物理化学下册答案化工专用汇总 - 图文

??m7.9已知25 ℃时水的离子积Kw=1.008×10，NaOH、HCl和NaCl的分

-14

别等于0.024811 S·m2·mol-1，0.042616 S·m2·mol-1和0.0212545 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）= 1.664×10-5 S·m-1，求AgBr（s）在纯水中的溶解度。

已知：?（Ag）= 61.9×10S·m·mol，?（Br）=78.1×10S·m·mol。 解：（1）水的无限稀释摩尔电导率为

?????m?H2O???m?HCl???m?NaOH?-?m?NaCl??m+-42-1

?m--42-1

=0.042616+0.024811-0.012645=0.054777S?m2?mol?1

纯水的电导率

c(H?)c(OH?)?ca?Kw?????，即：ca?Kwccc?c?

2a=?m?H2O???H2O?， ?HO=??m2?c?m?H2O?

???H2O??Kwc?m?H2O?即有：

?1.008?10?14?1?103?0.054777?5.500?10-6S?m?1

（2）κ（溶液）=κ（AgBr）+κ（H2O）

即：κ（AgBr）=κ（溶液）-κ（H2O）

=1.664×10-5 – 5.500×10-6 = 1.114×10-5 S·m-1

????m?AgBr???m?AgBr???m?Ag+???m?Br-?=61.9?10-4+78.1?10-4=1.40?10-2S?m2?mol?1

?m?AgBr?=??AgBr?c??AgBr?1.114?10?5?4?3， 即c=??7.957?10mol?m?m?AgBr?1.40?10?2

7.11 现有25℃时，0.01mol·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

21122??0.03mol?kg?1I??bBz??0.01?2?0.01?2??1???B22? 根据：

lg??=-Az+z??I=-0.509?2?-1?0.03=-0.1763；??=0.66631/3

????b???b?b????0.01?0.022??1.587?10?2mol?kg?1

b?1.587?10?2a?????0.6663??0.01057b1

7.14 25 ℃时，电池Zn|ZnCl2（0.555 mol·kg-1）|AgCl（s）|Ag的电动势E = 1.015V。已知E（Zn2+|Zn）=-0.7620V，E（Cl-|AgCl|Ag）=0.2222V，电池电动势的温度系数为：

?dE??4?1??=-4.02?10V?K?dT?p

（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）?rGm=-RTlnK??zEF

即：

lnK0.2222???0.7620???96500zEF2???????76.63RT8.314?298.15

K= 1.90×1033

?dE?Qr,m=T?rSm?zFT??dT?p ?（3）

?2?96500???4.02?10?4??298.15??23.13kJ?mol-1

RTRT3?b0?E?E?lna?Zn2??a2?Cl???E?ln4???b?zFzF?? （4）

8.314?298.153?0.5555?1.015?0.2222???0.7620??ln4????2?96500?1? γ

±

33= 0.5099

+

2+Hg7.21为了确定亚汞离子在水溶液中是以Hg 还是以2形式存在，涉及了

如下电池

HgHNO30.1mol?dm-3硝酸汞0.263mol?dm-3HNO30.1mol?dm-3硝酸汞2.63mol?dm-3Hg

测得在18℃ 时的E = 29 mV，求亚汞离子的形式。

2+Hg 解：设硝酸亚汞的存在形式为2，则电池反应为

??2NO3a1?NO3HgNO3?????Hg2?NO3?2a2??2?2??? 2NO3a2?NO3HgNO3????Hg2?NO3?2a1??2?2?????????

