《物理化学》课后参考答案(胡彩玲)

第一章气体状态方程参考答案一、选择题1-7BCAAABC二、计算题1、解：据理想气体状态方程pV=nRT，可知p=2、解：该气体在低压下，故可利用气体状态方程进行计算。将V=m对同一气体CO2而言，M和R均相同，所以ρ代入数据，求得2=1.54kg/m3。3、解：低压气体可看作理想气体。据理想气体状态方程pV=nRT，可知n=n=4、解：方法1：此混合气体可看作理想气体混合物，理想气体混合物可使用理想气体状态方程进行计算。对混合气体，由pV=nRT，可知nnp方法2：也可先求氨气的分压力p再利用道尔顿分压定律pNH35、解：pNp或p6、解：nVm另查表可知氯气的范德华常数a=657.9×10将Vm、a、b代入到范德华方程，解得p7、解：解：nVm另查表可知氧气的范德华常数a=137.8×10将Vm、a、b代入到范德华方程，解得T=8、解：（1）用理想气体状态方程计算V=（2）用压缩因子图计算查附录2可知，甲醇气体的pc=8.10×106PaTc=239.43K则pr=查图1-2，知Z=0.485故V因实验值为0.342m3，所以第一种方法的误差为：0.705−0.3420.342第二种方法的误差为：0.338−0.3429、解：（1）yHy解得，n（2）对混合气体应用理想气体状态方程pV=nRT，V=三、简答题1、实际气体在高温、低压下可近似看做理想气体。2、分压定律的适用于理想气体混合物，对低压下的真实气体近似适用3、高压下的真实气体使用理想气体状态方程会产生较大偏差，例如氨和甲醇的合成等。真实气体与理想气体产生偏差的原因从理想气体微观模型进行分析。对理想气体分子来讲，分子本身不占有体积，分子之间没有相互作用力，但在高压下，真实气体分子之间的距离减小，本身的体积则不能忽略，而且，分子之间的相互作用力将逐渐增加，分子之间的作用力同样不能忽略。4、气体液化的途径有降温和加压两种方式。当对某一气体逐步增大压力时，气体分子间的距离不断减小,分子间力不断增大，最后当分子间力超过由于分子热运动使分子相互离开的趋势时，气体就转化成液体，这个过程叫做凝聚(或液化)。对于一定的物质而言，分子间力是有一定大小的，所以分子间力能否克服分子热运动的逃逸能力，不仅取决于施加压力的大小以使分子间距离缩短的程度，而且还取决于温度的高低。只有当气体冷却到某一温度Tc或更低时，才能用加压的办法使气体液化，每一种气体都有一特征的Tc，称为临界温度。低于临界温度是气体液化的必要条件。5、对，随着温度逐渐升高，p-Vm图上的水平线段逐渐缩短，当温度达到Tc时，水平线段缩成一个点C，这就表明饱和气体的摩尔体积和饱和液体的摩尔体积相等，在这点上，气体和液体的差别消失，该点称为临界点。6、不能，因为Tr=T/Tc,Tr＞1，说明温度高于临界温度，而低于临界温度是使气体液化的必要条件，所以不能液化。7、对，根据压缩因子定义式可知，对任何气体因Zc为一近似常数，所以对不同物质而言只要是处在相同对应状态下的气体，都具有相同的压缩因子。8、t=30℃，低于氨的临界温度132.3℃，满足了液化的必要条件，但压力p=1.00Mpa却低于30℃的饱和蒸汽压1.17MPa，所以该条件下氨不能液化。四、拓展题1、略2、略第二章热力学第一定律一、选择题1.B2.D3.B4.D5.D6.B7.C8.D9.D10.B11.B二、判断题1.×2.√3.√4.×5.√6.×7.√8.×9.√10.√11.×三、计算题1.解：n=1n=1mol（H2）p1=101.325kPaT1=273.15Kp环,a=0p环,b=50.663kPan=1mol（H2）p2=50.663kPaT1=T2=273.15K两种途径都是恒外压膨胀，且都是恒温。（1）p环,a=0，W(a)=－p环,a（V2－V1）=0；（2）p环,b=50.663kPa，W（b）=－p环,b（V2－V1）=－0.5p1（2V1－V1）=－0.5p1V1=－0.5nRT；∴W(b)=－0.5×1×8.314×273.15J=－1135J。2.解：n=3n=3mol（pg）p1=V1=20dm3T1=298.15K恒温可逆n=3mol（pg）p2=V2=50dm3T2=298.15Kp1=nRT/V1=3×8.314×298.15/(20×10－3)Pa=371.8kPap2=nRT/V2=3×8.314×298.15/(50×10－3)Pa=148.7kPa因为是理想气体恒温可逆过程，∴==－3×8.314×298.15×J=－6814J。3.