物理化学第二版作业答案6-8
物理化学习题2-热力学第二定律

物理化学测验(二)2003-04-12一、填空题。
在题中“____”处填上答案。
1、(本小题1分)公式的适用条件是 , 。
2、(本小题1分)理想气体节流膨胀时, 0。
(选填 >,=,<) 3、(本小题2分)按系统与环境之间物质及能量的传递情况,系统可分为 系统、 系统、 系统。
4、(本小题2分)已知∆f H (FeO , s , 298 K) =-226.5 kJ ·mol -1; ∆f H (CO 2 , g , 298 K) =-393.51 kJ ·mol -1; ∆f H (Fe 2O 3 , s , 298 K) =-821.32 kJ ·mol -1; ∆f H (CO , g , 298 K) =-110.54 kJ ·mol -1;则 Fe 2O 3(s) + CO(g) == 2FeO(s) + CO 2(g)反应的∆r H (298 K) = 。
5、(本小题2分)某气体的C p ,m = 29.16 J ·K -1·mol -1,1 mol 该气体在等压下,温度由20℃变为10℃,则其熵变∆S = 。
6、(本小题2分)绝热不可逆膨胀过程系统的∆S 0,绝热不可逆压缩过程系统的∆S 0。
(选填 >,< 或 = )7、(本小题5分)5 mol 某理想气体由27℃,10 kPa 恒温可逆压缩到100 kPa ,则该过程的∆U = ,∆H = ,Q = ,∆S = 。
8、(本小题2分)公式∆A=W’的适用条件是 , 。
9、(本小题2分)1 mol 理想气体在绝热条件下向真空膨胀至体积变为原体积的10倍,则此过程的∆S = 。
10、(本小题2分)一绝热气缸带有一无磨擦无质量的活塞,内装理想气体,气缸内壁绕有电阻为R 的电阻丝,以电流I 通电加热,气体慢慢膨胀,这是一个 过程,当通电时间t 后,∆H = 。
物理化学课后答案解析_热力学第一定律

物理化学课后答案解析_热⼒学第⼀定律第⼆章热⼒学第⼀定律【复习题】【1】判断下列说法是否正确。
(1)状态给定后,状态函数就有⼀定的值,反之亦然。
(2)状态函数改变后,状态⼀定改变。
(3)状态改变后,状态函数⼀定都改变。
(4)因为△U=Q v, △H =Q p,所以Q v,Q p是特定条件下的状态函数。
(5)恒温过程⼀定是可逆过程。
(6)汽缸内有⼀定量的理想⽓体,反抗⼀定外压做绝热膨胀,则△H= Q p=0。
(7)根据热⼒学第⼀定律,因为能量不能⽆中⽣有,所以⼀个系统若要对外做功,必须从外界吸收热量。
(8)系统从状态Ⅰ变化到状态Ⅱ,若△T=0,则Q=0,⽆热量交换。
(9)在等压下,机械搅拌绝热容器中的液体,使其温度上升,则△H = Q p = 0。
(10)理想⽓体绝热变化过程中,W=△U,即W R=△U=C V△T,W IR=△U=C V△T,所以W R=W IR。
(11)有⼀个封闭系统,当始态和终态确定后;(a)若经历⼀个绝热过程,则功有定值;(b)若经历⼀个等容过程,则Q有定值(设不做⾮膨胀⼒);(c)若经历⼀个等温过程,则热⼒学能有定值;(d)若经历⼀个多⽅过程,则热和功的代数和有定值。
(12)某⼀化学反应在烧杯中进⾏,放热Q1,焓变为△H1,若安排成可逆电池,使终态和终态都相同,这时放热Q2,焓变为△H2,则△H1=△H2。
【答】(1)正确,因为状态函数是体系的单质函数,体系确定后,体系的⼀系列状态函数就确定。
相反如果体系的⼀系列状态函数确定后,体系的状态也就被惟⼀确定。
(2)正确,根据状态函数的单值性,当体系的某⼀状态函数改变了,则状态函数必定发⽣改变。
(3)不正确,因为状态改变后,有些状态函数不⼀定改变,例如理想⽓体的等温变化,内能就不变。
(4)不正确,ΔH=Qp,只说明Qp 等于状态函数H的变化值ΔH,仅是数值上相等,并不意味着Qp 具有状态函数的性质。
