下册(1-1)

昆明理工大学

物理化学习题集

（下册）

院、系 专 业 年 级 姓 名 司云森 学 号

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第七章 电化学

7－1、在298.2K时以Pt为电极电解CuSO4溶液，在阴极上有Cu析出，阳极上放出氧气，若以0.2000A的电流通电30min流过CuSO4溶液，试计算：（1）在阴极上析出铜多少？（2）阳极上放出氧气的体积。已知此温度时水的饱和蒸汽压为23.76/760atm。

7－2、用两个银电极电解质量百分数为0.7422％KCl水溶液。阳极反应：Ag(s)+Cl-→AgCl(s)+e-所产生的AgCl沉积于电极上，当有548.9C的电量通过上述电解池时，实验测出阳极区溶液的质量为117.51g，其中含KCl 0.6659g。试求KCl水溶液中正、负离子的迁移数。

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7－3、25℃时将0.10mol·dm-3 KCl溶液装入某电导池内，测得电阻为24.96Ω,将0.0025mol·dm-3的K2SO4溶液装入此电导池中，测得的电导应为何值？25℃时，0.0025mol· dm-3的K2SO4溶液的摩尔电导率为何值？已知25℃时0.10mol·dm-3KCl溶液和0.0025mol·dm-3的K2SO4溶液的电导率分别为1.298S· m-1和0.06997 S· m-1。

7－4、18℃时，饱和AgIO3水溶液的电导率为1.30×10－3S/m，所用水的电导率为0.11×10－3S/m。已知AgIO3的摩尔电导率为87.3×10－4S·m2/mol，求18℃时AgIO3的溶解度。

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7－5、电池：Ag(s), AgCl(s)∣Cl(a) ∣Cl2(g,p) ∣Pt(s) (1) 写出此电池的电极反应及电池反应；（2）如果要测定该电池反应的平衡常数，△G和△H需设计什么样的实验？测定哪些数据？

7－6、写出下列电池的电极反应及电池反应：

(1) Pt∣H2(pθ) ∣HCl(0.1mol·kg-1) ∣Cl2(pθ) ∣Pt (2) Pt，H2(pH2)∣NaOH(a) ∣HgO(s)，Hg(l)

7－7、电池：Ag ∣AgNO3(0.01mol/kg, γ±=0.90)‖AgNO3(0.1mol/kg, γ±=0.72) ∣Ag ，写出电池反应并计算25℃时此电池的电动势。

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-θ

7－8、已知298K时0.0020mol/kg H2SO4溶液的平均活度为0.00241，计算此溶液 的平均浓度m±及平均活度系数γ±。

7－9、将下列反应安排成电池：Zn+Cu2+=Zn2++Cu，计算25℃时此反应的标准

??平衡常数，已知25℃时E???Zn2?/Zn??0.763V。E???Cu2?/Cu?0.340V，

????法拉第常数为96485C·mol1。

7－10、已知298K时下列电极反应的标准电极电势：

－

????Ag??e?Ag E ? VAg/Ag?0.7996?AgBr?e?Ag?Br? ?E?Br,AgB/rA?g0.071 1V????试设计一电池并用以计算AgBr的溶度积KSP。

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7－11、电池Pt (s)│H2(p)│HCl(a)│AgCl(s)│Ag(s)，若25℃时

???（1）写出电极反应和电池反应；E??Cl,AgCl?s?/Ag?s???[?＝0.2223V, a (HCl)=1。

（2）计算电池电动势为0.5V时，p应为何值？

θ

7－12、对于电池Pt (s) │Cl2(g, P)│HCl(0.1mol/kg)│AgCl(s) │Ag(s)，已知AgCl(s)在25℃时的标准生成焓为－126.9kJ/mol，Ag(s)，AgCl(s)和Cl2(g,) 在25℃时的标准熵分别为42.66，96.01和222.74 J / (K·mol)。计算在25℃时： （1）电池的标准电动势； （2）电池可逆操作时分解1mol AgCl(s)的热效应； （3）电池电动势的温度系数； （4）AgCl(s)的分解压力。

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7－13、反应Hg2Cl2(s) + H2pH2=2Hg(l) + 2HCl?（1）将反应设计?b?HCl???，成原电池；（2）若pH2＝101.3kPa，mb?HCl??0.1mol/kg时，测得电池电动势与温度成线性关系，截距为0.0694V，斜率为1.881×103V/K，计算25℃时该反

