物理化学课后习题及答案.pdf

第七章电化学7.1用粕电极电解6c17溶液。通过的电流为2 0 A,经 过15min后，问：（1）在阴极上能析出多少质量的Co?（2）在 的27 0C,10012下的0|,3）?解：电极反应为阴 梗.C/+2e 酚 Cu=2阳 2Q”电极反应的反应进度为Q&TF tF因此：M g _.54*20-15*602,9M85309=5.928gxRT20,15,60 2 314,300.152r 96485.309 WO-2328dms7.3 用 银 电 极 电 解 用 由 溶 液。通电一定时间后，测知在阴极上析出工15卷的A f,并知阴极区溶液中的总量减少了 0 8 方8。求溶 液 中 的 卬 靖）和 4040；）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N T 的总量的改变D帽等于阴极析出银的量%与从阳极迁移来的银的量之差：铝工=一 小=詈=0474i（M（）=l-i（A g*I-0.474=0.5267.4 用银电极电解K O 水溶液。电解前每】像8 溶液中含KaO-M 22g。阳极溶解下来的银与溶液中的c r 反应生成/a G）,其反应可表示为 Ag=Ag*+-e,Ag*+CT=&G G)总反应为A g+C l=A a c通电一定时间后，测得银电量计中沉积了 0 f1 3 6 g A g,并测知阳极区溶液重“7.5 1 g,其中含KCl 0.6659g。试计算KC1溶液中的g和解：先计算 仁）是方便的。注意到电解前后阳极区中水的量不变，K C I量的改变为117-51-06659.A AWW/A A100-0.7422 0 K 2 2-0 3 a=0-M 3 g该量由两部分组成（1）与阳极溶解的他生成AgGG）,（2）从阴极迁移到阳极0.6136 O.2G78 0.6136 0.2078,%一 =-1-J=,L J.尔 .=2903 1（T 5 a V .止.%2 M u r”107.868厂。M f 0.6136/（K*）=I-a A 1-Q510=0.4907.5用铜电极电解Q吟 水 溶 液。电解前每100g d S O,溶液中含0.06g5 9 0，。通电一定时间后，测得银电量计中析出0 50088用,并测知阳极区溶液重5 4.5 6 5 g,其中含CoS。,5 7 2 6 g。试计算6 s ol溶液中的4%）和工 的）。解：同7.4。电解前后6 S O量的改变54 565-5726Dy.=5.726.1 0 0-1 0 0 6-10.06=0.2632 g从铜电极溶解的6的量为一%一 f0.5008=2 107.868=2切 叱mU从阳极区迁移出去的G i加的量为 0 2 0 2 .&=D=2 3 2 l l0 看5k671 函 1。因此,里.吗.望也.2 107的5财 叱1 厂Q 认%0 5008Z（SOf）=I-i（C u*）=1-0.289=0.7117.6 在一个细管中，于0 9 33 27moi山 的GdCly溶液的上面放入0.073 m嫉心f 的Li。溶液，使它们之间有一个明显的界面。令55XmA的电流直上而下通过该管，界面不断向下移动，并且一直是很清晰的。3976s以后,界面在管内向下移动的距离相当于1.Q02由的溶液在管中所占的长度。计算在实验温度2 5 0 c 下，G*%溶 液 中 的 代）和解：此为用界面移动法测量离子迁移数心新誓、G产 尸 3的2累:、看7As叽 心，尸 I-/（-0 4 3 4=0.双7.7 已知2 5 0 c 时。02nwl山 溶 液 的 电 导 率 为02768 S加一，一电导池中充以此溶液，在 2 5 0 c 时测得其电阻为453W。在同一电导池中装入同样体积的质量浓度为0$558f 3的 8,溶液，测得电阻为1050W。计 算（1）电导池系数；（2）3溶液的电导率；（3）3，溶液的摩尔电导率。解：（1）电导池系数为Q=0.2768*453=125.4 m 1（2）6:溶液的电导率*=牛=Q iixs-（3）溶液的摩尔电导率k110.983,011940.555-IO1-=0.02388 Sxn2Mm47.8 已知25 0 c 时”01mci，T K C l溶 液 的 电 导 率 为 一 电 导 池中充以此溶液，在 25 0 c 时测得其电阻为4 MlW。