物理化学第7章习题
物理化学第七章课后题答案
7.13 电池电动势与温度的关系为263)/(109.2/10881.10694.0/K T K T V E --⨯-⨯+= （1）写出电极反应和电池反应；（2）计算25℃时该反应的ΘΘΘ∆∆∆m r m r m r H S G ,,以及电池恒温可逆放电时该反应过程的。
（3）若反应在电池外在相同温度下恒压进行，计算系统与环境交换的热。
解：（1）电极反应为阳极 +-→-H e H 221阴极 --+→+Cl Hg e Cl Hg 2221电池反应为（2）25 ℃时{}VV E 3724.015.298109.215.19810881.10694.0263=⨯⨯-⨯⨯+=--1416310517.115.298108.510881.1)(-----⋅⨯=⋅⨯⨯-⨯=∂∂KV KV TE因此，1193.35)3724.0309.964851(--⋅-=⋅⨯⨯-=-=∆molkJ molkJ zEF G m r1111464.1410157.1309.964851-----⋅⋅=⋅⋅⨯⨯⨯=∂∂=∆KmolJ KmolJ TE zFS m r11357.3164.1415.2981093.35--⋅-=⋅⨯+⨯-=∆+∆=∆molkJ molkJ S T G H m r m r m r11,365.479.1615.298--⋅=⋅⨯=∆=molkJ molkJ S T Q m r m r（3）1,57.31-⋅-=∆=molkJ H Q m r m p7.14 25℃时，电池AgCl s AgCl kg mol ZnCl Zn )()555.0(1-⋅电动势E=1.015V ，已知，,7620.0)(2V Zn Zn E -=+ΘV Ag AgCl Cl E 2222.0)(=-Θ，电池电动势的温度系数141002.4)(--⋅⨯-=∂∂KV TE p（1）写出电池反应；（2）计算电池的标准平衡常数； （3）计算电池反应的可逆热；（4）求溶液中2ZnCl 的标准粒子活度因子。
物理化学第2版万洪文 下 各章练习题答案
解：1/[A]-1/ [A]0=( k1+ k2) t , k1 /k2=15%/25%=0.6 , k1+ k2=0.044 mol-1dm3min-1, k1 = 1.67×10-2mol-1dm3min-1 k2 = 2.78×10-2mol-1dm3min-1
11、在1189K下，乙酸的气相分解有两条平行的反应途径： ( 1 ) CH3COOH → CH4 + CO2 k1 = 3.74 s-1 ( 2 ) CH3COOH → H2C=C=O + H2O k2 = 4.65 s-1 （1）求乙酸反应掉99%所需的时间； （2）求在此温度下乙烯酮的最大产率。 解：(1) ln([A] /[A]0)= -( k1+ k2)t , t= 0.55 s . (2) 最大产率= 4.65/(3.74+ 4.65)=0.556
9、某连串反应, 试证明：（1）若k1>>k2，则C的生成速率决定于k2； （2）若k1<<k2，则C的生成速率决定于k1
证明： t=0 a t=t x 0 y 0 z
10、在二硫化碳溶液中，以碘为催化剂，氯苯与氯发生如下平行反应：
在温度和碘的浓度一定的条下， C6H5Cl和 Cl2的起始浓度均为0.5 mol.dm-3 , 30 min 后 C6H5Cl 有 15%转变为邻- C6H4Cl2 , 而有25%转变为对- C6H4Cl2 ，求k1和 k2 。
7、某溶液含有NaOH和CH3COOC2H5 ，浓度均为1.00×10-2mol· dm-3 ， 298 K时反应经 过10min有39%的CH3COOC2H5分解，而在308 K时，10分钟有55%分解，计算： (1)该反应的活化能。 (2)288K时，10分钟能分解多少？ (3)293K时，若有50%的CH3COOC2H5分解需时多少？ 解：(1)1/[A]-1/[A]0= k t ,k(298 K)= 6.39 mol-1· dm3 min-1 ,k(308 K)=12.22 mol-1· dm3 min-1 Ea=Rln(k1/k2)(1/T2-1/T1)= 49.4kJ· mol-1 (2)288K时,k(288K)=3.2 mol-1· dm3 min-1, t =10 min,{[A]0-[A]}/ [A]0=24.2% (3)293K时, k(293K)=4.55 mol-1· dm3 min-1, t1/2=1/( k[A]0)= 22min 8、两个二级反应1和2具有完全相同的频率因子,反应1的活化能比反应2的活化能高出 10.46kJ ·mol－1;在 373K时,若反应1的反应物初始浓度为0.1mol ·dm－3,经过60min后反应 1已完成了30%,试问在同样温度下反应2的反应物初始浓度为0.05mol ·d m－3时, 要使反应 2完成70%需要多长时间(单位min)? 