物理化学课后答案第五版科学出版社董元彦主编

Qualitydatacarefullyorganizedin2021物理化学课后 答案 八年级地理上册填图题岩土工程勘察试题省略号的作用及举例应急救援安全知识车间5s试题及答案 第五版科学出版社董元彦主编第一章化学热力学基础1-1气体体积功的计算式中，为什么要用环境的压力在什么情况下可用体系的压力答：在体系发生定压变化过程时，气体体积功的计算式中，可用体系的压力代替。1-2298K时，5mol的理想气体，在（1）定温可逆膨胀为原体积的2倍；(2)定压下加热到373K；（3）定容下加热到373K。已知Cv,m=·mol-1·K-1。计算三过程的Q、W、△U、△H和△S。解（1）△U=△H=0（2）W=△U–QP=－kJ（3）W=01-3容器内有理想气体，n=2mol,P=10P，T=300K。求(1)在空气中膨胀了1dm3，做功多少(2)膨胀到容器内压力为lP，做了多少功(3）膨胀时外压总比气体的压力小dP,问容器内气体压力降到lP时，气体做多少功解：（1）此变化过程为恒外压的膨胀过程，且（2）此变化过程为恒外压的膨胀过程，且（3）1-41mol理想气体在300K下，1dm3定温可逆地膨胀至10dm3，求此过程的Q、W、△U及△H。解：△U=△H=01-51molH2由始态25℃及P可逆绝热压缩至5dm-3,求（1）最后温度；(2）最后压力；(3)过程做功。解：（1）（2）（3）1-640g氦在3P下从25℃加热到50℃，试求该过程的△H、△U、Q和W。设氦是理想气体。（He的M=4g·mol-1)解：W=△U–QP=1-7已知水在100℃时蒸发热为J·g-1，则100℃时蒸发30g水，过程的△U、△H、Q和W为多少（计算时可忽略液态水的体积）解：1-81-9298K时将1mol液态苯氧化为CO2和H2O(l)，其定容热为－3267kJ·mol-1,求定压反应热为多少解：C6H6(l)+(g)→6CO2(g)+3H2O(l)1-101-11300K时2mol理想气体由ldm-3可逆膨胀至10dm-3，计算此过程的嫡变。解：1-12．已知反应在298K时的有关数据如下C2H4(g)+H2O(g)→C2H5OH(l)△fHm/kJ·mol-1－－CP,m/J·K-1·mol-1计算（1）298K时反应的△rHm。（2）反应物的温度为288K，产物的温度为348K时反应的△rHm。解（1）△rHm=－+－=－kJ·mol-1（2）288KC2H4(g)+H2O(g)→C2H5OH(l)348K↓△H1↓△H2↑△H3298KC2H4(g)+H2O(g)→C2H5OH(l)298K△rHm=△rHm(298K)+△H1+△H2+△H3=－+[(+)×(298-288)+×(348-298)]×10-3=-kJ·mol-11-13定容下，理想气体lmolN2由300K加热到600K，求过程的△S。已知解：1-14若上题是在定压下进行，求过程的嫡变。解：1-15下，2mol甲醇在正常沸点时气化，求体系和环境的嫡变各为多少已知甲醇的气化热△Hm=·mol-1解：1-16绝热瓶中有373K的热水，因绝热瓶绝热稍差，有4000J的热量流人温度为298K的空气中，求（1）绝热瓶的△S体；(2）环境的△S环；(3）总熵变△S总。解：近似认为传热过程是可逆过程△S总=△S体+△S环=·K-11-17在298K及标准压力下，用过量100%的空气燃烧1molCH4,若反应热完全用于加热产物，求燃烧所能达到的最高温度。CH4O2CO2H2O(g)N2△fHm/kJ·mol-1－0－-CP,m/J·K-1·mol-1解;空气中n(O2)=4mol,n(N2)=n(O2)×(79%÷21%)=15molCH4(g)+2O2→CO2(g)+2H2O(g)△rHm(298K)=2×+–=-kJ反应后产物的含量为：O2CO2H2O(g)N2n/mol21215-×103+(2×+15×++2×)(T-298)=0T=1754K1-18．在110℃、105Pa下使1molH2O(l)蒸发为水蒸气，计算这一过程体系和环境的熵变。已知H2O(g)和H2O(l)的热容分别为J·K-1·g-1和J·K-1·g-1，在100℃、105Pa下H2O(l)的的汽化热为J·g-1。解:1molH2O(l,110℃,105Pa)----→1molH2O(g,110℃,105Pa)↓H1,S1↑H3,S31molH2O(l,100℃,105Pa)----→1molH2O(g,100℃,105Pa)H2,S2=kJ=J·K-11-201molidealgaswithCv,m=21J·K-1·mol-1,washeatedfrom300Kto600Kby(1)reversibleisochoricprocess;(2)reversibleisobaricprocess.Calculatethe△Useparately.解：（1）由题知△U=nCv,m△T=1×21×（600－300）=6300（J）(2)对由于U只是温度的函数，所以△U2=△U1=6300（J）1-191-21Calculatetheheatofvaporizationof1molliquidwaterat20℃,.