒温膨胀, U = 0, H = 0 1mol pgT1 = 300KV1 = 50 dm3 1mol pgT2 = 300KV2 = 100 dm32、1mol理想气体在理想气体在T=300K下，从始态下，从始态100kPa经过下列各过程，求经过下列各过程，求各过程的功各过程的功Q， S及及 Siso. （1）可逆膨胀到末态压力）可逆膨胀到末态压力50kPa； （2）反抗恒定外压）反抗恒定外压50kPa不可逆膨胀至平衡态；不可逆膨胀至平衡态； （3）向真空自

3、由膨胀至原体积的）向真空自由膨胀至原体积的2倍。倍。 729. 120050ln300314. 8ln W12kJppnRTQr .763. 530010729. 113 KJTQSrsys 0 0 isoambsysisoSorSSS可可逆逆过过程程（1） U = 0 .763. 530010729. 113 KJTQSramb环环3、甲醇（、甲醇（CH3OH）在）在101.325kPa下的沸点（正常沸点）为下的沸点（正常沸点）为64.65 ，在此条件下的摩尔蒸发焓，在此条件下的摩尔蒸发焓 vapHm=35.32kJ.mol-1.求在上述温度求在上述温度压力条件下，压力条件下，1kg液态甲醇

4、全部成为甲醇蒸气时的液态甲醇全部成为甲醇蒸气时的Q , W, U, H, S及及 G. moln21.31024.321000 1kg CH3OH(l)T1=337.80Kp1=101.325kPa1kg CH3OH(g)T2=337.80Kp2= 101.325kPa恒温恒压恒温恒压kJHnHQmvap3 .110232.3521.31 kJnRTpVVpWg65.8780.337314. 821.31 kJWQU65.101465.873 .1102 1.263. 380.3373 .1102 KkJTQSr0G4、已知、已知 25时乙炔时乙炔C2H2(g)的标准摩尔生成焓的标准摩尔生成焓

5、 fHm(C2H2, g) =226 7 kJmol 1, 标准摩尔燃烧焓标准摩尔燃烧焓 cHm(C2H2 g) =1299 6 kJmol 1, 及苯及苯C6H6(l)的标准摩尔燃烧焓的标准摩尔燃烧焓 cHm(C6H6, l ) =3267 5kJmol 1. 求求25时苯的标准摩尔生成焓时苯的标准摩尔生成焓 fHm(C6H6, l). fHm(C6H6 , l) = 3 fHm(C2H2, g) + 3 cHm(C2H2, g) cHm(C6H6, l) = 3 226 7 + 3 (1299 6)(3267 5) kJmol 1 = 48 8 kJmol 1 6C(石墨石墨) + 3H2

6、(g) + (15/2)O2(g)C6H6(l) + (15/2)O2(g)3C2H2(g) + (15/2)O2(g)6CO2(g) + 3H2O (g)先求先求 f Hm (环丙烷环丙烷, 298 K): 3C(石墨石墨) + 3H2(g) = C3H6(环丙烷环丙烷, g ) f Hm(环丙烷环丙烷, 298 K) =3 cHm(石墨石墨, 298 K)3 c Hm (H2, g, 298K) + cHm(环丙烷环丙烷, 298 K) = 53 63 kJmol 1 则则 r Hm(298 K) = f Hm(环丙烷环丙烷, g, 298 K) + f Hm(丙烯丙烯, g, 298 K

7、) =33 23 kJmol 1. 5、已知某些物质的标准摩尔燃烧焓与标准摩尔生成焓的数据、已知某些物质的标准摩尔燃烧焓与标准摩尔生成焓的数据: 物物 质质 cHm(298 K)/ kJmol 1 f Hm(298 K)/ kJmol 1 H2(g) 285 84 0 C(石墨石墨) 393 51 0C3H6 (环丙烷环丙烷, g) 2091 68 C3H6 (丙烯丙烯, g) 20 40计算由环丙烷计算由环丙烷(g)异构化制丙烯异构化制丙烯(g)时在时在298 K的的 rHm . 6、求下列反应在、求下列反应在393 K 的的 rHm(393 K): C2H5OH(g) + HCl(g) =

8、 C2H5Cl(g) + H2O(g) 物质物质 f Hm (298 K)/ kJmol 1 Cp, m / JK 1mol 1 C2H5Cl(g) 105.0 13.07 +188.5103(T /K) H2O(g) 241.84 30.00 +10.71103(T /K) C2H5OH(g) 235.3 19.07 +212.7103(T /K) HCl(g) 92.31 26.53 +4.62103(T /K) rHm(393K) = rHm(298K) + = 19.23103Jmol 1 + 2.5318.0910 3 (T/K)JK 1 mol 1 dT =20.06 kJmol