解：由k=Ae-Ea/RT，A1=A2，所以k1/k2=e (Ea1-Ea2)/RT 由1/[A]-1/[A]0= k t , Ea1-Ea2=10.46×103J/mol 所以 k1= 7.14×10-2 mol-1 ·dm3 min-1 ,k2=2.04 1/(1-70%) [A]0 -1/[A]0 = k2 t2 ， [A]0 = 0.05mol ·d m－3 所以 t2=22.88min
物理化学第七章电化学习题及解答
第七章 电化学习题及解答1. 用铂电极电解CuCl 2溶液。
通过的电流为20 A ，经过15 min 后，问：（1）在阴极上能析出多少质量的Cu ; (2) 在27℃，100 kPa 下，阳极析出多少Cl 2 解：电极反应为阴极：Cu 2+ + 2e -= Cu阳极: 2Cl - - 2e -= Cl 2电极反应的反应进度为ξ = Q /(ZF) =It / (ZF)因此： m Cu = M Cu ξ = M Cu It /( ZF ) = ×20×15×60/(2×=V Cl 2 = ξ RT / p = dm 32. 用银电极电解AgNO 3溶液。
通电一定时间后，测知在阴极上析出的Ag ，并知阴极区溶液中Ag +的总量减少了。
求AgNO 3溶液中的t (Ag +)和t (NO 3-)。
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Ag +的总量的改变D m Ag 等于阴极析出银的量m Ag 与从阳极迁移来的银的量m’Ag 之差：D m Ag = m Ag - m’Ag m’Ag = m Ag - D m Agt (Ag +) = Q +/Q = m’Ag / m Ag = (m Ag - D m Ag )/ m Ag = = t (NO 3-) = 1- t (Ag +) = 1- =3. 已知25 ℃时 mol/L KCl 溶液的电导率为 S/m 。
一电导池中充以此溶液，在25 ℃时测得其电阻为453Ω。
在同一电导池中装入同样体积的质量浓度为L 的CaCl 2溶液，测得电阻为1050Ω。
计算（1）电导池系数；（2）CaCl 2溶液的电导率；（3）CaCl 2溶液的摩尔电导率。
解：（1）电导池系数K Cell 为K Cell = k R = ×453 = m -1（2）CaCl 2溶液的电导率k = K Cell /R = 1050 = S/m （3）CaCl 2溶液的摩尔电导率Λm = k/C = ××1000)= S·m 2 ·mol -4. 25 ℃时将电导率为 S/m 的KCl 溶液装入一电导池中，测得其电阻为525Ω。
《物理化学》第07章在线测试
A B
C D
、分离蛋白质的有效方法是
A B
C D
、电解质在盐析中起主要作用的是
A B
C D
、在带负电的As2S3中加入等体积等浓度的下列不同电解质溶液，则使溶胶最易聚沉的是
A B
C D
与NaCl溶胶，经实验测得溶胶带正电，则反应体系中过剩物为
A B
C D
2、溶胶三个最基本的特征是
A、高分散性
B、多相性
C、动力学稳定性
D、聚结不稳定性
3、通常所说的溶胶粒子带电不是指
A、胶团带电
B、胶核带电
C、胶粒带电
D、扩散带电
4、溶胶在常温下的布朗运动不是因为
A、胶粒的热运动
B、溶剂分子的热运动
C、胀落现象
D、溶胶有一定温度
E、热力学不稳定性
5、溶胶的光学性质包括
A、散射
B、扩散
C、丁达尔效应
D、沉降
E、布朗运动
第三题、判断题（每题1分，5道题共5分）
1、溶胶的光学性质、动力学性质、电学性质及表面性质都源于其基本特征。
正确错误、大分子电解质溶液的稳定性来源于带电和生成水化膜。
正确错误、胶体分散系不一定都是多相系。
正确错误、凡是溶解少量就能显著降低溶液表面张力的物质都是表面活性剂。
正确错误、增溶作用即为溶解作用。
正确错误。
物理化学中国石油大学课后习题答案第7章
Ag + 和NO3的迁移数分别为
