天津大学物理化学课后题

第七章 电化学

7.1 用铂电极电解

溶液。通过的电流为20 A，经过15 min后，问：（1）

?(2) 在的27 ?C，100 kPa下的

？

在阴极上能析出多少质量的 解：电极反应为

电极反应的反应进度为 因此：

7.3 用银电极电解

，并知阴极区溶液中

。

溶液。通电一定时间后，测知在阴极上析出的总量减少了

。求

溶液中的

的和

解：解该类问题主要依据电极区的物料守恒（溶液是电中性的）。显然阴极区溶液中

的总量的改变

等于阴极析出银的量

与从阳极迁移来的银的量

之差：

7.4 用银电极电解解下来的银与溶液中的为

1

水溶液。电解前每反应生成

溶液中含，其反应可表示

。阳极溶

总反应为

，并测知阳极区溶液重

溶液中的

和

。 量的改

通电一定时间后，测得银电量计中沉积了

，其中含

解：先计算变为

该量由两部分组成（1）与阳极溶解的极

生成

。试计算

是方便的。注意到电解前后阳极区中水的量不变，

，（2）从阴极迁移到阳

7.5 用铜电极电解

水溶液。电解前每

溶液中含

，并测知阳极区溶

溶液中的

和

。通电一定时间

1、恒温槽主要由哪几个部分组成的？各部分的作用是什么？

答：恒温槽主要由浴槽、加热器、搅拌器、温度计、感温元件、温度控制器等部分组成

的。各部分的作用如下：

浴槽：用来盛装恒温介质；加热器：通过电加热使介质的温度升高，以弥补热量的散失；搅拌器：通过机器搅拌保持浴槽内的介质各部分温度均匀；温度计：指示恒温槽的温度，恒温槽的温度高低一定要以此温度计为准；感温元件；设定恒温槽所需的恒温温度，常用接触温度计作为感温元件；温度控制器：通过感温元件发出的“通”、“断”指令，对加热器实施控制加热，常用继电器作温度控制器。

2、影响恒温槽灵敏度的主要因素有哪些？

答：影响恒温槽灵敏度的因素很多，大体有：

（1）恒温介质：流动性好，传热性能好，则控温灵敏度高； （2）加热器：功率适宜，热容量小，则控温灵敏度高； （3）搅拌器：搅拌速率要足够大，才能保证恒温槽内温度均匀；

（4）温度控制器：电磁吸引电键，电键发生机械作用的时间越短，断电时线圈中的铁心剩余磁性愈小，则控温灵敏度就越高；

（5）接触温度计：热容小，对温度的变化敏感，则灵敏度高； （6）环境温度与设定温度的差值越小，控温效果越好。 3、欲提高恒温

物理化学

22. 在100kPa下，斜方硫（ S）转变为单斜硫（ S）的转变温度为369.9K，已知斜方硫和单斜硫在298.2K的标准燃烧热分别为-296.7kJ〃mol-1和-297.1kJ〃mol-1，求斜方硫转变成单斜硫的晶型转变热。已知

Cp,m, 22.59J K-1 mol-1，Cp,m, 22.59J K-1 mol-1 解 S S

rHm cHm, cHm,

296700 297100 400J mol-1

rHm,369.9 rHm,298.2

369.9298.2

CpdT

=

400 23.64 22.59 369.9 298.2 =475.3J mol-1

点评 相变过程的热，亦可以利用热化学数据（燃烧热、生成热）计算。这里基尔霍夫定律亦可应用。

23. 500K下灼热的C和过热水蒸气反应（1）C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)需吸收热量，该热量一般由同温度下反应（2）C(s)+O2(g) CO2(g)所提供，若要产生1mol氢气，需多少摩尔的碳？已知500K时各物质的标准生成热

fHm/kJ mol-1分别为：CO，-110.022

三、关键的计算题类型及例题 (1) 利用强电解质的Λ∞m和公式

第八章 电解质溶液

Λ∞m=ν+Λ∞m，++ν－Λ∞m，－来计算弱电解质的Λ∞m或计算难溶盐的Λ∞m 。 例：Λ∞m(HAc)=Λ∞m(HCl)+Λ∞m(NaAc)－Λ∞m(NaCl) 再如：Λ∞m(CaF2) =Λ∞m(CaCl2)+2Λ∞m(NaF)－2Λ∞m(NaCl) (2) 电导测定的应用计算