9、1 21d)B(,BTTmpTC K393K298 r Hm(298K) = f Hm(C2H5OH,g, 298K) f Hm(HCl, g,298K) + f Hm(C2H5Cl, g, 298K) + f Hm(H2O,g, 298K) = 19.23 kJmol 1 B Cp, m(B) = 2.5318.0910 3 (T/K) JK 1mol 17、60时甲醇的饱和蒸气压是时甲醇的饱和蒸气压是83.4kPa, 乙醇的饱和蒸气压为乙醇的饱和蒸气压为47.0kPa. 二者可形成理想液态混合物二者可形成理想液态混合物. 若混合物的组成为质量百分若混合物的组成为质量百分数各数各50%, 求

10、求60时此混合物的平衡蒸气组成时此混合物的平衡蒸气组成. 以摩尔分数表示以摩尔分数表示.41021. 0OH)HC(,58979. 050/46.06950/32.04250/32.042OH)CH(069. 64OH)HC(32.042,OH)CH(523523 xxMMrr68.47kPakPa28.19kPa19.49kPa)41021. 00 .4758979. 04 .83(OH)HC(OH)HC(*OH)CH(OH)CH(*OH)HC(OH)CH()(525233523 xpxpppp 总总此混合物平衡蒸气组成此混合物平衡蒸气组成2816. 07184. 01OH)CH(1OH)H

11、C(7184. 047.68/19.49)(OH)/CH(OH)CH(35233 yyppy总总8、在在18下下, 1dm3的水中能溶解的水中能溶解101.325kPa的的O20.045g , 101.325kPa的的N2 0.02g. 现将现将1dm3被被202.65kPa空气所饱和了的水溶空气所饱和了的水溶液加热至沸腾液加热至沸腾, 赶出所溶解的赶出所溶解的O2和和N2, 并干燥之并干燥之, 求此干燥气体在求此干燥气体在101.325kPa, 18下的体积及其组成下的体积及其组成. 设空气为理想气体混合物设空气为理想气体混合物, 其组其组成体积百分数为成体积百分数为O2 21%, N2 7

12、9%.(1)计算亨利常数计算亨利常数:)()O()O()O(22O,OO,2222lVMmkckpcc 313N,31331222O,dmmolkPa109 .141dmmolkPa1005.72dmmolkPa045. 0100.32325.101)O()()O()O(22 cckmlVMpk(2) 202.65kPa空气中空气中O2和和N2的分压的分压:kPa09.160kPa79. 065.202)N()N(kPa56.42kPa21. 065.202)O()O(2222 pyppyp(3)干燥气体在干燥气体在101.325kPa, 18 下的体积及组成下的体积及组成:334dm0411

13、. 0dm325.10115.291314. 810)28.11907. 5( pnRTV656. 0344. 01)O(1)N(22 yy344. 01028.1110907. 510907. 5)O()O(44422 nnymol1028.11)N(dmmol1028.11/ )N()N(4234N,222 nkpcc1dm3水中溶解水中溶解O2和和N2的量的量:mol10907. 5)O(dmmol10907. 5/ )O()O(4234O,222 nkpcc9、10g葡萄糖葡萄糖(C6H12O6)溶于溶于400g乙醇中乙醇中, 溶液的沸点较纯乙醇的上溶液的沸点较纯乙醇的上升升0.142

14、8, 另外有另外有2g有机物质溶于有机物质溶于100g乙醇中乙醇中, 此溶液的沸点则上此溶液的沸点则上升升0.1250, 求此有机物的相对摩尔质量求此有机物的相对摩尔质量.对题给葡萄糖对题给葡萄糖(B)的乙醇的乙醇(A)溶液溶液11BBBA/10/180.157mol kg0.1388mol kg0.4mMbmkgmolK029. 1kgmolK1388. 01428. 011Bbb bTK对题给有机物对题给有机物(C)的乙醇的乙醇(A)溶液溶液kgmolK029. 1K1250. 0kg1 . 0kg102/1bb1C3ACCC KTMmMmb164.6kgmol10164.6kgmol12

