物理化学第五版思考题及答案

第七章 电化学

一、填空题

??1. 已知25℃时，Na?及Na2SO4水溶液的无限稀释摩尔电导率??m(Na),?m(Na2SO4)分别是

12121??12?离子的 0.00501和0.01294S?m2?mol?1。 则该温度下SO2?4m(SO4)?22 S?m2?mol?1。 2．今有以下两电池

a.HgHg2Cl2(s)KCl?a(KCl)?Cl2?g,p(Cl2)?Pt b.ZnZnCl2?a(ZnCl2)?AgCl(s)Ag 其中

的电动势与氯离子的浓度a(Cl?)无关。

3．当有电流密度为i/(A?m?2)的电流通过电解池和原电池时，其极化曲线分别为：

22??m) i/(A??m i/(A )

E/V E/V 电解池 原电池

4.

第二章思考题

1 为了探讨某江河地段底泥中工业污染的聚集情况，某单位于不同地段采集足够量的原始平均试样，混匀后，取部分试样送交分析部门。分析人员称取一定量试样，经处理后，用不同方法测定其中有害化学成分的含量。试问这样做对不对？为什么？

答：不对。按该法测出的结果是整个河道有害化学成分的含量，不能反映污染物聚集情况，即分布情况，应将试样分河段进行分析。

2分解无机试样和有机试样的主要区别在哪些？

答：分解无机试样通常采用溶解法和熔融法，将试样的组分溶解到溶剂中。对于有机试样来说，通常采用干式灰化法或湿式消化法。前者是将试样置于马弗炉中加高温分解，有机物燃烧后留下的机残渣以酸提取后制备成分析试液。湿式消化法使用硝酸和硫酸混合物作为溶剂与试样一同加热煮解，对于含有易形成挥发性化合物（如氮、砷、汞等）的试样，一般采用蒸馏法分解。

3欲测定锌合金中Fe，Ni，Mg的含量，应采用什么溶剂溶解试样？

答：用HCl或NaOH溶解。后者可将Fe, Ni, Mg形成氢氧化物沉淀，可与锌基体分离，但溶解速度较慢。

4欲测定硅酸盐中SiO2的含量；硅酸盐中Fe，Al，Ca，Mg，Ti的含量。应分别选用什么方法分解试样？

答：测定硅酸盐中SiO2的含量，用KOH熔融分解试样；测定硅酸

第五章 化学平衡

???5－1．在某恒定的温度和压力下，取n0﹦1mol的A(g)进行如下化学反应：A(g)??? B(g)

00若?B﹦?A，试证明，当反应进度?﹦0.5mol时，系统的吉布斯函数G值为最小，这时A，B

间达到化学平衡。

解： 设反应进度?为变量

???A(g)??? B(g)

t﹦0 nA, 0﹦n 0 0 ?0﹦0 t﹦t平 nA nB ? ?﹦

nB?B nB﹦?B ?，nA﹦n 0－nB﹦n 0－?B ?，n﹦nA＋nB﹦n 0

nAnn?????﹦0B﹦1?，yB﹦B﹦ nnn0n0n0气体的组成为：yA?﹦

各气体的分压为：pA﹦pyA?﹦p(1??n0)，pB﹦pyB﹦

p? n00各气体的化学势与?的关系为：?A??A?RTlnpAp?0???RTln(1?) Ap0p0n0pBp?0???RTln? B00ppn0p?p?＋(1?)nRTln? B00pn0pn00?B??B?RTln

第二章思考题

1 为了探讨某江河地段底泥中工业污染的聚集情况，某单位于不同地段采集足够量的原始平均试样，混匀后，取部分试样送交分析部门。分析人员称取一定量试样，经处理后，用不同方法测定其中有害化学成分的含量。试问这样做对不对？为什么？

答：不对。按该法测出的结果是整个河道有害化学成分的含量，不能反映污染物聚集情况，即分布情况，应将试样分河段进行分析。 2分解无机试样和有机试样的主要区别在哪些？

答：分解无机试样通常采用溶解法和熔融法，将试样的组分溶解到溶剂中。对于有机试样来说，通常采用干式灰化法或湿式消化法。前者是将试样置于马弗炉中加高温分解，有机物燃烧后留下的机残渣以酸提取后制备成分析试液。湿式消化法使用硝酸和硫酸混合物作为溶剂与试样一同加热煮解，对于含有易形成挥发性化合物（如氮、砷、汞等）的试样，一般采用蒸馏法分解。