－

??应的?G,?S,?H；（3）设25℃时，德拜公式中的A=0.509，气体活度可用分压代替，求电池反应的Ka。

解： (1) PtH2(p)HCl(b?0.1mol?kg?1)Hg2Cl2(s)Hg (2) E?0.0694?1.881?10?3T/K

(?E)p?1.881?10?3V?K?1 ?T?rGm??2FE

?rSm?2F(?E)p ?T?rHm??rGm?T?rSm

RTb2(HCl)(3) E?E? ln$2Fp(H2)/p$lg????Az?z?I?I/I$ 111222bz?(bz?bz)??BB2????2(b?b)?b 22b(HCl)?a??(???b?/b$)2?(???b/b$)2

7－14 、298K时，用Pb（s）为电极来电解H2SO4溶液(0.10mol· kg, γ±

＝0.265)，若在电解过程中把Pb阴极与另一摩尔甘汞电极相连组成原电池，测得其电动势E=1.0685V。试求H2在Pb阴极上的超电势（只考虑H2SO4的一级电离）。已知φ甘汞＝0.2802V。

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-1

7－15、25℃时，101.3kPa下以Pt为阴极，C（石墨）为阳极电解含0.01mol· kg－1FeCl2和0.02mol·kg－1的CuCl2的溶液，通过计算回答：（1）何种金属先析出？（2）第二种金属开始析出时，溶液中第一种金属离子的浓度为多少？（3）两种金属同时析出时最少需加多大电压。 计算中活度系数均以1计，并忽略超

????电势。25℃时?ECu?/Cu?0.34V，?EFe2?/Fe??0.440V，

?????E??Cl?/Cl2,Pt??1.358V。

第八章 化学动力学

8－1、在一定温度下，反应A + B→ 2D的反应速率既可表示为

?dcA/dt?kAcAcB，也可表示为dcD/dt?kDcAcB，求kA和kD的关系。

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8－2、在450K的真空容器中，放入初始压力为213kPa的A(g) 进行一级热分解反应：A(g) → B(g) +D(g)，反应进行100s时，实验测得系统的总压力为233kPa。求此反应的速率常数及半衰期。

N2O5在25℃时分解反应的半衰期为5.70h， 8－3、且与N2O5的初始压力无关，

求此反应在25℃条件下完成90％所需时间。

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8－4、25℃时反应A?B?C的速率常数为4.46?10?3min?1，温度提高10℃时，反应速率提高一倍，计算：（1）该反应在25℃时的半衰期；（2）25℃时，初浓度为0.1mol?dm?3的A经50分钟后，浓度为多少？（3）反应的活化能。

解：（1）根据题意，这是一个一级反应 t1/2? （2） c?c0e?kt?0.1e?4.46?10

（3）由公式： ln?30.6930.693??155.3min k4.46?10?3?50?0.08mol?dm?3

k2Ea(T2?T1)? k1RTT12T2T1Rln得 Ea?k2k1T2?T1?52.29kJ?mol?1

8－5、1molA和1molB混合，若A +B → 产物，反应是二级，并在1000s内有一半A作用掉，问在2000s时尚有多少A剩余？

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8－6、某二级反应A(g) + B(g) → 2D(g) 当反应物的初始浓度

cA,0?cB,0?2.0mol?dm?3时，反应的初速率为??dcA/dt??50.0mol?dm?3?s?1。

求kA和kD各为若干？

? 8－7、反应CH3CH2NO2?OH??H2O?CH3CHNO2，在0℃时的速率常数

k=39.1dm3?mol?1?min?1,若有0.00500mol?dm?3的硝基乙烷与

0.00300mol?dm?3的NaOH水溶液反应，问99％的OH?被中和需要多少时间？

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8－8、在57.4℃时，某化合物在溶液中分解，得到如下数据： 0.500 1.10 2.48 c0/mol?l?1 ??t1/2/s 4280 885 174 求该化合物分解反应的级数及速率常数。

8－9、硝基乙酸

?NO2?CH2COOH在酸性溶液中的分解反应

?NO2?CH2COOH?CH3NO2?CO2?g?为一级反应，25℃，101.3kPa下，不

同时刻测定放出的CO2的体积如下：

t/min 2.28 3.92 5.92 8.42 11.92 17.47 ∞ Vt/cm3 4.09 8.05 12.02 16.01 20.02 24.02 28.94 反应不是从t=0开始的，求反应的速率常数k。

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8－10、已知反应A = B + C ，在一定温度范围内的速率常数与温度的关系为：

lg?k/min?1???4000（1）求该反应的活化能及指前因子；（2）若需要?7.0。

T/K在30s时A反应掉50%，问反应温度应控制在多少度？

8－11、在汞蒸气存在下，反应C2H4?H2?C2H6的机理如下：

k1Hg?H2???Hg?2H*

K2*H*?C2H4???C2H5C2H?H2???C2H6?Hk4H*?H*???H2*5k3*

用稳态近似法表示C2H6的生成速率。

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第九章 相平衡

9－1、将MgCl2?H2O?s?在真空中加热至一定温度，体系内发生下列反应：

MgCl2?H2O?s??MgCl2?s??H2O?g? MgCl2?H2O?s??MgO?HCl?s??HCl?g?

