物理化学下册课后答案

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1、第七章电化学7.1 用铂电极电解溶液。通过的电流为20 A，通过1min后,问:（1)在阴极上能析出多少质量的？(2） 在的27 C,100 kPa下的？ 解:电极反映为 电极反映的反映进度为 因此: . 在电路中串联着两个电量计，一为氢电量计，另一为银电量计。当电路中通电1 h后，在氢电量计中收集到9 C、919 ka的;在银电量计中沉积。用两个电量计的数据计算电路中通过的电流为多少。 解:两个电量计的阴极反映分别为 电量计中电极反映的反映进度为 对银电量计 对氢电量计.用银电极电解溶液。通电一定期间后，测知在阴极上析出的,并知阴极区溶液中的总量减少了。求溶液中的和。解：解该类问题重要根据电

2、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变化等于阴极析出银的量与从阳极迁移来的银的量之差: 7 用银电极电解水溶液。电解前每溶液中含。阳极溶解下来的银与溶液中的反映生成,其反映可表达为 总反映为通电一定期间后,测得银电量计中沉积了，并测知阳极区溶液重,其中含。试计算溶液中的和。解：先计算是以便的。注意到电解前后阳极区中水的量不变，量的变化为 该量由两部分构成(）与阳极溶解的生成，（)从阴极迁移到阳极 7.5用铜电极电解水溶液。电解前每溶液中含。通电一定期间后,测得银电量计中析出,并测知阳极区溶液重,其中含。试计算溶液中的和。 解:同7.4。电解前后量的变化 从铜电极溶解的的量

3、为 从阳极区迁移出去的的量为 因此， .6在一种细管中,于的溶液的上面放入的溶液，使它们之间有一种明显的界面。令的电流直上而下通过该管,界面不断向下移动,并且始终是很清晰的。后来,界面在管内向下移动的距离相称于的溶液在管中所占的长度。计算在实验温度5 下,溶液中的和。 解:此为用界面移动法测量离子迁移数7. 已知25 C时溶液的电导率为。一电导池中充以此溶液,在2C时测得其电阻为。在同一电导池中装入同样体积的质量浓度为的溶液，测得电阻为。计算(1）电导池系数;(2)溶液的电导率;(3)溶液的摩尔电导率。解：（1）电导池系数为 （2）溶液的电导率 （3）溶液的摩尔电导率 7. 已知25 C时溶液

4、的电导率为。一电导池中充以此溶液，在25 时测得其电阻为。在同一电导池中装入同样体积的浓度分别为,，和的溶液，测出其电阻分别为，,和。试用外推法求无限稀释时的摩尔电导率。 解:的摩尔电导率为 造表如下 作图如下 无限稀释时的摩尔电导率：根据Kohrusc方程拟和得到 . 已知2 C时,。试计算及。 解:离子的无限稀释电导率和电迁移数有如下关系 7.0 已知25C时溶液的电导率为。计算的解离度及解离常熟。所需离子摩尔电导率的数据见表7.3.2。 解：的解离反映为 查表知 因此, .11 5 时将电导率为的溶液装入一电导池中,测得其电阻为。在同一电导池中装入的溶液，测得电阻为。运用表3.2中的数据

5、计算的解离度及解离常熟。解：查表知无限稀释摩尔电导率为 因此, .12 已知25C时水的离子积,、和的分别等于，和。求25 C时纯水的电导率。 解：水的无限稀释摩尔电导率为 纯水的电导率7. 已知25 C时的溶度积。运用表73.中的数据计算25 C时用绝对纯的水配制的饱和水溶液的电导率，计算时要考虑水的电导率(参见题1)。 解：查表知的无限稀释摩尔电导率为 饱和水溶液中的浓度为 因此，7.4 已知 C时某碳酸水溶液的电导率为,配制此溶液的水的电导率为。假定只考虑的一级电离,且已知其解离常数，又5C无限稀释时离子的摩尔电导率为，。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

6、酸，因此, 7.15 试计算下列各溶液的离子强度:(1)；(2）;（3）。解:根据离子强度的定义 7.16 应用德拜-休克尔极限公式计算2 C时溶液中、和。 解:离子强度 7.7 应用德拜休克尔极限公式计算2 C时下列各溶液中的:（1）；（）。 解:根据bye-Hcke极限公式 ，25 C水溶液中 7.18 5C时碘酸钡在纯水中的溶解度为。假定可以应用德拜-休克尔极限公式,试计算该盐在中溶液中的溶解度。解：先运用5 C时碘酸钡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,因此，离子强度为 设在中溶液中的溶解度为，则 整顿得到 采用迭代法求解该方程得 因此在中溶液中的溶解度为7.