解：n=m/M=50/28mol=1.79mol正向恒温可逆压缩，=1.79×8.314×298×J=13.29kJ逆向反抗恒外压膨胀到始态，p环=p1=0.1MPa，W’=－p1（V1－V2）=－p1（nRT/p1－nRT/p2）=－nRT(1－)=－1.79×8.314×298×J=－4.21kJ4.解：（1）恒压过程：p环=p1=p2=p，W=－p（V2－V1）=－nR（T2－T1）=－20.78kJ；（2）恒容过程：W=0；（3）理想气体恒温可逆过程：=－86.15kJ；（4）理想气体自由膨胀：W=0；5.解：（1）W=－p环（V2－V1）=－101.3×103×(1.677－1.043×10－3)×18.02×10－3J=－3059J；（2）W≈－p环V2=－101.3×103×1.677×18.02×10－3J=－3061J；（3）V2≈==30.63dm3；W=－p环（V2－V1）≈－101.3×(30.63－18.02×1.043×10－3)J=－3101J。6.解：（1）冰变成水：W=－p环（V水－V冰）=－101.3×103×(－)×10－6J=0.0864J；（2）冰变成水蒸气：W=－p环（V气－V冰）=－101.3×103×(－)J=－3099J。7.解：Fe(s)+2HCl(aq)→FeCl2(aq)+H2(g)（1）∆V=0，W=－p环∆V=0；（2）H2反抗恒外压做功：W=－p环（V2－V1）=－p环V2=－pV2=－nRT=－×8.314×298J=－2220J。8.解：理想气体（pg理想气体（pg）n、p1、V1、T∆H理想气体（pg）n、p2、V2、T∆H=∆U+∆(pV)=∆U+∆(nRT)理想气体恒温的单纯pVT变化中，∆U=0，所以∆H=∆U+nR∆T=0，计算表明，理想气体作单纯pVT变化时其焓不随系统的压力和体积等变化，在这种情况下系统的焓只是温度的函数。9.解：W=－p（V2－V1）=－∆n（g）RT=－∆n（H2）RT=－1×8.314×291.15J=－2.42kJ；∆H=Qp=－151.5kJ，∆U=Qp+W=(－151.5－2.42)kJ=－153.9kJ。10.解：n=2n=2mol（H2）p1=100kPaT1=400Kdp=0n=1mol（H2）p2=p1=100kPaT2=1000KQp=∆H=nCp,m∆T=2×29.2×(1000－400)J=35.04kJ，∆U=∆H－∆(pV)=∆H－nR（T2－T1）=25.06kJ，W=∆U－Qp=－9.98kJ。11.解：T2=p2T1/p1=0.1×409/0.15=273K，QV=∆U=nCV,m∆T=(3×29.4－8.31)×(409－273)J=8.635kJ，W=0，∆H=∆U+∆(pV)=∆U+nR∆T=8635+3×8.314×(409－273)J=12.04kJ。12.解：A（蒸气）n=A（蒸气）n=2mol（H2）p1=50663PaT1=400K∆H1A（蒸气）n=2mol（H2）p2=101325PaT2=350K∆H2A（液体）n=2mol（H2）p3=101325PaT3=350K∆H1=nCp,m（T2－T1）=2×30×(350－400)J=－3.00kJ，∆H2=n×∆liqHm=－2×38kJ=－76kJ，∆H=∆H1+∆H2=(－3－76)kJ=－79kJ，∆U=∆H－∆(pV)≈∆H－(－pVg)=∆H+nRT=(－79+2×8.314×400×10－3)kJ=－72.35kJ。13.解：这个过程包括液态水的汽化过程和水蒸气与氮气的定温、定压混合过程。n=0.5n=0.5mol（N2）p=101.3kPaT=100℃过程（1）n=0.5mol（N2）p=25.33kPaT=100℃1.5mol，H2O(l1.5mol，H2O(l）p=101.3kPaT=100℃过程（2）1.5mol，H2O(g）p=101.3kPaT=100℃过程（3）1.5mol，H2O(g）p=75.98kPaT=100℃水汽化后与氮气形成的混合气体中，水汽与氮气的分压分别为：p水=p·y水=101.3×kPa=75.98kPa，pN2=p·yN2=101.3×kPa=25.33kPa，Qp=∆H=∆H1+∆H2+∆H3=(0+1.5×40.67+0)kJ=61.01kJ，W=－p环（V2－V1）=－nRT=－1.5×8.314×373J=－4.65kJ，∆U=Qp+W=(61.01－4.65)kJ=56.36kJ。14.