浙江大学远程物理化学离线作业答案(2016)

（1） 反应半衰期

（2） HI分解40%需要多少时间 解：反应半衰期826.4s HI分解40%需要551.0s

3. 青霉素G的分解为一级反应，测得37℃和43℃时的半衰期分别为 32.1h和17.1h，求该反应的活化能和25℃时的速率常数。 解：活化能=85.60kJ·mol-1 25℃时的速率常数=5.68×10-3h-1

4. 5-氟脲嘧啶在pH=9.9时的分解是一级反应，在60℃时的速率常数为4.25×10-4h-1，反应活化能Ea=102.5kJ·mol-1，求： （1）60℃时的反应半衰期 （2）25℃时的速率常数

（3）25℃时分解10%所需的时间 解：（1）60℃时的反应半衰期=1631h （2）25℃时的速率常数=5.525×10-6h-1 （3）25℃时分解10%所需的时间=1.907×104h

第八章表面现象

一、填空题

1. 20℃时, 水的表面张力σ=7.275×10-2N·m-1，水中直径为10-6m的气泡所受到的附加压力等于 2.91×105Pa 。

2. p平、p凹和 p凸分别表示平面、凹面和凸面液面上的饱和蒸气压，则三者之间的大小关系是p凹＜p平＜p凸。

3. 将200g HLB=8.6的表面活性剂与300g HLB=4.5的表面活性剂进行混合，所得混合物的HLB= 6.14 。

4. 对于化学吸附，当吸附温度升高时，吸附速率增大，吸附量减小。 二、简答题

1. 什么是溶液的表面吸附？为什么会产生溶液的表面吸附？

答：溶液的表面层浓度与本体浓度不同的现象称为溶液的表面吸附。由于溶液的表面张力与

浓度有关，为了降低表面张力，使表面张力增大的溶质分子将自动从表面层向本体转移，而使表面张力减小的溶质分子将自动从本体向表面层转移，形成浓度差；同时，为了使系统的熵值尽可能大，溶质将从高浓度向低浓度方向扩散，使表面层浓度与本体浓度趋于均一。这两种相反的作用达平衡时，就产生溶液的表面吸附。 2. 什么是表面活性剂？其结构特征如何？

答：能显著降低溶液表面张力的物质称为表面活性剂。表面活性剂都是两亲分子，即同时具有亲水的极性基团和亲油的非极性基团。 3. 增溶作用与溶解作用有什么不同？

答：增溶作用是难溶性有机物“溶解”于浓度达到或超过临界胶束浓度的表面活性剂水溶液中的现象。它不同于溶解作用。溶解作用是溶质以单个分子或离子的形式完全分散到溶剂中，每个溶质分子或离子完全被溶剂分子所包围，而增溶作用是难溶性有机物聚集在表面活性剂分子所形成的胶束中。

4. 固体吸附气体是吸热还是放热？为什么？

答：固体吸附气体放热。因为气体被吸附到固体表面，运动的自由度减少，即熵减少，△S<0。根据△G=△H-T△S，当吸附自动发生时，△G<0，可推知△H<0，所以固体吸附气体放热。 三、计算题

1. 在293K时，将半径为1.0 mm的水滴分散成半径为1.0 μm的小水滴，已知水的表面张力为0.07288 J/m2，请计算： （1） （2）

比表面是原来的多少倍 环境至少需做多少功

解：（1）比表面是原来的1000倍 （2）环境至少需做功=9.149×10-4J

2. 20℃时，将半径为3.5×10-4m的毛细管插入汞液，测得毛细管内外的汞面相差16mm，汞与毛细管壁的接触角为140°，已知汞的密度ρ=1.359×104kg·m-3，请问： （1）毛细管内的汞面上升还是下降 （2）汞的表面张力

解：（1）毛细管内的汞面下降 （2）汞的表面张力=0.47N/m

3. 已知100℃时，水的表面张力σ=58.9×10-3N·m-1，摩尔气化热ΔH=40.66kJ·mol-1。如果水中只有半径为10-6m的空气泡，求： (1) 水中气泡所受到的附加压力 (2) 这样的水开始沸腾的温度