15、50. 0029. 102. 0r131C MM即即10、已知樟脑已知樟脑(C10H15O)的凝固降低常数的凝固降低常数Kf = 40K mol1 kg , (1)某一某一溶质相对摩尔质量为溶质相对摩尔质量为210, 溶于樟脑形成质量百分数溶于樟脑形成质量百分数5%的溶液的溶液, 求凝求凝固点降低多少固点降低多少?(2)另一溶质相对摩尔质量为另一溶质相对摩尔质量为9000, 溶于樟脑形成质量百分数溶于樟脑形成质量百分数5%的溶的溶液液, 求凝固点降低多少求凝固点降低多少?11ABBBkgmol25063. 0kgmol095. 0210/5/)1( mMmb10.03KK25063. 040B

16、ff bKT131ABBBkgmol10848. 5kgmol095. 09000/5/)2( mMmbK2339. 0K10848. 5403Bff bKT10-1、设某一新合成的有机化合物（、设某一新合成的有机化合物（x），其中含碳），其中含碳63.2%，氢，氢8.8%，其余的是氧（均为，其余的是氧（均为质量百分数）。今将该化合物质量百分数）。今将该化合物7.0210-5 kg溶于溶于8.0410-4 kg樟脑中，凝固点比纯樟脑樟脑中，凝固点比纯樟脑低低15.3K。求。求x的摩尔质量及其化学式。（樟脑的的摩尔质量及其化学式。（樟脑的Kf为为40）。）。BffBfBAWTK mKM W547

17、.02 104015.38.04 10fBTM1228BMg mol228 63.2%:1212C228 8.8%:201H228 (1 63.2%8.8%):416O12204:x C H O解：解： 11、银可能受到、银可能受到H2S的腐蚀而发生下面的反应的腐蚀而发生下面的反应: H2S(g) + 2Ag(s) Ag2S(s) + H2(g) 在在25 和和101 325 Pa下下, 将将Ag (s)放在等体积的放在等体积的H2和和H2S组成的混组成的混合气体中合气体中, (1) 能否发生腐蚀而生成能否发生腐蚀而生成 Ag2S?(2) 在混合气体中在混合气体中, 硫化氢的摩尔分数低于多少才

18、不致发生腐蚀硫化氢的摩尔分数低于多少才不致发生腐蚀?已已知知25 时时Ag2S(s) 和和H2S(g) 的的 fGm分别为分别为40.25 kJmol 1和和32.93 kJ mol 1. (1) r Gm = 40.25(32.93) kJ mol 1 =7.32 kJ mol 1 rGm = r Gm + RT lnJp =7.3210 3 Jmol 1 + 8.314 J K 1mol 1298.15K ln(0.5/0.5) =7.32103Jmol 1 rGm 0 , 故能发生腐蚀故能发生腐蚀. (2) rGm/Jmol 1 =7.3210 3 + 8.314 298.15Klnp(

19、H2)/p/ p(H2S)/p2 .19)SH()(H22 pp0495. 02 .1911)H()SH()SH()SH(2222 pppy当当 rGm 0时时, 腐蚀不会发生腐蚀不会发生. 求得求得 即即 H2S的摩尔分数低于的摩尔分数低于 0.0495 才不致使银发生腐蚀才不致使银发生腐蚀.12 、298.15K时时, 反应反应(1/2)N2 + (3/2)H2 = NH3的的 rGm= 16467 Jmol 1 . 试求试求: (1)物质的量之比为物质的量之比为N2:H2:NH3 = 1:3:2的混合气体的混合气体在总压在总压101.325kPa下的压力商下的压力商Jp和摩尔吉布斯函数和

20、摩尔吉布斯函数 rGm, 并判断反并判断反应的方向应的方向; (2) 298.15K下的下的K, 并判断反应的方向并判断反应的方向.B3322221NHNH1/23/21/23/2NHNH11/23/211(1) ()()101.3252/62.279100(1/6)(3/6)pppyJpppppypy$1rmrm1ln( 164678.314 298.15ln2.279)J mol14425J mol0pGGRTJ $所以反应向右进行所以反应向右进行.rm16467(2) expexp767.58.314298.15GKRT$Jp K, 所以反应向右进行所以反应向右进行. K = 2.441

21、0 5 13、有人想用甲烷和苯蒸气的混合物来制取甲苯、有人想用甲烷和苯蒸气的混合物来制取甲苯, 反应为反应为: CH4(g) + C6H6(g) = C6H5CH3(g) + H2(g) 已知已知500 K 时时CH4 , C6H6, C6H5CH3的的 fGm分别为分别为3.68 kJmol 1, 161.92 kJmol 1 , 172.38 kJmol 1 . 今使物质的量比为今使物质的量比为1: 1的的CH4与与C6H6的混合物在的混合物在500 K时通过适当的催化剂时通过适当的催化剂, 试问试问 C6H5CH3的最高产率为多少的最高产率为多少? r Gm = 172.38(33.68