解：=(－241－52+235)kJ·mol-1=－58kJ·mol-1==(30.0－19.1－4.2)J·K-1·mol-1=6.7J·K-1·mol-1=－58000J+6.7×(773－298)J=－54.82kJ·mol-1Q=－54.82kJ·mol-1－=－54.82×103－(1－2)×8.314×773=－48.39kJ·mol-1W=－p∆V=－=－6.43kJ·mol-115.解：由（1）式－（4）式+（3）式－（2）式×得C2H5Cl(g)+O2=Cl2(g)+2CO2(g)+H2O(g)∆H1－∆H4+∆H3－∆H2=－1286kJ·mol-1－=－1286×103－(+2+－－1)×8.314×298=－1286－1.858kJ·mol-1=－1287.8kJ·mol-116.解：C12H22O11(s)+12O2(g)→12CO2(g)+11H2O(l)（1）QV=J·mol-1=－5635kJ·mol-1=－=－5635－(12－12)×RT=－5635kJ·mol-1（2）==12+11－所以=12×(－393.51)+11×(－285.85)+5635=－2231.47kJ·mol-1（3）总热容C==J·K-1=1195J·K-1四、拓展题（略）第三章热力学第二定律一、选择题1、D2、C3、C4、C5、A6、D7、C8、D9、D二、判断题1、×2、×3、×4、×5、√6、×7、×8、√9、×10、×三、计算题1、解由－W=Q1+Q2可知向低温热源放热Q2=－W－Q1=(－(－0.6)－1)kJ=－0.4kJ2、解(1)等温过程：ΔU=ΔH=0，(2)ΔU=ΔH=0，(3)(4)3、解4、解恒熵过程指绝热可逆过程5、解：过程设计如图6、解液相反应，P、T、V均不变W’=-91838.8J, Q=213635.0J,W(体积功)=07、解过程=1\*ROMANI：∵∴过程=2\*ROMANII：∵∴又∵∴∴Q=0过程=3\*ROMANIII：∵∴8、解因为过程不可逆,且状态函数直接无法求出,所以要设计可逆过程n=5moln=5molT1=271.15KT2=271.15KP1=101325PaP2=101325PaH2O(l)H2O(s)△H1△S1△H2△S2n=5moln=5molT3=273.15K=-5.858kJ.mol-1T3=273.15KP3=101325PaP3=101325PaH2O(l)H2O(s)因为水和冰的体积质量可视为相等,所以W=0△U=Q+W≈Q恒压△H=Q=△U=Q△H=△H1+△H2+△H1=dT(l)△H2=dT△H=△H1+△H2+=(l)dT+dT+=5×37.65×2+(-5858)=376.5-5858=-28.91kJQ=-28.91J△U=-28.91J△S=△S1+△S2+△S3△S1=△S2=∴△S=△S1+△S2+△S3=△A=△U－T△S=-28.91×1000+271.15×105.85=-0.21kJ△G=△H－T△S=-28.91×1000+271.15×105.85=-0.21kJ9、解298K，，该反应自发进行。10、解(1)(2)(3)11、解:(1)斜方硫和单斜硫在转换温度(368K)时的相变为定T、定p可逆过程，根据吉布斯-亥姆霍兹公式，ΔGm(TK)=2.09TlnT-0.0052T2+505.2+IT当T=368K，ΔGm(368K)=0，代入上式，求得积分常数I=-11.8所以ΔGm(TK)=2.09TlnT-0.0052T2+505.2-11.8TΔGm(273K)=2.09×273×ln273-0.0052×2732+505.2-11.8×273=96.8(J)(2)Δa=1×15.15－1×17.24=-2.09Δb=1×0.0301-0.0197=0.0104ΔCp=-2.09+0.0104T，基尔霍夫公式的不定积分形式为当T=273K，ΔrHmo(273K)=322.17J•mol-1，代入上式，求得积分常数ΔHo=505.2(J)，所以ΔrHmo(TK)=-2.09T+0.0052T2+505.2ΔrHmo(368K)=-2.09×368+0.0052×3682+505.2=440.3(J)四、简答题1、自发过程是指能够自动发生的变化，即无需借助外力即可发生的变化。实际过程不一定是自发性过程，如电解水就是不具有自发性的过程。2、热力学第二定律的经典表述法实际上涉及的是热与功转化的实际过程的不可逆性。由于所有的实际过程的不可逆性都互相关联，如果功与热的转化过程是可逆的，那末所有的实际过程发生后都不会留下痕迹，那也成为可逆的了，这样便推翻了热力学第二定律，也否定了热与功转化的不可逆性，则“实际过程都是不可逆的”也不成立。