物理化學(xué)課后習(xí)題

1、7.5 已知25時0.02moldm-3KCl溶液的電導(dǎo)率為0.2768Sm-1。一電導(dǎo)池中充以此溶液，在25時測得其電阻為453W。在同一電導(dǎo)池中裝入同樣體積的質(zhì)量濃度為0.555 moldm-3的CaCl2溶液，測得電阻為1050W。計算（1）電導(dǎo)池系數(shù)；（2）CaCl2溶液的電導(dǎo)率；（3）CaCl2溶液的摩爾電導(dǎo)率。解：（1）電導(dǎo)池系數(shù)為 則： Kcell= 0.2768453 = 125.4m-1（2）CaCl2溶液的電導(dǎo)率（3）CaCl2溶液的摩爾電導(dǎo)率7.7 25將電導(dǎo)率為0.14Sm-1的KCl溶液裝入一電導(dǎo)池中，測得其電阻為525W。在同一電導(dǎo)池中裝入0.1 moldm-3的N

2、H3H2O溶液，測得電阻為2030W。利用表中的數(shù)據(jù)計算NH3H2O的解離度及解離常數(shù)。解：查表知NH3H2O無限稀釋摩爾電導(dǎo)率為=73.510-4+19810-4 =271.510-4Sm2mol-17.13 電池Pt|H2（101.325kPa）|HCl（0.10 molkg-1）|Hg2Cl2（s）|Hg電動勢E與溫度T的關(guān)系為：（1）寫出電池反應(yīng)；（2）計算25時該反應(yīng)的rGm、rSm、rHm以及電池恒溫可逆放電時該反應(yīng)過程的Qr,m。（3）若反應(yīng)在電池外在同樣條件恒壓進行，計算系統(tǒng)與環(huán)境交換的熱。解：（1）電池反應(yīng)為（2）25時因此，rGm= -zEF = -1965000.3724

3、 = -35.94 kJmol-1rHm =rGm +TrSm = -35.94 + 14.64298.1510-3 = -31.57 kJmol-1Qr,m = TrSm = 4.36 kJmol-1（3）Qp,m =rHm = -31.57 kJmol-17.14 25時，電池Zn|ZnCl2（0.555 molkg-1）|AgCl（s）|Ag的電動勢E = 1.015V。已知E（Zn2+|Zn）=-0.7620V，E（Cl-|AgCl|Ag）=0.2222V，電池電動勢的溫度系數(shù)為：（1）寫出電池反應(yīng)；（2）計算反應(yīng)的標準平衡常數(shù)K；（3）計算電池反應(yīng)的可逆熱Qr,m；（4）求溶液中Zn

4、Cl2的平均離子活度因子。解：（1）電池反應(yīng)為Zn（s）+ 2AgCl（s）= Zn2+ + 2Cl- + 2Ag（s）（2）即：K= 1.901033（3）（4） = 0.50997.16寫出下列各電池的電池反應(yīng)。應(yīng)用表的數(shù)據(jù)計算25時各電池的電動勢、各電池反應(yīng)的摩爾Gibbs函數(shù)變及標準平衡常數(shù)，并指明的電池反應(yīng)能否自發(fā)進行。（1）Pt|H2（100kPa）|HCl（a=0.8）|Cl2（100kPa）| Pt（2）Zn| Zn Cl2（a=0.6）|AgCl（s）|Ag（3）Cd| Cd 2+（a=0.01）Cl-（a=0.5）| Cl2（100kPa）| Pt解：（1）電池反應(yīng)： H2

5、（g）+ Cl2（g）= 2HClK= 8.241045（2）電池反應(yīng)： Zn（s）+ 2AgCl（s）= ZnCl2 + 2Ag（s）K= 1.8981033（3）電池反應(yīng)： Cd（s）+ Cl2（g）= Cd 2+ + 2Cl-K= 3.5510597.19 25時，實驗測定電池Pb| PbSO4（s）| H2SO4（0.01 molkg-1）| H2（g，p）| Pt的電動勢為0.1705V。已知25時，（H2SO4，aq）=（，aq）= -744.53kJmol-1，（PbSO4，s）= -813.0kJmol-1。（1）寫出上述電池的電極反應(yīng)和電池反應(yīng)；（2）求25時的E（| PbS

6、O4|Pb）；（3）計算0.01 molkg-1 H2SO4溶液的a和。解：（1）上述電池的電極反應(yīng)和電池反應(yīng)如下正極：2H+ + 2e- = H2（g，p）負極：Pb（s）+ - 2e- = PbSO4（s）電池反應(yīng)：H2SO4（0.01 molkg-1）+ Pb（s） = PbSO4（s）+ H2（g，p）（2） 因為：（3）7.23 在電池PtH2（g，100kPa）HI溶液（a=1）I2（s）Pt中，進行如下電池反應(yīng)：（1）H2 （g，100kPa）+ I2 （s）2HI（a=1）（2）H2（g，p） + I2（s） HI（aq,a=1） 應(yīng)用表的數(shù)據(jù)計算兩個電池反應(yīng)的E、和K。解：（

7、1）電池反應(yīng)為H2 （g，100kPa）+ I2 （s）2HI（a=1）時，電池反應(yīng)處于標準態(tài)，即有： E = EI-（a=1）I2Pt- EH+（a=1）H2（g，100kPa）Pt= EI-溶液（a=1）I2（s）Pt= 0.5353V （2）電動勢值不變，因為電動勢是電池的性質(zhì)，與電池反應(yīng)的寫法無關(guān)， E= 0.5353V Gibbs 自由能的變化值降低一半，因為反應(yīng)進度都是1 mol ，但發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)的量少了一半，即 根據(jù)平衡常數(shù)與Gibbs 自由能變化值的關(guān)系， 7.25 將反應(yīng)Ag（s） + Cl2 （g）= AgCl（s）設(shè)計成原電池，已知在25時，標準電極電勢E（Ag +Ag