22、)161.92 kJmol 1 = 44.14 kJmol 1K005molK8.314Jmol44.14kJ111 ln K = r Gm/RT =10.62)0( 1044. 2)1(B522 nKK = 4.910 3 = 0.49%(最高产率最高产率) CH4(g) + C6H6(g) = C6H5CH3(g) + H2(g)起始起始nB/mol 1 1 0 0平衡平衡nB/mol 1 1 nB/mol = 2 14、今有反应、今有反应 2 H2(g) +2 CO(g) = CO2(g) + CH4(g) (1) 若在若在600, 101 325 Pa 下下, 以以n(H2) :n(C

23、O) = 1:5 开始进行反应开始进行反应, 问反应达平衡时问反应达平衡时, 混合气体的组成混合气体的组成; (2) 与与(1)在同样温度在同样温度, 压力条件下压力条件下, 以以n(H2): n(CO): n(N2) =1:5:2 开始开始进行反应进行反应, 问反应达平衡时问反应达平衡时, 混合气体中若不计算混合气体中若不计算N2部分时部分时, H2(g), CO(g), CO2(g), CH4(g)的体积分数与的体积分数与(1)是否相同是否相同? 已知在已知在 600时时 CH4(g) + H2O(g) = CO(g) + 3H2(g) , rGm(1) = 4435 Jmol 1 CO(

24、g) + H2O(g) = CO2(g) + H2(g) , rGm(2) = 6 632 Jmol 1 据已知条件求反应据已知条件求反应 rGm , 再求再求K . rGm = rGm(2) rGm (1) =11607 Jmol 1 K = exp( rGm /RT) = 4.58整理得整理得 2.634 x215.81x + 10.7 = 0 , x = 0.744y (H2) = 0.0487 ; y(CO) = 0.810; y (CO2) = y (CH4) = 0.0708 (1) 2H2(g) + 2CO(g) = CO2(g) + CH4(g)平衡平衡nB/mol 1x 5x

25、 (1/2) x (1/2) x nB/mol = 6x2B222B(2)()4.58(1) (5)(6)npx/pKKpnxxpx总$ (2) 2H2(g) + 2CO(g) = CO2(g) + CH4(g) N2 ：2mol平衡平衡nB/mol 1x 5x (1/2) x (1/2)x nB/mol = 8x 2B222B(2)()4.58(1) (5)(8)npx /pKKpnxxpx总$得得 10.8016.97 x + 2.66 x 2 = 0 , x = 0.716 y (H2) = 0.0537; y (CO) = 0.811; y (CO2) = y (CH4) = 0.05

26、831515、 根据根据Mg-ZnMg-Zn相图回答：相图回答：（1 1）指出各相区存在的相（按图中编号列出）；）指出各相区存在的相（按图中编号列出）；（2 2）含有）含有20%Zn20%Zn的合金熔体的合金熔体100100克冷却至克冷却至500500时，有哪几个相平衡时，有哪几个相平衡共存？各个相的组成如何？各个相共存？各个相的组成如何？各个相MgMg重量为多少？重量为多少？C C1 1C C2 2C C3 3L L1. (1) 固溶体固溶体 (2) +l (2) +l (3) 固溶体固溶体+l+l (4) C1 +l (5) + C1 (6) C1+ (7) 固溶体固溶体 (8) C2 +

27、l (9) Zn+l (10) C3 +l (11) C2+ C3 (12) C3 +Zn. (13) L 三个化合物分别为：三个化合物分别为：C C1 1（ZnMgZnMg）、）、 C C2 2（ ZnZn2 2MgMg ）、）、 C C3 3（ZnZn5 5MgMg）C C1 1C C2 2C C3 3L L2.2.有有固溶体与溶液两相平衡共存固溶体与溶液两相平衡共存, , 相组成为含相组成为含Zn 5%,Zn 5%,液相组成液相组成为含为含Zn 31%.Zn 31%.根据杠杆规则根据杠杆规则: :31 201120515lWOBWAO(100)lWW W=42.3kg , Wl=57.4