3欲测定锌合金中Fe，Ni，Mg的含量，应采用什么溶剂溶解试样？

答：用HCl或NaOH溶解。后者可将Fe, Ni, Mg形成氢氧化物沉淀，可与锌基体分离，但溶解速度较慢。

4欲测定硅酸盐中SiO2的含量；硅酸盐中Fe，Al，Ca，Mg，Ti的含量。应分别选用什么方法分解试样？ 答：测定硅酸盐中S

第五章 化学平衡

???5－1．在某恒定的温度和压力下，取n0﹦1mol的A(g)进行如下化学反应：A(g)??? B(g)

00若?B﹦?A，试证明，当反应进度?﹦0.5mol时，系统的吉布斯函数G值为最小，这时A，B

间达到化学平衡。

解： 设反应进度?为变量

???A(g)??? B(g)

t﹦0 nA, 0﹦n 0 0 ?0﹦0 t﹦t平 nA nB ? ?﹦

nB?B nB﹦?B ?，nA﹦n 0－nB﹦n 0－?B ?，n﹦nA＋nB﹦n 0

nAnn?????﹦0B﹦1?，yB﹦B﹦ nnn0n0n0气体的组成为：yA?﹦

各气体的分压为：pA﹦pyA?﹦p(1??n0)，pB﹦pyB﹦

p? n00各气体的化学势与?的关系为：?A??A?RTlnpAp?0???RTln(1?) Ap0p0n0pBp?0???RTln? B00ppn0p?p?＋(1?)nRTln? B00pn0pn00?B??B?RTln

第十一章 化学动力学

11－1 反应 SO2Cl2(g) SO2(g)＋Cl2(g) 为一级气相反应，320℃时k＝2.2×105 s1。

－

－

问在320℃加热90min SO2Cl2的分解分数为若干？ 解： ln

11?xA＝2.2×10－5×90×60＝0.118

cAcA,011?xA＝1.126

cAcA,0?e?2.2?10?5?90?60＝0.8880 1?＝xA＝0.112

11－2 某一级反应A B的半衰期为10min。求1h后剩余A的摩尔分数。 解： t1＝

2ln2k k＝

ln2t12＝

ln210＝0.06931 min1

－

ln

11?xA＝0.06931×60＝4.1586

cAcA,0＝1－xA＝0.01562

11－3 某一级反应，反应进行10 min后，反应物反应掉30％。问反应掉50％需要多少时间？ 解： k＝ln

t1k111?xA11?x?A＝

110ln

111?0.3＝0.03567 min－1＝5.945×10－4 s－1

1ln25.945?10?4t＝ln＝

0.03567ln

1?0.5＝19.43 min＝t1＝

2

11－4 25℃时，酸催化蔗

第十一章 化学动力学

11－1 反应 SO2Cl2(g) SO2(g)＋Cl2(g) 为一级气相反应，320℃时k＝2.2×105 s1。

－

－

问在320℃加热90min SO2Cl2的分解分数为若干？ 解： ln

11?xA＝2.2×10－5×90×60＝0.118

cAcA,011?xA＝1.126

cAcA,0?e?2.2?10?5?90?60＝0.8880 1?＝xA＝0.112

11－2 某一级反应A B的半衰期为10min。求1h后剩余A的摩尔分数。 解： t1＝

2ln2k k＝

ln2t12＝

ln210＝0.06931 min1

－

ln

11?xA＝0.06931×60＝4.1586

cAcA,0＝1－xA＝0.01562

11－3 某一级反应，反应进行10 min后，反应物反应掉30％。问反应掉50％需要多少时间？ 解： k＝ln

t1k111?xA11?x?A＝

110ln

111?0.3＝0.03567 min－1＝5.945×10－4 s－1

1ln25.945?10?4t＝ln＝

0.03567ln

1?0.5＝19.43 min＝t1＝

2

11－4 25℃时，酸催化蔗

第七章 电化学

7－1．用铂电极电解CuCl2溶液。通过的电流为20 A，经过15 min后，问：（1）在阴极上能析出多少质量的Cu？ (2) 在阳阴极上能析出多少体积的27℃, 100 kPa下的Cl2(g)? 解：(1) mCu＝