在同一电导池中装入同样体积的浓度分别为 d O O O S m&f 3,0.0010 3,0.0020 mo l f）和0.0050mo4Mm 的N*Q 溶液，测出其电阻分别为 10910W,5494W,2772W和11289W。试用外推法求无限稀释时N a Q的摩尔电导率。解：N a Q的摩尔电导率为 0141，例.c eK c&造表如下0.0005 molMdm 10.0010 m“士 0.0020 md Mln 10.005010910WM94 W2772W1128L9W0.012510.012420.012310.01209/S 中i*moC 1刖o f1/Smia tnoT 1/SitnjftioT 1作图如下无限稀释时N K 1的摩尔电导率：根据Kohlrausch方程=“拟和得到小 0.01270 a m X o T17.9 已知 25 0 c时 叱 位!a)=Ol2 a 5 sxml,。4昕：。*6皿1 0 5力2?(g-)t；(NH：(AcO)=190.72*1(T4 1因此，B(AJ COH)3.68,品 lOrVlOMOO*0.0-5 2AIOO J=处在上=竺理:些 W$小QI 3 1-a e I-0 018847.11 25 0 c时将电导率为0J41SRT的KCI溶液装入一电导池中，测得其电阻为525W。在同一电导池中装入OJm 出*的NH40 H溶液，测得电阻为2030 Wo利用表7 3 2中的数据计算N H Q H的解离度）及解离常熟注。解：查 表 知 网。口无限稀释摩尔电导率为 i（NHjOH）=：（国 开 公（函）-73.4*IG*+198O*1IT1-271.4*Iff 4 Snn加“1因此，40H)_ Ar(Ka)R(Ka)1tJfN H.O H)-cKQffl/DH)4cH)0.14V 525 I0.1*IO1*2030 271.4*Iff*=0.01344K=抑&1 _ a：cO.OIW3*0.1I-0.01344=1.831,107.1 2 已知25 0 c时水的离子积，=I-0 0 8NBO H、HCI和 N K!的 公分别等于 0.024811&m2noT 1,0.M2616 1 和 0.0212645 SMM OT 1。求25 0 c时纯水的电导率。解：水的无限稀释摩尔电导率为 1(0 4g：簸*(N aQ)=0.042616+0.024811-0.012645=0.054777 Smamr1纯水的电导率上&Q A M.C H/O-a d：G iQ A 斤r：W）=71.008*IO1,0.054777=5.500-Iff*Sbtn17.1 3 已知250c时的溶度积/=63*B。利用表7.3.2中的数据计算25 0 c时用绝对纯的水配制的AgBr饱和水溶液的电导率，计算时要考虑水的电 导 率（参见题7.12）。解：查表知3的无限稀释摩尔电导率为：(A g B r：(A g*：(Br)=61.92*IO-4+78.4*lff*=W0 32 1仃 S-a 1A8 r饱 和 水 溶 液 中&的 浓 度 为5c g因此,k=k（K gy-k（Hpy=%0）=c区：（岫叶弧0）=IO1 V6.3*la 0*140.32*tO*+5 500*10-=1 664*WJ Sxmaxnof 1 试计算此碳酸溶液的浓度。解：由于只考虑一级电离，此处碳酸可看作一元酸，因此，K=p c=ae+C-aceK X G=3 8 J _ 上典CCQ 上3 g）8 ）c Q-C O j）一 网 8 0 j+kzi5两以后晟44k（H3CC）=k-k 网。）=1.87*10r*-6r Iff4=181*10 4S*m 1：8B=：）=349 8TUT、44 5,=394 32 W r g i w W、i.8i*nr*i s r i（r4 p i394.32-10 4 394.32*1G*J 4.3 1 2,岷=0.05376 mol加 =5 348*Iff$n w l f、7.15试计算下列各溶液的离子强度：（1）0.025m d k g N a Q .（2）0.025 mol也1 QISO4.（3）0.025mdkg 1 LaQ?o解：根据离子强度的定义1=我 3;G)Z=1 ,0 2 5,P+0.025*G 炉卜 0.025 rnolxkg 1(2)/=1.025-2?