ΔH=Qp 只能说在恒压⽽不做⾮体积功的特定条件下,Qp的数值等于体系状态函数 H 的改变,⽽不能认为 Qp 也是状态函数。
物理化学下册习题答案

第九章电解质溶液练习题答案一、判断题答案:1.错。
2.错。
3.对。
4.对。
5.错,电解质分子中正、负离子所带电荷不一定为1。
6.错,当电流通过电解池时,两极将发生电极反应,电解质浓度发生变化。
7.错,强电解质也适用。
8.错,只适用于强电解质。
9.错。
(2) 错。
(3) 对。
(4) 错10.错,适用于强电解质稀溶液。
11.a、e正确,其余错。
12.错,a(CaF2) = a(Ca2+)·a2(F-)。
二、单选题答案:1. B;2. C;3. B;4. A;5. A;6. D;7. B;8. B;9. B;10.B;11.C;12.A;13.A;14.B;15.B;16.A;17.B;18.A;19.B;20.C;21.B;22.D;23.D;24.A;25.A;26.A;27.C;28.B;29.D;30.A。
三、多选题答案:1. CD;2. CE;3. BC;4. C;5. AB;6. BD;7. BE;8. AC;9. AE;10. BC。
四、主观题答案:1.解:用Pt作电极,阴极部颜色变淡;阳极部颜色变淡;中间部颜色不变。
用Cu作电极阴板部颜色变淡;阳极部颜色变深;中间部颜色不变。
2.解:3.解:(1)(2)(3)4.解:∵λ∞,+ = U∞,+·F∴278 × 10-4/96500 = 2.88 × 10-7 m2·V-1·s-12.88 × 10-7 × 1000 = 2.88 × 10-4 m·s-148 × 10-4/96500 = 4.974 × 10-8 m2·V-1·s-1,4.974 × 10-8 × 1000 = 4.974 × 10-5 m·s-149 × 10-4/96500 = 5.078 × 10-8 m2·V-1·s-1,5.078 × 10-8×1000 = 5.078 × 10-5 m·s-15.解:(1) ½Na2SO4的浓度为c N = 0.002Λ = κ/1000 c N = 2.6×10-2/(1000×0.002) = 130 × 10-4S·m2·mol-1Λ(½SO42-) = Λ -Λ(Na+) = (130 - 50) × 10-4 = 80 × 10-4 S·m2·mol-1(2) κ' = κ(总) - κ = (7.0 - 2.6) × 10-2 = 4.4 × 10-2 S·m-1Λ' =Λ(½Cu2+) + λ(½SO42-) = (60 + 80) × 10-4 = 140 × 10-4 S·m2·mol-1c N = κ'/1000Λ' = 4.4 × 10-2/(1000 × 140 × 10-4) = 3.143 × 10-3c = ½c N = 1.5715×10-3 mol·dm-3[Cu2+] = 1.5715×10-3 mol·dm-3,[SO42-] = 1.5715×10-3 + 0.001 = 2.5715 × 10-3mol·dm-3 K sp = [Cu2+]·[SO42-] = 4.041 × 10-6 mol2 dm-66.解:(1) 滴定前:½H2SO4的浓度为0.01 mol·dm-3Λ = λ+ + λ- = 350 × 10-4 + 80 × 10-4 = 430 ×10-4 S·m2·mol-1κ = c NΛ·1000 = 0.01 × 430 × 10-4 × 1000 = 4.3 × 10-1 S·m-1(2) 终点时:H+被全部中和成水,生成0.01M( Na2SO4)κ = c NΛ × 1000 = 0.01 × (50 + 80) × 10-4 × 1000 = 1.3 × 10-1 S·m-1(3) NaOH 过量10%,½Na2SO4浓度为0.01 M,NaOH 浓度为0.001 MΛ(½Na2SO4) = 50 × 10-4 + 80 × 10-4 = 130 × 10-4 S·m2·mol-1,Λ(NaOH) = 50 × 10-4 + 200 × 10-4 = 250 × 10-4 S·m2·mol-1κ = ∑c iΛi × 1000 = 0.01 × 130 × 10-4 + 0.001 × 250 × 1000 = 1.55 × 10-1 S·m-17.