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物理化学大题


1. 简述理想气体的微观特征。 (1)分子本身不占有体积; (2)分子间无相互作用力。 2. 简述气体的对应状态原理。 各种不同的气体,只要有两个对比参数相同,则第三个对比参数必定(大致) 相同。 1. 简述盖斯定律。 一确定的化学反应的恒容热或恒压热只取决于过程的始态与末态,而与中间 经过的途径无关。 2. 一个系统达到平衡的条件是什么? 热平衡:系统各部分温度相同;力平衡:系统有单一的压力; 相平衡:系统中各相组成和数量不随时间而改变;化学平衡:系统的组成不 随时间而改变。 3. 什么是可逆过程? 系统内部及系统与环境间在一系列无限接近平衡条件下进行的过程称为可逆 过程。 4. 系统经一个循环后,Δ U、Δ H、Q、W 是否皆等于零?说明原因。 否。 其中 U 和 H 为状态函数, 系统恢复至原态后其值复原, 即 Δ U=0、 Δ H=0; 而 Q 和 W 与途径有关,一般不会正好抵消而复原。 5. 1mol 理想气体从 0℃恒容加热至 100℃和从 0℃恒压加热至 100℃,Δ U 是否 相同?Q 是否相同?W 是否相同? 理想气体内能只是温度的函数, 故 Δ U 是相同的。 因热和功是与过程有关的, 故 Q 和 W 是不同的。 6. 对于一定量的理想气体,温度一定时,内能与焓是否一定?为什么? 对理想气体来说, 其内能与焓只是温度的函数, 故温度一定内能与焓就一定。 1. 简述热力学第二定律。 不可能将热从低温物体传到高温物体而不产生其它影响。 不可能从单一热源吸取热量使之完全转变为功而不产生其它影响。 “第二类永动机”是不可能创造成功的。 2. 简述热力学第三定律。 0K 时纯物质完美晶体的熵等于零。 3. 简述隔离系统的熵增加原理。 隔离系统中发生的一切实际过程都是向熵增大的方向进行,熵值不变的过程 是可逆过程,即一个隔离系统的熵永不减少。 1. 稀溶液的依数性包括哪四个方面?(简述稀溶液的依数性) 蒸气压下降、沸点升高(溶质不挥发)、凝固点降低(析出固态纯溶剂) 、具有 渗透压。 2. 什么是理想液态混合物? 任一组分在全部浓度范围内都符合拉乌尔定律的液态混合物。 1. 如何判断化学反应体系是否达平衡? 在外界条件不变的情况下,平衡组成应不随时间而改变;正向反应和逆向反 应的平衡常数应相等;任意改变参加反应各物质的最初浓度,达平衡后所得 到的平衡常数应相同。 2. 定性说明压力对化学平衡的影响。 增大压力,平衡向体积缩小的方向移动;减小压力,向体积增大的方向移动。

? SO ( 3. 温度为 T,压力为 p, 若 SO2 ( g ) ? 2 O2 ( g) 在容器内达到平衡后,通入不 3 g)