△vapHm(water)=kJ·mol-1,Cp,m(water)=J·K-1·mol-1,Cp,m(watervapor)=J·K-1·mol-1at100℃,.解：1molH2O(l,20℃,105Pa)----→1molH2O(g,20℃,105Pa)↓H1,↑H3,1molH2O(l,100℃,105Pa)----→1molH2O(g,100℃,105Pa)H2△H=△H1+△H2+△H3=nCp,m(l)△T+n△vap+nCp,m(g)△T=1××(100-20)×10-3+1×+1××(20-100)×10-3=kJ第二章自由能、化学势和溶液2-1判断下列过程的Q、W、△U、△H、△S、△G值的正负。(1）理想气体自由膨胀。(2）两种理想气体在绝热箱中混合。解：过程QW△U△H△S△G（1）0000>0<0（2）0000>0<02-2说明下列各式的适用条件。(1）△G=△H一T△S；（2）dG＝一SdT+Vdp（3）-△G=-W答：公式（1）：封闭体系的定温过程公式（2）：不做其它功、均相、纯组分（或组成不变的多组分）的封闭体系公式（3）：封闭体系、定温、定压的可逆过程。2-3298K时，1mol理想气体从体积10dm3膨胀到20dm3，计算（1）定温可逆膨胀；（2）向真空膨胀两种情况下的△G解：（1）（2）△G=－J2-4某蛋白质由天然折叠态变到张开状态的变性过程的焓变△H和熵变△S分别为·mol-1和753J·K-1·mol-1，计算（1）298K时蛋白变性过程的△G；(2)发生变性过程的最低温度。解：将△H和△S近似看作与温度无关（1）（2）2-5298K,P下，1mol铅与乙酸铜在原电池内反应可得电功，吸热,计算△U、△H、△S和△G解：△G=W=－△S=Q/T=/298=726J/K△U=Q+W=－+=－kJ△H=△G+T△S=－kJ2-62-72-8广义化学势式中哪几项不是偏摩尔量答：、、不是偏摩尔量2-9由molA和molB组成的二组分溶液的体积为425cm-3，已知VB,m为250.0cm-3·mol-1，求VA,m。解：2-10298K及P下，将1mol液态苯加人到的苯和甲苯构成的量很大的溶液中，求该过程的△G。解：设苯用A 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示，甲苯用B表示。混合过程示意图如下：(nA+1)A、nBBxA=1molAnAA、nBBxA=+△G混合前混合后混合过程2-11308K时，丙酮的饱和蒸气压为×104Pa，今测得x氯仿=的氯仿一丙酮溶液蒸气中丙酮蒸气的分压为×104Pa，问此溶液是否为理想溶液解：若为理想溶液，必符合Raoult定律，则有由于，因此此溶液不是理想溶液。2-12由A和B组成的近似理想溶液，在B的摩尔分数为，温度为时，溶液的蒸气总压为101325Pa。已知纯A在该温度下的饱和蒸气压为，计算相同温度时B的摩尔分数为的溶液上方：(1)A的蒸气分压；(2)B的蒸气分压。解：溶液1xB,1=xA,1=溶液2xB,2=xA,2=（1）（2）溶液1溶液22-13在100g苯中加人13.76gC6H5-C6H5（联苯）构成的稀溶液，其沸点由苯的正常沸点上升到。求（1）苯的摩尔沸点升高常数，(2）苯的摩尔蒸发热。解：用A表示苯，B表示联苯（1）（2）因为所以2-14(1）若A、B两种物质在、两相中达平衡，下列哪种关系式代表这种情况①②③(2）若A在、两相中达平衡，而B正由相向相迁移，下列关系式是否正确答：（1）②③（2）正确的是，不正确的是2-15(1)同种理想气体分别处于298K、110kPa及310K、110kPa，写出气体两种状态的化学势表达式，并判断两种状态的化学势和标准化学势是否相等。(2)写出同温同压下纯苯和苯一甲苯理想溶液中组分苯的化学势，并判断苯的两种状态的*、是否相等。(3)写出在T、P下达渗透平衡的纯溶剂与稀溶液中溶剂的化学势公式，比较两者的标准态化学势*、化学势是否相等。答：（1）两种状态的化学势和标准化学势都不相等。（2）纯苯理想溶液中苯两者化学势不相等，标准态化学势*相等。（3）达到渗透平衡时,半透膜两边溶剂的化学势相等,即对纯溶剂对稀溶液中的溶剂因此，两者的*不相等、化学势相等。2-16(1)在定温定庄下，A、B两种纯固态物质的化学势是否相等(2)在定温定压下，写出A物质作为非理想溶液中溶质时，以三种活度表示的化学势公式。并比较三种标准态化学势是否相等。答：（1）不相等（2）2-17298K,P下，金刚石、石墨的有关数据如下cHm/kJ·mol-1Sm/J·K-1·mol-1/kg·m-3金刚石3513石墨2260讨论：(1)298K,P下，石墨能否转变为金刚石(2)用加热或加压的 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 能否使石墨转变为金刚石,并计算转变条件.解：(1)rSm（体系）=–=J·K-1rHm=－(=kJS（环境）=－×103/298=－J·K-1S=rSm(体系)+S(环境)=－J·K-1<0因此在298K,P下，石墨不能转变为金刚石.