7、19电池在25C时电动势为，电动势的温度系数为。（1)写出电池反映;(2）计算25 时该反映的，以及电池恒温可逆放电时该反映过程的。 解:电池反映为该反映的各热力学函数变化为7.0 电池电动势与温度的关系为(1)写出电池反映;(2）计算25C时该反映的以及电池恒温可逆放电时该反映过程的。 解：（1)电池反映为 （）5C时 因此， 7.21电池的电池反映为 已知2 C时，此电池反映的，各物质的规定熵分别为：;； 。试计算 C时电池的电动势及电动势的温度系数。解:该电池反映的各热力学函数变化为 因此, 7. 在电池中，进行如下两个电池反映: 应用表.的数据计算两个电池反映的。 解：电池的电动势与电

8、池反映的计量式无关，因此 7.23 氨可以作为燃料电池的燃料,其电极反映及电池反映分别为 试运用物质的原则摩尔生成Gis函数,计算该电池在25 C时的原则电动势。 解:查表知各物质的原则摩尔生成ib函数为 0电池反映的原则摩尔Gbs函数为 .24 写出下列各电池的电池反映,并写出以活度表达的电动势公式。 解:（1） （2) 725写出下列各电池的电池反映,应用表771的数据计算25 C时各电池的电动势及各电池反映的摩尔bs函数变，并指明各电池反映能否自发进行。 解：（1） ,反映可自发进行。 (2) ，反映可自发进行。726 写出下列各电池的电池反映。应用表.的数据计算2 C时各电池的电动势、

9、各电池反映的摩尔Gbbs函数变及原则平衡常数,并指明的电池反映能否自发进行。解：(）电池反映 根据Nernst方程 (2)电池反映 （3）电池反映 7. 写出下列各电池的电池反映和电动势的计算式。 解：该电池为浓差电池,其电池反映为 因此, 728 写出下列电池的电池反映。计算 2 C时的电动势,并指明反映能否自发进行。(X表达卤素)。解：该电池为浓差电池(电解质溶液)，电池反映为 根据st方程, 由于,该电池反映可以自发进行。7.29应用表7.41的数据计算下列电池在25 C时的电动势。 解:该电池为浓差电池,电池反映为 查表知，7.3 电池在2 时电动势为,试计算Cl溶液中C 的平均离子活

10、度因子。 解：该电池的电池反映为 根据Nrns方程 73 浓差电池,其中，已知在两液体接界处Cd2+离子的迁移数的平均值为。1写出电池反映；.计算25 C时液体接界电势E(液界）及电池电动势。解:电池反映 由7.7.式 电池电动势 7.2 为了拟定亚汞离子在水溶液中是以Hg+ 还是以形式存在,波及了如下电池测得在18 C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，则电池反映为 电池电动势为 作为估算，可以取， 。因此硝酸亚汞的存在形式为。7 与生成配离子，其通式可表达为,其中为正整数。为了研究在约的硫代硫酸盐溶液中配离子的形式,在6 C时对如下两电池测得 求配离子的

11、形式,设溶液中重要形成一种配离子。 解:（略）7.34电池在5 C时测得电池电动势,试计算待测溶液的pH。 解:电极及电池反映为 查表知（表7),在所给条件下甘汞电极的电极电势为,则：7.5 电池在2 C，当某溶液为pH = 3.8的缓冲溶液时，测得电池的电动势；当某溶液换成待测 pH的溶液时,测得电池的电动势。试计算待测溶液的H。 解：电池反映 根据Ner方程，电池电动势为 设在两种状况下2的活度相似,则.36将下列反映设计成原电池，并应用表7.7.1的数据计算5 C时电池反映的 解：（1)(） (3）7.37 (1)应用表7.7的数据计算反映在25C时的平衡常 数。(2）将适量的银粉加入到