1

参与反应的惰性气体,会不会影响标准平衡常数 K ? 的值和平衡产率?设气体 都是理想气体。 加入惰性气体且均为理想气体虽能改变系统压力, 但并不能改变标准平衡常数 ? K ,因其不是压力的函数。但可以影响平衡产率,在系统中加入惰性气体, 反应总是向气体体积增大的方向进行,因而会减小平衡产率。 1. 碳酸钠与水可组成下列几种化合物: Na2CO3?H2O、 Na2CO3?7H2O、 Na2CO3·10H2O。 试说明在 30℃时,可与水蒸汽平衡共存的含水盐最多可以有几种? 指定了温度,根据相律 F*=C-P+1=3-PF*min=0,则 Pmax=3 已有水蒸汽一相,最多只有两种含水盐。 2. 在相图上系统点和相点分别表示什么? 系统点:表示系统总组成的点。相点:表示相组成的点。 3. 碳酸钠与水可组成下列几种化合物: Na2CO3?H2O、 Na2CO3·7H2O、 Na2CO3?10H2O。 试用相律说明在标准大压力下,与碳酸钠水溶液和冰共存的含水盐的数目最 多可以有几种? 当指定了压力,根据相律 F*=C-P+1=3-P F*min=0,则 Pmax=3 已有水溶液和 冰两相,最多只有一种含水盐。 4. 试求下述两种情况下,系统的组分数 C 和自由度数 F。 (1) 仅由 NH4Cl(s)部分分解, 建立如下反应平衡:NH4Cl (s) ? NH3 ( g ) ? HCl ( g ) (2)由任意量的 NH4Cl(s),NH3 (g),HCl(g),建立如下反应平衡: NH4Cl (s) ? NH3 ( g ) ? HCl ( g ) 解: (1) 因平衡系统中存在 NH4Cl(s), NH3 (g), HCl(g)三种物质, 则物种数 S=3; 因三种物质间存在一个独立的平衡关系,则 R=1; 因平衡系统中, n( NH3 , g ) ? n( HCl , g ) ,则浓度限制条件数目 R’=1; 所以,组分数 C=S-R-R’=3-1-1=1 自由度数 F=C-P+2=1-2+2=1 (2)组分数:C=S-R-R’=3-1-0=2 自由度数:F=C-P+2=2-2+2=2 4. 试求下述两种情况下,系统的组分数 C 和自由度数 F。 (1)仅由 CaCO3(s)部分分解,建立如下反应平衡: CaCO3 ( s) ? CaO(s) ? CO2 ( g ) (2)由任意量的 CaCO3 (s),CaO (s),CO2(g),建立如下反应平衡: CaCO3 ( s) ? CaO(s) ? CO2 ( g ) 解: (1)组分数:C=S-R-R’=3-1-0=2 自由度数:F=C-P+2=2-3+2=1 (2)组分数:C=S-R-R’=3-1-0=2 自由度数:F=C-P+2=2-3+2=1 1. 简述离子独立运动定律。 在无限稀释溶液中,离子彼此独立运动,互不影响,无限稀释电解质的摩尔电 导率等于无限稀释时阴、阳离子的摩尔电导率之和。 2. 能否用万用表直接测量电解质溶液的电阻?为什么? 不能用万用表直接测量溶液电阻,因直流电会使溶液产生极化现象。

3. 什么是液体接界电势?其产生的原因是什么? 在两种含有不同溶质或两种溶质相同而浓度不同的溶液界面上存在着的电势 差,称为液体接界电势。其产生的原因:溶液中离子扩散速率不同。 4. 标准电池主要用途是什么?它的主要优点有哪些? 标准电池主要用作电动势测量的基准。其最大优点:电动势稳定、且随温度变 化较小。 5. 什么是可逆电池? 充、 放电时进行的任何反应和过程都是可逆的电池称为可逆电池。可逆电池不仅 要求电池反应具有热力学上的可逆性,即反应在无限接近平衡的条件下进行,而 且要求电池中进行的其它过程也是可逆的 1. 常见的亚稳态有哪些?如何防止亚稳态的产生? 过饱和蒸气、过热液体、过冷液体、过饱和溶液。在系统中加入新相的种子 可以防止亚稳态的产生。 2. 简述人工降雨的原理. 将 AgI 等微小粒子洒到高空中作为成核中心,使云层中的过饱和水蒸气凝结。 3. 在固体对气体的吸附中,物理吸附与化学吸附最本质的区别是什么? 固体与气体之间的吸附作用力不同。物理吸附作用力为范德华力,化学吸附 作用力为化学键力。 4. 什么是表面活性剂?其结构组成是什么? 溶入少量就能显著降低溶液表面张力的物质,称为表面活性剂。表面活性物质 的结构:同时含有亲水性的极性基团和非极性的憎水基团(具有两亲结构) 。 5. 如图所示,设液体能润湿毛细管壁,当加热管中液柱的左端时,问液柱将向 毛细管的哪一端移动?解释原因。