(2)由于rSm<0,rHm>0,则rGm在任意温度下都大于零，因此，不能通过升温的方法使石墨转变为金刚石。因为且，当压力增大时，可以使设温度为298K、压力为转折压力P时反应的吉布斯自由能变为rGm，温度为298K、压力为P时反应的吉布斯自由能变为rGm。有rGm=0rGm=rHm－TrSm=1890－298×（）=2892J因为：积分得：即：P=×109Pa计算说明,298K下,当压力大于×109时,石墨可以转变为金刚石2-18400K,105Pa,1molidealgasswasreversiblyisothermallycompressedto106Pa.CalculateQ,W,△H,△S,△G,△Uofthisprocess.解：对由于温度不变，所以△H=0，△U=0可逆压缩功W=nRT=1××400×=(J)Q=-W=(J)△G=nRT=(J)△S=-nR=-=(J·K-1)2-19Calculate△G=H2O(1mol,l,100℃,→H2O(1mol,g,100℃,2×解：H2O(1mol,l,100℃,H2O(1mol,g,100℃,2×△GH2O(1mol,g,100℃,△G1△G2△G=△G1+△G2=0+nRT=1××373×=(J)第三章相平衡3-1．指出下列各体系的独立组分数和自由度数为多少(1)NH4Cl（s）部分分解为NH3(g）和HCl(g）。(2)上述体系中再额外加人少量的NH3(g)。(3)NH4HS(S)和任意量的NH3(g)、H2S(g)混合达平衡。(4)C(s)与CO(g)、CO2（g）、O2（g）在700℃时达平衡。解：（1）C=3-2=1,f=1-2+2=1（2）C=3-1=2,f=2-2+2=2（3）C=3-1=2,f=2-2+2=2（4）C=4-2=2,f=2-2+1=13-2CaCO3（S）在高温下分解为CaO(s）和CO2（g),(1)若在定压的CO2气体中将CaCO3（S）加热，实验证明加热过程中，在一定温度范围内CaCO3不会分解；(2)若保持CO2压力恒定，实验证明只有一个温度能使CaCO3和CaO混合物不发生变化。根据相律解释上述事实。答：（1）该体系C=2，因此在定压下f=C-P+1=2-P+1=3-P而温度可以在一定范围内变动，因此f=1,所以，P=2,说明体系只有CaCO3（S）和CO2(g)两相，没有CaO(s），由此说明定压的CO2气体中将CaCO3（S）加热，在一定温度范围内CaCO3不会分解；（2）该体系S=3，R=1，C=3-1-0=2，P=3，所以在压力恒定时，f=C-P+1=2-3+1=0,结果说明在题给条件下，温度只有唯一值。3-3．液态As的蒸气压与温度的关系为，固态As的蒸气压与温度关系为，求As的三相点温度与压力。解：在三相点：Pl=Ps即T=KP=Pa3-4时水的蒸发热为·mol-1，求当外压降到时水的沸点。解：T2=家用高压锅内蒸气压最高为×105Pa，求当压力达此值时锅内温度为多少解：T2=3-6硝基苯（C6H5NO2）与水是互不相溶体系，在压力为×105Pa时，沸点为99℃，此时水蒸气压力为×l04Pa，试求100g馏出物中含硝基苯多少克解：设气相中含硝基苯的物质的量分数为yB，馏出物中含硝基苯x克，则解得x=20.14g3-730℃时，以60g水、40g酚混合，此时体系分两层，酚层含酚70%，水层含水92%，求酚层、水层各多少克解：设酚层的质量为m1，设水层的质量为m2，则有解方程组得：m1=51.61g;m2=3-8Thevaporpressureofwaterisat100℃andheatofvaporizationis·mol-1.Calculate(1)thevaporpressureofwaterat95℃;(2)theboilingpointofwaterwith.解：由题意可知P1=，T1=373K，T2=95+273=368K，△vapHm=KJ·mol-1(1)=即=P2=(KPa)(2)同理=T=(K)第四章化学平衡习题4-1为什么说化学反应的平衡态是反应进行的最大限度答：反应达到平衡之前，rGm0，当反应平衡时，rGm=0，如果反应要继续向正反应方向进行，则rGm0。而定温定压，不作非体积功的条件下，rGm0　的反应是不能自发进行的。所以化学反应的平衡态是反应进行的最大限度。习题4-2影响化学平衡的因素有哪些那些因素不影响平衡常数答案：温度、压力的变化；反应体系中各组分的浓度变化；添加惰性气体等因素都可以使化学平衡发生移动，但只有温度的变化才能影响标准平衡常数。习题4-3已知反应N2O4===2NO2在298K时的，试判断在该温度及下列条件下的反应方向。（1）（2）（3）解：得K=设反应体系为理想气体，则根据公式：得(1)Q=Q>K反应向逆反应方向进行(2)Q=×1020Q>K反应向逆反应方向进行(3)Q=Q>K反应向逆反应方向进行习题4-4反应C(s)+H2O(g)====H2(g)+CO(g)若在1000K及1200K时的K分别为及。试计算在此温度范围内的平均反应热及在1100K时的标准平衡常数。