例2：在298K时，测量BaSO4饱和溶液在电导池中的电阻，得到这个溶液的电导率为4.20310－4S·m－1，已知在该温度下水的电导率为1.05310－4 S·m－1。求 ① 该盐的电导率κ； ② 求Λ∞m（1/2 BaSO4）； ③ BaSO4在该温度下的溶解度； ④ 求BaSO4的Ksp。 解：① 根据 κ（盐溶液）=κ（盐）+κ（H2O） 则该盐的电导率κ为：

κ（盐）= κ（盐溶液）－ κ（H2O）

= 4.20310－4 － 1.05310－4 = 3.15310－4 S·m－1 ② 查表得 无限稀释时的离子摩尔电导率

Λ∞m（1/2Ba2+）=63.64310－4S·m2·mol－1； Λ∞m（1/

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第一章 热力学第一定律

1． 热力学第一定律?U?Q?W只适用于：答案：D

（A）单纯状态变化 （B）相变化

（C）化学变化 （D）封闭体系的任何变化

2． 1mol单原子理想气体，在300K时绝热压缩到500K，则其焓变?H约为： 4157J 3． 关于热和功，下面说法中，不正确的是：答案：B

（A）功和热只出现在体系状态变化的过程中，只存在于体系和环境的界面上 （B）只有封闭体系发生的过程中，功和热才有明确的意义

（C）功和热不是能量，而是能量传递的两种形式，可称为被交换的能量

（D）在封闭体系中发生的过程，如果内能不变，则功和热对体系的影响必互相抵消 4． 涉及焓的下列说法中正确的是：答案：

第1章 化学热力学基本定律

1．1mol双原子理想气体在300 K、101 kPa下，经恒外压恒温压缩至平衡态，并从此状态下恒容升温至370 K、压强为1 010 kPa。求整个过程的?U、?H、W及Q。

（答案：△U = 1455 J，△H = 2037 J，W=17727 J，Q = -16272 J）

解： 第一步：恒外压恒温压缩至平衡态，?U=0，?H=0 V1=8.314×300/101=24.695dm3,

此平衡态的体积就是末态的体积V2， V2=8.314×370/1010= 3.046dm3 此平衡态的压强P’=8.314×300/(3.046×10-3)=818.84kPa

W=-P’(V2-V1)=-818.92×103×(3.046-24.695)×10-3 =17727 J=17.727 kJ -Q=W=17.727 kJ Q=-17.727 kJ 第一步： 因恒容W=0

?U=Qv=Cv,m(T2-T1) =20.79×(370-300)=1455.3 J=1.455 kJ

?H=(20.79+R)×70=2037.3 J=2.037 kJ

整个过程：W=17.72

第四章 化学动力学

习 题

1．以氨的分解反应2NH3==== N2＋3H2为例，导出反应进度的增加速率d?/dt与dn(NH3)/dt，

dn(N2)/dt， dn(H2)/dt之间的关系，并说明何者用于反应速率时与选

择哪种物质为准无关。

解：?=(nNH3-nNH3,0)/(-2)=(NN2-nN2,0/1)=(nH2-nH2,0)/3

d?/dt=(-1/2)×dnNH3/dt=dnN2/dt=(1/3)×dnH2/dt) ∴ dnNH3/dt=-2× d?/dt

dNN2/dt= d?/dt dnH2/dt=3× d?/dt

2．甲醇的合成反应如下：CO＋2Ｈ2 ===== CH3OH，已知dc(CH3OH)/dt＝2.44 mol·L-1·h-1， 求－dc(CO)/dt，－dc(H2)/dt各为多少? （答案：2.44，4.88mol·dm-3·h-1 ） 解：dCco/dt=dCCH3OH/dt=2.44mol·dm-3·h-1