题45图 向右移动。毛细管左端的液体受热温度升高,表面张力变小;凹液面附加压 力的方向指向气体。左端附加压力减小,而右端不变,所以毛细管中的液柱 向右移动。 6. 固体表面对气体的吸附有哪两种形式?它们的最本质的区别是什么? 物理吸附和化学吸附。本质区别为吸附作用力的不同。物理吸附作用力为范德 华力,化学吸附为化学键力。 7. 若天空中的小水滴要起变化,一定时其中大水滴进行蒸发,水蒸气凝结在小 水滴上,使大小不等的水滴趋于相等。对吗?为什么? 不对。根据开尔文公式 RT ln pr ? 2?M ,小水滴的蒸气压较大,因此应为小水

p

pr

滴蒸发,水蒸气凝结在大水滴上,使大水滴变得更大,最后小水滴消失。 1. 简述光化学反应的特点。 光化学反应可以使 ?G>0 的反应进行;温度对光化反应速率的影响较小;光化 学反应的选择性高。 2. 简述质量作用定律。 在基元反应中,反应速率与各反应物浓度的幂指数成正比。其中各物质浓度的 幂指数即为反应式中各对应物质的计量系数。

3. 简述化学反应需要活化能的原因。 克服产物分子新键形成前的斥力,克服反应物分子旧键断裂前的引力。 1. 简述胶体的动力学性质。 布朗运动,扩散,沉降与沉降平衡。 2. 若用 FeCl3 水解制备 Fe(OH)3 胶体,写出其胶团结构的表示式,指出胶体粒子 电泳的方向。 {[Fe(OH)3]m?nFe3+ ? (3n-x)Cl-}x+ ? xCl- 或 {[Fe(OH)3]m?nFe3+ ? 3(n-x)Cl-}3x+ ? 3xCl-, 向负极移动。 3. 在 AgNO3 溶液中加入稍过量 KI 溶液,写出得到溶胶的胶团结构。 [(AgI)m·nI-·(n-x)·K+]x-·xK+。 4. 胶体有哪些电动现象? 电泳、电渗、流动电势、沉降电势。 5. 溶胶净化的目的是什么? 目的是除去过多的电解质,使胶体稳定、不聚沉。但不能使电解质全部除去, 否则胶体在不带电情况下也会容易聚沉。 6. 溶胶能够在一定的时间内稳定存在的主要原因是什么? 分散相粒子带电、溶剂化作用和布朗运动是溶胶稳定存在的三个主要原因。 7. 以等体积的 0.09 mol/dm3 AgNO3 溶液和 0.11 mol/dm3 KCl 溶液制备 AgCl 溶 胶写出胶团结构式,指出电场中胶体粒子的移动方向。 胶团结构: ?( AgCl ) m nCl ? ? (n ? x) K ? ?x ? ? xK ? ,胶体粒子向正极方向移动。 1. 已知 298K 时 H2O(g)和 CO(g)的标准摩尔生成焓?fHm?分别为-242 kJ?mol 和 -111 kJ?mol-1。求反应: H2O(g)+C(石墨) = CO(g)+H2(g) 在 298K 时的标准 摩尔反应焓。 解:?rHm?=?fHm?(CO)+ ?fHm?(H2)- ?fHm?(C)- ?fHm?(H2O) = -111+0-0-(-242) =131(kJ? mol-1) 2. 3 mol 某理想气体,从 300 K、100 kPa,恒温反抗恒外压 50 kPa 作不可逆膨 胀至末态,求这一过程的 Q, W, ?U 和?H. 解:理想气体的恒温反抗恒外压过程,pamb=p2, T1=T2,则 ?U = 0,?H = 0 nRT2 nRT1 W ? ? pamb (V2 ? V1 ) ? ? pamb ( ? ) p2 p1
-1

? ?50 ? 103 ? 3 ? 8.314 ? 300 ? (

1 1 ? )J 3 50 ? 10 100 ? 103

? ?3.74kJ Q ? ?W ? 3.74kJ 3. 4 mol 某 理 想 气 体 从 300.15 K 恒 压 加 热 到 600.15 K , 气 体 的 Cp,m ? 30J ? mol ?1 ? K ?1 ,求这一过程的 Q, W, ?U 和?H。