12、浓度为的溶液中，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 (2）设平衡时Fe+的浓度为x，则因此，,解此二次方程得到。738 （1)试运用水的摩尔生成bbs函数计算在C于氢氧燃料电池中进行下列反应时电池的电动势。 (2）应用表7.7.1的数据计算上述电池的电动势。(3）已知,计算25 C时上述电池电动势的温度系数。 解：(）查表知，因此，（2）设计电池(3） 7.39 已知 时,。试计算应时电极的原则电极电势。解：上述各电极的电极反映分别为 显然，,因此， 70 已知 C时Ag的溶度积，。试计算25 C时 （1)银-溴化银电极的原则电极电势; （)的原则生成吉布

13、斯函数。 解:（1）设计电池，电池反映为根据Nert方程 沉淀反映平衡时,因此 （）设计电池，电池反映为 该反映为的生成反映, 7.41 时用铂电极电解的。 （1)计算理论分解电压；(2）若两电极面积均为，电解液电阻为，和的超电势与电流密度的关系分别为问当通过的电流为1 mA时，外加电压为若干。解:(1）电解溶液将形成电池，该电池的电动势1229 V即为的理论分解电压。 （）计算得到和的超电势分别为电解质溶液电压降:13x100= 0.1 V因此外加电压为:第十章 界面现象10.3 解:求解此题的核心在于弄清晰乙醚与Hg这两互不相溶的液体界面上滴入一滴水,达到平衡后，润湿角的位置。根据点的力平

14、衡,可得：104 解:10. 解：根据拉普拉斯方程，微小气泡所受的附加压力，指向气体微小液滴的附加压力,指向液体10.9 解：此液体能较好润湿玻璃，即co=1 ,根据公式10.10 解:1)水在汞面上的铺展系数)汞在水面上的铺展系数10.1解：1）,代入数据可得2）当P=66672KPa时09解：本题波及溶液的表面吸附,故运用吉布斯吸附等温式但不是计算表面过剩吸附量，而是求某一浓度溶液的表面张力。已知很稀浓度范畴内，与c 成线性关系则 = 0 bc,其中 = (纯水)002Nm-1，若能求出b则可求出 。 =（0072-0.3718C )-1= ( 0072-.37180.2 )Nm-1 =.

15、656 Nm-020解：1)吉布斯吸附等温式2) 当0.200mold-3 时，则表面过剩量3) 丁酸浓度足够大时，溶质在溶液表面吸附达到饱和，bc1每个丁酸分子在饱和吸附时所占溶液的表面积为第十一章 化学动力学1.反映为一级气相反映，20 时。 问在30 C加热90 min的分解分数为若干?解:根据一级反映速率方程的积分式 答：的分解分数为1.22.某一级反映的半衰期为10 mi。求1h后剩余的分数。解：同上题，答:还剩余A 56%。3. 某一级反映,反映进行10 min后,反映物反映掉30%。问反映掉50%需多少时间?解:根据一级反映速率方程的积分式 答:反映掉50需时4 min。4 2

16、时，酸催化蔗糖转化反映 的动力学数据如下(蔗糖的初始浓度c0为1.03 mold,时刻t的浓度为c)030001000011.1940.70.37260.76使用作图法证明此反映为一级反映。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030609130101.2392.870.72530.2970470 -0.52-0.21035-.464-0.83运用ell-lot method判断该反映为一级反映,拟合公式 蔗糖转化9%需时5.N -氯代乙酰苯胺异构化为乙酰对氯苯胺为一级反映。反映进程由加KI溶液,并用原则硫代硫酸钠溶液滴定游离碘来测定。K只与A反映。数据如下：12368.3