8、）= 0.7994V，E（Cl-Cl2（g）Pt）=1.3579V。（1）寫出電極反應(yīng)和電池圖示；（2）求25時電池可逆放電2F電荷量時的熱Qr；（3）求25時AgCl的活度積。解：（1）電極反應(yīng)和電池圖示如下：陽極：Ag（s）+ Cl- - e- = AgCl（s） 陰極：Cl2 （g）+ e- = Cl-電池圖示：Ag|AgCl（s）|Cl- a（Cl-）|Cl2（g，）|Pt同理同理可求：Qr = n T= 2298.15（-57.96）= -34.56kJ （3）E = E（右）- E（左）= 1.3579 E（Cl-AgCl（s） Ag ）E（Cl-AgCl（s） Ag ）= 1.3

9、579 1.1378 = 0.2201V解法1：設(shè)計原電池：AgAg +Cl-AgCl（s） Ag電池反應(yīng)：AgCl（s） Ag + + Cl-解法2：根據(jù)能斯特方程：則：7.26 25時，電池PtH2（g，100kPa）H2SO4（b）Ag2 SO4（s）Ag的標準電動勢E=0.627V。已知E（Ag +Ag）= 0.7994V。（1）寫出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)；（2）25時實驗測得H2SO4濃度為b時，上述電池的電動勢為0.623V。已知此H2SO4溶液的離子平均活度因子= 0.7，求b為多少；（3）計算Ag2 SO4（s）的活度積。解：（1）電極反應(yīng)和電池反應(yīng)如下：陽極：H2（g，100kP

10、a）- 2e- = 2H+陰極：Ag2 SO4（s）+ 2e- = 2Ag（s）+ 電池反應(yīng)：H2（g，100kPa）+ Ag2 SO4（s）= 2Ag（s）+ 2H+ + （2）E = E（右）- E（左）= E（Ag2 SO4（s）Ag）- EH+ |H2（g）|Pt即：E（Ag2 SO4（s）Ag）= 0.627V 則：b = 0.9984 molkg-1（3）7.29 已知25 時AgBr的溶度積，E（Ag +Ag）= 0.7994V，E（Br-Br 2（g）Pt）=1.006V。試計算25時。（1）銀-溴化銀電極的標準電極電勢E（Br-Ag Br（s） Ag ）；（2）Ag Br（s

11、）的標準生成吉布斯函數(shù)。解：（1）設(shè)計電池AgAg+Br-Ag Br（s） Ag，電池反應(yīng)為Ag Br（s） Ag+ + Br-根據(jù)Nernst方程沉淀反應(yīng)平衡時E=0，所以（2）設(shè)計電池設(shè)計電池AgAg Br（s）Br- Br2（l） Pt，電池反應(yīng)為Ag（s）+ Br2（l）=Ag Br（s） 該反應(yīng)為Ag Br（s）的生成反應(yīng)，10.3計算373.15K時，下列情況下彎曲液面承受的附加壓。已知373.15K時水的表面張力為58.9110-3 Nm-1。（1）水中存在的半徑為0.1m的小氣泡；（2）空氣中存在的半徑為0.1m的小液滴；（3）空氣中存在的半徑為0.1m的小氣泡。解：根據(jù)（1）

12、（2）（3）空氣中存在的小氣泡有內(nèi)外兩個表面，且r內(nèi)r外。即：10.9 已知273.15K時，用活性炭吸附CHCl3，其飽和吸附量為93.8dm3kg-1，若CHCl3的分壓為13.375kPa，其平衡吸附量為82.5 dm3kg-1。試求：（1）朗繆爾吸附等溫的b值；（2）CHCl3的分壓為6.6672 kPa時，平衡吸附量為若干？解：（1）根據(jù)朗繆爾吸附等溫式：（2）10.10 473.15K時，測定氧氣某催化劑表面上的吸附作用，當(dāng)平衡壓力分別為101.325kPa及1013.25kPa時，每千克催化劑的表面吸附氧的體積分別為2.510-3m3及4.210-3m3（已換算為標準狀況下的體積

13、），假設(shè)該吸附作用服從朗繆爾公式，試計算當(dāng)氧的吸附量為飽和吸附量的一半時，氧的平衡壓力為若干？解：根據(jù)朗繆爾吸附等溫式：將上式重排得：即有：由（1）式和（2）式可得：當(dāng)Va=/2時，有10.17 292.15K時，丁酸水溶液的表面張力可以表示為 =0- aln（1+ bc），式中0為純水的表面張力，a和b皆為一常數(shù)。（1）試求該溶液中丁酸的表面吸附量和濃度c的關(guān)系；（2）若已知a=13.1 mNm-1，b=19.62 dm3mol-1，試計算當(dāng)c=0.20 moldm-3時的為多少；（3）當(dāng)丁酸的濃度足夠大，達到bc1時，飽和吸附量m為多少？設(shè)此時表面上丁酸呈單分子層吸附，計算在液面上每個丁酸分子所占的截面積為多少？解：（1）由丁酸水溶液的表面張力表達式 =0- aln（1+ bc）可知又由吉布斯吸附等溫式得：所以有：（2）當(dāng)c=0.20 moldm-3時，即有（3）當(dāng)bc1時，即有此時表面吸附量與濃度無關(guān)，表明溶質(zhì)在表面的吸附已經(jīng)達到飽和，故此時丁酸在表面層的濃度遠比沒有吸附時大，已經(jīng)非常接近單位表面上丁酸的總物質(zhì)的