解:恒压升温过程,且 Cp,m ? 30J ? mol ?1 ? K ?1 ,则

Q ? ?H ? nCp,m (T2 ? T1 ) ? 4 ? 30 ? (600.15 ? 300.15) J ? 36kJ

W ? ? p(V2 ? V1 ) ? ?(nRT2 ? nRT1 ) ? ?nR(T2 ? T1 ) ? ?4 ? 8.314 ? (600.15 ? 300.15) J ? ?9.98J ?U ? Q ? W ? (36 ? 9.98)kJ ? 26.02kJ ?U ? nCV ,m (T2 ? T1 ) ? n(C p,m ? R)(T2 ? T1 ) 或 ? 4 ? (30 ? 8.314) ? (600.15 ? 300.15) J ? 26.02kJ 4. 3 mol 某理想气体由 409 K、p1=0.15 MPa 经恒容变化到 p2=0.10 MPa,该气体 的 Cp,m ? 29.4J ? mol ?1 ? K ?1 ,求这一过程的 Q, W, ?U 和?H。
解:因恒容过程,W=0 p T 0.1 ? 409 先求末态温度 T2 ? 2 1 ? K ? 273K p1 0.15 Q ? ?U ? nCV ,m?T ? 3 ? (29.4 ? 8.314) ? (273 ? 409) J ? ?8.603kJ
?H ? nCp,m?T ? 3 ? 29.4 ? (273 ? 409) J ? ?11.995kJ
?H ? ?U ? ?( pV ) ? ?U ? nR?T ? {?8603 ? 3 ? 8.314 ? (273 ? 409)}J ? 11.995kJ



1. 2mol 水在 101325Pa、100?C 时向真空蒸发成 101325Pa、100?C 的水蒸气。求 此过程的 W、Q、?H、?U、?G、?S。(已知蒸发焓为 40.63 kJ mol-1) 解:由于真空蒸发,外压为零,则:W=0 ?H= 2×40.63=81.26 (kJ?mol-1) ?U = ?H- ngRT=81.26-2×8.314×373.15÷1000=75.06 (kJ) Q= ?U= 75.06 (kJ) ?G=0 ?S=?H/T= 81260/373.15=217.8 (J?K-1) 2. 1mol 理想气体在 273K 下由 100 kPa 向真空膨胀到 10 kPa,求此过程的 W、Q、 ?H、?U、?G、?A、?S。 解:由于真空膨胀,外压为零,则:W=0 由于温度不变,则 ?U=?H = 0 则 Q= ?U-W=0 ?A = ?G=nRTln(p2/p1) = -5226.2(J)?S= nRln(p1/p2)=19.1 (J?K-1) 3. 已知水在 77 ?C 时饱和蒸气压为 41.891 kPa。水在 101.325 kPa 下的正常沸 点为 100 ?C。 求: (1) 水的摩尔蒸发焓; (2)在多大压力下,水的沸点为 105 ?C? ? H 1 1 vap m 解: ln( p2 / p1 ) ? ? ( ? )
R T2 T1

ln(101.325/ 41.891 )??
? vap H m R

? vap H m R

(

1 1 ? ) 373.15 350.15

得:?vapHm=41.719 (kJ·mol-1)
ln(101.325/ p) ? ? ( 1 1 ? ) 373.15 378.15

得:p=121.042 (kPa) 4. 在 298.2K 时,将 2 mol 氩气(理想气体)从 101.325 kPa 等温可逆压缩到 1013.25 kPa。求此过程的 Q、W、?U、?H、?S。 解:由于温度不变,则 ?U=?H = 0 则 W= nRTln(p2/p1)=2?8.314?298.2?ln10=11.4 (kJ)

Q = -W = -11.4 (kJ) ?S= nRln(p1/p2)= -38.3 (J?K-1) 1. 在 293.15K 下将 68.4 g 蔗糖(C12H22O11)溶于 1 kg 水中。求: (1)此溶液的蒸 -3 气压; (2)此溶液的渗透压。(已知溶液的密度为 1.024 g?cm , 纯水的饱和蒸 气压为 2.339 kPa)。 解: x B ?
c?

