物理化学 表面张力 动力学习题附答案

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物理化学第8、9、10章习题

一、选择题

1.下面关于的物理意义中不正确的是（C）

A.σ是沿着与表面相切的方向，垂直作用于表面上单位长度线段上的紧缩力。

B.σ是恒温，恒压下可以可逆的增加单元表面积所需的非体积功。

C.σ是在一定的温度，压力下，单位表面积中的分子所具有Gibbs函数值。D.σ是恒温，恒压下增加单位表面所引起的系统Gibbs函数值。2、均相反应aA+bB=lL+mM以?A及?B分别表示A和B的消耗速率，?L为产物L的生成速率，今若?A/?B=0.5，?B/?L=0.5，则a:b：l=(D)A4:2:1B1:1:1C1:2:2D1:2:4

3、在三通活塞两端涂上肥皂液，关闭右端，在左端吹一大泡，关闭左端，在右

端吹一小泡，然后开启活塞使左右端相通，将会出现什么现象。（B）A.大泡变小，小泡变大B.小泡变小，大泡变大C.两泡大小保持不变D.不能确定

4、已知某气相反应，在25℃时的k1和k-1分别是0.2S-1和3.938×10-3Pa/s,在35℃时正逆反应的速率常数k1和k-1均增加为原来的2倍，则25℃时的平衡常数Kc为（B），正反应的活化能为（）

A7.896?10?6Pa53kJ/mol-1B5.066?104Pa53kJ/mol-1C7.896?10?6Pa-53kJ/mol-1D5.066?104Pa-53kJ/mol-15、若一球形液膜的直径为2×10-3m，比表面自由能为0.7J·m-2，则其所受的附加压力是（C）

A5.6kPaB1.4kPaC2.8kPaD2.8Pa

6、环氧乙烷的分解是一级反应，380℃的半衰期为363min，反应的活化能为217.57kJ·mol-1。试求该反应在450℃条件下完成75%所需时间为（B）A7.5minB15minC45minD80min7、已知水的表面张力σ/N·m-1=0.1139-1.4?10?4T/K，试中T为绝对温度，在恒温283K及恒压p?下，可逆地使水的表面积增加1?10?2m2时所必需做的功为（C）,过程中系统的△S=()

A7.428×10?2J1.4?10?4J/KB7.428×10?2J1.4×10?6J/KC7.428×10?4J1.4×10?6J/KD7.428×10?2J1.4?10?4J/K

8、反应2HI?H2?I2，在无催化剂存在时，其活化能Ea(非催化)=184.1kJ·mol-1；在以Au作催化剂时，反应的活化能Ea(催化)=104.6kJ·mol-1。若反应在503K时进行，假使指前因子A(催化)值比A(非催化)值小108倍，试估计以Au为催化剂的反应速率常数将比非催化的大(A)A1.8倍B18C1.8×10-8D1.8×1089、已知水在293K时的表面张力γ=0.07275N·m-1，摩尔质量M=0.018kg·mol-1，密度为1000kg·m-3，在273K时水的饱和蒸气压为610.5Pa，在273-293K温度区间水的摩尔气化热为40.67kJ·mol-1，求293K时液滴半径为10-9m时水的饱和蒸气压（D）

A2047PaB204.7PaC607.8PaD6078Pa10、酸催化反应AH+B的速率方程是：?dcA=kcH?cA,300K时，在PH=1dt的溶液中的半衰期为30min，310K时，在PH=2的溶液中的半衰期为15min，则反应的活化能为(A)

A232kJ/molB102kJ/molC202kJ/molD132kJ/mol二、填空题

1、KI与过量的AgNO3形成溶胶，该溶胶电泳时胶粒向负（阴极）移动；在KCl、NaOH两种电解质中，对该溶胶聚沉能力大的是__KCl__。

2、N2O5在25℃时分解反应的半衰期为5.70h，且与N2O5初始压力无关。试求此反应在25℃条件下完成90%所需时间18.9h。

3、在20℃及常压条件下，将半径为1.00cm的水滴分散成半径为1.00?m（10?6m）的雾沫，需要做__-0.914J__(σ=0.0728)