-dCH2/dt=2×dCCH3OH/dt=4.88 mol·dm-3·h-1

3．下列复杂反应由所示若干简单反应组成，试根据质量作用定律写出以各物质为准的速率方程式。 (1

物理化学上册习题解（天津大学第五版）

第一章 气体的pVT关系

1-1物质的体膨胀系数?V与等温压缩系数?T的定义如下：

?V?1??V?1??V?? ?T??? ?? ??V??T?pV??p?T试导出理想气体的?V、?T与压力、温度的关系？ 解：对于理想气体，pV=nRT

?V?1??V?1??(nRT/p)?1nR1V???T?1 ? ??????V??T?pV??T?pVpVT?T??1??V?1??(nRT/p)?1nRT1V?????? ??2???p?1 ????V??p?TV??pVp?TVp1-2 气柜内有121.6kPa、27℃的氯乙烯（C2H3Cl）气体300m3，若以每小时90kg的流量输往使用车间，试问贮存的气体能用多少小时？

解：设氯乙烯为理想气体，气柜内氯乙烯的物质的量为

pV121.6?103?300n???14618.623mol RT8.314?300.15每小时90kg的流量折合p摩尔数为

90?10390?103v???1441.153mol?h?1 MC2H3Cl62.45n

物理化学上册习题解（天津大学第五版）

第一章 气体的pVT关系

1-1物质的体膨胀系数?V与等温压缩系数?T的定义如下：

?V?1??V?1??V?? ?T??? ?? ??V??T?pV??p?T试导出理想气体的?V、?T与压力、温度的关系？ 解：对于理想气体，pV=nRT

?V?1??V?1??(nRT/p)?1nR1V???T?1 ? ??????V??T?pV??T?pVpVT?T??1??V?1??(nRT/p)?1nRT1V?????? ??2???p?1 ????V??p?TV??pVp?TVp1-2 气柜内有121.6kPa、27℃的氯乙烯（C2H3Cl）气体300m3，若以每小时90kg的流量输往使用车间，试问贮存的气体能用多少小时？

解：设氯乙烯为理想气体，气柜内氯乙烯的物质的量为

pV121.6?103?300n???14618.623mol RT8.314?300.15每小时90kg的流量折合p摩尔数为

90?10390?103v???1441.153mol?h?1 MC2H3Cl62.45n

第四章 化学动力学

习 题

1．以氨的分解反应2NH3==== N2＋3H2为例，导出反应进度的增加速率d?/dt与dn(NH3)/dt，

dn(N2)/dt， dn(H2)/dt之间的关系，并说明何者用于反应速率时与选

择哪种物质为准无关。

解：?=(nNH3-nNH3,0)/(-2)=(NN2-nN2,0/1)=(nH2-nH2,0)/3

d?/dt=(-1/2)×dnNH3/dt=dnN2/dt=(1/3)×dnH2/dt) ∴ dnNH3/dt=-2× d?/dt

dNN2/dt= d?/dt dnH2/dt=3× d?/dt

2．甲醇的合成反应如下：CO＋2Ｈ2 ===== CH3OH，已知dc(CH3OH)/dt＝2.44 mol·L-1·h-1， 求－dc(CO)/dt，－dc(H2)/dt各为多少? （答案：2.44，4.88mol·dm-3·h-1 ） 解：dCco/dt=dCCH3OH/dt=2.44mol·dm-3·h-1

-dCH2/dt=2×dCCH3OH/dt=4.88 mol·dm-3·h-1

3．下列复杂反应由所示若干简单反应组成，试根据质量作用定律写出以各物质为准的速率方程式。 (1