解:(1) 设溶解度为c,[Ba2+] = c,[SO4] = c + 0.01则有:c(c + 0.01) = K sp = 0.916 × 10-10 = 9.16 × 10-11,所以c ≈ 9.16 × 10-9 mol·dm-3(2) K sp = a(Ba2+)·a(SO42-) = c(Ba2+)·c(SO42-)·γ±2(1)I = ½∑c i Z i2 = ½ (0.02 × 12 + 0.01 × 22 + c × 22 + c × 22) ≈ ½ (0.02 + 0.04) = 0.03∴lgγ± = - 0.509 × 2 × 2 × (0.03)1/2 = - 0.3526,γ± = 0.444代入(1)式:c × (c + 0.01) × 0.4442 = 0.916 × 10-10,c ≈ 4.647 × 10-8 mol·dm-38.[解]:解决这个问题有两种途径:(1) 求出25℃时纯水的Λm和Λ,于是可得纯水的解离度α,算出H+和OH-离子浓度,便可求出离子积。
物理化学下册习题答案(全部)

解:对一级反应有:
所以要使反应在10 min内转化率达90%,温度应为T2,则:
解:Λ∞=λ∞<H+>+λ∞<HCO3>
=3.4982×10-2+4.45×10-3=0.03943 s•m2•mol-1
Λm=•10-3/C-3.86×10-3×10-3/0.0275=1.4036×10-4s•m2•mol-1
α=Λm/Λ∞=1.4036×10-4/0.03943=3.56×10-3
第七章化学反应动力学
1.以氨的分解反应2NH3==== N2+3H2为例,导出反应进度的增加速率 与 , , 之间的关系,并说明何者用于反应速率时与选择哪种物质为准无关.
解:
∴2H2===== CH3OH
已知 ,求 , 各为多少?
〔答案:2.44,4.88mol·dm-3·h-1〕
4.66
4.66
4.74
4.55
4.52
注:d /dt= <p0-pCH3OCH3> /t,k= < d /dt>×<1/pCH3OCH3>
所得速率常数基本不变,故为一级反应.
9.
10.
11.设有对峙反应A D,A的初始浓度为 =1.89 mol·L-1,t时间测得D的浓度x为:
t/s
180
300
420
<2>在阳极2Cl-→Cl2<g> + 2e
物理化学第八章答案

第八章电解质溶液复习题1、答:Faraday 归纳了多次实验结果,于1833年总结出了电解定律:1.在电极界面上发生化学变化物质的质量 与通入的电荷量成正比。
2.通电于若干个电解池串联的线路中,当所取的基本粒子的荷电数相同时,在各个电极上发生反应的物质,其物质的量相同,析出物质的质量与其摩尔质量成正比。
2、答:电势高的极称为正极;电势低的极称为负极;发生还原作用的极称为阴极;发生氧化作用的极称为阳极。
在原电池中,阳离子迁向阴极,阴极上发生还原,得到电子;阴离子迁向阳极,在阳极上发生氧化反应,失去电子,故在原电池中电子是从阳极流入阴极;根据电流的方向是从正极流向负极,而电子的方向是从负极流向正极,故在原电池中阳极是负极而阴极是正极。
3、对于电导率:中性盐和强电解质溶液的电导率随着浓度的增加而升高。
强电解质当浓度增加到一定程度后,解离度下降,离子运动速率降低,电导率也降低;中性盐由于受饱和溶解度的限制,浓度不能太高;弱电解质溶液电导率随浓度变化不显著,因浓度增加使其电离度下降,粒子数目变化不大;对于摩尔电导率:由于溶液中导电物质的量已给定,都为1mol ,所以,当浓度降低时,粒子之间相互作用减弱,正、负离子迁移速率加快,溶液的摩尔电导率必定升高。