解：习题4-5已知298K时反应N2O4(g)===2NO2(g)的K1=，求（1）N2O4(g)===2NO2(g)的;（2）N2O4(g)===NO2(g)的、K2。解：（1）（2）rGm,2=rGm,1=KJ/molK2=(K1)1/2=习题4-6在27oC时，理想气体反应A===B的K=。计算（1）；（2）由压力为×106Pa的A生成压力为×105Pa的B时的，判断能否自发解:(1)rGm=-RTlnK=mol(2)A============Bt=0106pa0t=t105)pa105pa得rGm=rGm+RTlnQ=KJ/mol<0反应向正反应方向进行习题4-7已知PCl5(g)====PCl3(g)+Cl2(g),在200oC时K=。求（1）200oC、下PCl5(g)的分解率；（2）组成为1:5的PCl3(g)和Cl2(g)的混合物在200oC、下PCl5(g)的分解率。解:设离解度为反应物PCl5的起始摩尔数为1，平衡时摩尔数平衡时平衡时设离解度为a，反应前PCl5、Cl5的物质量为1mol、5mol。平衡时摩尔数5+平衡时习题4-8298K时NH4HS(s)在抽真空的容器内按下式分解：NH4HS(s)===NH3(g)+H2S(g)达平衡时，测得反应体系的总压力为，求K解:p(NH3)=p(H2S)=习题4-9已知反应(1)2===H2+O2,rGm,1=·mol-1;(2)丙氨酸+H2O===丙酮酸盐+NH4++H2,rGm,2=·mol-1.计算pH=7时下列反应的rGm：丙氨酸+O2+H2O===丙酮酸盐+NH4++H2O2解：习题4-10已知I-和I3-在298K时的fGm分别为kJ·mol-1和kJ·mol-1，I2在水中的溶解度为mol·dm-3,求反应I-+I2====I3-在298K时的K。解：习题4-11At1500K,p,reaction(1)H2O(g)===H2(g)+(g)degreeofdissociationofH2O(g)was×10-4,reaction(2)CO2(g)===CO(g)+(g)degreeofdissociationofCO2(g)was×10-4,CalculateKofreaction(3)CO+H2O(g)===CO2+H2.解:H2O(g)=H2(g)+(g)t=01mol00t=teq1-ntal=1+xB(1-)/(1+)/(1+)/(1+)将=代入上式得：K1=10-6同理得K2=×10-6反应3式可由1式减2式得:K3=K1/K2=10-6/10-6=习题4-126%(molefraction)ofSO2and12%O2wasmixedwithinertgas,reactedat100kPa.Calculatethetemperaturethat80%ofSO2wastransformedintoSO3atequilibrium.Itisknownthat=kJ·mol-1,=J·mol-1·K-1.解：SO2+=SO3惰性气体n0/mol612082neq/mol6-6=12-6=6=82ntal=+++82=pB/pT=第五章电解质溶液习题解：（1）Kcell=l/A=κKCl·R=×=m-1（2）S·m2·mol-1习题解：m(NH4OH)=m(NH4+)+m(OH-)=m(NH4Cl)+m(NaOH)m(NaCl)=×102S·m2/mol习题解：（1）设氰化银钾配合物的化学式为[Agn(CN)m]n-m阴极部Ag+的减少有两种原因：一种是Ag+在阴极上还原；另一种是[Agn(CN)m]n-m向阳极迁移。当通过2mol电子的电量时，有2mol的Ag+在阴极还原，则有mol的[Agn(CN)m]n-m迁向阳极，所以m/n=mol/mol=2/1，故氰化银钾配合物的化学式为[Ag(CN)2]－（2）t(K+)=mol/2mol=t([Ag(CN)2]-)=1=习题解：（1）m(K+)=m(KCl)×t(K+)=×10-4S·m2·mol-1m(Cl-)=m(KCl)m(K+)=×10-4S·m2·mol-1（2）m(Na+)=m(NaCl)×t(Na+)=×10-4S·m2/molm(Cl-)=m(NaCl)m(Na+)=×10-4S·m2/mol习题解：（1）首先从已知条件计算出电导池常数Kcell=κ·R=·m-1×Ω=m-1由Kcell及NaCl水溶液的电阻值计算不同浓度时的电导率数值，再由电导率和浓度计算相应的摩尔电导率，计算公式和所得结果如下：κ=Kcell/R；m=κ/cc/mol·dm-3κ/S·m-1m/S·m2·mol-1以m对c1/2作图得一直线，把直线外推到c→0时，得截距S·m2/mol。根据公式5-9可知所得截距就是m的值。习题解：m=κ/c=Kcell/(R·C)=(2220××103)=×10-3S·m2·mol-1m(HAc)=m(H+)+m(Ac-)=×10-4S·m2·mol-1α=m/m=习题解：m(H2O)=m(HAc)+m(NaOH)m(NaAc)=×10-2S·m2/molm(H2O)=κ/c,c(H+)=c(OH-)=α·c(H2O)=×10-7mol·dm-3Kw=c(H+)/c·c(OH-)/c=×10-14习题解：=mol·kg-1在水溶液中298K时A=，所以=习题画出用BaCl2滴定Li2SO4时电导变化的示意图。