68.4 / 342 ? 0.003587 68.4 / 342 ? 1000 / 18

PA=PA*(1-xB)=2.339×(1-0.003587)=2.33 (kPa)
0.2 ? 0.0001917 (m ol? cm ?3 ) ? 191.7(m ol? m ?3 ) (1000? 68.4) / 1.024

?=cRT=191.7?8.314?293.15 = 467 (kPa) 2. 20℃时,甲醇(A)和乙醇(B)的饱和蒸气压分别为 11.86 kPa 和 5.93 kPa,将 二者混合形成理想液态混合物。 求 20℃, 质量分数 wB=0.50 的该液态混合物的气、 液相的平衡组成(以摩尔分数表示) 。已知甲醇及乙醇的相对分子质量 Mr 分别为 32.04 及 46.07。 解: 根据液相中组分 A 和 B 均遵循拉乌尔定律,气相中组分 A 和 B 均遵循道尔顿 分压定律进行计算。 0.50 32.04 液态混合物的物质的量分数: x A ? ? 0.59, xB ? 1 ? 0.59 ? 0.41 0.50 0.50 ? 32.04 46.07 * 系统的总压力为: p ? p* A xA ? pB xB ? {11.86 ? 0.59 ? 5.93 ? 0.41}kPa ? 9.43kPa

p A p* x 11.86 ? 0.59 ? A A? ? 0.74, yB ? 0.26 p p 9.43 3. 甲苯(A)和苯(B)组成的理想液态混合物正常沸点为 85℃,试计算在正常沸点 时,组分 B 的液相组成及气相组成。已知 85℃时纯甲苯和纯苯的饱和蒸气压分 别为 45.996 kPa 和 116.924 kPa. 解:根据题给条件,液态混合物在 85℃沸腾时,p=101.325 kPa,且组分 A、B 均 符合拉乌尔定律。 * * * * * * p ? pA ? pB ? p* A xA ? pB xB ? pA (1 ? xB ) ? pB xB ? pA ? ( pB ? pA ) xB
平衡蒸气组成为: y A ? 则组分 B 的液相组成: xB ?

p ? p* 101.325 ? 45.996 A ? ? 0.78 * * pB ? pA 116.924 ? 45.996

* pB pB xB 116.924 ? 0.78 ? ? ? 0.90 p p 101.325 4. 已知 298.15 K 时水的饱和蒸气压为 3.166 kPa,水的凝固点下降常熟 Kf 和沸 点升高常熟 Kb 分别为 1.86 K·kg·mol-1 和 0.51 K·kg·mol-1。今有含非挥发性 溶质的稀溶液在 271.75 K 时凝固,求: (1)298.15 K 时该溶液的蒸气压; (2)298.15 K 时该溶液的渗透压; (3)溶液在常压下的正常沸点。 解: (1)根据题给条件,由凝固点下降公式: ?T f ? K f bB ,有

结合分压定律,则组分 B 的气相组成: yB ?

273.15 ? 271.15 )mol ? kg ?1 ? 0.753mol ? kg ?1 Kf 1.86 0.753 xB ? ? 0.0134 1000 0.753 ? 18.02 * 代入拉乌尔定律,有 pA ? p* A xA ? pA (1 ? xB ) ? (3.166 ? 0.9866)kPa ? 3.124kPa n 0.753 mol ? dm ?3 ? 753mol ? m ?3 (2) cB ? B ? V 1/1 代入渗透压公式,有 ? ? cb RT ? (753 ? 8.314 ? 298.15) Pa ? 1.87 ?106 Pa (3)根据沸点升高公式 ?Tb ? KbbB 及凝固点下降公式 ?T f ? K f bB ,得 bB ? ?(