+0.025,(-2 y卜 O J n w l.1(3)/=g 9 025,0 075飞 炉卜 O.l5mohkg l7.1 6 应用德拜-休克尔极限公式计算25 0 c 时a g 2 m o l-】C aQ,溶液中g(C a)g)和3解：离子强度/=.0 0 2*21+0.004*(/)=0.006mol*kg 1tg(C a*)-0.509,2a,#0 0 6-0.1577；(C a*)-06955tgg(a -0 509 G 炉 血006=-Q 03X3;g(CT 0.9132Igg.=-0.509*2,卜 i f*.0 0 6=-0.0 7 8 8 5;=0.83407.1 7 应用德拜-休克尔极限公式计算25 0 c 时下列各溶液中的鼻：(1)0.005 mol4qg*1 埠 所；(2)0-001 mdkg1 ZnSO4 o解：根据Debye-Huckel极限公式Ig%=-M卜.田，25 0 c 水溶液中/=0 5 0 9 3 七】)(I)Z=2.005-l2+0.005*Q 1y=0.005 m ol4g 1lggB=-0 509 r G 1 血005=-0.03599,枭=0.9205(2)7=214-0.00V(-2力=0.004mol槐 IIgg.=-a 509*2*G 2 .0 0 4 =-0.12877,g.=0 74347.18 25 0 c 时碘酸领Ba。)在纯水中的溶解度为5/6,假定可以应用德拜-休克尔极限公式，试计算该盐在0.01 m a a r 中C C,溶液中的溶解度。解:先利用25 0 c 时碘酸铁BaQ。在纯水中的溶解度求该温度下其溶度积。由于是稀溶液可近似看作片 ,因此，离子强度为+L09T U P 叫=I 38*Iff1 mol*g 1lgg.OSOT 2|-t Vl 38*IO1-0.04120,g.0.9095勺=B a*a（IO；）=如：限b y=4*0.9095J,0.638*1（T,=4.8983*MX-设在0.01m“fr中3 溶液中B*Q J的溶解度为上，则“民 =的 肌 3+。8+）=3 f）.0l4-b/b）mol4g 1Igg.-0.509*2-卜 l|-=-1/J63戏01+Q/b b=杵 巴=8987 10*2 _ 4-10%整理得到lggfe=-01+4.9659*lOr*/ga)采用迭代法求解该方程得4 =0 6 5 6 3所以在0.01 m d心f 中 溶 液 中 的 溶 解 度 为4 9 6 5 rl0 4-07563-=7,566 UT*m o l户 叫 饱加浮液1%50柒 料 在 25 0 c 时电动势为0.9 6 4 7 V,电动势的温度系数为1/M，KT，V#。（1）写出电池反应;应的口伍、D A ，生，以及电池恒温可逆放电时该反应过程的解：电池反应为|Pb+fHgjSO,=Hg+|PbSO4 t=1该反应的各热力学函数变化为D rq=-xFB=-V 96485.309*0.9647=-93.08 kJwnol 1D4 *1%485.309 L74 1。4-16.79Jm4 1D#.=Dr4+7D A =-93.08*101+298115 1679=8&07kli ol 1Q.=29&15,16.79=5.006 kJ%tol17.2 0 电池M%QOLW kP“KClI m t 5。麻 电 动 势 三与温度了的关系为8/V=0.0694+1.88K IG J77K-2.9 VJ*（T/KS（1）写出电池反应；（2）计算2 5 0 c 时该反应的D/4、D A、D,/以及电池恒温可逆放电时该反应过程的O解：（1）电池反应为jH,+i HgjO,=Hg+HQ t=（2）2 5 0 C 时ff-0.0694+1881*lOr1,298.15-2 驴 UT，298 151）VM）3724 V群 言=1.88V UX工 5 8 Iff4,29R15=1.517*Iff*VxK 1因此，D A =zFE=-V 96485309,03724=-3593 kl二D&=1*96485.309,1.517*M T =14.64 Jnol 1Dttfa-Dr=Hg已知25 0 c时，此电池反应的D,月=X 3 5 J f(wP,各物质的规定炳&/j r n N M C1 分别为：&G)1,(?=2HI l)(2)100kPa|Ia =H li(ffl=1应用表7 7 1的数据计算两个电池反应的凹D,q和K。解：电池的电动势与电池反应的计量式无关，因此炉=四 g%()-B H*|国)=0 535-0=0.535 VG)DrG*=-zfi?=-2 96485.309*0.535=-103 2 k J-WK*=exp-D,(4/T =ecptO32 107B_314,298 15卜 I 22-IO-(2)D/J?