物理化学习题课(二)

物理化学习题课（二）朱传征主编《物理化学习题精解》，科学出版社，北京，2001，pp171-374电化学动力学界面与胶体化学何荣桓1.已知碳-14（14C）的半衰期为5730年，现有一出土文物的古代织物残片待鉴定，经测定其含14C的量为72%，问该织物为多少年以前所造？一级反应。注：放射性元素蜕变为而言：对度压力等因素影响，一级反应，蜕变不受温解：放射性元素蜕变为2716a72.01ln102097.1172.01lnk1ta102097.15730ln2tln2kC4142/114时间的规范表示法国定符号：年–a；天–d；小时–h；分–min国际符号：秒-s2.氯代甲酸三氯甲酯热分解为气相反应：ClCOOCCl3→2COCl2实验证明反应半衰期与反应物起始压力无关。若将一定压力的氯代甲酸三氯甲酯迅速引人一容器中，容器始终保持553K，在第454s时测得容器压力为2476Pa，经极长时间后，压力为4008Pa。求：1）反应速率常数k与半衰期；2）10min后容器中各物质的分压。A0,Applnt1k代替浓度比：来，可用反应物的压力比定温定压下的气相反应。力无关，故为一级反应解：因半衰期与起始压A,0AA,0AA,02p0t)pp(2ptt0p0t2BAtA0AAA,0AA,0Atpppp2pptp2p)pp(2pppt所以时，时刻，总总1172s10916.5ln2kln2ts10916.524764008400821ln4541kppp21lnt1pplnt1k42/114tA0A，3.某反应2A+3B=P为二级反应。1）请写出反应速率积分表达式；2）若知在298.2K时，k=2.00×10-4mol-1.dm3.s-1,又知在反应开始时混合物总浓度为0.0817mol1.dm-3，其中A与B物质的量之比为1：4，求1h后，A，B，C三种物质量之比为多少？)3xb(a)2xa(bln)2b3a(t1kkdt)3xb)(2xa(dx)3xb)(2xa(kdtdxrx3x-b2x-att0ba0tP3B2A1t0x0积分）解：1:8.87:6.200719.0:32.6:48.1C:B:Amol.dm1032.6mol.dm107.193-0.06543x-b:Bmol.dm1048.1mol.dm107.192-0.01632x-aAmol.dm107.19x.s.dmmol102.00k3600s,tdm.0654mol.00817.0414bdm.0163mol.00817.0411a2K.2982)3-2-3-4-3-2-3-4-3-4--13-14-33有此时代入积分式得：时，4.某化学反应从相同初浓度开始到转化率为20%所需的时间，在40℃为15min，而在60℃时为3min，求反应表观活化能。2112aTTTRT)TT(Ekkln12解：1aa21TTTT2T1T1nA01nA0AA0nAAmol.82kJ.69E2.3132.333314.8)2.3132.333(Eln52K.333602.273T2K.313402.273T5kk3k15ktktkc1ktccckcdtdc-122121有相同时，初始浓度相同，转化率对任意级数的反应，当）（积分得：浓度各为多少？和后，）浓度相等？和时间）需要多少试求浓度为，反应起始时只有已知某对峙反应BA100min2BA1,1mol.dmA,002min.0k,006min.0k,BA.53-1-111kk11-3A3BBee1e3AB3e11e0,Aecedm.587mol.0413.01cdm.413mol.0cc75.075.0ln1006.075.01002)min5.075.075.0ln10.0060.750xxxlnakxtdm.5mol.0xccBA,)1dm.75mol.0x3002.0006.0kkxcxKxB同理浓度相等时，的浓度为设平衡时解：-242--2822-3-3232242SOI2IOS3OHCHICHCOOCHOHCHCOOCHCH2NHCOCNONH13.6）））（）影响？个反应的速率常数有何时，对以下增加溶液中的离子强度增大）不变）减小）解：k3k,0Z2k1IAZ2ZkklgABA07.用电流强度为5A的直流电电解稀硫酸溶液，在300K、101325Pa压力下，如欲获得氧气和氢气各0.001m3，需分别通电多少时间？已知该温度下水的蒸气压为3565Pa。