由于导电能力，因此滴定终点前体系的电导下降，在滴定终点体系的电导达到最小，终点后导电离子增加，电导又开始增大。V习题解：I=（××1+××1）=×10-4mol·kg-1=HA=======H++A-平衡浓度beq/mol·kg-1××===说明:近似认为未电离的HA的活度系数HA=1习题解：由5-13式得(盐)=–=S/mm(盐)=(2×+2××10-4=Sm2/molC=(盐)/m(盐)==mol/m3=×10-4mol/L习题解：由5-21式得I=××12+×22+×12)=mol·kg-1第六章电化学习题（1）解：（－）Cu(s)→Cu2+(aCu2+)+2e（+）2Ag+(aAg+)+2e→2Ag(s)电池反应：Cu(s)+2Ag+(aAg+)→Cu2+(aCu2+)+2Ag(s)（2）解：（－）H2(pH2)→2H+(aH+)+2e（+）2Ag+(aAg+)+2e→2Ag(s)电池反应：H2(pH2)+2Ag+(aAg+)→2H+(aH+)+2Ag(s)（3）解：（－）Ag(s)+Br－(aBr-)→AgBr(s)+e（+）AgCl(s)+e→Ag(s)+Cl-(aCl-)电池反应：Br－(aBr-)+AgCl(s)→AgBr(s)+Cl-(aCl-)（4）解：（－）Sn2+(aSn2+)→Sn4+(aSn4+)+2e（+）2Fe3+(aFe3+)+2e→2Fe2+(aFe2+)电池反应：Sn2+(aSn2+)+2Fe3+(aFe3+)→Sn4+(aSn4+)+2Fe2+(aFe2+)（5）解：（－）Pb(s)+SO42-(aSO42-)→PbSO4(s)+2e（+）Cu2+(aCu2+)+2e→Cu(s)电池反应：Pb(s)+Cu2+(aCu2+)+SO42-(aSO42-)→PbSO4(s)+Cu(s)习题（1）解：Zn(s)│ZnSO4(aq)║CuSO4(aq)│Cu(s)（2）解：Ag(s)︱AgI(s)│I-(aI)║Cl-(aCl-)│AgCl(s)︱Ag(s)（3）解：Pt(s)│Fe2+(aFe2+)，Fe3+(aFe3+)║Ag+(aAg+)│Ag(s)（4）解：Pt(s)︱H2(pH2)│H+(aH+)│O2(pO2)︱Pt(s)（5）解：Ag(s)︱AgCl(s)│Cl-(aCl-)│Cl2(pCl2)︱Pt(s)习题解：设293K时电池电动势为E:E=×10-5(293273)+=V设反应中n=2ΔrGm=nFE=2××96485=kJ/molΔrSm=2×96485×(×10-5)=K·molΔrHm=ΔrGm+TΔrSm=+293×(×10-3=kJ/molQR=TΔrSm=293K×(×10-3=kJ/molW′max=ΔrGm=kJ/molΔrUm=QR+W′max==kJ/mol习题解：负极（氧化反应）：Zn(s)→Zn2+(aZn2+)+2e正极（还原反应）：Cu2+(aCu2+)+2e→Cu(s)电池反应：Zn(s)+Cu2+(aCu2+)→Zn2+(aZn2+)+Cu(s)（1）反应中n=2E=φ+φ-=(=（2）ΔrGm=nFE=2××96485=kJ/molΔrG=RTlnK=nFElnK=2××96485/×298)=K=×1037习题解：负极（氧化反应）：Zn(s)→Zn2+(aZn2+)+2e正极（还原反应）：2Tl+(aTl+)+2e→2Tl(s)电池反应：Zn(s)+2Tl+(aTl+)→Zn2+(aZn2+)+2Tl(s)（1）E=φ+φ-=V(=（2）反应中n=2习题解：负极（氧化反应）：(p)→H+(aH+)+e正极（还原反应）：AgBr(s)+e→Ag(s)+Br-(aBr-)电池反应：(p)+AgBr(s)→Ag(s)+HBr(a)反应中n=1r=习题解：（1）pHx=pHS+(ExES)/=+/=（2）Ex=ES(pHSpHx)==习题解：（1）设计电池：Pt(s)︱H2(p)│HI(a±=1)│I2(s)︱Pt(s)（2）反应中n=2E=φ+φ-=VlnK=2×96485×（×298）=K=×1018（3）反应中n=1，E相同，K(2)=[K(1)]1/2=×109电池的E和E与电池反应的书写方式无关，而K与电池反应的书写方式有关。习题解：（1）设计的电池为：Pt(s)︱H2(p)│H2SO4·kg-1)│Ag2SO4(s)︱Ag(s)负极（氧化反应）：H2(p)→2H+(aH+)+2e正极（还原反应）：Ag2SO4(s)+2e→2Ag(s)+SO42-(aSO42-)电池反应：H2(pH2)+Ag2SO4(s)→2Ag(s)+2H+(aH2)+SO2-(aSO2-)（2）（3）设计的电池为：Ag(s)│Ag+(aAg+)║SO42-(aSO42-)│Ag2SO4(s)︱Ag(s)负极（氧化反应）：2Ag(s)→2Ag+(aAg+)+2e正极（还原反应）：Ag2SO4(s)+2e→2Ag(s)+SO42-(aSO42-)电池反应：Ag2SO4(s)→2Ag+(aAg+)+SO42-(aSO42-)E==习题解：首先明确两个电极反应，然后根据电极反应写出电池表示式。