=-zFB=-V 96485.309*0.535=-51.62 U m to l1好=cp-D&伏T=e x p 5 L 6 2 F 0 7&3 q 298 15=L IT 107.2 3 氨可以作为燃料电池的燃料，其电极反应及电池反应分别为W.NHjX 30ff=!此 8 qOQA 3e阴w 洱 OQ 3e-=30ff电i i Mt应 NH心 H a G=：坨 6）7珥。（|）试利用物质的标准摩尔生成Gibbs函数，计算该电池在25 0 C 时的标准电动势。解：查表知各物质的标准摩尔生成Gibbs函数为加 3楼0 NH 5D q/H n w r11641：0-237.14电池反应的标准摩尔Gibbs函数为D G E D C 皿 0,D 0 ,.g)=如 G 237.14 164=-339.28 kJ duDT(4 A F =339.28*10s96485.309=1.172 V7.2 4 写出下列各电池的电池反应，并写出以活度表示的电动势公式。(D Pt|H3s 但0 那 0 土3 0 猴；0301Hg(2)ZnZa*租窃部)1s/)3 nM解：阳根 H,=2H*+2eRM HgjO,+2e=2Hg+2CI电 池 侬 耳 小 口 浜 两 1%(=2Hg+2HO&何电池反应 Zn+SQ”伊“)=Zn*Sn*3加)S=E胞丁 )=015-(-0-7CT)-祭咚落票)“a(Sn)S=0.913-竺 士2g二酝 一 冬 力 一7.2 5写出下列各电池的电池反应,应用表7.7.1的数据计算25 0 C时各电池的电动势及各电池反应的摩尔Gibbs函数变，并指明各电池反应能否自发进行。(1)Pt|H,100 kPa)|Ha 相但Ct)1肛 0 100 kPa冷 ZnZnO19 a li c 1 尸 0一 娜 1|解：(1)电A X fi 冉 Q 100 kPa 0a&100 k P a =2H Q(ttal8=ERTt tfa(HCl)讨礴X再 码 而)=5=1 3580 VD q =-而&=-2 9M85.309 1.3580=-2621kl=“一D 4 。，反应可自发进行。(2)电 5tA应 ZnOX 2Ag 2Ag(s Zndj 5，学喘然篇，电如-(一 0.76系Q Q JA MM.8L314*298.15-A TF09851-2,湖85.309 加0 5=0.9940 VD g =-tF S=-2 96485.309*0.9940=-191.8Hnol 1D g 。，反应可自发进行。7.2 6写出下列各电池的电池反应。应用表7.7.1的数据计算2 5 0c时各电池的电动势、各电池反应的摩尔Gi b b s函数变及标准平衡常数，并指明的电池反应能否自发进行。(I)odjcd1*x(bd*)=o o i|a-)=o.5)|a2 uki apt x(Pb*)=l|Ag*&(&*)=帆6 可犷 0.00041 Cd*J(Cd*)=0 2|cd解：(1)电池反应C d(53 lOOkPa)=Cd*0.01+2 0 g(C I)=0.5根据N e r n st方程乌一 尸。2*a(g Y p =1358-(-04028)卜学北部出 和。了。卬=1.S378VD 4 =-2,%485.309,1.8378=-354 O 5m ay P i 2%485 3 0 T l7 p _,=,m=叫 司=叫 8 31 了 嬴1 5卜/M(2)电池反应P b(2Ag*l =2 A g 0 Pb*曲 加)=1S=8RT d g*尸(Ag)丙 (A g)然加)=尬7994-G Q.1265=0.9259 VD q =-tF 8=-2 96485.309,0.9259=-171fi 7 H加T1r T 鬻山2.蠹图誉乍2。世(3)电池反应Z n g Cd4*S&M)=0.2)=C d(，&A)=0.00048=8RT.s-黑鬻q等f=0.4400 VD R =-tF B=-T 96485.309,0.4400=-84.91 kJxmolT%485.309,0.3602g8 3W 2娓：511.51,10w7.2 7 写出下列各电池的电池反应和电动势的计算式。A g l A g a a l H a A g a A g解：该电池为浓差电池，其电池反应为H C I&X *t H C IQ因此，=-不 咤7.2 8 写出下列电池的电池反应。