电池电动势为

2???RTa2?NO3?a1?Hg2?NO3?2?E?-ln?zFa12?NO3HgNO3???a2??2?2?

c1?Hg2?NO3??2?a1?NO??a2?NO?；a1?Hg2?NO3?????2?c 作为估算，可以取

?3?3a2?Hg2?NO3????2?c2?Hg2?NO3???2?c 。

2?aNOHg2?NO3????a1?23RT?2?E?-ln?zFa12?NO3HgNO3???a2??2?2?8.314?291.150.263=-ln=29mV2?965002.63

2+Hg所以硝酸亚汞的存在形式为2。

7.23 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）11 （2）2H2（g，p） + 2I2（s）2HI（a=1） HI（aq,a=1）

应用表7.7.1的数据计算两个电池反应的E、?rGm和K。

解：（1）电池反应为H2 （g，100kPa）+ I2 （s）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｝ = 0.5353V

?rGm?1???zEF=?2?0.5353?96500??103.31kJ?mol?12HI（a=1）

K

?1??exp(??rGm103310??18)?exp???1.26?10RT?8.314?298.15?

（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= 0.5353V

Gibbs 自由能的变化值降低一半，因为反应进度都是1 mol ，但发生反应的物质的量少了一半，即 1?rGm(2)??rGm(1)??51.66 kJ?mol?12

根据平衡常数与Gibbs 自由能变化值的关系，

9???K(2)??K(1)?1.26?10?1.12?10????

1218127.28 已知25 ℃时E（Fe3+ | Fe）= -0.036V，E（Fe3+， Fe2+）=0.770V。试计算25 oC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

Fe+ 3e = Fe （1） Fe3+ + e- = Fe2+ （2） Fe2+ + 2e- = Fe （3） 显然，（3）=（1）-（2），因此 ?rGm?3???rGm?1?-?rGm?2?

2?3?-2E?Fe|Fe?F?-3E?Fe|Fe?F?E?Fe3?|Fe2??F3+ -

E?Fe2?|Fe???3E?Fe3?|Fe??E?Fe3?|Fe2??23???0.036??0.7702

的机理为

??0.439V46 气相反应

试证：

证：应用稳态近似法

1. 反应为一级气相反应，320 oC时

。 问在320 oC加热90 min

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11.2%

2. 某一级反应解：同上题，

的半衰期为10 min。求1h后剩余A的分数。

答：还剩余A 1.56%。

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 =1.86K mol–1Kg–1 , Kb =0.513K mol–1Kg–1 ，△vapH0m=40662J

mol–1

2、有理想气体反应2H2(g)+O2(g)=H2O(g)，在2000K时，已知K0=1.55×107

1、计算H2和O2分压各为1.00×10 4 Pa,水蒸气分压为1.00×105 Pa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1.00×10 4 Pa时。欲使反应不能正向自发进行，水蒸气分压最少需多大？

△rGm=-1.6﹡105Jmol–1；正向自发；P

（H2O）=1.24﹡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66.6kPa 。

（1）当放入NH4HS时容器中已有39.99kPa的 H2S（g），求平衡时容器内的压力；

（2）容器中已有6.666kPa的NH3（g），问需加多大压力的H2S（g），才能形成NH4HS固体。

1）77.7kPa 2）P（H2S）大于166kPa。

4、已知250C时φ0(Fe3+/ Fe) =-0.036V，φ0(Fe3+/ Fe2+) =-0.770V

求250C时电极Fe2+|Fe的标准电极电势φ0(Fe2+/ Fe)。

答案: φ0(Fe2+/ Fe)= -0.439V

5、0.01mol dm-3醋酸水溶液在250C时的摩尔电导率为1.62×10-3S m2 mol–1，无限稀释时的摩尔电导率为39.07×10-3S m2 mol–1 计算（1）醋酸水溶液在250C，0.01mol dm-3时的pH值。

（2）250C，0.001mol dm-3 醋酸水溶液的摩尔电导率和pH值。 答案:（1）pH=3.38；（2）摩尔电导率=0.520×10-3S m2 mol–1 pH=2.88

6、溴乙烷分解反应的活化能为229.3KJ mol–1，650K时的速率常数k=2.14×10-4S-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=1.31×10-3S-1；t=1.23×103S, 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