求体系内的相数，组元数及自由度数。

9－2、试确定下列系统的自由度数：

（1）I2?s?与其蒸气成平衡； （2）CaCO3?s?与其分解产物CaO?s?和CO2?g?成平衡；（3）Fe?s?,FeO?s?,C?s?,CO?g?,CO2?g?平衡系统；（4）高温下Fe-C熔体，CO2?g?,CO?g?,O2?g?,N2?g?共存。

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9－3 试根据碳的相图回答下列问题：

（1） 曲线OA、OB、OC及O点分别代表什么含义？ （2） 碳在室温及101.325kPa下以什么状态稳定存在？

（3） 在2000K时，增加压力使石墨转变成金刚石是一个放热反应，试从相

图判断两者的摩尔体积Vm哪个大？

（4） 试从图上估计2000K时，将石墨变为金刚石需要多大压力？

9－4 已知固体苯的蒸汽压在273.15K时为3.27kPa，在293.15K时为12.303kPa，液体苯的蒸汽压在293.15K时为10.021kPa。液体苯的摩尔蒸发热为34.17kJ·mol-1。求：（1）303.15K时液体苯的蒸汽压；（2）苯的摩尔升华热；（3）苯的摩尔熔化热。

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9－5、实验测得三氯甲烷（A）和丙酮(B)混合物在101.325kPa下的液气平衡组成数据如下： 60.8 62.5 64.4 62.9 61.5 56.1 t℃ xB 0 0.08 0.35 0.57 0.66 1.00 yB 0 0.05 0.35 0.65 0.75 1.00 请回答：（1）纯三氯甲烷的正常沸点是多少？（2）此混合物是正偏差系统还是负偏差系统？（3）组成为xB=0.35的混合物称为什么？（4）将xB=0.66的混合物加热至沸腾，逸出的第一个气泡的组成是什么？若将此混合物在现有足够塔板数的精馏塔中精馏，塔顶和塔底各得到什么？（5）如需要用精馏的方法得到纯三氯甲烷，进料混合物的组成应如何控制？（6）1mol xB=0.70的混合物在61.5℃和101.325kPa下达到气液平衡，气相组成、液相组成各为多少？气相、液相的物质的量各为多少？

9－6、已知H2O?NH4Cl系相图如下所示，回答下列问题：（1）将一小块－5℃的冰投入－5℃的15％的NH4Cl溶液中，这块冰将起什么变化？（2）在12℃时，将NH4Cl晶体投入25％的NH4Cl溶液中，NH4Cl晶体会溶解吗？（3）100g25％的NH4Cl溶液冷却到－10℃，加入多少水（保持温度不变）方能使析出的NH4Cl重新溶解？

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9－7、有两种物质A、B，其熔点分别为80℃，150℃，能形成稳定化合物AB(熔点100℃)及不稳定化合物AB3, AB3于110℃分解,得到固体B及含B为0.68(摩尔分数，下同)的液态混合物，已知该系统有两个最低熔点（0.18B,70℃）及(0.54B，96℃)。（1）画出该系统的相图；（2）有1mol 含B物质0.80的混合物冷却，问首先析出的物质是什么？最多可得到多少物质？

9－8、Bi-Zn系的相图如下，若以含锌40％的熔融物100g由高温冷却，试计算：

（1）温度刚到689K时,组成为M的液相和组成为F的液相各为多少克？

（2）在689K组成为F的液相恰好消失时，组成为M的液相和固体Zn的重量各为多少克？

（3）温度刚降到527K时，固体Zn和组成为E的熔融物各为多少克？ （4）注明各区域存在的相。

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9－9、A、B两组分固态部分互溶系统的液固平衡相图如下，M、N、O三点的组成分别含B为0.30、0.50和0.80。（1））注明各区域存在的相；（2）绘出含B为50%及60%系统的冷却曲线；（3）将含B为0.60的系统冷却到三相平衡温度时，固、液相的质量各是多少？

9－10、Sn和Ag的二元液固平衡相图如下：（1）注明各区域存在的相；（2）熔融液从a点冷却到b点时有什么新相析出？此时系统的自由度是多少？（3）冷到C点时，存在的两相物质的量之比如何表示？

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9－11、标出相图各区域存在的相并作出25％B和90%B熔体的冷却曲线，确定化合物的分子式。