计 算 25 时的电动势，并指明反应能否自发进行。P t|X 2 S)|x+(X-)=0|x+(X-)=0.001)|X：|P t (X表示卤素)。解：该电池为浓差电池(电解质溶液)，电池反应为X;(IC)=。q*r JC1i(J C)=0.001)根据Nernst方程，0.0010.1*3 1 4 x 298.151x96485.309In 100=0.1183 V由于ArO=-M&exp|一行-r-P|-a314*298.15-1-6 320*10 1%俱0)=睡&j b y 心g i c i 寸 我)心 眄)=耳三血507.3 1 浓差电池叫吹向1的 右 加)1 0,&1)1 K 5 0痼血，其中*i=0 2 m o!.、T,tj =0.l;A 2=0.0 2 m o rk g T.y u=0 32,已知在两液体接界处Cd?*离子的迁移数的平均值为屿)=0-刃。1.写出电池反应；2.计算2 5 P 时液体接界电势反液界)及电池电动势从解：电池反应C d S O.G Q T C d S O.&J由7.7.6式国液的=&T-)条h至广 bjg.Jb=0.2 0.1=0.02%=%小 小=0.02*0.32=0.0064喉 附=(0.37-0.63)8 3 1 4 X 2 9 8 1 5h 工e，72X%485 309 0 0064=-0 003806V电池电动势E=途 耐+喉 界)=红h 2+7.)生M 乂xF Otj tF 0sl=2.t ST.f a-=通 G 2Q +2H*查表知（表 7 8 1）,在所给条件下甘汞电极的电极电势为0.2799 V,则：4=4 _&.=0.2799-&+学ln a(H，1、t a a ft r)p H=-lg a(H*)=-23.=1)2799-O.4)-F2303,RT0 3841 96485.3092.303*1314-298.156497.3 5 电 池 网漏。3胡某海利电和K G网 Q网 向 在 25。，当某溶液为pH=3.98的缓冲溶液时，测得电池的电动势鸟=0 2 2 8 V；当某溶液换成待测pH的溶液时，测得电池的电动势&=0-%5】V。试计算待测溶液的pHo解：电池反应阳坡 2Sb+犯0%施 SbaOj+6H+6c阴较 3H g d+M%油6附+6CT电池反应 2Sb+犯0+Hgaa2%SbQj+6H.+6a-根据N e r n s t方程，电池电动势为E=E9-In设在两种情况下H 2。的活度相同，则二 pHj=pH,4*39a1%485.3O9X(O 5 O28)_5并2 3 0 W2.303x81314x298.157.3 6将下列反应设计成原电池，并应用表7.7.1的数据计算2 5。（2时电池反应的D R及 K.(I)2Ag*+Ha(g)=2Ag+2H*Cd+Cd*=Cd+Ou*(3)Sn*+Pb*=&I*4-Pb解：(1)B*=E(Ag*|Ag)-8(H*|H2()|Pt)=0.79M-0=0.7994 VD,G*=-tFB=-2*0.7994,96485.309=-154.3 kJmol 1跨H器 翳(2)CdlCdlCu*ICuff=S(a?*|Oi)-(Cd1*|Cd)=0.34-(-04028)=0.7428 VDrG j=-zF8=-2*0.7428*9M85.309=-1433 kJ询4143 3 1000&314 298 1：&*=S(Pb1*|Pb)-S(Sn，Sn|Pt)=-0.1265.0.15=-0.2765 VDrO f-zF8-2*C 0.27657 96485.309-53.36 i cJd 17.37(1)应用表7.7.1的数据计算反应员+Ag*f xt I j+Ag在25。(3时的平衡常数 占 o(2)将适量的银粉加入到浓度为0 05m d痴*的 FeQ*。溶液中，计算平衡时Ag+的浓度(假设各离子的活度因子均等于1)。解：(1)设计电池Pt|Fea*,FeH|Ag*|Ag即=S(Ag*|Ag)-S fe*.F e*|Pt)=0.7994-0.770=0.0294 VDrG*=-xFS=-0.02947 96485.309=2837 kJmol1卜噜H箫剧=3(2)设平衡时Fe2+的浓度为x,则F户+Agf V Fe+Agx K 0.05-x(0 05-x)_=3 i 4 t因此，?一 ,解此二次方程得到x=0.0439moi dm3。7.38(1)试利用水的摩尔生成Gibbs函数计算在25 于氢-氧燃料电池中进行下列反应时电池的电动势。