17、.625.7518.14.07.3.6计算速率常数，以表达之。 解：反映方程如下根据反映式， -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一半,02364.93.602.5751.850.400.730.460 .3250.6450.8.289-1.910-2.3719作图。6对于一级反映,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。对于二级反映又应为多少？解:转化率定义为,对于一级反映，对于二级反映,7偶氮甲烷分解反映 为一级反映。28时,一密闭容器中初始压力为21.32 kPa,100 s后总压为22732 kPa，求。 解：设在t时刻的分压为p,100

18、 s后,对密闭容器中的气相反映,可以用分压表达构成:. 硝基乙酸在酸性溶液中的分解反映 为一级反映。 C,1. kPa下,于不同步间测定放出的CO2(g）的体积如下2.283.925.92.211921.74098.01.216.0120.02.0228.94 反映不是从开始的。求速率常数。解：设放出的CO2（g）可看作抱负气体,硝基乙酸的初始量由时放出的CO2(g)算出:在时刻t,硝基乙酸的量为，列表2.3.9.928211921747.01580.530.160.5250.66.1.10-.12 .360-538-0857-.1770-.7711作图,由于反映不是从开始,用公式拟合得到。9

19、. 某一级反映,初始速率为， 后速率为。求和初始浓度。 解：一级反映的速率方程 1. 目前的天然铀矿中。已知的蜕变反映的速率常数为，的蜕变反映的速率常数为。问在20亿年（）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和的蜕变反映为一级反映，11. 某二级反映,初始速率为，反映物的初始浓度皆为,求。 解：根据题给条件 . 781 K时,下列反映的速率常数,求。解:this prbmwill mle sudnts.13某二级反映，两种反映物的初始浓度皆为,经1m后反映掉25 ,求。 解:由于A和B的计量系数和初始浓度相似，因此在反映过程中，令,由速率方程的积分式的在离子的作用

20、下，硝基苯甲酸乙脂的水解反映 在15 C时的动力学数据如下，两反映物的初始浓度皆为，计算此二级反映的速率常数。121802330306脂水解的转化率%32.955158.85.0.70.35 解：同上题, ，解决数据如下120180240330306002.551758.858.0569070.5 拟合求得。5. 某气相反映为二级反映，在恒温恒容下的总压p数据如下。求。01002000413303.3971.19727.3310.65 解:设在时刻t，A（g）的分压为，,，因此010020000242.040450050，。16. 稀溶液的电导比例于离子浓度，因而产生离子的反映可通过电导测定来

21、拟定反映的进程。叔戊基碘在乙醇水溶液中的水解反映 为一级反映。现此反映在电导池中进行，由于反映不断产生,因而溶液电导G不断随时间t而增大。 若分别为时的电导,分别为t = 0和t时的浓度。试证： (1) （2) 证：(1)对于稀溶液，离子的摩尔电导率近似等于, 完全水解产生的电解质的浓度等于的初始浓度。，反映进行到t,生成的浓度为 （2）由于是一级反映1. 5C时，上述反映在80%乙醇水溶液中进行,的初始质量摩尔浓度为,各不相似时间的电导数据如下。求速率常数 。01.54.5.016.02200.91.09328.369.410.0 解：解决数据如下15459.16.022.00.31.84.

22、06.328.369.34105 拟合得到。18. 溶液反映 的速率方程为 0 C，反映开始时只有两反映物，其初始浓度依次为，反映20 h后，测得，求k。 解:题给条件下,在时刻t有,因此积分得到 19在溶液中分解放出氧气,反映方程为40 C时,不同步间测得氧气体积如下0012001802403006.0.401.5318.9010475试用微分法（等面积法）验证此反映为一级反映，并计算速率常数。略2,21略22. NO与进行如下反映： 在一定温度下,某密闭容器中档摩尔比的NO与混合物在不同初压下的半衰期如下：5004.438.432.426991021417624 求反映的总级数。 解:在题

23、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 解决数据如下3.23.122.9542.852.5990559.250.94165.755.411,总反映级数为2.5级。3. 在500 C及初压为101.32 Pa时，某碳氢化合物的气相分解反映的半衰期为2 s。若初压降为.133 kP,则半衰期增长为20 s。求速率常数。 解：根据所给数据,反映的半衰期与初压成反比，该反映为2级反映。 2,25略26 对于级反映,使证明 (1）(2)证：n级反映的积分公式 半衰期： 证毕。. 某溶液中反映,开始时反映物A与的物质的量相等，没有产物C。1 h后A的转化率为75%,问2 后A尚有多少未