9－12、根据相图回答下列问题：（1）A、B、C是什么点？（在线上发生什么反应？（3）注明各相区。

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2）有几条三相线，

9－13、Cu(A)－Ni(B)二元系的实验数据如下： xB 0 0.10 0.40 0.70 1.00 1140 1270 1375 1452 凝固点（℃） 1083 1100 1185 1310 1452 熔 点（℃） 1083 (1)画出相图；（2）当xB=0.50的熔体从1400℃冷却到1200℃,问在什么温度开始有固体析出，析出的固体组成如何？最后一滴熔体凝固时的温度是多少？此时的熔体组成如何？（3）xB=0.30的熔体100g冷却到1200℃时，固体和熔体中Ni的质量各为多少？

9－14、 根据下图回答下列问题：（1）含有80％Pb、10% Bi 、10％Sn 的系统点在哪里？（2）AB直线上的系统点具有什么特点？（3）PbN直线上的系统含哪两个组元的量之比等于常数？

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第十章 表面化学

10－1、将质量为100g的苯分散成半径为104cm的球滴，已知20℃时苯的表面

－

张力为2.886?10?2N?m?1，密度为0.8788g?cm?3。计算：（1）吉布斯自由能变化?G；（2）环境所需作的最小功为多少？试问计算时作了什么假定？

10－2、25℃时水的表面张力??0.07197N?m?1，

?????4m?1?K?1。在25℃及101325Pa下可逆增大2.00cm3

????1.57?10N·??T?A,p表面积,试求此过程的Q,W,?H,?G和?S。

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10－3 在283K时，可逆地使纯水表面增加1.00m，吸热0.0400J。求该过程的ΔG，W，ΔU，ΔH，ΔS和ΔF各为多少？已知该温度下纯水的表面吉布斯自由

-2

能为0.0740J·m。

－

10－4、某肥皂水溶液的表面张力为0.01N·m1，若用此肥皂水溶液吹成半

－－

径为5.0×103m和2.5×102m的肥皂泡，求每个肥皂泡内外的压力差分别是多少？

2

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10－5、某液体（密度为1.6?103kg?m?3）的最大气泡压力差为207N·m－2，设毛细管半径为1.0×103m，管端在液面下1.0×102m，求液体的表面张力。

10－6 把半径为R的毛细管插在某液体中,设该液体与玻璃间的接触角为?，

－

－

毛细管中液体所成凹面的曲率半径为R'，液面上升到h高度后达到平衡，试证明液体的表面张力可近似表示为： ??gh?R

2cos?式中g为重力加速度，?为液体的密度。

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10－7、氧化铝瓷件上需要凃银，当加热到1273K时，试用计算接触角的方法判断液态银能否润湿氧化铝瓷件表面？已知该温度下固体Al2O3的表面张力

?s?g?1.0N?m?1，液态银表面张力?l?g?0.88N?m?1，液态银与固体Al2O3的

界面张力为?s?l?1.77N?m?1。

10－8、水蒸气骤冷会发生过饱和现象。在夏天的乌云中，用飞机撒干冰微粒，使气温骤降至293K，水气的过饱和度（p/ps）达4。已知在293K时，水的表面张力为0.07288 N·m1，密度为997kg·m3，试计算：（1）在此时开始形成雨滴的半径；（2）每一雨滴中所含水分子数。

－

－

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10－9、已知CaCO3在773.15K时的密度为3900kg?m?3，表面张力为1210×10－3 N·m－1，分解压力为101.325Pa。若将CaCO3研磨成半径为30nm(1nm=10

－9

m)的粉末，求其在773.15K时的分解压力。

10－10、在某温度下，铜粉对氢气的吸附是单分子层吸附，其具体形式为

V?1.36p3?1?，式中V是氢在铜粉上的吸附量?，p是氢气的压cmSTP?g????0.5?p力。求在该温度下，表面上吸满单分子层时的吸附量及1克铜粉的表面积（H2的?0?1.318?10?19m2）。

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10－11、19℃时丁酸水溶液的表面张力???0?aln?1?bc?，式中?0为纯水的表面张力，a、b为常数。求：（1）溶液中丁酸的表面过剩量?和浓度c的关系式；（2）当已知a?1.31?10?2N?m?1,b?19.62dm3?mol?1时，计算

0.200mol?dm?3时的表面过剩量。

10-12 在298K时，乙醇水溶液的表面张力与溶液活度之间的关系为

???0?a??b?2，式中常数a?5?10?4N?m?1,b?2?10?4N?m?1,求活度?＝

0.5时，溶液的表面过剩量?2为多少？

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