t Ag +
=
n迁 n电
=
0.0003399 0.0007229
= 0.47
tNO3 = 1 − tAg+ = 0.53
6、在 298K时电解用Pb(s)作电极的Pb(NO3)2溶液，该溶液的浓度为每 1000g水中含有 Pb(NO3)216.64g，当与电解池串联的银库仑计中有 0.1658g银沉积后就停止通电。阳极部 溶液质量为 62.50g，经分析含有Pb(NO3)21.151g，计算Pb2+的迁移数。
n迁 = n始 − n终 + n电
= ⎡⎣(3.082 − 3.475 + 0.7683)×10−3 ⎤⎦ mol = 3.753×10−4 mol
t Pb 2+
=
n迁 n电
=
3.753 × 10−4 7.683 × 10− 4
= 0.49
7、以银为电极通电于氰化银钾（KCN+AgCN）溶液时，银（Ag）在阴极上析出。每通 过 1mol电子的电量，阴极部失去 1.40mol的Ag+和 0.8mol的CN-，得到 0.6mol 的K+,试求：
n终
=
WAgNO3 M AgNO3
=
⎛ ⎜⎝
0.236 169.91
⎞ ⎟⎠
mol
=
0.001389mol
电解前后，阳极部 Ag + 物质的量的变化是由 Ag + 的迁出和 Ag + 的电解所引起的，则
n迁 = n始 − n终 + n电
= (0.001006 − 0.001389 + 0.0007229) mol = 0.0003399mol
物理化学核心教程(第二版)思考题习题答案—第7章 化学动力学
第七章化学反应动力学一．基本要求1．掌握化学动力学中的一些基本概念，如速率的定义、反应级数、速率系数、基元反应、质量作用定律和反应机理等。
2．掌握具有简单级数反应的共同特点，特别是一级反应和a = b的二级反应的特点。
学会利用实验数据判断反应的级数，能熟练地利用速率方程计算速率系数和半衰期等。
3．了解温度对反应速率的影响，掌握Arrhenius经验式的4种表达形式，学会运用Arrhenius经验式计算反应的活化能。
4．掌握典型的对峙、平行、连续和链反应等复杂反应的特点，学会用合理的近似方法（速控步法、稳态近似和平衡假设），从反应机理推导速率方程。
学会从表观速率系数获得表观活化能与基元反应活化能之间的关系。
5．了解碰撞理论和过渡态理论的基本内容，会利用两个理论来计算一些简单反应的速率系数，掌握活化能与阈能之间的关系。
了解碰撞理论和过渡态理论的优缺点。
6．了解催化反应中的一些基本概念，了解酶催化反应的特点和催化剂之所以能改变反应速率的本质。
7．了解光化学反应的基本定律、光化学平衡与热化学平衡的区别，了解光敏剂、量子产率和化学发光等光化反应的一些基本概念。
二．把握学习要点的建议化学动力学的基本原理与热力学不同，它没有以定律的形式出现，而是表现为一种经验规律，反应的速率方程要靠实验来测定。
又由于测定的实验条件限制，同一个反应用不同的方法测定，可能会得到不同的速率方程，所以使得反应速率方程有许多不同的形式，使动力学的处理变得比较复杂。
反应级数是用幂函数型的动力学方程的指数和来表示的。
由于动力学方程既有幂函数型，又有非幂函数型，所以对于幂函数型的动力学方程，反应级数可能有整数（包括正数、负数和零）、分数（包括正分数和负分数）或小数之分。
对于非幂函数型的动力学方程，就无法用简单的数字来表现其级数。
对于初学者，要求能掌握具有简单级数的反应，主要是一级反应、a = b的二级反应和零级反应的动力学处理方法及其特点。
物理化学第七章 电化学 课外习题解答
m(AgNO3 ) n电解前 = M (AgNO3 )
电解后阳极区 AgNO3 为
n电解后 =
[(23.376 0.236)
7.39 ]g 1000 1.006 103 mol 169.94g mol-1
m(AgNO3 ) 0.236 g 1.389 103 mol M (AgNO3 ) 169.94g mol-1
(Ca 2+ )、 (Cl ) 和 。
解：离子强度
I 1 1 2 bB z B [0.002 22 0.004 (1)2 ]mol kg 1 0.006mol kg 1 2 B 2
由单个离子的德拜—休克尔极限公式 lg i Azi2 I 得：
平均活度因子为
lg Az z I 0.509 2 1 0.006 0.7885
=0.8340