因而可用“一切实际过程都是不可逆的”来表述热力学第二定律。3、可逆过程的热温商即等于熵变。即△S=QR/T（或△S=∫δQR/T）。不可逆过程热温商与熵变不等，其原因在于可逆过程的QR大于QIr，问题实质是不可逆过程熵变由两部分来源，一个是热温商，另一个是内摩擦等不可逆因素造成的。因此，不可逆过程的熵变大于热温商。由于熵是状态函数，熵变不论过程可逆与否，一旦始终态确定，则△S值是一定的。4、并不矛盾，熵增加原理适用条件是孤立体系或绝热体系，而上述过程并不具备这个特定条件，体系与环境间有热交换，不是孤立体系或绝热体系，△S可以小于零，而总熵会大于零的。5、不矛盾。Claususe说的是：“不可能把热从低温物体传到高温物体，而不引起其他变化”。而冷冻机系列，把热从低温物体传到了高温物体，环境做了电功，却得到了热。而热变为功是个不可逆过程，所以环境发生了变化。6、（1）可设计定温可逆膨胀。（2）可以设计两条可逆途径，一条是定压可逆，另一条是定温可逆。（3）可安排在van’tHoff平衡箱内进行可逆反应。如果是氧化还原反应，设法安排成可逆电池。（4）可设计下列四条途径①从状态Ⅰ定容可逆或压到状态A后，再定温可逆膨胀至状态Ⅱ；②从状态Ⅰ定压可逆膨胀至状态B后，再定温可逆膨胀至状态Ⅱ；③从状态Ⅰ定温可逆膨胀至状态C后，再定压可逆膨胀至状态Ⅱ；④从状态Ⅰ定温可逆膨胀至状态D，再定容膨胀至状态Ⅱ。7、（1）△S=0（2）△H=0（3）△S=0（4）△H=0、△U=0第四章化学平衡限度计算一、填空题1、-2.48KJ，1.0×10-52、-14.43KJ，向右3、Ky＝2.9，K＝5.39，Ky＝1.74、0.06255、吸热，增大，92.7KJ6、左，右7、降低温度，降低压强，加惰性气体，分离产物二、计算题1、解（1）由得（2）能2、解：设反应前，C2H6为1mol开始时气体物质的量/mol100平衡时气体物质的量/mol1-XXX平衡时气体的总量/mol1+X平衡时气体物质的量分数平衡时气体物质的分压带入公式，得3、解：设反应前，C2H4为1mol，转化率为X开始时气体物质的量/mol110平衡时气体物质的量/mol1-X1-XX平衡时气体的总量/mol2-X平衡时气体物质的量分数平衡时气体物质的分压带入公式，得解得X=0.974、解：由，得5、解，设反应前，COCl2为1mol，开始时气体物质的量/mol100平衡时气体物质的量/mol1-ααα平衡时气体的总量/mol1+α平衡时气体物质的量分数平衡时气体物质的分压（1）又由得α=0.7（2）得（3）得出α=0.576、解：(1)查热力学数据知，（C3H8，g）=-5.63kJ/mol，（C3H6，g）=15.02kJ/mol将数据代入公式，得=15.02kJ/mol-（-5.63kJ/mol）=20.65kJ/mol.将=20.65kJ/mol代入到公式，得K(2)查热力学数据知，（NO2，g）=51.3kJ/mol，（SO2，g）=-300.1kJ/mol，（NO，g）=20.69kJ/mol，（SO3，g）=-371.1kJ/mol将数据代入公式，得=20.69kJ/mol-371.1kJ/mol-51.3kJ/mol-（-300.1kJ/mol）=-101.61kJ/mol.将=-101.61kJ/mol代入到公式，得K7、解：p=50将其代入，得∆8、解：将反应物和产物的∆fHm∆将反应物和产物的SmΘ代入到公式=，得将∆rHmΘ和∆r将其代入公式，得K=2.8×10-119．环己烷与甲基环戊烷之间的异构化反应C6H12(1)→C5H9CH3(1)，已知异构化反应的平衡常数与温度的关系如下：InKΘ=4.814-2059/(T/K)。求：25℃异构化反应的Δr解：lnKΘln⇒−ΔrHΔrGm由Δr∴10．Fe在570℃以上容易被CO2氧化生成FeO，反应为Fe(s)+CO2→FeO(s)+CO，已知600℃和800℃的标准平衡常数分别为1.11和1.80，求：(1)lnKΘ=A/(T/K)+B的经验常数A和B；(2)反应的ΔrGmΘ解：（1）已知KΘ1=1.11T1=873.15kKΘ2=1.80T2=1073.15k将数据代入lnKΘ解方程可得A=-2264.9B=2.70因此公式可写成lnKΘ=-2264.9/(T/K)+（2）由ΔrΔrG（3）由lnKΘ=-2264.9/(T/K)+2.70ln⇒−ΔrH（4）当T3=1073.15K时，代入lnKΘ=-2264.9/(T/K)+可得：KΘ3=2.51（5）由 可知此时Jp=PCO2pθJp>KΘ,11．