4、在298K、101.325kPa下，将直径为1μm的毛细管插入水中，若不加额外的压力，让水面上升，达平衡后管内液面上升29.38m

已知该温度下水的表面张力为0.072N?m-1，水的密度为1000kg?m-3，设接触角为0o,重力加速度为g=9.8m?s-2。

5、在水溶液中，2-硝基丙烷与碱作用为二级反应。其速率常数与温度的关系为

lg(k/mol?1?dm3?min?1)?11.90?3163(T/K)求出两种反应物的初始浓度均为8.0×10-3mol·dm-3，10℃时反应半衰期为__23.64min__6、假使水中仅含有半径为1.00×10-3mm的空气泡，试求这样的水开始沸腾的温度为396K

已知100℃以上水的表面张力0.0589N·m-1，汽化热为40.7kJ·mol-1。7、TK时一级连串反应Ak1Bk2C，已知其k1=12.6，k2=1.8×102s-1起始时只有A，则中间产物B的生成的最正确时间（即CB达到极大点的时间）tmax=__0.0159s_8、试验发现：在定温条件下NO分解反应的半衰期t1/2与NO的初始压力p0成

反比。不同温度t时测得如下数据：

t/℃694757812p0/kPa39.2048.0046.00t1/2/s152021253

试求：(1)反应在694℃时的速率常数__1.678×10-8Pa-1.s-1__；(2)t=t1/2时反应混和物中N2的物质的质量分数__0.25__

9、溴乙烷分解反应的活化能Ea=229.3kJ·mol-1，650K时的速率常数k=2.14×10-4s-1，

现欲使此反应再20min内完成80%，问应将反应温度控制为406℃

10、镭(Ra)蜕变产生氡(Rn)及氦核(He)，半衰期为1662a(年)。试问：24h内,1.00g无水溴化镭蜕变所放出的氡气在标准状况下的体积6.72×10-5cm-3三、计算题

1、苯的正常沸点为354.45K，汽化热为33.9kJ·mol-1，293.15K时，苯的表面张力为28.9×10-3N·m-1，密度为879kg·m-3。计算293.15K时，半径为10-6m的苯雾滴的饱和蒸气压及苯中半径为10-6m的气泡内苯的饱和蒸气压。

解：293.15K时，苯平面液体上的饱和蒸汽压p，根据方程求得，将汽化热视为

常数，则有

ln?Hp??vapm101325R1??1???293.15354.45??将?vapHm=33900J/mol,R=8.314J/mol/K代入，解得p=9151Pa

pr2.2819?10?3?78?10?31ln???691518.314?293.2?87910解得：pr=9178Pa

将r=10-6m代入开尔文公式，可求得苯气泡内的饱和蒸汽压pr

lnpr2?M1????3.292?10?3pRT?rprp=0.9967

0.9967=9121Papr=9151×

2.某气相1-2级对峙反应：298K时，k+=0.20s-1，k-=5.0×10-9

s-1·Pa-1，当温度升高到310K，k+和k-均增大一倍。试求算：(1)该反应在298K时的平衡常数K；(2)正、逆向反应的活化能；(3)总反应的?rHm；(4)298K时若反应物A的起始压力pA,0=1.0×105Pa，则总压力达到1.5×105Pa需多少时

间？

解：(1)从题给k?的单位看出，速率常数不是kc，而是kp。由平衡常数与速率常数的关系可知

Kp=

kp,?kp,?=

0.207

Pa=4.0×10Pa?95.0?10107/101×103=395K?=KP(P?)???=KP/P?=4.0×(2)由阿累尼乌斯公式：

lnk(T2)Ea11?(?)k(T1)RT1T2当温度由298K升高到310K时，k?和k?均增大一倍，即：

E?=E?=

RT2T18.314?310?298ln2=ln2=44.4kJ/molT2?T1310?298(3)由平衡常数和温度的关系式：

dlnKdT??rHm2RT代入Kp?dlnKdTkp,?kp,??；

dln(kp,?/Pa?1?s?1)dTE?E??22RTRTdln(kp,?/s?1)dT??所以?rHm=E?-E?=0(4)反应

t?0：