物理化学下册答案化工专用.docx
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物理化学下册答案化工专用
RevisedonNovember25,2020
物理化学下册答案化工专用
已知25℃时水的离子积Kw=×10-14，NaOH、HCl和NaCl的分别等于S·m2·mol-1，S·m2·mol-1和S·m2·mol-1。
（1）求25℃时纯水的电导率；
（2）利用该纯水配制AgBr饱和水溶液，测得溶液的电导率κ（溶液）=×10-5S·m-1，求AgBr（s）在纯水中的溶解度。
已知：
（Ag+）=×10-4S·m2·mol-1，（Br-）=×10-4S·m2·mol-1。
解：
（1）水的无限稀释摩尔电导率为
纯水的电导率
即有：
（2）κ（溶液）=κ（AgBr）+κ（H2O）
即：
κ（AgBr）=κ（溶液）-κ（H2O）
=×10-5–×10-6=×10-5S·m-1
现有25℃时，·kg-1BaCl2溶液。
计算溶液的离子强度I以及BaCl2的平均离子活度因子γ±和平均离子活度。
解：
离子强度
根据：
25℃时，电池Zn|ZnCl2（mol·kg-1）|AgCl（s）|Ag的电动势E=。
已知E（Zn2+|Zn）=，E（Cl-|AgCl|Ag）=，电池电动势的温度系数为：
（1）写出电池反应；
（2）计算反应的标准平衡常数K；
（3）计算电池反应的可逆热Qr,m；
（4）求溶液中ZnCl2的平均离子活度因子γ±。
解：
（1）电池反应为
Zn（s）+2AgCl（s）=Zn2++2Cl-+2Ag（s）
（2）
即：
K=×1033
（3）
（4）
γ±=
为了确定亚汞离子在水溶液中是以Hg+还是以形式存在，涉及了如下电池
测得在18℃时的E=29mV，求亚汞离子的形式。
解：
设硝酸亚汞的存在形式为，则电池反应为
电池电动势为
作为估算，可以取
。
所以硝酸亚汞的存在形式为。
在电池Pt│H2（g，100kPa）│HI溶液（a=1）│I2（s）│Pt中，进行如下电池反应：
（1）H2（g，100kPa）+I2（s）2HI（a=1）
（2）H2（g，p）+I2（s）HI（aq,a=1）
应用表7.7.1的数据计算两个电池反应的E、和K。
解：
（1）电池反应为H2（g，100kPa）+I2（s）2HI（a=1）时，电池反应处于标准态，即有：
E=E｛I-（a=1）│I2│Pt｝-E｛H+（a=1）│H2（g，100kPa）│Pt｝
=E｛I-溶液（a=1）│I2（s）│Pt｝
=
（2）电动势值不变，因为电动势是电池的性质，与电池反应的写法无关，E=
Gibbs自由能的变化值降低一半，因为反应进度都是1mol，但发生反应的物质的量少了一半，即
根据平衡常数与Gibbs自由能变化值的关系，
已知25℃时E（Fe3+|Fe）=，E（Fe3+，Fe2+）=。
试计算25oC时电极Fe2+|Fe的标准电极电势E（Fe2+|Fe）。
解：
上述各电极的电极反应分别为
Fe3++3e-=Fe
（1）
Fe3++e-=Fe2+
（2）
Fe2++2e-=Fe（3）
显然，（3）=
（1）-
（2），因此
46气相反应的机理为
试证：
证：
应用稳态近似法
41．对于两平行反应：
若总反应的活化能为E，试证明：
证明：
设两反应均为n级反应，且指前因子相同，则反应速率方程为
上式对T求导数
35．反应的速率方程为
（1）；300K下反应20s后
，问继续反应20s后
（2）初始浓度同上，恒温400K下反应20s后，，求活化能。
解：
反应过程中，A和B有数量关系，方程化为
（2）400K下
34．某反应由相同初始浓度开始到转化率达20%所需时间，在40oC时为15min，60oC时为3min。
试计算此反应的活化能。
解：
根据Arrhenius公式
由于对于任意级数的化学反应，如果初始浓度和转化率相同，则，因此
25．65oC时气相分解的速率常数为，活化能为，求80oC时的k及。
解：
根据Arrhenius公式
根据k的单位，该反应为一级反应
16．NO与进行如下反应：
在一定温度下，某密闭容器中等摩尔比的NO与混合物在不同初压下的半衰期如下：
95
102
140
176
224
求反应的总级数。
解：
在题设条件下，，速率方程可写作，根据半衰期和初始浓度间的关系
处理数据如下
，总反应级数为级。
14．溶液反应
的速率方程为
20oC，反应开始时只有两反应物，其初始浓度依次为，，反应20h后，测得，求k。
解：
题给条件下，在时刻t有，因此
积分得7解：
设放出的CO2（g）可看作理想气体，硝基乙酸的初始量由时放出的CO2（g）算出：
在时刻t,硝基乙酸的量为，列表
1
作图，由于反应不是从开始，用公式拟合
得到。
5对于一级反应，使证明转化率达到%所需时间为转化率达到50%所需时间的3倍。
对于二级反应又应为多少
解：
转化率定义为，对于一级反应，
对于二级反应，
1.反应为一级气相反应，320oC时。
问在320oC加热90min的分解分数为若干
解：
根据一级反应速率方程的积分式
答：
的分解分数为%
2.某一级反应的半衰期为10min。
求1h后剩余A的分数。
解：
同上题，
答：
还剩余A%。
三、计算
1、测得300C时某蔗糖水溶液的渗透压为252KPa。
求
（1）该溶液中蔗糖的质量摩尔浓度；
（2）该溶液的凝固点降低值；
（3）在大气压力下，该溶液的沸点升高值