工业上乙苯脱氢反应C6H5C2H5→C6H5C2H3+H2，在627℃下进行，KΘ解：设反应前，乙苯为1mol，苯乙烯的转化率为αn开始/mol100n平衡/mol1-ααα平衡时n总/mol1+α摩尔分数y1−α1+αα1+α平衡时分压p1−α1+αpα1+α代入 ，整理得：Kθ（1）当p1=100kPa，KΘ=解得，α1=0.77，产率为77%。（2）当p2=200kPa，KΘ=解得，α2=0.65，产率为65%。可见增大压力，苯乙烯产率降低。（3）水蒸气与乙苯蒸气之比为5：1时，p3=100kPaH2n开始/mol1005n平衡/mol1-ααα5平衡时n总/mol6+α摩尔分数y1−α6+αα6+α平衡时分压p1−α6+αpα6+α代入 ，整理得：Kθ即1.49=解得：a3=0.92，产率为92%第五章物质提纯分离基础一、填空题。1．1、2、1。2.2、2。3.2、04.2、15.36.单组分体系的蒸发、升华、熔化及晶型转变等两相平衡过程。7.lgP、1/T、43.37kJ/mol、82.1二、计算题。1．醋酸的熔点为16.6℃，压力每增加1kPa其熔点上升2.39×10-4K，已知醋酸的熔化热为194.2J.g-1，试求1g醋酸熔化时体积的变化。解：(1)根据克拉贝龙方程dpdT已知：ΔT=2.39×10-4KΔp=1000PaΔH代入数据可求得ΔV=1.601×10-4mL1g醋酸熔化时体积的变化较小。2．求苯甲酸乙酯在26.66kPa时的沸点。已知苯甲酸乙酯的正常沸点为213℃，蒸发热为44.20kJ·mol-1。解：苯甲酸乙酯的正常沸点就是在101325Pa下的沸点，根据题意有p1=101.325kPaT1=486.15kp2=26.66kPaT2=?代入克劳修斯一克拉贝龙方程lnp得T2=433.25K即可求得苯甲酸乙酯在26.66kPa时的沸点为160.1℃3．光气COCl2在9．91℃时的蒸气压为107.18kPa，在1.35℃时的蒸气压为77.148kPa，求光气的蒸发热。解：根据题意有p1=107.18kPaT1=283.06kp2=77.148kPaT2=274.5kΔvap代入克劳修斯一克拉贝龙方程lnp得ΔvapΗ即光气的蒸发热为24.81kJ/mol。4．已知水在50℃时的饱和蒸气压为12.764kPa，水的正常沸点为100℃，试求以下各项：(1)水的摩尔蒸发热；(2)已知蒸气压与温度的关系式为：lg(p/Pa)=-A/T+B；求常数A、B。(3)110℃时的蒸气压。解：（1）水的正常沸点就是在101.325kPa下的沸点，根据题意有p1=101.325kPaT1=373.15kp2=12.764kPaT2=323.15kΔvap代入克劳修斯一克拉贝龙方程lnp得ΔvapΗ即水的摩尔蒸发热为41.53kJ/mol。(2)已知p1=101.325kPaT1=373.15kp2=12.764kPaT2=323.15k将数据代入lg(p/Pa)=-A/T+B，解方程可得A=2169.8B=10.82因此公式可写成lg(p/Pa)=-2169.8/T+10.82（3）当温度为110℃时，T-383.15K，将数据代入lg(p/Pa)=-2169.8/T+10.82得P=143.53kPa即110℃时的蒸气压为143.53kPa。5．质量百分数为98％的H2SO4，其密度为1.84g.mL-1，求H2SO4的：(1)物质量浓度；(2)质量摩尔浓度；(3)摩尔分数。解：（1）CB=nB/V=1000ρw/M=18.4mol/L即此H2SO4物质量浓度为18.4mol/L。（2）bB=nB/mA=500mol/kg即此H2SO4的质量摩尔浓度为500mol/kg。(3)yB=nB/n总=0.9即此H2SO4的摩尔分数为0.9.6.略。（描点连线可在图上找到相应数据，计算各相组成可用杠杆规则进行相应计算。）第六章电化学基础一、填空题1.依靠自由电子的定向运动而导电；依靠离子的定向运动。2.在低浓度时，电导率近似与浓度成正比，在高浓度时，因离子间作用力增大，电导率随浓度的增加反而下降；摩尔电导率与浓度成反比。3.无限稀溶液；4.化学能；电能；电能；化学能。5.正；负；正；负。6.E；伏特；E（Mn+/M）；伏特。7.阴；阳；阳；氧化；阴；还原；阳；阴；氧化；还原；电子。8.零。9.金属电极或氢电极；将镀有铂黑的铂片浸入碱性溶液中并通入氢气；沉积物电极；饱和甘汞电极；氧化-还原电极；醌-氢醌电极。10.液体接界电势（液接电位）。11.