(2) nCl＝

220?15?60?63.5462F20?15?602F＝5.527 g nCu＝

220?15?60＝0.09328 mol VCl＝

2F0.09328?R?300.15100＝0.09328 mol

＝2.328 dm3

7－2．用Pb(s)电极电解Pb(NO3) 2溶液，已知溶液浓度为1g水中含有Pb(NO3) 21.66×10－2g。通电一段时间，测得与电解池串联的银库仑计中有0.1658g的银沉积。阳极区溶液质量为62.50g，其中含有Pb(NO3) 21.151g，计算Pb2+的迁移数。 解： M [Pb(NO3) 2]＝331.2098

考虑Pb2+：n迁＝n前－n后＋ne

＝

(62.50?1.151)?1.66?10331.2098?2－

1.151331.2098＋

0.16582?107.8682

＝3.0748×10－3－3.4751×10－3＋7.685

物理化学

第一章热力学第一定律

1．“根据道尔顿分压定律p＝∑B pB压力具有加和性，因此是广延性质。”这一结论正确否？为什么？

答：不对。压力与温度一样是强度性质。不具有加和性，所谓加和性，是指一个热力学平衡体系中，某物质的数量与体系中物质的数量成正比，如Cp＝∑nBCp，m(B)。而道尔顿分压定律中的分压pB是指在一定温度下，组分B单独占有混合气体相同体积时所具有的压力。总压与分压的关系不是同一热力学平衡体系中物量之间的关系，与物质的数量不成正比关系，故p＝∑pB不属加和性。本题所犯错误是把混和气体中总压p与各组分分压pB 关系误认为是热力学平衡体系中整体与部分的关系。

2．“凡是体系的温度升高时就一定吸热，而温度不变时，体系既不吸热也不放热”，这种说法对否？举实例说明。答：不对。例如：绝热条件下压缩气体，体系温度升高，但并未从环境中吸热。又如：在绝热体容器中，将H2SO4 注入水中，体系温度升高，但并未从环境吸热。再如：理想气体等温膨胀，从环境吸了热，体系温度并不变化。在温度不变时，体系可以放热或吸热，相变时就是这样。例如水在1atm、100℃下变成水蒸气，温度不变则吸热。

3．－p(外)dV与－p(外)ΔV有何不同？－pV就是体积功，对吗？为什

物理化学

第一章热力学第一定律

1．“根据道尔顿分压定律p＝∑B pB压力具有加和性，因此是广延性质。”这一结论正确否？为什么？

答：不对。压力与温度一样是强度性质。不具有加和性，所谓加和性，是指一个热力学平衡体系中，某物质的数量与体系中物质的数量成正比，如Cp＝∑nBCp，m(B)。而道尔顿分压定律中的分压pB是指在一定温度下，组分B单独占有混合气体相同体积时所具有的压力。总压与分压的关系不是同一热力学平衡体系中物量之间的关系，与物质的数量不成正比关系，故p＝∑pB不属加和性。本题所犯错误是把混和气体中总压p与各组分分压pB 关系误认为是热力学平衡体系中整体与部分的关系。

2．“凡是体系的温度升高时就一定吸热，而温度不变时，体系既不吸热也不放热”，这种说法对否？举实例说明。答：不对。例如：绝热条件下压缩气体，体系温度升高，但并未从环境中吸热。又如：在绝热体容器中，将H2SO4 注入水中，体系温度升高，但并未从环境吸热。再如：理想气体等温膨胀，从环境吸了热，体系温度并不变化。在温度不变时，体系可以放热或吸热，相变时就是这样。例如水在1atm、100℃下变成水蒸气，温度不变则吸热。

3．－p(外)dV与－p(外)ΔV有何不同？－pV就是体积功，对吗？为什