电 100 kPa)+lOOkPa=H Q(2)应用表7.7.1的数据计算上述电池的电动势。(3)已知D,生 眄。)=-285 83 kJnnol 1,计算25 C时上述电池电动势的温度系数。解：(1)查表知D*q 也qQ)237-129 =因此，海 入 汽 巴:叱=1229V(2)设计电池川 0 lOOkPa)|H*fr(H*)=1卜 lOOkPaPt6=1 -A =1.229-0=1.229 V(3)理。_D M_D此-D,q 285 83.6 237.129)IO1 4.=9 6 4 8 5 309 1 5 =-&肘 皿 y7.39 已知 2 5 P 时 P e)=-0,036 V,R|F e )=-0.770V o 试计算应 25 C时电极F e*E e的标准电极电势占 代。解：上述各电极的电极反应分别为Fe1*+3e=Ee(I)Fe1*+e=Fe Fe1*+2e=Fe(3)显然，3)=(0-(2),因此，DGJ产D R?螭 比 较)-2 叱(F|Fe)=-3F8 隼产|Fe)+F8 阿 外。产|F e)=g e*|Fe)S 侬*|Fe)=；f T 0.036-0 770)=-0439 V7.40 已知25 时AgBr的溶度积G=4 8 8 x 1 0 方I网)=在 榜 4 V,Bc：)Bc=1.O65V。试计算 25。(2时(1)银-溟化银电极的标准电极电势肥(A迪 IM；(2)AgBrW的标准生成吉布斯函数。解：(1)设 计 电 池&1 1.1*心,电池反应为AgBr()O Ag*+Br-根据Nernst方程&=|AgPr卜)|&)一 6|A g)-h。(岫。沉淀反应平衡时=。，所以-1 必砌 Ag)=飒*|A g)+3 G(Q P r)=0.7994 4-&314X298 15 3 8gx i0-u)96485.309 /=0 0 7 tlV(2)设 计 电 池&1*8屈|&,|蛛伊口)|6,电池反应为Ag()+B =1 毓 +0.11 8*0 0 4)=0 7080 V电解质溶液电压降：1 0-3 X 1 0 0 =0.1 V因此外加电压为：L229+7080+0.1180)+0.1=2155V第十章界面现象1 0.3 解：求解此题的关键在于弄清楚乙酸与H g 这两互不相溶的液体界面上滴入-滴水，达到平衡后，润湿角的位置。根据o 点的力平衡，可得:10.4 H g-乙 醛=y H g-H?。+Y 乙醛-H?。,COS 6AY blg-乙 醛-Y H g-H2Ocos 0=-Y 乙醛一 Hz。=坨纥&=0.37380.01070=68.05 解由 开 尔 文 公 式l n =2yM c-=Pr=P-expRT pr r2 y M、RT p r?=2.337 x exp2 x 72.75 x 10 3 x 0.01802 k8.314 x 298.15 x 998.3 x 10-9=6.865 KPa10.6解：根据拉普拉斯方程”=微小气泡所受的附加压力AP=2x 58.85 x IO-31X KT?=1.177 x 103 KPa，指向气体微小液滴的附加压力AP=红=2 x 58.85 Xi。1X IO=1.177 x 10 3 KPa,指向液体_ 2ycos010.9 解：此液体能很好润湿玻璃，即cosO=l,根据公式Pgr_ pgrh-2 cos 02.56 x 10-2 X 0.235 x 10-9 x 790 x 9.8 一、-i-=2.33 x 10 2N-m 12x110.10 解：1）水在汞面上的铺展系数S H201Hg=丫 H g-气 Y Hg-H?。-y H2O-气=(483-375-72.8)x 10-3=0.0352 N m-1 0,能够铺展1)汞在水面上的铺展系数s H 201Hg=y 一 气-Y H g-H zo 一 y H g-气=(72.8-483-375)x IO-=-0.7852 N-m 1 -=-a-=de deab(1+be)_ c dy abcI-.-RT de RT(1+be)2)当c=0.200moldm-3时，则表面过剩量 abc 13.1 x 1 0 x 19.62 x IO-3 x 0.200 x 10-31=-=-RT(l+bc)8.314 x 292.15 x(1+19.62 x 103 x 0.200 xlO-3)=4.298 x 10-6mol m-23)丁酸浓度足够大时，溶质在溶液表面吸附达到饱和，bclr=rT OJ *10-=5.393 x 10 6mol m-2RT 8.314 x 292.15每个丁酸分子在饱和吸附时所占溶液的表面积为15.393 x 10 6 x 6.022 xlO23=3.079 x 10-,9m2第十一章化学动力学1.