（1）负极反应：H2→2H++2e-；正极反应：Cu2++2e-→Cu；电池反应：H2+Cu2+→2H++Cu（2）负极反应：2Ag→2Ag++2e-；正极反应：Sn4++2e-→Sn2+；电池反应：2Ag+Sn4+→2Ag++Sn2+（3）负极反应：2H2→4H++4e-；正极反应：4H++O2+4e-→2H2O；电池反应：2H2+O2→2H2O（4）负极反应：1/2H2→H++e-；正极反应：AgCl(s)+e-→Ag(s)+Cl-；电池反应：1/2H2+AgCl(s)→H++Ag(s)+Cl-（5）负极反应：2Ag+2Br-→2AgBr(s)+2e-；正极反应：Hg2SO4(s)+2e-→2Hg+SO42-；电池反应：2Ag+2Br-+Hg2SO4(s)→2AgBr(s)+2Hg+SO42-12.（1）（2）（3）13.极化；增大。14.强；强。15.108；32。16.14.2；4.5。17.1.4L。二、计算题1.解：（1）=0.2768×457.3=126.58m-1；（2）==0.121；（3）==24.11。2.解：=0.2768×824.3=228.17m-1==1.4==279.96。3.解：==32.89×10－3==0.86214.解：查表得=349.82×10－4，=40.9×10－4（1）=349.82×10－4+40.9×10－4=390.72×10－4==0.1232（2）==1.78×10－5（3）==1.35×10－4==3.875.解：由电池反应的能斯特方程=标准电池电动势与标准电极电势的关系=（1）查表=0.34V，=－0.763V－=0.34－(－0.763)=1.103V该电池反应：Zn+Cu2+→Zn2++Cu，所以z=2，=1.103－=1.1171V。（2）查表=0.77V，=0.2672V－=0.77－0.2672=0.5028V该电池反应：2Hg+2Cl－+2Fe3+→Hg2Cl2(s)+2Fe2+，所以z=2，=0.5028－=0.5028－0.0178=0.485V。（3）查表=0.535V，=－0.403V－=0.535－(－0.403)=0.938V该电池反应：Cd+I2→Cd2++2I－，所以z=2，=0.938－=0.938V。6.解：（1）阳极反应：Fe→Fe2++2e-；阴极反应：2Ag++2e-→2Ag；电池反应：Fe+2Ag+→2Ag+Fe2+（2）由（1）知z=2，=1.2391－=1.2275V（3）=－2×96500×1.2275=－236.9kJ·mol-1（4），所以=，解得7.解：=4+=6.18.解：（1）阳极反应：Pt+SO42-→PtSO4(s)+2e-；阴极反应：Hg2SO4(s)+2e-→2Hg+SO42-；电池反应：Pt+Hg2SO4(s)→PtSO4(s)+2Hg（2）由（1）知z=2，=－2×96500×0.9647×10－3=－186.19kJ·mol-1=2×96500×1.74×10－4=33.58J·K-1·mol-1=－186.19+298.15×33.58×10－3=－176.18kJ·mol-1298.15×33.58×10－3=10.01kJ·mol-19.解：查表得：=16.4kJ·mol-1，=0，=0，=－237.14kJ·mol-1，电池反应的标准摩尔吉布斯函=－=×(－237.14)－16.4=－339.28kJ·mol-1，==－1.172V。10.解：该电池为浓差电池（电解质溶液），电池反应为，，z=1根据能斯特方程，==0.1183V因为＜0，所以该电池反应可以自发进行。11.解：阳极反应：H2(g,100kPa)→2H++2e-；阴极反应：Hg2Cl2(s)+2e-→2Hg(s)+2Cl-；电池反应：H2(g,100kPa)+Hg2Cl2(s)→2Hg(s)+2H++2Cl-所以z=2，查表知，在所给条件下甘汞电极的电极电势=0.2799V，因，，所以所以，=0.3841，即0.05916=0.3841即－0.05916pH=0.3841，所以0.664=0.2799－(－0.05916pH)所以，=6.4912.解：阳极反应：2Sb+3H2O(l)→Sb2O3(s)+6H++6e-；阴极反应：3Hg2Cl2(s)+6e-→6Hg(s)+6Cl-；电池反应：2Sb+3H2O(l)+3Hg2Cl2(s)→Sb2O3+6Hg(s)+6H++6Cl-=－=0.228－=0.3451－=0.3451－0.228=0.1171=13－15题涉及超电势答案略三、拓展题（略）第七章动力学基础选择题1、B2、C3、B4、A5、C6、A7、B8、D填空题1.kCA2CB、32.0、33v=k4.200s5.