解：(1) 水中气泡所受到的附加压力=1.178×105Pa

(2) 这样的水开始沸腾的温度=123.3℃

4. 用活性碳吸附CHCl3符合兰格缪尔吸附等温式，在273K时的饱和吸附量为93.8dm3·kg-1，已知CHCl3的分压为13.4kPa时的平衡吸附量为82.5dm3·kg-1，请计算： （1）兰格缪尔吸附等温式中的吸附系数b （2） CHCl3的分压为6.67kPa时的平衡吸附量

解：（1）兰格缪尔吸附等温式中的吸附系数b=5.45×10-4Pa-1

第九章胶体分散系统

一、填空题

1. 胶体分散系统可分为3种基本类型，即憎液胶体、亲液胶体和缔合胶体。

2. KBr与过量的AgNO3溶液形成AgBr溶胶，其胶团结构式[(AgBr)m·nAg+(n-x)NO3-]x NO3-。 二、简答题

1. 为什么说溶胶是热力学不稳定系统？溶胶为什么能稳定存在？

答：溶胶是高度分散的多相系统，有很大的表面积和表面吉布斯能，具有自动聚沉而使分散相颗粒变大、表面吉布斯能减小的趋势，因此，溶胶是热力学不稳定系统。由于布朗运动、胶粒带电和溶剂化作用都能阻碍溶胶聚沉，因此溶胶能稳定存在。 2. 与分子分散系统和粗分散系统相比，溶胶具有丁达尔现象，为什么？

答：产生丁达尔现象的两个基本条件是：一、粒子直径小于入射光的波长；二、光学不均匀性，即分散相与分散介质的折光率不同。溶胶正好满足这两个条件，因此具有丁达尔现象，而粗分散系统由于粒子太大不满足粒子大小的条件，分子分散系统由于是均相系统不满足光学不均匀性条件。 三、计算题

1. 某溶胶粒子的平均直径为4.2nm，介质粘度η＝1.0×10-3 Pa·s，求298.2K时溶胶粒子因布朗运动在1s内沿x轴方向的平均位移。

解：298.2K时溶胶粒子因布朗运动在1s内沿x轴方向的平均位移=1.44×10-5m

2. 由电泳实验测知，Sb2S3溶胶（设为球形粒子）在210V电压下，两极间距离为0.385m，通电时间2172秒，溶胶界面向正极移动3.20×10-2m。已知分散介质的相对介电常数εr＝81，真空介电常数ε0＝8.85×10-12C·V-1·m-1，粘度η＝1.03×10-3 Pa·s，求溶胶的ζ电势。 解：5.80×10-2V

第十章大分子溶液

一、填空题

1. [η]=KMα的线性形式是ln[η]=lnK+αlnM。

2. 为了消除大分子电解质的电黏效应，可以加入大量的小分子电解质。 二、简答题

1. 大分子溶液的渗透压（π，Pa）与大分子化合物的浓度（c，g／dm3）存在如下关系：

??RT(c?A2c2) M其中M是大分子化合物的平均摩尔质量，A2是维利系数，表示溶液的非理想程度。如何用渗透压法测定大分子化合物的平均摩尔质量？

解：配制一组不同浓度的大分子溶液，测定其渗透压。将大分子溶液的渗透压公式转换成线性形式：π/c=RT（1/M+A2c），以π/c对c作图，得一直线，从直线截距RT/M求得平均摩尔质量M。

2. 什么是Donnan效应？如何消除Donnan效应？

答：由于大分子离子的存在引起小分子离子在膜内外分布不均的现象称为Donnan效应。消除方法：在膜外加入足够量的小分子电解质。 三、计算题

1. 假设某大分子化合物样品由10 mol摩尔质量为10.0 kg·mol-1的分子和5 mol摩尔质量为100.0 kg·mol-1的分子所组成，求该样品的平均摩尔质量Mn、Mm、Mz各为多少？ 解：Mn=40kg·mol-1 Mm=85kg·mol-1 Mz=98kg·mol-1

2. 半透膜内放置浓度为1.28×10-3 mol·dm-3的羧甲基纤维素钠溶液，膜外放置初始浓度为64×10-3 mol·dm-3的卞基青霉素钠溶液，求Donnan平衡时，膜外与膜内卞基青霉素离子浓度比C外／C内。