24、反映?假设： ()对为一级，对B为零级; (2)对A、B皆为级。 解:用a 表达的转化率。对于(1）,反映的速率方程为 对（2），由于与B的初始浓度相似，速率方程为 28. 反映的速率方程为,25 C时。(1）若初始溶度，,求。（2） 若将反映物与的挥发性固体装入密闭容器中,已知25 C时A和B的饱和蒸气压分别为10kPa和2 kPa，问25 C时.5 ml 转化为产物需多长时间？解:在（1）的状况下，,速率方程化为在（）的状况下，假设和B的固体足够多,则在反映过程中气相中A和B的浓度不变，既反映速率不变,因此29 反映在开始阶段约为级反映。910 K时速率常数为,若乙烷促使压力为(1)13.

25、32kPa，(2)39.996kPa，求初始速率。 解: (1) ()3 5 C时气相分解的速率常数为，活化能为,求80 C时的k及。 解:根据Arhenius公式 根据k的单位,该反映为一级反映 31在乙醇溶液中进行如下反映 实验测得不同温度下的k如下。求该反映的活化能。1.833.059790.6100030.3686.71119解:由Arrhnus公式，,解决数据如下3.4604 3.2693.00392791-989 -0.97.036.7791 2. 双光气分解反映为一级反映。将一定量双光气迅速引入一种280C的容器中，7 s后测得系统的压力为.710 ka;通过长时间反映完了后系统

26、压力为4.008 Pa。05C时反复实验，经 320 s系统压力为28kPa；反映完了后系统压力为.5 ka。求活化能。解：根据反映计量式，设活化能不随温度变化 3 乙醛(A)蒸气的热分解反映如下 18 C下在一定容积中的压力变化有如下两组数据:纯乙醛的初压100 s后系统总压.966.616.30.531(1）求反映级数，速率常数；（2）若活化能为,问在什么温度下其速率常数为518 C下的2倍:解：(1)在反映过程中乙醛的压力为，设为n级反映，并令m = -,由于在两组实验中t相似,故有 该方程有解(用MatLab fzro函数求解) m= 0.972，。反映为2级。速率常数 （3） 根据A

27、rhenis公式4. 反映中，在25 时分别为和，在C时两者皆增为2倍。试求： （1)25C时的平衡常数。 （2）正、逆反映的活化能。（3）反映热。解:（) （2) ().在80 % 的乙醇溶液中,1-chloro-thycycloeae的水解为一级反映。测得不同温度t下列于下表，求活化能和指前因子。5545 解：由Arheius公式，,解决数据如下3610354.2453.1432-547-8.05-918-583636. 在气相中,异丙烯基稀丙基醚(A）异构化为稀丙基丙酮()是一级反映。其速率常数于热力学温度T的关系为 50 C时,由10135Pa的A开始，到B的分压达到0.023 ka,

28、需多长时间。 解:在10 C时，速率常数为 7 某反映由相似初始浓度开始到转化率达2 所需时间，在40 C时为15 min,60C时为 min。试计算此反映的活化能。 解：根据Arrenius公式 由于对于任意级数的化学反映，如果初始浓度和转化率相似,则 ，因此38 反映的速率方程为 (1）；300下反映2s后，问继续反映2 后（2）初始浓度同上，恒温0 下反映20 后，求活化能。 解:反映过程中，A和B有数量关系,方程化为 （2）0 K下 39 溶液中某光化学活性卤化物的消旋作用如下： 在正、逆方向上皆为一级反映,且两速率常数相等。若原始反映物为纯的右旋物质，速率常数为,试求：（1） 转化1

