物理化学Ⅱ练习题期末复习题
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物理化学Ⅱ练习题
1. 298 K某非离子表面活性剂溶液浓度为0.2 mol²m-3,用机械铲从表面上撇去非常薄的表层,测得表面层中表面活性剂物质的吸附量为3³10-6 mol²m-2。已知298 K纯水的r* =72³10-3 N²m-1 ,假设稀浓度范围内溶液的表面张力与溶液浓度呈线性关系,试计算该溶液的表面张力r。
2. 25 ℃半径为1 μm的水滴与蒸气达到平衡,试求水滴的内外压力差及水滴的饱和蒸气压。已知
25 ℃时水的表面张力为71.97³10-3 N²m-1,体积质量(密度)为0.9971 g²cm-3,蒸气压为3.168 kPa,摩尔质量为18.02 g²mol-1。
3. 273K时,用活性炭吸附CHCl3气体,饱和吸附量为93.8 dm3²kg-1,若CHCl3的分压为6.6672 kPa,其平衡吸附量为73.58 dm3²kg-1,(1) 计算朗缪尔吸附等温式的b值;(2) CHCl3的分压为13.375 kPa 时,平衡吸附量为多少?
4. 已知在298K时, 平面上的饱和蒸气压为3167Pa, 请计算在相同温度下半径为2nm 的水滴表面的蒸气压为若干? 设水的摩尔质量为18.016kg⋅ mol-1, 密度为1⨯ 103 kg⋅ m- 3, 水的表面张力为0.0719 N⋅ m-1。
5. 原电池Cd︱Cd2+{ a (Cd2+) = 0.01 }‖Cl- { a ( Cl- ) = 0.5}︱Cl2{ g,100kPa}︱Pt已知:298K时,E {Cl2(g)︱Cl- }=1.3579V, E{Cd2+︱Cd}= - 0.4032V。(1)写出电极反应和电池反应;(2)计算原电池在298K时的电动势E;(3) 计算电池反应的摩尔吉布斯函数变△r G m及标准平衡常数
6. 298K时,原电池Pt︱H2 (g,100kPa )︱HCl ( b = 0.1 mol²kg-1 )︱Cl2 (g,100 kPa )︱Pt 电动势为1.4881 V,计算HCl溶液中HCl的平均离子活度因子。
7.电池Pt,H2(pθ)∣NaOH(aq)∣HgO(s),Hg(l)在298K时的Eθ为0.926V。
(1)写出电极反应及电池反应;(2)求算此反应在298K时的平衡常数;(3)若HgO(s)和H2O (l)的标准生成热分别为-90.71和-285.84kJ²mol-1,试计算此电池在308K时的电动势。
8.下列电池:Pt,H2(pø)|H2SO4(aq)|O2(pø),Pt
在298K时E=1.228V,已知液体水的生成热Δf H mø (298,H2O,l)=-2.851³105J·mol-1。
(1)写出电极反应和电池反应;
(2)计算此电池电动势的温度系数;
假定273K~298K之间此反应的Δr H m为一常数,计算电池在273K时的电动势。
9.已知下列电池的E∅ (298K) = 0.223 V, (∂E / ∂T )p = - 0.65 mV⋅ K- 1,
Pt⎪ H2(P∅)⎪ H+ (a = 1)⎪⎪ KCl(a = 1)⎪ AgCl(s)⎪ Ag(s)
(1) 写出电池反应
(2) 计算与电池反应对应的∆r G m∅ , ∆r S m∅ , ∆r H m∅。
10. 原电池Pt︱H2(g,p)︱HCl(b=0.1mol²kg-1,γ±=0.795)︱AgCl(s)︱Ag 已知:298K时,E {AgCl(s)︱Ag(s)}=0.2221V,E{Ag+︱Ag(s)}=0.7994V。(1)写出电极反应和电池反应;(2)计算原电池在298K时的电动势E及电池反应的标准摩尔吉布斯函数变△r G m;(3)利用已知数据计算298K时AgCl的K sp。
11. 写出电池:Cd|Cd2+‖Cu2+|Cu 的电池反应,并求出该电池在25℃时的标准电动势E°以及该电
池反应的标准平衡常数K0值。
(E°Cu2+/Cu=0.337V ,E°Cd2+/Cd=-0.403V)
12. 试写出下列电池的电池反应,并求出⑴该电池在25℃时的电动势Eө和E;⑵电池反应的△r G mө和△r G m;(3)标准平衡常数Kө值。
Pb|Pb(NO3)2(α=0.02)‖AgNO3(α=0.1)|Ag
(EөPb2+/Pb= -0.126V ,EөAg+/Ag=0.7991V)
13. 镉-甘汞电池反应式为Cd+ Hg2Cl2(s) === Cd2++2Cl-+2Hg,如果各物质均处在标准状态下,其原电池电动势与温度的关系式为:
E/ V = 0.67-1.02³10-4(T/K-298) -2.4³10-6(T/K-298)2
(1)写出原电池符号;
(2)计算上述电池反应在40℃时的∆r G,∆r H和∆r S各为多少?