但不同电解质随浓度降低,摩尔电导率增大的幅度不同,强电解质当浓度降至0.001 molL 以下时,摩尔电导率与浓度的1/2次方之间呈线性关系。
弱电解质浓度较大时,随着浓度下降,摩尔电导率也缓慢升高,但变化不大。
等稀到一定程度,摩尔电导率迅速升高。
4、强电解质:随着浓度下降,摩尔电导率升高,通常当浓度降至0.001 molL 以下时,摩尔电导率与浓度的1/2次方之间呈线性关系。
将该直线外推至浓度趋近于0,就可求得无限稀释摩尔电导率。
弱电解质:随着浓度下降,摩尔电导率也缓慢升高,但变化不大。
摩尔电导率与浓度不呈线性关系,等稀到一定程度,摩尔电导率迅速升高,弱电解质的无限稀释摩尔电导率不能用外推法得到。
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
物理化学作业答案

物理化学作业答案第一章热力学第一定律一、判断题(正确打√,错误打×)1. 由于p和V都是状态函数,则pV也是状态函数。
(√ )2. 状态函数改变后,状态一定改变。
(√ )3. 孤立系统内发生的一切变化过程,其 U Δ必定为零。
(√ )4. 温度越高,Q值越大。
(×)5. 等压过程是指系统在变化过程中系统的压力等于环境的压力。
(×)6. 不做非体积功是指系统的始态和终态的体积相同。
(×)7. 在标准状态下,最稳定单质的焓值等于零。
(×)8. O2 (g)的标准摩尔燃烧焓等于零。
(√ )9. H2O(l)的标准摩尔燃烧焓等于零。
(√ )10. H2和O2在绝热钢瓶中发生反应的U △ 等于零。
(√)二、选择题(选1个答案)1. 是状态函数。
( A )A.G B.△U C.W D.Q2. 不是状态函数。
( D )A.H B.U C.S D.△G3. 具有广度性质。
( B )A.T B、U C.P D.ρ(密度)4. 具有强度性质。
( D )A.S B.V C.G D.η(粘度)5. 的标准摩尔生成焓等于零。
( A )A.C(石墨) B.C(金刚石) C.CO2 D.CO6.的标准摩尔燃烧焓等于零。
( C )A.C(石墨) B.C(金刚石) C.CO2 D.CO7. 理想气体在外压为 101.325kPa 下的等温膨胀,该过程的。
( A )A.Q>0 B.Q<0 C.△U>0 D.△U<08. 101.325kPa和 273.15K的水等温等压变为冰,该过程的。
( D )A.Q>0 B.△U=0 C.△H>0 D.△H<09. 下列叙述中不属于状态函数特征的是。
( C )A.系统变化时,状态函数的改变值只由系统的始、终态决定。
B.系统状态确定后,状态函数的值也确定。
C.状态函数均有加和性。
D.经循环过程,状态函数的值不变。
物理化学核心教程第二版课后习题答案5-8

四.概念题参考答案1.在等温、等压且不做非膨胀功的条件下,当反应的1r m 5 kJ mol G -∆=⋅时,该反应自发进行的方向为 ( )(A) 正向自发进行 (B) 逆向自发进行(C) 无法判断 (D) 反应不能进行答:(C)。
判断反应能否自发进行,要用等温、等压且不做非膨胀功的条件下r m G ∆的变化值,而不能用r m G ∆的值。
除非该反应是在标准压力下进行,则r m 0G ∆>,反应能逆向自发进行。
或者r m G ∆是一个绝对值很大的负值,改变压力商也不可能改变r m G ∆的符号,则r m G ∆也小于零,这时可以估计反应能自发正向进行。
2.理想气体混合物在化学反应达平衡时,应该使用下列哪个关系式 ( )(A )r m ln p G RT K ∆=- (B )r m ln p G RT K ∆=-(C )r m ln x G RT K ∆=- (D )r m ln c G RT K ∆=-答:(B )。