28、kg ；固溶体中含固溶体中含MgMg： x=42.3x=42.395%=95%=40.2kg ；液相中；液相中含含MgMg： y=57.7y=57.769%=69%=39.8kg. O OA AB B16、 已知已知 CaF2 - CaCl2 相图相图, 欲从欲从CaF2 - CaCl2系统中得到化合物系统中得到化合物CaF2 CaCl2的纯粹结晶的纯粹结晶, 试述应采取什么措施和步骤试述应采取什么措施和步骤? 必须选定溶液的组成在含必须选定溶液的组成在含CaCl2 约为约为 w(CaCl2) = 0.60 0.80 之间之间. 今假定选组成今假定选组成 a 之之溶液溶液, 从从 a 冷却下来

29、与冷却下来与PD 线相线相交交, 当越过当越过PD线后便有固相线后便有固相CaF2 CaCl2析出析出, 溶液组成沿溶液组成沿PD线改变线改变, 待温度降到快达到待温度降到快达到三相线三相线GDH时时, 将固体从溶液将固体从溶液中分离中分离, 即可得到纯粹的即可得到纯粹的CaF2 CaCl2结晶结晶.17、A, B 二组分凝聚系统相图如下二组分凝聚系统相图如下, 图中图中C, D 为为A, B 所形成的化合所形成的化合物物, 组成组成wB分别为分别为0.52及及0.69, A, B的摩尔质量分别为的摩尔质量分别为108 gmol 1和和119 gmol 1.(1)标出标出1, 2, 3, 4,

30、 5各区的相态及成分；各区的相态及成分；(2)确定在确定在C, D点形成化合物的分子式；点形成化合物的分子式；(3)作作a, b组成点的步冷曲线并标出自由度数及相变化。组成点的步冷曲线并标出自由度数及相变化。(4)将将1 kg wA= 0.60 的熔融体冷却的熔融体冷却, 可得何种纯固体物质？计算最大可得何种纯固体物质？计算最大值值, 反应控制在什么温度？反应控制在什么温度？CDCD形成稳定化合物形成稳定化合物C C(AB)(AB)，不稳定化合物，不稳定化合物D D(AB(AB2 2) )0.48 0.52:1:1108119CLL+CL+DL+DD+D+L L1 1+L+L2 2L+L+A+

31、CA+CC+DC+DA+LA+L L+C L+CCDL+DL+D1 1a : La : L a 析出化合物C a 析出化合物C1122211122213 3b : Lb : L b b 两个液相分层 两相平衡(L + L ) bLL D(s) 两个液相分层 两相平衡(L + L ) bLL D(s) 两相平衡（L+ D） bL C(s)D(s) 液两相平衡（L+ D） bL C(s)D(s) 液发生综晶反应：发生综晶反应：发生共晶反应发生共晶反应相消失，C(s相消失，C(s：) )D(s)D(s)LL+CL+DL+DD+D+L L1 1+L+L2 2L+L+A+CA+CC+DC+DA+LA+L

32、 L+C L+Ca ab bCDa a1 1b b1 1b b2 2b b3 3L+DL+D温度应控制在接近温度应控制在接近200200，可得到纯，可得到纯C C（稳定化合物）。（稳定化合物）。CDO OE EF F( )0.400.1214( )0.520.406W sOEW lOF( )( )1()W sW lkg( )0.70()W skg18、25时时, 在某电导池中充以在某电导池中充以 0.01 mol dm 3 的的KCl水溶液水溶液, 测得其测得其电阻为电阻为112.3, 若改充以同样浓度的溶液若改充以同样浓度的溶液x, 测得其电阻为测得其电阻为2184. 已已知知25时时0.0

33、1 mol dm 3 KCl水溶液的电导率为水溶液的电导率为 0.14114 S m 1. 计计算算: (1)电导池常数电导池常数Kcel ; (2)溶液溶液x的电导率的电导率; (3)溶液溶液x的摩尔电导率的摩尔电导率(水的电导率可以忽略不计水的电导率可以忽略不计). (3)溶液溶液x的摩尔电导率的摩尔电导率1243313m molmS10257. 7mmol1001. 0mS10257. 7 c (1)电导池常数电导池常数 Kcel =R = 0.14114 S m 1112.3 = 15.85 m 1131celmS10257. 784.21m82.15 RK (2)溶液溶液 x 的电导