装 订 线 15、（9分）250C时，电池：Ag| AgCl (s)|HCl(b)| Cl2(g，100KPa)|Pt的电动势E=1.136V，电动势温度系数(?E/?T)P=-5.95

×10-4V K-1。电池反应为：

Ag+ 1/2 Cl2(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Qr.m。

16、某金属钚的同位素进行β放射，14d后，同位素活性下降了6.85%。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）： △△S0m/( JfH0m/( fG0m/( K–1molKJmol–KJmol––1) 1) 1) CH3CH3 -84.67 -32.886 229.49 (g) CH2CH2 52.292 68.178 219.45 (g) H2 (g) 0 0 130.587

△rH0m=136.96 KJmol–1；△rG0m=101.06 KJmol–1；△rS0m=120.55 JK–1mol–1。 K0（298K）=1.93﹡10-18；K0（2000K）=0.138；α=34.9%

18、（11分）一般化学反应的活化能在40～400kJ mol-1范围内，多数在50～250 kJ mol-1之间

(1)若活化能为100 kJ mol-1，试估算温度由300K上升10K、由400K上升10K时，速率常数k各增至多少倍。设指前因子A相同。 (2)若活化能为150 kJ mol-1，作同样的计算。

(3)将计算结果加以对比，并说明原因。 （1）、K310K/ K300K =3.64；K410K/ K400K =2.08； （2）、K310K/ K300K =6.96；K410K/ K400K

=3.00； （3）、lnk与T2成反比；活化能高的反应对温度更敏感一些

19、（10分）250C时有两种溶液(1)：a(Sn2+)=1.0, a(Pb2+)=1.0； (2)：a(Sn2+)=1.0， a(Pb2+)=0.1,当将金属Pb

放入溶液时，能否从溶液中置换出金属Sn。已知φ0（Sn 2+| Sn）=-0.136V, φ0（Pb2+| Pb）=-0.126V。

△rGm>0，不可以；△rGm<0，可以。

20、（17分）固态氨的饱和蒸气压为：lnP=–3754/T + 27.92

液态氨的饱和蒸气压为：lnP=–3063/T + 24.38

其中P的单位是Pa， 试求：（1）氨的三相点的温度和压强； （2）三相点时的升华热、蒸发热、熔化热是多少？

（1）、△subHm =31.2KJmol–1；△vapHm =25.47KJmol–1；△fusHm =5.75KJmol–1；（2）、P=5934Pa, T=195.2K。

21、（18分）电Pt|H2(101.325kPa)|HCl(0.1mol

kg-1)|Hg2Cl2(s)|Hg)电动势E与温度T的关系为

E/V=0.0694+1.881×10-3T/K-2.9×10-6 (T/K)2

（1）写出电池反应

（2）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Qr.m。 △rHm=-31.57KJmol–1；△rGm=-35.93KJmol–1；△rSm=14.64

池

JK–1mol–1。

Qr.m=4.365KJmol–1；

22、（18分）在1000C下，下列反应的Kθ＝8.1×10-9，△rSθ＝125.6JK–1 mol–1，计算：

COCl2(g)＝CO (g)+

Cl2(g)

(1) 1000C,总压为200KPa时COCl2的解离度；

(2） 1000C下上述反应的△rHmθ (3） 总压为200KPa，COCl2解离度为0.1%

装 订 线 时的温度。设△rCpmθ＝0。

6.37×10-5，105 KJmol–1；446K； 23、（10分）将氨基甲酸铵放在一抽空的容器中，并按下式分解：

NH2COONH4（s）=2NH3（g）+CO2（g）

在20.80C达到平衡时，容器内压力为8.825 KPa。

在另一次实验中，温度不变，先通入氨气，使氨的起始压力为12.443 KPa，再加入氨基甲酸铵使之分解。若平衡时尚有过量固体氨基甲酸铵存在，求平衡时各气体的分压及总压。

答案: P（CO2）=0.554KPa；P（NH3）

=13.551KPa；P（总）=14.105KPa；

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