?T f

?Tb K b K 0.51 ? ?Tb ? b ? ?T f ? ? (273.15 ? 271.15) ? 0.383K ?T f K f Kf 1.86
Tb ? Tb* ? ?Tb ? (373.15 ? 0.383) K ? 373.53K 1. 1000 K 时生成水煤气的反应为 C(s) ? H2O( g ) ?? H2 ( g ) ? CO( g ) ,在 101.325 kPa 时,平衡转化率?=0.844。求: (1) 标准平衡常数 K?; (2) 202.650 kPa 时的平衡转化率?。 解: (1)设 H2O(g)的原始物质的量为 1 mol,则 C (s) ? H 2O( g ) ?? H 2 ( g ) ? CO( g )
平衡时物质的量 nB / mol 平衡时压力
(

1?? 1?? p 1??

? ? p 1??

? ? p 1??

?n

B

? 1??

pB / kPa
?

p 2 ) ?2 p 0.8442 101.325 1 ? ? p? K? ? ? ? ? ? ? 2.51 2 ? 2 1?? p 1 ? ? p 1 ? 0.844 100 ? 1 ? ? p?

?

(2)202.65 kPa 时

K? ?

?2 p ?2 202.650 ? ? ? ? 2.51 2 ? 2 1?? p 1?? 100

? ? 0.744
SO3(g) -395.72 256.76

2. 已知 SO2(g)、O2(g)和 SO3(g)的标准热力学函数数据如下: 物 质 SO2(g) O2(g) ? ?1 -296.83 0 ? f Hm (298.15K ) / kJ ? mol 248.2 205.14 S ? (298.15K ) / J ? mol ?1 ? K ?1
m

1 ? 利用上述数据,求反应 SO2 ( g ) ? O 2 (g) ?? SO3 (g) 在 25℃时的 ?rGm 和K?。 2 解:298.15 K 时, ? ? ?r H m ? ?? B? f Hm ( B) ? (?395.72 ? 296.83 ? 0)kJ ? mol ?1 ? ?98.89kJ ? mol ?1 1 ? ? ? r Sm ? ?? B Sm ( B ) ? (256.76 ? 248.2 ? ? 205.14)J ? mol ?1 ? K ?1 ? ?94.01J ? mol ?1 ? K ?1 2 ? ? ? 3 ?rGm ? ?r Hm ? T ?r Sm ? {?98.89 ?10 ? 298.15 ? (?94.01)}J ? mol ?1 ? ?70.86kJ ? mol ?1
? ? rGm ?70.86 ? 103 K ? exp( ) ? exp( ) ? 3.85 ? 10?13 RT 8.314 ? 298.15 ?

3. 高温下,水蒸气通过灼热煤层反应生成水煤气: C(s) ? H2O( g ) ?? H2 ( g ) ? CO( g ) 已知在 1000 K 及 1200 K 时的 K?分别为 2.472 和 37.58,试计算 ? (1)在此温度范围内反应的 ?r Hm ; (2)1100 K 时该反应的 K?。 解: (1)根据范特霍夫等压方程的定积分式,有 ? ? K2 ?r Hm 1 1 ln ? ? ? ( ? ) K1 R T2 T1
ln 37.58 ? H? 1 1 ?? r m ( ? ) 2.472 R 1200 1000 ? ?r H m ? 135.8kJ ? mol ?1
? ? K2 ?r Hm 1 1 ? ? ( ? ) ? K1 R T2 T1

(2)根据 ln
ln

K ? (1100K ) 135.8 ? 103 1 1 ?? ( ? ) 2.472 8.314 1100 1000

K ? (1100K ) ? 10.91
1. 已知 25℃时 E?(Fe3+/Fe)= -0.036 V, E?(Fe3+/Fe2+)=0.770 V。试计算 25℃时 电极 Fe2+/Fe 的标准电极电势 E? (Fe2+/Fe)。 解:(1) Fe3++3e=Fe E?1 3+ 2+ (2) Fe +e=Fe E?2 2+ (1)-(2)得:Fe +2e=Fe E?3
? ? ? ?r Gm ,3 ? ? r Gm,1 ? ? r Gm, 2
? ? ? ? ?2E3 F ? ?3E1 F ? (?E2 F)