14. 25℃时,对电池Pt |Cl2(p) ⎢Cl-(a=1) || Fe3+(a=1) ,Fe2+(a=1) ⎢Pt:
(1)写出电池反应;(2)计算电池反应的∆r G及K值;
(3)当Cl-的活度改变为a(Cl-) = 0.1时,E值为多少?
(已知E(Cl-|Cl2|Pt) =1.3583 V,E(Fe3+,Fe2+ | Pt) = 0.771V。)
15.溴乙烷的分解为一级反应,已知该反应的活化能E a=229.3kJ•mol-1,650K时的速率常数k=2.14³10-4s-1。求(1)该反应的半衰期。(2)指前因子。(3)10min后溴乙烷剩余百分之几?(4)欲使溴乙烷在10min内转化90%,温度应控制在多高?
16. 醋酸酐的分解反应是一级反应,该反应的活化能Ea=144.3 KJ/mol,已知在284℃醋酸酐分解75%
所需时间为42.0s. 试求:
(1)在284℃醋酸酐分解反应的反应速率常数k以及半衰期t1/2
(2)现要控制此反应在10分钟内转化率达到90%,试问此时反应速率常数K应为多少?反应温度要
控制在多少度?
17. 已知陨石中每克含U238为6.3³10-8克,He为20.77³10-6cm3(标准况下)。U238的衰变为一级反应:U238Pb206 + 8He4,由实验测得U238的T1/2=4.51³109年。试求该陨石的年龄。
18. 设某化合物分解反应为一级反应,若此化合物分解30%则无效,今测得温度50℃、
60℃时分解反应速率常数分别是7.08×10-4 hr-1与1.7×10-3hr-1,计算这个反应的活化能,并求温度为25℃时此反应的有效期是多少?
19.某药品在保存过程中会逐渐分解,若分解超过30%即无效。现测得在323K、333K和343K时,药品每小时分解的浓度的百分数分别为0.07、0.16、0.35,且浓度改变不影响每小时分解的百分数。
⑴试求出该药品分解的速率常数k与温度的关系。
⑵若将药品在298K下保存,有效期为多长?
⑶若欲使药品有效期达到5年以上,应在什么温度下保存?
20.某抗菌素A注入人体后在血液中呈现简单的级数反应。如果在人体中注射0.5g该抗菌素,不同时刻t测定它在血液中的浓度c A(以g‧dm-3表示),然后以ln c A对t作图,可得一直线。今在t=4小时和12小时时,分别测得c A为4.80³10-3 g‧dm-3和2.22³10-3 g‧dm-3,试根据上述实验结果回答下列问题。
(1)反应的级数。
(2)反应的速率常数。
(3)反应的半衰期。
21. 某二级反应A→P,设c A,0=0.005mol²dm-3,500℃和510℃时,经300秒后分别有27.6%和35.8%的反应物分解。计算(1)两个不同温度时的速率常数;(2)反应的活化能。
22. 均相反应A →C+ B 在600K时的速率常数k=3.5³10-3s-1。试求(1)反应的半衰期;(2)初始浓度C A,0=0.05mol²dm-3时,经过30s后反应物的转化率;(3)温度升高到700K时,k增加了3倍,求反应的活化能。
23.某一级反应在600K时的半衰期为350min-1,反应的活化能为200kJ•mol-1,试求700K反应物反应掉75% 所需的时间。
24.某反应在300K时,速率常数k=4.5³10-2s-1,活化能为60kJ²mol-1。试求(1)反应的半衰期;
(2)300K时的指前因子;(3)50s时反应物消耗的百分数。
25.某一级反应M→D的速率常数k与温度关系为:
lg(k/s-1)= -4124/T+13.35
①求40℃时速率常数k和半衰期t1/2;②求该反应的活化能E a和指前因子。