反应302aaW TSO式g H Q z l)为一级气相反应，320。(2时*=22x10%*。问在320。(3加热90 min SQ1a,的分解分数为若干?解：根据一级反应速率方程的积分式。(一国=1-2=l-ejtp(-*t)=I-e ip(-212x10 x5400)=IL20H答：吗 Ch的分解分数为11.2%2.某一级反应A T B 的半衰期为10 min。求 lh后剩余A的分数。解：同上题，也=qp(-*t)=CTp(-3600 xh 2/M0)=1.56%答：还剩余A 1.56%。3.某一级反应，反应进行lOmin后，反应物反应掉30%。问反应掉50%需多少时间？解：根据一级反应速率方程的积分式=e(-y)=女疝2 h 24 =%=-Z i-；W 1 h(0.7)史卜他如一竽=19.4 min答：反应掉50%需时19.4 mine4.25（时，酸催化蔗糖转化反应的动力学数据如下（蔗糖的初始浓度Co为 1.0023 mol-dm-3,时刻/的浓度为C）C1aHM。”十 年。-C.Hn06+Ccoe ftuctoseIfaia.0306090130180(r.-c)/m ol-dm-*00.10010.19460.27700.37260.4676使用作图法证明此反应为一级反应。求算速率常数及半衰期；问蔗糖转化95%需时若干？解：数据标为利用Powell-plot method判断该反应为一级反应,0306090130180c/mol-dm-31.00230.90220.80770.72530.62970.5347b%0-0.1052-0.2159-0.3235-0.4648-0.62830拟合公式-3.53x10：.*-3.53x10-5nm-=l96.4nmt=-0.95)=-晔叫=84&7 nm蔗糖转化95%需时*3.51x10”5.N-氯代乙酰苯胺aH$N（6COCH式 A）异构化为乙酰对氯苯胺O C.H.N H 8C H ）为一级反应。反应进程由加KI溶液，并用标准硫代硫酸钠溶液滴定游离碘来测定。KI只与A 反应。数据如下：计算速率常数，以”表示之。c&OT）=OJmd 痴 工/h012346849.335.625.7518.514.07.34.6解：反应方程如下 KCl+KOK+卜60?JSafli 2(根据反应式，N-氯代乙酰苯胺的物质的量应为所消耗硫代硫酸钠的物质的量的二分之一,tfh012346810 xm o|T4.9303.5602.5751.8501.4000.7300.4600-0.3256-0.6495-0.9802-1.2589-1.9100-2.3719作图卜L4/%3)4*=a56xio-si-1。6.对于一级反应，使证明转化率达到87.5%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？=-2解：转化率n定义为 CM c U，对于一级反应，.fj h C l-oJ faCl-O.STS),t-h(l-m ol-dm-1-mm*o 求*和 初 始 浓 度e*J。解：一级反应的速率方程16kfe卜 60-0lx 1 0=00 23 M0.25xl0Jh2 b2 x o =-=-=30 m ma k 0.0231t 1x10,=0.0433mol-4inu *0.023110.现在的天然铀矿中如U:处 U=139.。:1。已知的蜕变反应的速率常数为l520 x1D*aT,叼的蜕变反应的速率常数为9-72x1，J。问在20亿年（2xl0a）前，等于多少？（a是时间单位年的符号。）解：根据速率常数的单位知也和的蜕变反应为一级反应,IMTT=iw j B 卜（*-4 J-对;，=-i3 =S202x10*二 u.产 Ut=29.96:11 1 .某二级反应A+B f C,初始速率为5内。；1击”.，反应物的初始浓度皆为021noi *，求上。解：根据题给条件v=上=-5-=5X=1.25dm1-moldi*8*cti 0.2a1 2 .7 8 1 K时，下列反应的速率常数上阅）即2比/md-1 n-1,求上出力。