E?3=(3E?1-E?2)/2=[3?(-0.036)-0.770]/2 =-0.439 (V) ?E 2. 已知下列电池的 E?(298K)=0.223V, ( ) p ? ?0.65mV ? K ?1 。 ?T ? ? Pt , H 2( p ) H (a ? 1) KCl (a ? 1) AgCl ( s ) Ag ( s ) (1)写出电极反应和电池反应; (2)计算与电池反应对应的 ? r G ? m , ? r S ? m , ? r H ? m 。 解:(1)正极反应: AgCl(s) ? e? ? Ag(s) ? Cl ? (a ? 1) 负极反应: 1 H 2 ( p ? ) ? H ? (a ? 1) ? e?
2

电池反应: AgCl ( s) ? 1 H 2 ( p ? ) ? H ? (a ? 1) ? Cl ? (a ? 1) ? Ag ( s)
2

(2)因 z=1,故:
?rG?m ? ? zFE? ? ?(1? 96485? 0.223 ) J ? mol?1 ? ?21.52kJ ? mol?1 ? ?E ? ?r S ? m ? zF ? ? ? [1? 96485? (?0.65? 10?3 )]J ? mol?1 ? K ?1 ? ?62.72J ? mol?1 ? K ?1 ? ?T ? p ? ?r H m ? ?rG?m ? T?r S ?m ? (?21.52?103 ? 298.15? 62.72) J ? mol?1 ? ?40.21kJ ? mol?1

3. 写出以下电池的电极反应及电池反应式, 计算298K时电动势E,Δ rG m, K?; 并判断电池反应能否自发进行? Pb(s) | Pb(NO3)2(a(Pb2+) = 1) || AgNO3(a(Ag+) = 1) | Ag(s) (已知: E?(Pb2+/Pb) = ?0.1265 V, E?(Ag+|Ag) = 0.7994V. ) 解:阳极反应: Pb(s) → Pb2+ (a(Pb2+) = 1)+ 2e阴极反应: 2Ag+(a(Ag+) = 1)+2e- → 2Ag(s) 电池反应: 2Ag+(a(Ag+) = 1) + Pb(s) → 2Ag(s) + Pb2+(a(Pb2+) = 1)
E ? E? ?
1

0.05916 a( Pb2 ? ) ? ? = (0.7994 + 0.1265)V = 0.9259 V lg ? E ? ? E? ? E? ? 2 a( Ag )

Δ rGm = Δ rG?=-zFE??=-2×96485×0.9259 J·mol?1=-178.67 kJ·mol?
? ? 178.67 ? 103 ? 31 K ? ? exp? ? 8.314? 298.15 ? ? ? 2.0 ? 10 ? ?

因E >0, 所以电池反应能自发进行。 1. 298 K 时 N2O5(g)分解反应的半衰期为 5.7h, 此值与 N2O5 的起始浓度无关, 求: (1)该反应的速率常数; (2)反应完成 90%时所需时间。 解:半衰期值与 N2O5 的起始浓度无关,说明该反应为一级反应。 k1=ln2/t1/2=ln2/5.9=0.122 (h-1)
t? 1 1 1 1 ln ? ln( ) ? 18.88(h) k1 1 ? y 0.122 1 ? 0.9

1. 353 K 时纯苯的蒸汽压为 100 kPa,纯甲苯的蒸汽压为 38.7 kPa。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,353 K 时气相中苯 的摩尔分数 y(苯)= 0.300,求液相组成。 解:苯-甲苯形成理想液态混合物,故有
y ?苯? ? 0.3 ? p ?苯? p ? x ?苯? p ? ?苯? ? ? ?1 ? x ? 苯 ? ? ? p ? ?甲苯 ? x ? 苯 ? ?100 x ?苯? p ? ?苯?

x ? 苯 ? ?100 ? ? ?1 ? x ? 苯 ? ? ? ? 38.7

由上式解出

x ? 苯? ? 0.1423 x ?甲苯? ? 1 ? x ? 苯? ? 1 ? 0.1423 ? 0.8577


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