电池的最高电压就是电池的电动势，可以由参与电池反应的物质的标准化学势数据求出。介质酸碱性对电池电动势的影响，根据介质改变后电池反应的变化而定。如果电池反应改变了，反应的Gibbs自由能就会发生改变，电池的最高电压也将发生改变。电解质溶液为酸性时：负极（氧化反应）：CH4(p)+2H2O(l)→CO2(p)+8H+(aH+)+8e正极（还原反应）：2O2(p)+8H+(aH+)+8e→4H2O(l)电池反应：CH4(p)+2O2(p)→CO2(p)+2H2O(l)电池表示式：Pt(s)︱CO2(p)，CH4(p)│H+(aH+)│O2(p)︱Pt(s)电池电动势：电解质溶液为碱性时：负极（氧化反应）：CH4(p)+10OH-(aOH-)→CO32-(aCO32-)+7H2O(l)+8e正极（还原反应）：2O2(p)+4H2O(l)+8e→8OH-aOH-）电池反应：CH4(p)+2O2(p)+2OH-(aOH)→3H2O(l)+CO32-（aCO32-）电池表示式：Pt(s)︱CH4(p)│CO32-(aCO32-=1)║OH-(aOH-=1)│O2(p)︱Pt(s)电池电动势：E=ΔfG/nF=[(+3×((2×(]×103/(8×96485)=由计算可知，电解质溶液不同，电池反应也不同，因而反应的ΔrG发生改变，电池的标准电动势也发生改变。虽然电解质溶液为碱性时电动势较高。但是，电解质溶液为碱性时，碱液作为原料不断被消耗掉，变成副产物碳酸盐，从收益及效益两方面综合分析，电解质溶液为酸性时更具有实用价值。习题解：负极（氧化反应）：Pb(s)→Pb2+(a=+2e正极（还原反应）：Cl2(p)+2e→2Cl-(a=电池反应：Pb(s)+Cl2(p)→Pb2+(a=+2Cl-(a=E=+=E=ERT/nFlnaPb2+a2Cl-=×298/(2×96485)××=ΔrGm=nFE=2××96485C/mol=kJ/mollnK=nFE/RT=2×96485××298=K=×1050习题解：负极（氧化反应）：Zn(s)→Zn2++2e正极（还原反应）：2AgCl(s)+2e→2Ag(s)+2Cl-电池反应：Zn(s)+2AgCl(s)→Zn2++2Cl-+2Ag(s)E=E(RT/nF)lnaZn2+a2Cl-=E(RT/nF)lna3=+×298/2×96485)lna3=lna3=;a3=×10-7a=b=41/3×=mol/kg==习题解：将反应设计成原电池：第七章化学动力学7-1:解：旋光度与浓度Ct的关系如下：C0＝K（α0－α∞）Ct＝K（αt－α∞）假设是一级反应，则：ln（αt－α∞）＝－kt＋ln（α0－α∞）t/minαt－α∞ln(αt－α∞)以ln（αt－α∞）对t作图，若为一直线，则该反应就是一级反应，并从直线的斜率求出速率常数k斜率＝－=－k＝min-1,t1/2=ln2/k=7-2:解：7－3解：C6H5N2Cl的浓度C与VN2的关系如下：C0＝k’V∞Ct＝k’(V∞－Vt)假设是一级反应，则：n（V∞－Vt）＝－kt＋lnV∞以ln（V∞－Vt）对t作图，若为一直线，则该反应就是一级反应，并从直线的斜率求出速率常数kt/min20406080100120140V∞－Vtln（V∞－Vt）斜率＝－（－）/60=－×10－3则该反应为一级反应，速率常数k＝×10－3min-17－4解：7－5解：假设是初始浓度不同，b＝×10－3mol/L，a＝×10－2mol/L的二级反应，有则以对t作图，如果是一直线，则假设成立，且通过斜率求得k2t/min510152025x(10-3mol/L)则该反应为二级反应，斜率＝(a-b)k=7－6：解：该反应是反应物初始浓度不同的二级反应，根据当，时，得当时，得7－7解：一级反应7－8解：根据已知条件速率常数单位判断是一级反应。7－9解：T/K2732933133331/T×10－3×10－3×10－3×10－3k/(10-5min-1)5765480lnk×10－3将Ea和和k值代入根据已知条件中速率常数的单位判断该反应为一级反应，则7－10解：7－11解：根据反应速率常数单位判断该反应为一级反应；设所求温度下的速率常数设为k（T2），则：7-17某药品若分解30%就失效。已知该药品在323K和343K分解的速率常数分别为×10-4h-1和×10-3h-1，计算该药品分解反应的活化能和若将药品在298K下保存，有效期为多长解：求药品在298K下保存的有效期，就是求药品分解30%所需的时间。根据已知条件，先求298K下的速率常数该反应是一级反应有效期为若将药品在298K下保存，有效期为天7-18某药液由每毫升400个单位浓度构成，11月后浓度降低为每毫升300个单位。该药的分解反应是一级反应，计算（1）40天后的浓度（2）反应的半衰期。解：该反应是一级反应，则：（1）（2）7-19环氧乙烷的分解是一级反应，在653K的半衰期是365min，活化能是mol，计算环氧乙烷在723K分解75%所需要的时间。