【7.14】 25℃时， 电池 Zn|ZnCl2(0.555mol·kg-1)|AgCl(s)|Ag 的电动势 E=1.015V。 已知 E ο (Zn 2+ | Zn) 0.7620V, E ο {Cl | AgCl(s)|Ag} 0.2222V, 电池电动势的温
n 迁移 3.399 10 4 mol t (Ag ) = =0.47 n 反应 7.229 104 mol
+
t (NO-3 ) 1 t (Ag + ) 1 0.47 0.53
【7.5】已知 25℃时 0.02mol·dm-3 KCl 溶液的电导率为 0.2768S·m-1。一电导池 中充以此溶液，在 25℃时测知其电阻为 453Ω。在同一电导池中装入同样体积的 质量浓度为 0.555g·dm-3 的 CaCl2 溶液，测得电阻为 1050Ω。计算： （1）电导池 系数； （2）CaCl2 溶液的电导率； （3）CaCl2 溶液的摩尔电导率。 解： （1）求电导池常数 K cell ：
物理化学第七章习题答案
习 题1．290K 时，在超显微镜下测得藤黄水溶胶中粒子每10秒钟在x 轴上的平均位移为6.0μm ，水的黏度为0.0011Pa·s ，求藤黄胶粒的半径。
解： 根据公式23x tL RT πηγ⋅=()m ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=--26323100.6101.114.331010022.6290314.8 m 71007.1-⨯=2．某溶液中粒子的平均直径为4.2nm ，设其黏度和纯水相同，η =1.0×10 －3kg·m －1·s －1，试计算：（1）298K 时，胶体的扩散系数D 。
（2）在一秒钟里，由于布朗运动粒子沿x 轴方向的平均位移x 。
解：（1） r L RT D πη61⋅=129323101.2100.114.36110022.6298314.8---⋅⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=s m 12101004.1--⋅⨯=s m（2） 根据 tx D 22=[]mtD x 101004.10.122-⨯⨯⨯==m 51044.1-⨯=3．293K 时，砂糖（设为球形粒子）的密度为1.59×10 3kg·m －3、摩尔质量为3.42×10－1kg·mol -1，在水中的扩散系数为4.17×10－10m 2·s －1，水的黏度为1.01×10－3N·s·m －2。
求砂糖分子的半径及A vogadro 常数。
解：分子的摩尔质量为ρπL r M 334= 得 ρπ34r ML =代入Einstein 公式ηρπηM RTr r L RT D 29261⋅=⋅= 得m RTD M r ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯==---293314.81059.121017.41001.11042.392931031ρηm 101009.4-⨯=将r 代入Einstein 公式得 r D RT L πη61⋅=1103101009.41001.114.361017.4293314.8----⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=mol 1231051.7-⨯=mol4．在298K 时，某粒子半径为3.0×10－8m 的金溶胶，在地心力场中达沉降平衡后，在高度相距1.0×10－4m 的某指定体积内粒子数分别为277和166。
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P269-10 电池 Pt|H2(101.325 kPa)|HCl(0.1mol· kg-1)|Hg2Cl2(s)|Hg 电动势与温度的关系为 E/V=0.0694+1.88110-3(T/K)-2.910-6(T/K)2 (1) 写出正、负极及电池的反应式； (2) 计算293K时该反应的DrGm，DrSm，DrHm及电池 恒温放电时可逆热Qr,m 和最大电功W。 解：(1) 正极反应：Hg2Cl2(s) + 2e → 2Hg(s) + 2Cl 负极反应：H2(g) → 2H+ + 2e 电池反应：Hg2Cl2(s) + H2(g) == 2Hg(s) + 2Cl-+ 2H+
W =DrGm = -71.72kJ· mol-1
-5-
