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物理化学下册答案化工专用

已知25℃时水的离子积K w =×10-14,NaOH 、HCl 和NaCl 的mΛ∞分别等于S·m 2·mol -1, S·m 2·mol -1和 S·m 2·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)= ×10-5 S·m -1,求AgBr (s )在纯水中的溶解度。

已知:m∞(Ag +)= ×10-4S·m 2·mol -1,m∞(Br -)=×10-4S·m 2·mol -1。

解:(1)水的无限稀释摩尔电导率为 纯水的电导率即有:()()2m 23-61H O H O 1100.054777 5.50010S m κΛ∞-==⨯⨯⨯⋅=(2)κ(溶液)=κ(AgBr )+κ(H 2O ) 即:κ(AgBr )=κ(溶液)-κ(H 2O )=×10-5 – ×10-6 = ×10-5 S·m -1现有25℃时,·kg -1BaCl 2溶液。

计算溶液的离子强度I 以及BaCl 2的平均离子活度因子γ±和平均离子活度。

解:离子强度根据:+lg =-2-1=0.6663Az z γγ±-±⨯⨯;25℃时,电池Zn|ZnCl 2( mol·kg -1)|AgCl (s )|Ag 的电动势E = 。

已知E (Zn 2+|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Q r,m ;(4)求溶液中ZnCl 2的平均离子活度因子γ±。

解:(1)电池反应为Zn (s )+ 2AgCl (s )= Zn 2+ + 2Cl - + 2Ag (s )(2)r m =-ln G RT K zE F ∆=-即:()20.22220.762096500ln 76.638.314298.15zE F KRT ⨯--⨯⎡⎤⎣⎦===⨯K = ×1033(3)r,m r m =p dE Q T S zFT dT ⎛⎫∆= ⎪⎝⎭ (4)()()32230ln Zn Cl ln 4b RT RT E E a a E zF zF b γ+-±⎛⎫=-=- ⎪⎝⎭ γ± =为了确定亚汞离子在水溶液中是以Hg +还是以2+2Hg 形式存在,涉及了如下电池测得在18℃时的E= 29 mV ,求亚汞离子的形式。

解:设硝酸亚汞的存在形式为2+2Hg ,则电池反应为(){}()(){}(){}()(){}313232232232323123222NO NO Hg NO Hg NO 2NO NO Hg NO Hg NO a a a a ----⎡⎤+→⎣⎦⎡⎤+⎣⎦电池电动势为作为估算,可以取()()()()123213231232Hg NO NO NO Hg NO c a a a c --⎡⎤⎣⎦⎡⎤=≈⎣⎦; ()()22322232Hg NO Hg NO c a c ⎡⎤⎣⎦⎡⎤≈⎣⎦。

所以硝酸亚汞的存在形式为2+2Hg 。

在电池Pt│H 2(g ,100kPa )│HI 溶液(a=1)│I 2(s )│Pt 中,进行如下电池反应:(1)H 2 (g ,100kPa )+ I 2 (s(a=1) (2)12H 2(g ,p ) + 12I 2(s (aq,a=1)应用表7.7.1的数据计算两个电池反应的E 、r mG ∆和K 。

解:(1)电池反应为H 2 (g ,100kPa )+ I 2 (s(a=1)时,电池反应处于标准态,即有:E = E {I -(a=1)│I 2│Pt}- E {H +(a=1)│H 2(g ,100kPa )│Pt} = E {I -溶液(a=1)│I 2(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1 mol ,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);300 K下反应20 s后,问继续反应20 s后(2)初始浓度同上,恒温400 K下反应20 s后,,求活化能。

解:反应过程中,A和B有数量关系,方程化为(2)400 K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40 oC时为15 min,60 oC时为3 min。

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25.65 oC时气相分解的速率常数为,活化能为,求80 oC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20 oC,反应开始时只有两反应物,其初始浓度依次为,,反应20 h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CO(g)可看作理想气体,硝基乙酸的初始量由时放出的CO2(g)2算出:在时刻t, 硝基乙酸的量为,列表作图,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,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%2.某一级反应的半衰期为10 min。

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=40662J mol –1 2、有理想气体反应2H2(g)+O2(g)=H2O(g),在2000K 时,已知K0=×1071、计算H2和O2分压各为×10 4 Pa,水蒸气分压为×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×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=﹡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 ),问需加多大压装订线力的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×10-3S m2 mol–1,无限稀释时的摩尔电导率为×10-3S m2 mol–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=×10-3S m2 mol–1 pH=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=*10–3 min–1 ,K2=*10–2 min–1T 2= t1/2= min8、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*10-4 S m-1。

已知同温下配制此溶液所用的水的电导率为*10-4 S m-1,银离子的极限摩尔电导率为*10-4 S m2 mol–1, 氯离子的极限摩尔电导率为*10-4 S m2 mol–1 。

计算250C时氯化银的溶解度和溶度积。

c=m3;Ksp= mol/m3)210、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)=。

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