解：第8章表面物理化学8-1解：（1）(2)(3)8－2解：Q=U＝Q＋W＝+=G=W=H=G+TS=W+Q=8-3解：因该液体能很好的润湿玻璃，所以弯曲液面的曲率半径和毛细管的半径在数值上相等：8－4解：8-5解：(1)(2)当时，液体沸腾，设沸点为T，则8-6解：8-7解：每个小液滴的质量为每个小液滴含苯的分子数为8-8解：(1)解方程组得(2)8-9解：P/kPaΓ/(cm3/g)Г从上图看，吸附量随压力的变化趋势符合书上图11－2（a），而Langmuir吸附定温式能很好的符合图11－2（a）的情况，Freundlich定温式只是在中等压力范围内适用于图11－2（a）的情况，而且只是一个经验式，所以对于该题Langmuir定温式更适用。Freundlich吸附定温式：LgΓLgPLgГ截距＝lgk=,k=斜率＝1/n=,n=Langmuir吸附定温式：P/kPa72P/ГP/Г斜率＝1/Гm＝,Гm=45.45cm3·g-1截距＝1/（Гmb）＝b=Pa-18-10解：P/Г（P＊－P）8-11设2克木炭吸附A的质量为mA(g),溶质A的初始浓度为CA，0=2g·dm-3，则吸附量吸附后A的平衡浓度为CA,CA=CA,0–mA/V=2－mA/1=2－mA(g·dm-3)整理的即解得mA=1g8-12解C0/(mol/m3)C/(mol/m3)Г/(mol/kg)×10－2×10－1×10－1×10－1×10－1将1/Г对1/C作图，截距＝1/Гm，斜率＝1/Гmb1/C1/Г1/Г截距＝=1/Гm→Гm＝2（mol/kg）斜率＝=1/Гmb→b＝×10－3（m3/mol）8-16开尔文公式可用来计算固体化合物球形颗粒的分解压力。固体CaCO3的密度是3900kg/m3,在的表面张力是m,分解压是。如果固体CaCO3被磨碎成半径为30×10-9m的颗粒，则在时的分解压是多少解：8-17将直径为×10－4m的毛细管插入水银中，毛细管中的水银面低于外液面h＝0.0136m,水银和玻璃的接触角θ＝140°，水银密度ρ＝13.550kg/dm3。计算实验温度下水银的表面张力。8-19,活性炭用于吸附CHCl3，活性炭的饱和吸附量是kg。当CHCl3的平衡压力是时，相应的吸附量是dm3/kg,计算：Langmuir吸附定温式中的“b”。当平衡压力是时的吸附量8-20两个容器。一个体积100dm3，装有100mg的气体，另一个体积10dm3，装有10mg的同一种气体。当把1g的活性炭分别装入两个容器中，则哪个容器中的气体别吸收的最多为什么答：一样多，因为初始压力一样。第9章胶体化学习题用As2O3与过量H2S制备As2S3溶胶，稳定剂为H2S。判断下列电解质对该溶胶聚沉能力的强弱顺序：（a）NaCl;(b)MgCl2;(c)MgSO4;(d)AlCl3答：稳定剂H2S在水溶液中电离成H+和HS-，根据胶核优先吸附有相似组成的离子HS-，可知该As2S3溶胶中胶粒带负电。电解质中的反离子价数越高，其聚沉能力越强；与胶粒具有相同电荷离子价数越高，其聚沉能力越弱，所以上述四种电解质聚沉能力大小顺序为（d）＞（b）＞(c)＞(a).习题氧化铁溶胶中胶体的平均半径为×10-9m。将溶胶稀释5000倍，在超显微镜下进行观察，视野容积为×10-14m3，在连续25次观测中的粒子总数为72。假定粒子为球形，粒子的密度为×103kg·m-3，试求：（1）该溶胶的原始浓度为若干（2）求出1dm3溶胶中所含氧化铁的粒子数，并求出其总表面积。解：（1）该溶胶的原始浓度（2）1dm3溶胶中所含氧化铁的粒子数为×10-9mol即×1014个。其总表面积=4πr2××1014=4×××10-9)2××1014=0.12m2习题在293K，水的黏度为×10-3Pa·s，金溶胶的扩散系数测定值为×10-10m2s-1,试求金溶胶粒子的半径为若干解：扩散系数与粒子半径之间的关系为习题在293K，半径为2×10-4m和2×10-5m的土壤颗粒在水中的沉降速度各为多少水和土的密度分别为1×103和×103kg·m-3，水的黏度为×10-3Pa·s，重力加速度为·s-2。解：球形粒子在重力场中匀速沉降时，沉降速度对于半径为2×10-4m的土壤颗粒：对于半径为210-5m的土壤颗粒：习题已知水与玻璃界面的电动电势为，试求在298K时，水在电渗仪中流过的速度为多少m·s-1假定玻璃毛细管长为，直径为110-4m，加在毛细管两端的电压为40V。已知η=×10-3Pa·s，ε=。解：水的电渗速度习题已知Fe(OH)3水溶胶胶粒(球形)在20min内,电极相距,外加电压150V的电场中移动距离为,求298K时胶粒界面的电动电势。解：对于球形的粒子而言将298K时水的黏度η=×10-3Pa·s,V·m-1,ε=，ε0=×10-12代入得习题试从定义，产生原因、数值、影响因素等方面，比较ζ电势和热力学电势0的异同。答：热力学电势0是指固体表面与溶液本体之间的电势差，是双电层的总电势，其值取决于溶液中的电势离子的浓度，而与其它离子无关。