34、率的电导率19、把、把0.1 moldm 3 KCl水溶液置于电导池中水溶液置于电导池中, 在在25 测得其电阻为测得其电阻为24.36. 已知该水溶液的电导率为已知该水溶液的电导率为1.164 Sm 1, 而纯水的电导率为而纯水的电导率为7.510 6 Sm 1, 若在上述电导池中改装入若在上述电导池中改装入0.01 moldm 3的的HOAc, 在在25时测得电阻为时测得电阻为1982, 试计算试计算0.01 moldm 3 HOAc的水溶液在的水溶液在25时的摩尔电导率时的摩尔电导率m. (KCl) =(溶液溶液)(H2O) = 1.164 S m 17.510 6 S m 1 =1.1

35、64 S m 1Kcel = (KCl) R(KCl) = (HAc) R(HAc )11mS0143. 0mS164. 1198236.24KCl)(HAc)(KCl)(HAc)( RR12331mmolmS1043. 1dm0.01molm0.0143SHAc)(HAc)( c 20、25时时, 质量摩尔浓度质量摩尔浓度 b = 0.20 mol kg 1的的K4Fe(CN)6水溶液正水溶液正, 负离子的平均活度系数负离子的平均活度系数= 0.099, 试求此水溶液中正负离子的平均试求此水溶液中正负离子的平均活度活度 a及及 K4Fe(CN)6的电解质活度的电解质活度aB. 14154 /

36、51 4 /55B5740.200.20 mol kg40.20mol kg/0.09940.200.060.067.7710mmmammaa$K4Fe(CN)6 4K+1 + Fe(CN)6 421、利用德拜许克尔极限公式、利用德拜许克尔极限公式, 计算计算25 下下 2.5010 3 mol kg 1 YCl3 水溶液的水溶液的. 2BBB323211121(2.5010)3(2.50103)1mol kg20.015mol kgIm z650. 0kgmol015. 013kgmol5091. 0|lg12/12/1 IzAz22、25时时, 电池电池 Cd|CdCl2 (5/2)H2O

37、(饱和溶液饱和溶液)|AgCl(s)|Ag 的的E0.67533V,求该温度下反应的求该温度下反应的rGm,rSm和和rHm.,KV105 . 6)/(14 pTE22222233:CdH OCl ( )CdClH O2e22:2AgCl2e2Ag2Cl ( )55:CdH O2AgClCdClH O2Ag22aa负极反应正极反应电池反应rGm= -zFE-2 96485C mol1 0.67533V=130.32kJ mol111-1-41mrmolK125.4J )KV106.5(molC964852 pTEzFS113mrmol167.7kJmolkJ)3 .298104 .12532.

38、130( pTEzFTzFEH.molkJ38.371mrmr, pTEzFTSTQ rHm167.7kJ mol1与反应途径中是否有非体积功无关与反应途径中是否有非体积功无关, 它在数值上等于反应在一般容器中进行时系统与环境间交换它在数值上等于反应在一般容器中进行时系统与环境间交换的热量的热量Qp . Qr,m=37.38 kJ mol1是反应在电池中可逆地进行时系统与是反应在电池中可逆地进行时系统与环境间交换的热量环境间交换的热量. Qp与与Qr之差为电功之差为电功:Wr=167.7(37.38) kJ mol1=130.32kJ mol1 rGm, rSm , rHm和和Qr,m均与电池

39、反应计量方程写法有关均与电池反应计量方程写法有关.若上若上述电池反应写为下式述电池反应写为下式, 则则z1, rGm, rSm , rHm和和Qr,m的数值的数值都要减半都要减半.AgOH25CdCl21AgClOH2521Cd21222 23、试用、试用E数据计算下列反应在数据计算下列反应在25时的标准平衡常数时的标准平衡常数K(298.15K). Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu解解 按反应组成电池按反应组成电池 Zn|Zn2+|Cu2+|Cu查得查得 E(Cu2+/Cu) = 0.3402V, E(Zn2+/Zn) = 0.7626VE E(Cu2+/Cu) E(Zn2+/Zn

40、)1.103V1 11 372 96485C mol1.103Vln(298.15K) 37.38.314J Kmol298.15K (298.15K)2 10ZFEKRTK$ 24、25时时, 电解含有电解含有Ag+, Cu2+, Zn2+离子的中性溶液离子的中性溶液, 假定溶液中假定溶液中各离子的活度均为各离子的活度均为1, 判断阴极反应顺序判断阴极反应顺序.Ag+(a=1) + e Ag(s) E(Ag+/Ag) = E(Ag+/Ag)= 0.7998VCu2+(a=1) +2e Cu(s) E(Cu2+/Cu) = E(Cu2+/Cu )= 0.3402VZn2+(a=1) +2e Z