已知Kf=mol–1Kg–1,Kb=mol–1Kg–1，△vapH0m=40662Jmol–1
2、有理想气体反应2H2（g）+O2（g）=H2O（g），在2000K时，已知K0=×107
1、计算H2和O2分压各为×104Pa,水蒸气分压为×105Pa的混合气体中，进行上述反应的△rGm，并判断反应自发进行的方向。
2、当H2和O2分压仍然分别为×104Pa时。
欲使反应不能正向自发进行，水蒸气分压最少需多大
△rGm=﹡105Jmol–1；正向自发；P（H2O）=﹡107Pa。
在真空的容器中放入固态的NH4HS，于250C下分解为NH3（g）与H2S（g），
平衡时容器内的压力为。
（1）当放入NH4HS时容器中已有的H2S（g），求平衡时容器内的压力；
（2）容器中已有的NH3（g），问需加多大压力的H2S（g），才能形成NH4HS固体。
1）2）P（H2S）大于166kPa。
4、已知250C时φ0（Fe3+/Fe）=，φ0（Fe3+/Fe2+）=
求250C时电极Fe2+|Fe的标准电极电势φ0（Fe2+/Fe）。
答案:
φ0（Fe2+/Fe）=
5、dm-3醋酸水溶液在250C时的摩尔电导率为×10-3Sm2mol–1，无限稀释时的摩尔电导率为×10-3Sm2mol–1
计算
（1）醋酸水溶液在250C，dm-3时的pH值。
（2）250C，dm-3醋酸水溶液的摩尔电导率和pH值。
答案:
（1）pH=；
（2）摩尔电导率=×10-3Sm2mol–1pH=
6、溴乙烷分解反应的活化能为mol–1，650K时的速率常数k=×10-4S-1，
求：
（1）该反应在679K条件下完成80%所需时间。
（2）该反应在679K时的半衰期。
答案:
k=×10-3S-1；t=×103S,t1/2=529S。
7、环氧乙烷在3800C时的反应是一级反应，其半衰期为363min，反应的活化能为mol–1，欲使该反应在15min内完成75%，问将反应温度应控制在多少度。
答案:
K1=*10–3min–1，K2=*10–2min–1
T2=t1/2=min
8、250C时，电池（Pt）H2（1P0）｜HCl（b=–1）｜AgCl－Ag（s），
其电池动势E=，求该HCl溶液中的离子平均活度系数r±。
（φ0Ag/AgCl=）
答案:
r±=
9、250C时氯化银饱和水溶液的电导率为*10-4Sm-1。
已知同温下配制此溶液所用的水的电导率为*10-4Sm-1，银离子的极限摩尔电导率为*10-4Sm2mol–1,氯离子的极限摩尔电导率为*10-4Sm2mol–1。
计算250C时氯化银的溶解度和溶度积。
c=m3；Ksp=mol/m3）2
10、200C时HCl溶于苯中达平衡。
气相中HCl的分压为时，溶液中HCl的摩尔分数为。
已知200C时苯的饱和蒸气压为，若200C时HCl和苯蒸气总压为，求100g苯中溶解多少克HCl，
11、已知水在1000C时的饱和蒸气压为，气化热为2260Jg–1。
试求：
（1）水在950C时饱和蒸气压；
（2）水在110.00KPa时的沸点。
12、800C时纯苯的蒸气压为100KPa，纯甲苯的蒸气压为。
两液体可形成理想液态混合物。
若有苯-甲苯的气-液平衡混合物，800C时气相中苯的摩尔分数y（苯）=，求液相中苯和甲苯的摩尔分数。
答案:
x（苯）=，x（甲苯）=。
13、已知醋酸酐的分解反应为一级反应，其速度常数K（S-1）与温度T（K）具有关系式,
试问
（1）欲使此反应在10分钟内转化率达到90%温度应控制多少度
（2）求该温度下的速度常数K（S-1）。
（3）求该温度下的半衰期。
（4）求该反应的活化能。
答案:
（1）T=522K
（2）K=×10-3S–1（3）t1/2=182S（4）Ea=mol–1
1.
14、00C时某有机酸在水和乙醚中的分配系数为。
今有该有机酸5g溶于100cm3
水中形成的溶液。
（1）若用40cm3乙醚一次萃取（所用乙醚已事先被水饱和，因此萃取时不会有水溶于
乙醚）求水中还剩下多少有机酸
（2）将40cm3乙醚分为两份，每次用20cm3乙醚萃取，连续萃取两次，问水中还剩下
多少有机酸
答案：
（1）W1=；
（2）W2=。
装订线
15、（9分）250C时，电池：
Ag|AgCl（s）|HCl（b）|Cl2（g，100KPa）|Pt的电动势E=，电动势温度系数（E/T）P=×10-4VK-1。
电池反应为：
Ag+1/2Cl2（g，100KPa）=AgCl（s）
计算250C时该反应的△rHm、△rSm、△rGm,以及电池恒温可逆放电时该反应过程的。
16、某金属钚的同位素进行β放射，14d后，同位素活性下降了%。
试求该同位素的：
（1）蜕变常数，
（2）半衰期，（3）分解掉90%所需时间。
17、乙烷可按下式脱氢：
CH3CH3（g）═CH2CH2（g）+H2（g）（设反应的△rCp=0）
试计算
（1）在标准压力及298K时，求该反应的△rH0m；△rG0m；△rS0m；K0（298K）；
（2）在标准压力及1000K时，求该反应的K0（2000K）；乙烷的平衡转化率是多少
热力学数据（298K）：
△fH0m/（KJmol–1）
△fG0m/（KJmol–1）
S0m/（JK–1mol–1）
CH3CH3（g）
CH2CH2（g）
H2（g）
0
0
△rH0m=KJmol–1；△rG0m
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