ξ电势是指相对滑移面与溶液本体之间的电势差，它与电动现象密切相关，故称为电动电势，其值远小于0，且受外加电解质的影响很大习题增大电解质浓度对溶胶粒子扩散层的厚度、ξ电势、电荷密度和电动性质有何影响答：增大外加电解质的浓度，会使更多的反离子进入固定层中，同时通过离子交换或压缩作用使扩散层的厚度减小，ξ电势亦会随之降低，溶胶粒子在电泳仪中的电泳速度将减慢。当扩散层被压缩到与固定层相重叠时，ξ电势降低为零，这时胶粒不带电荷。习题298K时有一溶胶，胶粒直径为5×10-8m，分散介质的黏度η=·s，计算胶粒下沉×10-4m所需时间。已知胶粒密度为×103kg·m-3，分散介质密度为×103kg·m-3。解：球形胶体粒子在重力场中匀速沉降时，沉降速率胶粒下沉×10-4m所需时间9-10乳化剂、起泡剂的乳化作用、起泡作用分别可归纳为哪几点答：乳化剂的乳化作用主要表现在：（1）降低油－水界面张力。（2）形成牢固的界面膜。起泡剂的起泡作用主要表现在：（1）降低液－气界面张力。（2）形成具有一定机械强度和弹性的界面膜。（3）形成具有一定黏度的液膜。9-11试列举出两种互不相溶的纯液体不能形成稳定乳状液的原因答：一种液体在外力（搅拌、震摇）作用下以小液滴的形式分散于另一种与其互不相溶的液体中形成乳状液，在此过程中，分散相液体的比表面增大，因而是一个自由能增加的非自发过程，具有热力学不稳定性。受自由能降低原理支配，小液滴会自发聚结合并成大液滴，从而减少比表面，使体系的自由能降低。所以两种互不相溶的纯液体不能形成稳定的乳状液。9-12Reinders指出，以固体（s）粉末作乳化剂时，有三种情况（1）若σso＞σow＞σsw，固体处于水中；（2）若σsw＞σow＞σso，固体处于油中；（3）若σow＞σsw＞σso，或三个张力中没有一个大于其它二者之和，则固体处于水－油界面。只有在第三种情况下，固体粉末才能起到稳定作用。20℃时在空气中测得水（表面张力为·m-1）对某固体的接触角为100°，油(表面张力为30mN·m-1)对固体的接触角为80°，水－油间的界面张力为40mN·m-1，试估计此固体的粉末能否对油水乳化起稳定作用解：由Young（杨氏）方程得σsg=σsw+cos100°(1)σsg=σso+30cos80°(2)（1）－（2）得σsw－σso=mN·m-1故σsw－σso＜σow，即σsw＜σow+σso（2）－（1）得σso－σsw=－mN·m-1故σso－σsw＜σow，即σso＜σow+σsw（1）+（2）得σsw+σso=2σsg+由于σsg通常较大，故估计σow＜2σsg+即σow＜σsw+σso可见，三个界面张力中没有一个大于其它二者之和，故此固体粉末能对油水乳化起稳定作用。9-13对于某油－水体系，60%的Tween60（HLB＝）与40%的Span60（HLB=）组成的混合乳化剂的乳化效果最好，混合乳化剂的HLB值为各乳化剂的质均值。若现在只有Span85（HLB=）与Renex（HLB=），问二者应以何种比例混合解：设Span85的用量比例为x%，则Renex为（100%－x%）两种混合乳化剂的HLB值应相等，因而可得：×60%+×40%=×x%+×(100－x)%解之得：x=故应以%的Span85与%的Renex混合。9-18Theradiusofasolparticleis×10-7m,AfterBrownmotion,themeandisplacementis×10-5m,themeanintervaltimeis60seconds.Thetemperatureis,theviscosityis×10-3Pa·s.thenhowmuchisAvogadroconstant解：由题意可知r=×10-7m,x=×10-5m,t=60s,t=,=×10-3Pa·sx=()1/2=×1023(mol-1)9-19At298Ksphericalsolparticlesofradius×10-9mmovetoanodewithmovementrate×10-5m·s-1inaelectricfield.Inthiselectricfieldtheinterpolardistanceis0.1mandvoltageis100V.Ifthedielectricconstantofthesoldispersingmediumisandviscosityis×10-3Pa·s,Pleasecalculatezeta-potential.解：由题意r=×10-9m,=×10-5m·s-1,D=0.1m,V=100V,=,=×10-3Pa·s则===×10-2（V）9-20Inthecaseofpreparingemulsion,whichaspectsarereflectedfortheemulsificationofemulgent答：（1）降低油-水界面张力（2）形成坚固的界面膜（3）液滴双电层的排斥作用（4）固体粉末的稳定作用9-21Whycantheblowingagentmakefoamstable答：（1）降低界面张力（2）所形成的泡沫膜牢固，具有一定的机械强度和弹性（3）形成具有适当黏度的液膜，泡沫液膜内包含的液体受到重力作用和曲面压力，会从膜间排走，使液膜变薄继而导致破裂