41、n(s) E(Zn2+/Zn) = E(Zn2+/Zn )=0.7626V从热力学趋势上看从热力学趋势上看, 析出的顺序应是析出的顺序应是AgCu H2 Zn, 但由但由于于H+在在Zn电极上析出时有较大超电势电极上析出时有较大超电势, 即使在低电流密度下也有即使在低电流密度下也有1V以上以上, 所以实际上所以实际上H2后于后于Zn析出析出(一般金属超电势很小一般金属超电势很小, 可以忽可以忽略不计略不计).溶液中的溶液中的H+也会在阴极上获得电子析出也会在阴极上获得电子析出H2:V414. 0101lgV05915. 0)H/H( )(H21eH722 Ep25、将醌氢醌电极与饱和甘汞电极组

42、成电池、将醌氢醌电极与饱和甘汞电极组成电池: Hg | Hg2Cl2 | KCl(饱和饱和) | Q H2Q | H+(pH=?) | Pt25时时, 测得测得E0.025V, 求溶液的求溶液的pH值值. ECl(饱和饱和)/Hg2Cl2(s)/Hg0.2410V E(Q/H2Q)(0.6993-0.05916pH)V E E(Q/H2Q) ECl(饱和饱和)/Hg2Cl2(s)/Hg 即即 0.025V(0.69970.05916pH0.2415)V解得解得 pH7.326、 等容气相反应等容气相反应AY的速率常数的速率常数k与温度与温度T具有如下关系式具有如下关系式: (1)计算此反应的活

43、化能计算此反应的活化能; (2)欲使欲使A在在10min内转化率达到内转化率达到90%, 则温度应控制在多少则温度应控制在多少?K/962200.24)s/ln(1Tk (1) 据据Arrhenius公式公式: )s/ln()s/ln(101 kRTEka与经验式对比与经验式对比, 得得Ea = 9622K R = 80.0kJ mol1 (2) 求求T, t =10min, 转化率转化率 xA = 0.913As10838. 311ln1)( xtTkK5 .325K)s/ln(00.2496221 kT27、 二甲醚的气相分解是一级反应二甲醚的气相分解是一级反应: CH3OCH3(g) C

44、H4(g) + H2(g) + CO(g)504时把二甲醚充入真空定容反应器内时把二甲醚充入真空定容反应器内, 测得总压数据如下测得总压数据如下: t / s 0 390 777 1587 3155 p/kPa 41.3 54.4 65.1 83.2 103.9试计算该反应在试计算该反应在504的反应速率常数及半衰期的反应速率常数及半衰期.p = 3p0 = 123.9 kPa tpppptcctk 0A0 ,AAln1ln1t1/2 = ln2 /k kA = 1.56103 s 14As1044. 4 kt / s 390 777 1587 3155kA/10 4s 1 4.43 4.37

45、 4.46 4.50.,)ln(Aktppt 斜斜率率为为为为直直线线28、 双光气分解反应双光气分解反应ClCOOCl3(g) 2COCl2(g)为一级反应为一级反应. 将一定量的双光将一定量的双光气迅速引入一个气迅速引入一个280 的定容容器中的定容容器中, 751 s后测得系统压力为后测得系统压力为2.710 kPa, 经很长经很长时间反应完成后系统压力为时间反应完成后系统压力为4.008 kPa, 305 时重复实验时重复实验, 经过经过320 s系统压力为系统压力为2.838 kPa, 反应完成后系统压力为反应完成后系统压力为3.554 kPa. 求此反应的活化能求此反应的活化能.

46、20 ,A pptpppptcctk 0 ,AA0 ,Aln1ln1280时时, 141A,0s10783. 5)710. 2008. 4()004. 2008. 4(lns7511)( ,kPa004. 2 Tkp305时时, 142A,0s10841. 2)838. 2554. 3()777. 1554. 3(lns3201)( ,kPa777. 1 Tkp11141411121212molKkJ2 .169s10783. 5s1041.28lnK)553578(K553K578314. 8molKJ)()(ln TkTkTTTRTEa29、泡压法测定丁醇水溶液的表面张力、泡压法测定丁醇水