越慢、加快、降低、增多。6.加快、降低、增大。三、计算题1.某一级反应，当反应物反应掉78%所需时间为10min，，求反应的半衰期。解：因为放射性元素的蜕变反应是一级反应，根据题意则有lnk=1tt即该反应的半衰期为4.58min。2.298K时N2O5(g)分解反应半衰期为5.7小时，此值与N2O5的起始浓度无关，试求：（1）该反应的速率系数；（2）作用完成90%时所需要的时间。解：由题意可知该反应为一级反应，根则有ln（1）k=1t（2）t=3.某化学反应中随时检测物质A的含量，1小时后，发现A已作用了75%，试问2小时后，A还剩多少没有作用？该反应对A是：（1）一级反应；（2）二级反应（设A与另已反应物B起始浓度相同）；（3）零级反应（求A作用完所需时间）。解根据题意可得，（1）已知：t1=1ht2当为一级反应时，速率系数为一定值，分别代入ln11−y=kt，两式相除可求得y2（2）已知：t1=1ht2当为二级反应时，速率系数为一定值，分别代入ycA,0(1−y)=kt，两式相除可求得y（3）已知：t1=1hy2当为零级反应时，速率系数为一定值，分别代入ycA,0=kt，两式相除可求得t24.在298K时，用旋光仪测定蔗糖在酸溶液中水解的转化速率，在不同时间所测得的旋光度（t）如下t/min010204080180300∞t/(º)6.606.175.795.003.711.40-0.24-1.98试求该反应的速率系数k值。（蔗糖在酸溶液中水解可近似按一级反应处理，且蔗糖浓度与旋光度之间存在cA,0解：由题意可知此反应可按一级反应处理，且蔗糖浓度与旋光度之间存在cA,0由公式lnc=－kt+lnc0，可得ln(αt－α∞)=－kt+ln（α0－α∞），取40min和80min数据分别代入可得：ln（5.00+1.98）=－kt+lnln（α0+1.98）ln（3.71+1.98）=－kt+lnln（α0+1.98）解得k=5.1×10-3min-15.溴烷分解反应的活化能Ea=229.3kJ·mol-1，650K时的速率系数k=2.14×10-4s-1，现欲使此反应在10min内完成80%，问应将反应温度控制为多少？解：由速率系数单位可知此反应为一级反应，代入一级反应速率方程ln11−y=ktk将Ea=229.3kJ/mol,解得T26.硝基异丙烷在水溶液中被碱中和时，反应速率系数与温度的关系为：计算：lgk=-3163.0/T+11.89（k的单位：dm3·mol-1·min-1）（1）活化能；（2）在283K酸碱起始浓度均为0.008mol·dm-3时反应到24.19min，反应物剩余百分数。解：（1）由公式lgkEa=2.303R×3163=60.56kJ/mol（2）由速率常数单位可知该反应为二级反应。当T=283K时，代入lgk=-3163.0/T+11.89可求得k=5.17dm3·mol-1·min-1将CA,0=0.008mol·dm−3，yc解得y=0.5，即反应物剩余百分数为50%。7.某抗菌素在人体血液中呈现简单级数的反应，如果给病人在上午8点注射一针抗菌素，然后在不同时刻t测定抗菌素在血液中的浓度c(以mg/100cm3表示)，得到如下数据：t/h481216c/(mg/100cm3)0.4800.3260.2220.151lnc/(mg/100cm3)-0,733-1.120-1.505-1.890（1）确定反应级数；（2）求反应的速率系数k和半衰期t1/2；（3）若抗菌素在血液中的浓度不低于0.37mg/100cm3才为有效，问约何时该注射第二针？解：（1）可由时间分别与浓度、浓度的倒数、浓度的对数线性关系分析，进而确定反应级数为一级反应。（2）取8小时和12小时对应数据,分别代入公式lncln0.326=−k×8+ln0.222=−k×12+解得k=0.09625h-1t1/2=ln2/k=7.2h（3）当浓度为0.37mg/100cm3时，取4小时对应数据，分别代入ln可求得t=6.71h，即在下午2点42分左右注射第二针。第八章表面现象与胶体一、计算题1.解：一滴大水滴可以分散成N个小水滴：小水滴的面积为：，大水滴的面积为：面积增加倍数为：==999=72.75×10－3×4×π×(－)=9.13310－4J；2.解：根据开尔文公式，将数值带入，得=0.4449所以溶解度=0.4449×5.9×10－3=2.625×10－3mol·L－13.