物理化学习题课课件及答案物化

物理化学习题讨论课（三）电化学界面现象

化学动力学=

0.522

VCu+/Cu一、已知25℃下：j

θ=

0.158

V2Cu

+/Cu+j

θCu2+/Cu求：j

θ（1）（2）解：（1）（2）设（3）Cu++e-=CuCu2++e-=Cu+Cu2++2e-=Cum,3=

DrGθ

+

D

Gθm,1

r

m,2得：DrGθ\

z3

Fj

θ

=

z

Fj

θ

+

z

Fj

θ3

1

1

2

232Cu

+/Cu解得：

j

θ

=

j

θ

=

0.340

V由（3）＝（1）＋（2）二、25℃、7mol·kg-1的HCl溶液中g–=4.66

，溶液上求：电池Pt

|

H2(100kPa)

|

HCl(a±=1)

|

Cl2(100kPa)|

Pt的ΔrGm；及反应H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)的平衡常数。=1.359

V

。Cl2/Cl-方HCl(g)的平衡分压为46.4

Pa。且j

θ解：电池反应为：H2

(g)

+Cl2

(g)

=2HCl(a–=1)⑴)

=

-262.3

kJ

mol-1=

zF(j

θ

-

-j

θCl2/Cl

H+/H2DrGm,1

=

DrGθm,1当为：2HCl(7mol·kg-1,g–

=

4.66

)时DrG

'm,1

=

DrGθ

+

RT

ln[g

(b

/

bθ

)]

4m

–Kθ⑵2HCl(7mol·kg-1,g–

=

4.66

)

=2HCl(g，p=

46.4

Pa)

⑶DGm,3

=

0反应：H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g,pθ)DrG

'm,1

DGm,4DrGθ

=

D

G

'

+DG

+DGm,2

r

m,1

m,3

m,4HCl)2pθr

m,1=

D

Gθp–+

RT

ln[g

(b

/

bθ

)]

4

+

RT

ln(=

-189.7

kJ

mol-1D

GθRTln

K

θ

=

-

r

m,2K

θ

=

1.76·1033三、T温度下，某盐的过饱和水溶液，当有灰尘落入时立即结晶。问盐-尘及尘-液界面张力何者大？解答：存在灰尘时自发结晶，表明该过程ΔG<0-

g <

02

1

盐－尘

盐－液尘－液SADG

=

g

-

g

=

g +

g\g盐－尘<g尘－液四、如图两支玻璃毛细管插入水中，a

管情形如图，问：水能否从b管下端流出？施加一冲力使b迅速下移后固定，水能否从管端连续流出？(其中：h1>h2

)h1h2ab11r2g

=

rgh解：211>

rghr凸面时：D

p

»2g

=rgh则水不能连续流出五、基元反应2A→B+D，t=0时，cA=a，cB=cD=0。下图正确者为：dtdc-tdtdc-tAABB(3)(4)dt-

dctdt-

dctABAB(2)√(1)六、已知蔗糖A在稀溶液中水解。当温度及酸浓度一

定时，速率与蔗糖浓度成正比。当cA=0.3mol·dm-3，c(H+)=0.1

mol·dm-3

时，48℃、20min有32%的蔗

糖水解。求：t=0及t=20min时的水解速率；40min后蔗糖的水解率；反应40min要得到6kg葡萄糖，求反应器的有效容积。解：（1）t=0及t=20min时的水解速率已知：当温度及酸浓度一定时，速率与蔗糖浓度成

正比。当cA=0.3mol·dm-3，c(H+)=0.1

mol·dm-3

时，

48℃、20min有32%的蔗糖水解。v

=

-

dcA

dt

=

kcA-2

-1

-1v0

=

-dcA

dt

=

kcA

=

1.93

·10

min

·

0.300

mol

L=

5.80

·10-3

mol

L-1

min-1min-1-3

-1vt

=

kcA

=

kcA0

(1

-a

)

=

3.94

·10

mol

L11

1=

ln

=

1.93

·10-2

mint

1

-a

20

min 1

-

0.32k

=

1

ln（2）40min后蔗糖的水解率a

=

54%（3）反应40min要得到6kg葡萄糖(P)，求反应器的有效容积。cP

=

acA0

=

0.54

·

0.300

mol

dm-3

=

0.162

mol

dm-3=

kt

=

1.93

·10-2

·

40

=

0.7721

-a1lnP

P

PmP

c

M

cV

=

nP

=336

·103=

180.2

·

0.162

dm

＝205.5

dm

反应器实际容积应>V七、已知平行反应(1)A

k1

P与(2)A

k2

D数据如下：(1)1081013(2)

941013改变温度时，哪个反应速率变化大？提高反应温度能否改变k1、k2的大小关系？当温度由300K升至500K时，产物浓度关系将如何变化？求平行反应的表观活化能。Ea

/

kJ

mol-1A

/

s-1解：（1）改变温度时，哪个反应速率变化大？提高反应温度能否改变k1、k2的大小关系？a,2a,1

E

>

E\

d

ln{k1

}>

d

ln{k2

}dT

dT)

<

114000J

mol-1)

=

exp(-=

exp(-RTEa,1

-

Ea,2k2

A2

RTk1

A1ln

k提高反应温度不能改变k1、k2的大小关系1

/

T（2）当温度由300K升至500K时，产物浓度关系将如何变化？=

k1

=

xcD

k2cP)

=

9.5R

300K14000)

exp(-R

500K14000=

exp(-x300Kx500K（3）求平行反应的表观活化能。Adtdc2=

-(k1

+

k2

)cA

k

=

k1

+

k==

d(k1

+

k2

)

1

(

dk1

+

dk2

)d

ln

k

=

dkdT

kdT

(k1

+

k2

)dT k1

+

k2

dT

dT1

(

k1dk1

+

k2dk2

)=(