47、溶液的表面张力. 20实测最大泡压力为实测最大泡压力为 0.4217kPa, 20时测的水的最大泡压力为时测的水的最大泡压力为0.5472 kPa, 已知已知20时水时水的表面张力为的表面张力为 72.75103 Nm1, 请计算丁醇溶液的表面张力请计算丁醇溶液的表面张力. 设设 p1, p2, 1, 2 分别为丁醇溶分别为丁醇溶液及水的最大泡压力与表面张力液及水的最大泡压力与表面张力. 根据拉普拉斯公式及泡压法的原理根据拉普拉斯公式及泡压法的原理可知可知: 112121mN1 .56kPa5472. 0kPa4217. 0mN75.72pp p(最大最大)压入空气压入空气rp112rp222

48、221122pp实验使用同一根毛细管实验使用同一根毛细管, r为定值为定值, 故故30、5 半径为半径为1 m的水滴与蒸气达到平衡的水滴与蒸气达到平衡, 试求水滴的内外压力试求水滴的内外压力差及水滴的饱和蒸气压差及水滴的饱和蒸气压. 已知已知25 时水的表面张力为时水的表面张力为71.97103 Nm1, 体积质量体积质量(密度密度)为为0.9971gcm 3, 蒸气压为蒸气压为 3.168 kPa,摩尔质摩尔质量为量为18.02 gmol 1. Pa109 .143m101mN1097.71223613rp363311131r10049. 12lnm101cmkg109971. 0K15.2

49、98molKJ314. 8molkg1002.18mN31097.712rRTMppkPa173. 3r p001. 1r pp31、25时乙醇水溶液的表面张力随乙醇浓度时乙醇水溶液的表面张力随乙醇浓度的变化关系为的变化关系为: /103Nm1 = 720.5(c /c)0.2 (c/c)2试分别计算乙醇浓度为试分别计算乙醇浓度为0.1moldm3和和 0.5moldm3时时, 乙醇的表面乙醇的表面吸附量吸附量(c = 1.0 moldm3)c = 0.5 moldm 3时时, 2 = 60.5109 molm2 291131332mmol106 .18K298KmolJ314. 8dmmol

50、/mN10)1 . 04 . 05 . 0(dmmol1 . 0 c = 0.1 moldm 3时时,222dcdRTc由吉布斯溶液等温吸附理论由吉布斯溶液等温吸附理论, 表面吸附量为表面吸附量为:3132 0.50.4( /) 10/dc cNmmoldmdc $32、用活性炭吸附、用活性炭吸附CHCl3时时, 0时的最大吸附量为时的最大吸附量为93.8 dm3kg1. 已知该温度下已知该温度下CHCl3的分压力为的分压力为1.34104Pa时的平衡吸附量为时的平衡吸附量为 82.5dm 3kg1, 试计算试计算: (1)朗缪尔吸附定温式中的常数朗缪尔吸附定温式中的常数 b ; (2)CHC

51、l3分压力为分压力为 6.67103Pa 时的平衡吸附量时的平衡吸附量. (1) 设设V和和Vm 分别为平衡吸附量和最大吸附量分别为平衡吸附量和最大吸附量, 则则mVV bpbpVV 1m1331431413kgdm5 .73Pa1067. 6Pa1045. 51Pa1067. 6Pa1045. 5kgdm8 .93 )2( V144313mPa1045. 5Pa101.34kgdm)5 .828 .93(kgdm5 .82)( pVVVb 33、在某温度下、在某温度下, 铜粉对氢气的吸附为单分子层吸附铜粉对氢气的吸附为单分子层吸附, 其具体形式为其具体形式为 /cm3(STP)g1 = 1.

52、36p / (0.5Pa+p), 式中式中 是氢在铜粉上的吸附量是氢在铜粉上的吸附量, p是氢气的压力是氢气的压力(Pa). 求在该温度下求在该温度下, 表面上吸满单分子层时的吸附量表面上吸满单分子层时的吸附量及及1g 铜粉的表面积铜粉的表面积. ( H2分子的截面积分子的截面积 = 1.318 1019 m2 )1313gcm36. 1gcmPa236. 11 pp将将 = 1.36p / (0.5Pa + p) 变为变为:得得比较比较与式与式 , 1 mmVpbVVp m= 1.36 cm3(STP)g1 1221912313333613mgm82. 4m101.318mol106.023molm1022.4cmm10g1.36cm A 34、在、在298.15 K和标准压力下，将和标准压力下，将1 molO2(g)放在体积为放在体积为V的容器中，已知电子基态的的容器中，已知电子基态的 ,基基态能量态能量 ,忽略电子激发态项的贡献。忽略电子激发态项的贡献。O2的的核间距核间距 。忽略。忽略 和和 的贡献。的贡献。e,03ge,00101