P269-13 kg-1)|AgBr(s)|Ag 25C电池Pt|H2(p )|HBr(0.1mol· 的电动势为0.200V。AgBr电极的标准电极电势为 E (Br-|AgBr|Ag)=0.071V。 (1) 写出正、负极及电池的反应式； (2) 计算电池中HCl溶液的离子的平均活度因子。
=296500C.mol-1 (1.88110-3-5.810-6 293K/K) V.K-1 =35.05 J. K-1.mol-1
-4-
DrHm =DrGm +TDrSm =-71720J .mol-1+293K 35.05 J.K-1.mol-1 =-61450 J .mol-1 Qr, m = TDrSm= 293K35.05J· K-1· mol-1 = 10270 J· mol-1
0.05916 1 E E [ lg ]2 V 2 ( pO 2 / p ) 0.05916 1 2 [0.401 (0.31)]V lg( ) V 2 0.21 0.701V 0
-10-
1
1
注意： 讨论问题时，除氧气压力明确外，其它都未提供， 所以当做标准浓度进行定性讨论，这样，此题中涉 及Ag+和OH-浓度(包括加入CN-)的都可不考虑。但 是，严格来说，能斯特方程中应该写其活度。
-12-
E电池= E(Q/H2Q)-E(Hg2Cl2/Hg) ={E (Q/H2Q)-E (Hg2Cl2/Hg)}-0.05916VpH E电池= E0-0.05916VpH
pH=3.50, E1=0.1410V E0=0.3658V E2=0. 0576V, E0=0.3658V pH=5.21
解：(1) 正极反应：2AgBr(s) + 2e → 2Ag(s) + 2Br
负极反应：H2(g) → 2H+ + 2e 电池反应：2AgBr(s) + H2(g) == 2Ag(s) + 2Br-+ 2H+
-6-
E电极 E电极
aH + aBr 0.05916 [ lg ]V 2 ( pH 2 / p )
电池反应： Cl-(a±,1) == Cl-(a±,2)
-14-
a ,1 RT b1 ,1 RT E (浓 差) ln ln F b F a , 2 2 ,2 0.5 0.649 (0.05196 )V lg( ) 0.05 0.812 0.0534V E (液 接 界 ) E (电 池 ) E (浓 差 ) 0.0536 0.0534 0.0002V a ,1 RT (1 2t ) E (浓 E (液 接 界 ) (t + t ) ln 差) F a , 2 0.0002V (1 2t ) 0.0534V t 0.498
= 1.11410 -5S· m-1 查表：Lm∞(Ag+) = 61.9210-4 S· m2· mol-1
Lm∞(Br-) = 78.410-4 S· m2· mol-1
-1-
Lm(AgBr) ≈ Lm∞(AgBr) = Lm∞(Ag+)+ Lm∞(Br-)
= (61.9210-4+78. 410-4) S· m2· mol-1 = 140.310-4S· m2· mol-1
1 2
0.071V 0.05916 V lg aHBr 0.200V aHBr 0.006599
+
a a
1 2
b (b+ b ) (b b) b 0.1kg mol
1
1
a a 0.006599 0.1 b b b b
若考虑Ag氧化形成Ag+， 负极反应： 2Ag(s) 2Ag+ + 2e- ，查表E = 0.7994V 正极反应： (1/2)O2(g) + H2O + 2e- 2OH- ， 查表E =0.401V 电池反应：2Ag(s) + (1/2)O2(g) +H2O == 2Ag++(1/2)OH-9-
第七章习题
P268-7 已知 25℃ 时用纯水配置的AgBr饱和水溶液的电导率 为 1.664×10-5 S· m-1，此时纯水的电导率为 5.5×10-6 S· m-1。有关离子的无限稀释摩尔电导率可查表，试计 算 AgBr(s)的溶度积。 解：k (AgBr) = k溶液－k水
=(1.66410-5－5.510-6) S· m-1
1 2
1 2
0.05916 1 E E [ lg ]2 V 2 ( pO 2 / p ) 0.05916 1 2 (0.401 0.7994 )V lg( ) V 2 0.21 0.04084 V 0
1
1
溶液中加入大量CN-时, 构成电池 Ag|Ag(CN)2-|OH-|O2(g), 其电动势为
题目中涉及迁移率、可逆电池设计等请自学!