解:t h i s p r o b l e m w i l l m i s l e ad s t u d e n t s.1 3 .某二级反应A+B f C,两种反应物的初始浓度皆为Imd-的小，经l O m i n后反应掉2 5%,求？。解：由于和B的计量系数和初始浓度相同，因此在反应过程中=1.,令4=1-、-。，由速率方程的积分式的v*CM)/I CM)a0 2510 x1x(1-025)0 6 33 c b i W14.在OH-离子的作用下，硝基苯甲酸乙脂的水解反应NOJCTH.COOCJHJ+HtO T NOqHlCOOH+C,HpH在15 C时的动力学数据如下，两反应物的初始浓度皆为。.05皿1 计算此二级反应的速率常数。解：同上题,ijmxi120180240330530600脂水解的转化率32.9551.7548.858.0569.070.35-7-,处理数据如下/mn120180240330530600ofc 2(1 -a)/kn，-tnol32.9551.7548.858.0569.070.35拟合求得止=0-08M PA=2/一 外,幺，因上匕中0100200400*0.02420.03640.04750.07500.000 50 K)O 150 200 250 300 350 0 0I-|=1.25xl0-1 kPa4.JIP*P1,A =L25x】0Pa一】一。1 6.稀溶液的电导比例于离子浓度，因而产生离子的反应可通过电导测定来确定反应的进程。叔戊基碘在乙醇水溶液中的水解反应I-CJHHI+HO-Z-CJHJJOH+H*+为一级反应。现此反应在电导池中进行，由于反应不断产生H*和r,因而溶液电导G不断随时间，而增大。若q，和4 分别为。=0，和8时的电导，和。分别为/=o 和时工-CjHiJ的浓度。试证:(1)q-c a g-q)O-0 1fa-：L =用(2)证：（1）对于稀溶液，离子的摩尔电导率近似等于A*,(78比 =CA.,二。8 c CjHuI完全水解产生的电解质H 厂的浓度等于4-C5HHi的初始浓度。：反应进行到3 生成H,I-的浓度为.二 q-q）（2）由于是一级反应=hZ0 q-q二 h-2-S-=ktq -a17.25。（2 时，上述反应在80%乙醇水溶液中进行，的初始质量摩尔浓度为0.0 2 moLkg7,各不相同时间的电导数据如下。求速率常数鼠tfmnL01.54.59.016.022.000GfS0.391.784.096.328.369.3410.50解：处理数据如下l/mn01.54.59.016.022.0000.391.784.096.328.369.3410.50拟合得到*=0.0980*1 8.溶液反应SjOj-+2MOCCNX-2SO：暗的速率方程为-，曲e玳 J =45ao衣20,反应开始时只有两反应物，其初始浓度依次为“Olmd0.02mo(反应 20h后，测 得 闷 球 =001读 1&，求鼠解：题给条件下，在时刻f有MCN中 卜 料 冶,因此-也 铲1=跳依布积分得到=l.0785dm,-nl-h；*=1 0 015 4 =(l-/尸=0 25a=625%*i El y)对(2),由于A与B的初始浓度相同，速率方程为一上 匕=f-1 =ki=-r=kl-*_=_ 5 _ =_ =_ 5 _-经*2=6丁(.)(I-.工(%)(l-冬 儿 0.25二.=I=A=14.3%7 62 8.-=kcjc反应A+2 B T D 的速率方程为 山，2 5 时J b =2xl0-ldm,moC1 *。(1)若初始溶度3 =m*110rdlCK.=0Mmd An-4 求l。(2)若将反应物A 与B 的挥发性固体装入5dm*密闭容器中，已知2 5。(3 时A 和B 的饱和蒸气压分别为1 0 k P a 和 2 k P a,问2 5 P时0.5 m ol A 转化为产物需多长时间？解：在(1)的情况下，速率方程化为号=出0%=亡=2x10 xom =X I”$在（2）的情况下，假设A 和 B的固体足够多，则在反应过程中气相中A 和 B的浓度不变，既反应速率不变，因此M 0.5=屁1=侬=5X2X IO_1 x（10/b）*36，=淮空空史=154x108,5x20 x2x102 9 .反应在开始阶段约为以2级反应。9 1 0 K 时速率常数为1J3痴W-m rfW-一，若乙烷促使压力为（1）1 3.3 3 2 k P a,（2）3 9.9 9 6丁._邓 昂1k P a,求初始