29、 %所需时间;() 4后的转化率。解:速率方程为 该方程的解为(）0.若为对行一级反映，A的初始浓度为；时间为t时,A和B 的浓度分别为和。 （1)试证(3)已知为，为，求0 后的转化率。 证:对行反映速率方程的积分形式为转化率: 41. 对行一级反映为。 （1)达到的时间为半衰期,试证; （2）若初始速率为每分钟消耗A 0.2 %,平衡时有0%的A转化为B,求。 证:对行一级反映速率方程的积分形式为（2),因此 42 对于两平行反映： 若总反映的活化能为E，试证明: 证明:设两反映均为n级反映,且指前因子相似,则反映速率方程为 上式对T求导数 43 求具有下列机理的某气相反映的速率方程 为活

30、泼物资,可运用稳态近似法。证明此反映在高压下为一级，低压下为二级。解：推导如下:, 根据稳态近似法 代入上式整顿得到 高压下， 低压下：4.若反映有如下机理，求各机理以表达的速率常数。 （1） (） （3） 解：（1)应用控制环节近似法，(2)(）应用控制环节近似法，反映的速率等于第一步的速率，而AB的生成速率为总反映速率的2倍：4. 气相反映的机理为 试证： 证：应用稳态近似法 4 若反映的机理如下，求以表达的速率方程。解：应用控制环节法近似 47已知质量为m的气体分子的平均速率为 求证同类分子间A对于A的平均相对速率。 证：根据分子运动论，气体分子A与B的平均相对速率为8 运用上题成果试证

31、同类分子与间的碰撞数为 证:对于同类分子 49 运用上题成果试证:气体双分子反映的速率方程(设概率因子P 1)为 证：设该反映的活化能为,则 0.乙醛气相分解为二级反映。活化能为,乙醛分子直径为。 （1)试计算10.325Pa、00K下的分子碰撞数。 （）计算80 K时以乙醛浓度变化表达的速率常数k。 解:（1)根据48题的成果 (2)由9题的成果知 1. 若气体分子的平均速率为，则一种A分子在单位时间内碰撞其他A分子的次数 试证每一种分子在两次碰撞之间所走过的平均距离为 式中:；称为平均自由程。证:分子在单位时间走过的距离除以单位时间内的碰撞数即为两次碰撞间走过的距离，即平均自由程2 试由及

32、ontHoff方程证明 (1) (2)对双分子气体反映证：根据Arhenius方程， 53. 试由式(.9.）及上题的结论证明双分子气相反映 证:根据式(1190） 而： . 在500 K附近,反映的指前因子，求该反映的活化熵。解:根据上题的成果55. 试估算室温下，碘原子在乙烷中进行原子复合反映的速率常数。已知29 时乙烷的粘度为。解:自由基复合反映的活化能可觉得近似等于零,故该反映为扩散控制。 56.计算每摩尔波长为85 m的光子所具有的能量。 5.在波长为4 n的光照射下,发生下列反映： 当吸取光的强度,照射39.38 in后,测得 。求量子效率。 解:生成的量等于反映掉的量 8. 在的

33、光化学反映中,用480nm的光照射，量子效率约为,试估算每吸取1 J辐射能将产生若干摩尔？ 解：产生mol HCl消耗 mol H2,根据量子效率的定义 5 觉得催化剂，将乙烯氧化制乙醛的反映机理如 114中络合催化部分所述。试由此机理推导该反映的速率方程： 推导中可假定前三步为迅速平衡，第四步为慢环节。略60计算900C时,在Au表面的催化下分解经2.5h后N2O的压力，已知N的初压为666 k。计算转化率达95 %所需时间。已知该温度下。 解:根据速率常数的单位知,该反映为一级反映 61 25 C时，SH3(） 在S上分解的数据如下：05015202511.7.0751533.134.9.42 试证明此数据符合速率方程 计算k。解:用二次曲线拟合该数据,得0510152025.08850.9311.85772.74233.62694154.6184.050.9493500426492.2281.7840.623113141.939.88180.4256用公式拟合，得到因此,62.100K时在W上的分解数据如下：的初压33317.337.7半衰期761.7 试证明此反映为零级反映，求平均k。证:对数据的分析可以看出,半衰期与初始压力成正比,则正是零级反映的特性。分别为 速率常数的平均值。63,64略。 对抱负气体