根据理想气体化学势的表示式,对数项中用B /p p 表示,在化学反应等温式中,对数项中是压力商p Q ,达平衡时,是平衡时的压力商,所以标准平衡常数是p K ,相应的Gibbs 自由能的变化值为r m G ∆。
3.理想气体反应23CO(g)2H (g)CH OH(g)+=的r m G ∆与温度T 的关系为:1r m /(J mol )21 66052.92/K G T -∆⋅=-+。
若要使反应的平衡常数大于1,则应控制的反应温度为 ( )(A) 必须低于℃ (B) 必须高于409.3 K(C) 必须低于409.3 K (D) 必须等于409.3 K答:(C)。
r m G ∆与标准平衡常数p K 的关系式为r m ln p G RT K ∆=-,要使1p K =,则r m 0G ∆=。
从已知的关系式,解得409.3 K T =。
要使反应在标准压力下能自发正向进行,r m G ∆必须小于零,所以,根据已知的关系式,反应温度必须低于409.3 K 。
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物理化学作业题答案第六章 相平衡 思考题5.在含有氨的容器中氯化铵固体分解达平衡,43NH Cl(s)NH (g)HCl(g)+垐?噲?。
指出该系统的独立组分数、相数和自由度?答:反应中有三个物种,一个平衡限制条件,没有浓度限制条件。
所以独立组分数为2,相数为2,自由度为2。
习题解析3.3CaCO (s)在高温下分解为CaO(s)和2CO (g),根据相律解释下述实验事实。
(1) 在一定压力的2CO (g)中,将3CaCO (s)加热,实验证明在加热过程中,在一定的温度范围内3CaCO (s)不会分解。
(2) 在3CaCO (s)的分解过程中,若保持2CO (g)的压力恒定,实验证明达分解平衡时,温度有定值。
解:(1) 该系统中有两个物种,2CO (g)和3CaCO (s),所以物种数2S =。
在没有发生反应时,组分数2C =。
现在是一个固相和一个气相两相共存,2P =。
当2CO (g)的压力有定值时,根据相律,条件自由度*12121f C P =+-=+-=。
这个自由度就是温度,即在一定的温度范围内,可维持两相平衡共存不变,所以3CaCO (s)不会分解。
(2)该系统有三个物种,2CO (g),3CaCO (s)和CaO(s),所以物种数3S =。
有一个化学平衡,1R =。
没有浓度限制条件,因为产物不在同一个相,故2C =。
现在有三相共存(两个固相和一个气相),3P =。
若保持2CO (g)的压力恒定,条件自由度*12130f C P =+-=+-=。
也就是说,在保持2CO (g)的压力恒定时,温度不能发生变化,即3CaCO (s)的分解温度有定值。
5.结霜后的早晨冷而干燥,在-5℃,当大气中的水蒸气分压降至 Pa 时,霜会升华变为水蒸气吗? 若要使霜不升华,空气中水蒸气的分压要有多大?已知水的三相点的温度和压力分别为 K 和611 Pa ,水的摩尔气化焓1vap m 45.05 kJ mol H -∆=⋅,冰的摩尔融化焓1fus m 6.01 kJ mol H -∆=⋅。
设相变时的摩尔焓变在这个温度区间内是常数。
解:冰的摩尔升华焓等于摩尔熔化焓与摩尔气化焓的加和,sub m vap m fus m H H H ∆=∆+∆11(45.05 6.01) kJ mol 51.06 kJ mol --=+⋅=⋅用Clausius-Clapeyron 方程,计算 K (-5℃)时冰的饱和蒸气压 (268.15K)51 06011ln611 Pa8.314273.16268.15p =-⎛⎫⎪⎝⎭解得 (268.15K)401.4 Pa p =而 K (-5℃)时,水蒸气的分压为 Pa ,低于霜的水蒸气分压,所以这时霜要升华。