解：汽泡为凹面，且r=0.5×10－7m，==－0.01427所以r=p0·exp=101.325×0.9858=99.89kPa因pr＜p外，故不能政蒸发出直径为1×10－7m的气泡。4.解：根据开尔文公式，，得，将数值带入≈66设雨滴为球形，则一个雨滴的体积为：雨滴中的水分子数为：∆H吸,g5∆H吸,g水蒸气（始）糖碳吸附水（末）水蒸气（始）糖碳吸附水（末）∆VapH∆∆VapH∆H吸,l液体水（中间）液体水（中间）两个吸附热间的关系如上图所示，∆H吸,l=∆VapH+∆H吸,g（1）根据克-克公式：气体吸附热的计算用，，∆H吸,g===－43.13kJ·mol-1（2）根据克-克公式：水的蒸发热为，，∆VapH===44.64kJ·mol-1所以，∆H吸,l=∆VapH+∆H吸,g=44.64－43.13=1.51kJ·mol-16.解：把吸附当相平衡看待，应用克-克公式有，，∆H吸===－28.513kJ·mol-1所以吸附0.04mol的吸附热=∆H吸×n(CO2)=－28513×=－51J二、简答题1.表面吉布斯函数与表面张力异同：（1）二者所用的符号相同，量纲相同，单位适宜时数值相同；（2）单位不同，表面张力单位N/m，表面自由能单位，J/m2；（3）物理意义不同：分别是以力学方法和热力学方法研究表面现象的物理量。2.把由气相组成的界面(即气—液、气—固界面)称做表面；液体内部分子所受的力可以彼此抵消，但表面分子受到体相分子的拉力大，受到气相分子的拉力小(因为气相密度低)，所以表面分子受到被拉入体相的作用力。3.解释现象的基本原理：①人工降雨②有机蒸馏中加沸石③过饱和溶液、过饱和蒸汽、过冷液体等过饱和现象④重量分析中的“陈化”过程。答：这些都可以用Kelvin公式解释，①②③④都是新相刚行面时的体积小，曲率半径小，对与之平衡的旧相有更加苛刻的条件要求。4.纯液体通过缩小表面积来降低表面吉布斯自由能；溶液通过减小表面积和表面吸附两种途径来降低表面吉布斯自由能，对表面活性剂产生正吸附，对非表面活性剂产生负吸附；固体通过吸附气体分子或液体分子来降低体系吉布斯自由能。5.在单位面积的表面层中，所含溶质的物质的量与同量溶剂在溶液本体中所含溶质物质的量的差值，称为溶质的表面过剩或表面吸附量，吉布斯吸附等温式可用来定量计算表面吸附量。6.细粒CaCO3的分压p1更大，因为，而CaCO3的分解压p1正比于；又，热力学数据表中的数据一般是对大颗粒而言的，而细小CaCO3的粒子有较大的表面能，从而使减小，变大，所以细粒CaCO3的分压p1更大。7.降低表面力为正吸附，溶质在溶液表面的浓度大于其在溶液本体中的浓度，此溶质为表面活性物质；增加表面力为负吸附，溶质在溶液表面的浓度小于其在溶液本体中的浓度，此溶质为表面惰性物质。8.由于吸附总是自发过程，故△G＜0，气体在固体表面被吸附，固体不变，体系△S＜0，在等温下，由△H＝△G+T△S，可推△H＜0，故吸附一般放热。当有气体原子解离发生时有化学键的改变，使有些化学吸附的熵变大于零，这样吸热吸附的情况下，也可以使ΔG小于零。9.(1)单分子层吸附；(2)固体表面均匀(吸附热为常数，与覆盖率无关)(3)被吸附在固体表面上的分子间无相互作用力；(4)吸附和解吸呈动态平衡。10.表面活性剂一般都是线型分子，其分子中同时含有亲水(憎油)性的极性基团和亲油(憎水)性的非极性基团，从而使表面活性剂既具有亲水又具有亲油的双亲性。（1）双亲性（2）溶解性（3）表面吸附（4）界面定向（5）形成胶束（6）多功能性，如清洗、发泡、润湿、乳化、增溶、分散等。日用化学品常用到表面活性剂。11.按离子类型分类：非离子型表面活性剂(脂肪醇聚氧乙烯醚)阴离子型表面活性剂(十二烷基苯磺酸钠)阳离子型表面活性剂(苄基三甲基氯化铵)两性表面活性剂(十二烷基甜菜碱)12.（1）表面活性剂的HLB越高，亲水性越高。（2）亲油基团的影响：亲油基的疏水作用降低了表面张力，影响胶束的形成。（3）亲水基团的影响：表面活性剂的亲水基会影响其溶解度，从而进一步影响胶束的形成，溶解度越大，临界胶束浓度越高。同时，亲水基的不同，活性剂对温度的敏感程度和受温度的影响性质的变化也不同。（4）分子形态的影响：即亲水基的相对位置和亲油基团的分支情况，一般亲水基位于分子之间时，表面活性剂的润湿性能比位于分子末端强;带有分支结构的表面活性剂具有较好的润湿和渗透性能，但去污较好。（5）分子量的影响：一般分子量较大的表面活性剂洗涤，分散，乳化性能好;而分子量较小的表面活性剂润湿，渗透效果好。（6）表面活性剂的溶解度：对离子型和部分非离子型表面活性剂的Krafft点越低，溶解度越好;对大部分非离子型表面活性剂，温度高于浊点时将发