1512s596500203919.0I2Fnt3025s596500403919.0I4Fnt03919mol.0300314.8001.097760RTpVn97760Pa3565-101325p氢氧气体的物质的量为放出气体的压力为解：8.第二类导体的电阻随温度的升高而减少9.0.3mol.kg-1Na3PO4水溶液的离子强度（mol.kg-1）是1.810.电解质的摩尔电导率与其浓度的平方根成线形关系，这一规律只是适用于强电解质的稀溶液11.0.1mol.kg-1的CaCl2水溶液，其平均活度系数为0.219，则离子平均活度为3.476×10-2之间的关系是及与平均活度系数度水溶液，其离子平均活的质量摩尔浓度为maSONam.1242334131)mm(4ad)mm27a)cmm4ab)mma)ab）13.两个半电池之间使用盐桥测得电动势为0.059V，当盐桥拿走使两溶液接触，这时测得电动势为0.048V，则液接电势为：（A）-0.011V（B）0.011V（C）0.107V（D）-0.107VA彼此相等不确定逐渐变小逐渐变大此关系为则氢电极的电极电势彼，，，）有三种电极表示式，d)c)b)a)),1a(H)p(HPtHg(l)Cu3)),1a(H)p(HPtCu2)),1a(H)p(HPt1.14222d15.盐桥中的电解质，除了不能和电极溶液发生化学反应外，还需满足的条件是：（A）阴阳离子的迁移速率很大（B）阴阳离子的浓度很大（C）阴阳离子迁移速率几乎相等（D）阴阳离子浓度很小B&C8.02pHd)7.10pHc)2.72pHb)2.07pHa)pHH)01.0a(Zn763V.07V.0H298K,.1622Zn/Zn22值至少应控制在：溶液的析出，的溶液，为了不使电解一含有，，在锌上的超电势为2.07pH-0.8220.7-0.059pH--0.059pH]H[059lg.00822V.001.lg02059.0763.0HZn电极电位高的优先析出解：阴阴，可逆阴17.某肥皂水的表面张力为0.01N.m-1，若用此肥皂水吹成半径分别为5×10-3和2.5×10-2m的肥皂泡，求每个肥皂泡的内外压力差。1.6Pa102.501.04p8Pa10501.04pr4p2231解：18.293K时，水的表面张力为0.0728N.m-1，汞的表面张力为0.483N.m-1，汞-水的界面张力为0.375N.m-1。判断水能否在汞的表面上铺展？汞能否在水的表面上铺展？,00.786N.m0.483-0.375-0.0722S,00.0352N.m0.0728-0.375-0.483S-1--1--汞不能在水上铺展。水能在汞上铺展。解：汞水汞水水汞水汞水汞汞水）各为多少？设和、、质量，计算各平均相对分子的分子有，摩尔质量为的分子有摩尔质量为有一聚合物样品，其中5.0(MMMM5mol100kg.mol10mol10.0kg.mol.19zwn-1-1nwz121.51.51ii1)(ii122332ii3iiz122ii2iiw1iiinMMMMmol.5kg.781005101010051010MnMnMmol.2kg.981005101010051010MnMnMmol.85kg1005101010051010MnMnMmol.40kg51010051010nMnM解：20.有一Al(OH)3溶胶，在加入KCl使其浓度为8.0×10-2mol.dm-3时，恰能聚沉；加入K2C2O4浓度为4.0×10-4mol.dm-3时恰能聚沉。1）Al(OH)3溶胶的电荷是正还是负？2）为使溶胶聚沉，大约需要加入CaCl2的浓度是多少？解：K2C2O4的聚沉值是KCl的1/200，即聚沉值随阴离子价数增加而显著降低，所以Al(OH)3溶胶带正电荷。2）Cl-的聚沉值为8.0×10-2mol.dm-3，则CaCl2的浓度应为4.0×10-2mol.dm-3。某溶胶中胶粒的平均直径为4.2nm。设溶胶的粘度与纯水的相同，试用斯托克斯–爱因斯坦方程计算25℃时的扩散系数。已知25℃时纯水的粘度为0.8904×10−3Pa⋅s。473K时研究O2在某催化剂上的吸附作用，当气态O2的平衡压力为0.1及1MPa时，测得每克催化剂吸附O2的量分别为2.5及4.2cm3(STP)。设吸附作用服从兰缪尔吸附等温式，计算当O2的吸附量为饱和吸附量的一半时，相应的O2的平衡压力。21.在一支干净的粗细均匀的U型玻璃毛细管中注入少许纯水，两侧液柱高度相同。若用微量注射器从左侧注入少许正丁酸水溶液，两侧液柱的高度将是A相同；B右侧高于左侧；C左侧高于右侧；D不能确定。B