当水蒸气分压等于或大于401.4 Pa 时,霜可以存在。
9.根据2CO 的相图,回答如下问题。
(1)说出OA ,OB 和OC 三条曲线以及特殊点O 点与A 点的含义。
(2)在常温、常压下,将2CO 高压钢瓶的阀门慢慢打开一点,喷出的2CO 呈什么相态?为什么?(3)在常温、常压下,将2CO 高压钢瓶的阀门迅速开大,喷出的2CO 呈什么相态?为什么? (4)为什么将2CO (s)称为“干冰”?2CO (l)在怎样的温度和压力范围内能存在?解:(1)OA 线是2CO (l)的饱和蒸气压曲线。
OB 线是2CO (s)的饱和蒸气压曲线,也就是升华曲线。
OC 线是2CO (s)与2CO (l)的两相平衡曲线。
O 点是2CO 的三相平衡共存的点,简称三相点,这时的自由度等于零,温度和压力由系统自定。
A 点是2CO 的临界点,这时气-液界面消失,只有一个相。
在A 点温度以上,不能用加压的方法将2CO (g)液化。
(2)2CO 喷出时有一个膨胀做功的过程,是一个吸热的过程,由于阀门是被缓慢打开的,所以在常温、常压下,喷出的还是呈2CO (g)的相态。
(3)高压钢瓶的阀门迅速被打开,是一个快速减压的过程,来不及从环境吸收热量,近似为绝热膨胀过程,系统温度迅速下降,少量2CO 会转化成2CO (s),如雪花一样。
实验室制备少量干冰就是利用这一原理。
(4)由于2CO 三相点的温度很低,为216.6 K ,而压力很高,为518 kPa 。
我们处在常温、常压下,只能见到2CO (g),在常压低温下,可以见到2CO (s),这时2CO (s)会直接升华,看不到由2CO (s)变成2CO (l)的过程,所以称2CO (s)为干冰。
只有在温度为216.6 K 至304 K ,压力为518 kPa 至7400 kPa 的范围内,2CO (l)才能存在。
所以,生活在常压下的人们是见不到2CO (l)的。
12.在大气压力下,液体A 与液体B 部分互溶,互溶程度随温度的升高而增大。
液体A 和B 对Raoult 定律发生很大的正偏差,在它们的B T w -的气-液相图上,在363 K 出现最低恒沸点,恒沸混合物的组成为B 0.70w =。
液体A 与液体B 的B T w -的气-液相图,与液体A 与B 部分互溶形成的帽形区在363 K 时重叠,在363 K 的水平线上有三相共存:液体A 中溶解了B 的溶液1l ,其B 0.10w =;液体B 中溶解了A 的溶液2l ,其B 0.85w =;以及组成为B 0.70w =的气-液组成相同的恒沸混合物。
根据这些数据:(1)画出液体A 与液体B 在等压下的B T w -的相图示意图。
设液体A 的沸点为373 K ,液体B 的沸点为390 K 。
(2)在各相区中,标明平衡共存的相态和自由度。
(3)在大气压力下,将由350 g 液体A 和150 g 液体B 组成的物系缓缓加热,在加热到接近363 K (而没有到达363 K )时,分别计算1l 和2l 两个液体的质量。
解:(1)根据题意,所画的相图示意图如下,(2)CED 线以上,是A 和B 的混合气体单相区,对于二组分系统,根据相律,条件自由度*2f =;A CF 线以左,是液体A 中溶解了B 的溶液1l ,单相区,*2f =; CFE 线之内,是气体与溶液1l 的两相平衡共存区,*1f =; B DG 线以右,是液体B 中溶解了A 的溶液2l ,单相区,*2f =; DEG 线之内,是气体与溶液2l 的两相平衡共存区,*1f =; FEG 线以下,是溶液1l 与溶液2l 的两相平衡共存区,*1f =;(3)在由350 g 液体A 和150 g 液体B 组成的物系中,B 150 g0.30(150350)gw ==+在B 0.30w =的物系加热到接近363 K 时,还是两个溶液组成的两相区,近似利用363 K 时两液相的组成,以B 0.30w =为支点,利用杠杆规则,计算1l 和2l 两个液相的质量12()(0.300.10)()(0.850.30)m l m l ⨯-=⨯- 12()()(350150)g 500 g m l m l +=+=解得, 1()367 g m l =, 2()133 g m l = 第七章 化学反应动力学 思考题9.