-15-
故 c = k／ Lm =1.11410-5 S· m-1 / (140.310-4S· m 2· mol-1) =7.94010-4 mol.m-3
c 7.940 10 mol dm ; c 1mol dm 溶 度 积 c 2 K sp ( ) 6.305 10 13 c
-13-
P269-20 在25℃时浓差电池 Ag|AgCl(s)|KCl(b1)|KCl(b2) |AgCl(s)|Ag的电动势为0.0536V, 其中KCl水溶液的浓度 分别为b1=0.5mol.kg-1, b2=0.5mol.kg-1, 对应的γ±,1=0.649 和γ±,,2=0.812。 (1)写出电极反应和电池反应; (2)计算液体接界电池E液界和Cl-的迁移数。 解： (1) 正极反应：AgCl(s) + e- → Ag(s) + Cl-(a±,2) 负极反应：Ag (s) + Cl-(a±,1) → AgCl (s) + e-
-3-
(2) 293K时电池电动势 E/V = 0.0694+1.88110-3 (293K/K)-2.910-6(293K/K)2 = 0.3716 DrGm = -zFE = -296500C.mol-1 0.3716V =-71.72 KJ .mol-1 DrSm= zF(E/T)p = zF (1.88110-3-5.810-6T/K)V.K-1
DrGm = -zFE E = - DrGm / zF = - DfGm / zF
=[-(-11200)/(296500)]V=0.05803V
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0.05916 1 E E [ lg ] V 2 ( pO 2 / p ) 0.05916 1 0.05806 V lg( ) V 0.04801V 0 2 0.21 所以Ag会被氧化。
-7-
1 2
1 2
0.8123
P269-16 在25℃时将金属银插入碱性溶液中, 设计电池说明 在空气环境中(氧气分压为0.21p )，Ag是否会被氧化？ 若在溶液中加入大量CN-，情况又如何)=-0.31V。
解：在碱性溶液中构成Ag-空气电池: Ag|Ag2O|OH-|O2(g) 电池反应：2Ag(s) + (1/2)O2(g) == Ag2O(s)
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P269-17 醌氢醌电极与甘汞电极构成电池为 Hg|Hg2Cl2(s)|KCl(0.1mol· kg-1) 待测溶液(pH)|Q|H2Q 可用于测定溶液的pH值。当某溶液pH=3.80时测得 电池电动势E1=0.1410V；当溶液换为未知pH的溶液 时测得电池电动势为E2=0.0576V，试计算未知溶液 的pH。 解： 醌氢醌电极反应：Q + 2H+ + 2e H2Q E(Q/H2Q) = E (Q/H2Q) -(RT/2F)ln{a(H2Q)/[a(Q)a(H+)2]} E(Q/H2Q) E (Q/H2Q)+(RT/F)lna(H+) = E (Q/H2Q)-0.05916VpH