已知平行反应1,a,1A B k E −−−−→和2,a,2A C k E −−−−→,且a,2a,1E E >,为提高B 的产量,应采取什么措施?答:措施之一:选择合适的催化剂,只减小活化能a,1E ,加快生成B 的速率系数;措施之二:提高反应温度,使1k 的增加量大于2k 的增加量,使B 的含量提高。
习题解析3.已知物质A 的分解反应是一级反应。
在一定温度下,当A 的起始浓度为30.1 mol dm -⋅时,分解20%的A 需时50min 。
试计算(1) 该反应的速率系数k 。
(2) 该反应的半衰期12t 。
(3) 当A 的起始浓度为30.02 mol dm -⋅时,分解20%的A 所需的时间。
解:(1) 因为是一级反应,已知在50min 内A 的分解分数,可利用一级反应的定积分式,计算速率系数k 。
即11 ln 1k t y =-3111ln 4.4610min 50min 10.2--==⨯-(2)一级反应的半衰期与反应物的起始浓度无关,只要知道速率系数的值,就能计算一级反应的半衰期,即1231ln 2ln 2155.4 min 4.4610 min t k --===⨯ (3) 对于一级反应,在达到各种转化分数时,所需的时间与半衰期一样,都与反应物的起始浓度无关。
所以,只要转化分数相同,所需的时间也就相同。
现在A 的分解分数都是20%,所以(3)的答案与已知的条件相同,也是50min 。
11.在298 K 时,测定乙酸乙酯皂反应的速率。
反应开始时,溶液中乙酸乙酯与碱的浓度都为30.01 mol dm -⋅,每隔一定时间,用标准酸溶液滴定其中的碱含量,实验所得结果如下:(1)证明该反应为二级反应,并求出速率系数的值。
(2)若乙酸乙酯与碱的浓度都为30.002 mol dm -⋅,试计算该反应完成95%时所需的时间及该反应的半衰期。
解:(1) 假设反应是二级反应,代入二级反应(a b =)的定积分式,()1xk t a a x =-,计算速率系数值。
已知的是剩余碱的浓度,即()a x -的数值,所以()11x k t a a x =-333331(0.017.4010)mol dm 3min 0.01mol dm 7.4010mol dm------⨯⋅=⨯⋅⨯⨯⋅31111.71(mol dm )min ---=⋅⋅ 3323331(0.01 6.3410)mol dm 5min 0.01mol dm 6.3410mol dm k ------⨯⋅=⨯⋅⨯⨯⋅31111.55(mol dm )min ---=⋅⋅ 3333331(0.01 5.5010)mol dm 7min 0.01mol dm 5.5010mol dmk ------⨯⋅=⨯⋅⨯⨯⋅31111.69(mol dm )min ---=⋅⋅ 同理,可以求出其他的速率系数值分别为:311411.55(mol dm )min k ---=⋅⋅,311511.70(mol dm )min k ---=⋅⋅, 311611.77(mol dm )min k ---=⋅⋅,311711.75(mol dm )min k ---=⋅⋅。
速率常数基本为一常数,说明该反应为二级反应,其平均值为:31111.67 (mol dm )min k ---=⋅⋅。
也可以用作图法来确定反应的级数。
假设反应为二级,以1t a x-:作图。
若得一直线,说明是二级反应。
从直线的斜率计算速率系数的值。
(2)利用以转化分数表示的二级反应的定积分式,和a b =的二级反应的半衰期公式,就可以计算出转化95%所需的时间和半衰期。