物理化学练习题期末复习题

物理化学Ⅱ练习题

1. 298 K某非离子表面活性剂溶液浓度为0.2 mol2m -3，用机械铲从表面上撇去非常薄的表层，测得表面层中表面活性剂物质的吸附量为3310-6 mol2m -2。已知298 K纯水的 r* =72310-3 N2m -1 ，假设稀浓度范围内溶液的表面张力与溶液浓度呈线性关系，试计算该溶液的表面张力r。

2. 25 ℃半径为1 ?m的水滴与蒸气达到平衡，试求水滴的内外压力差及水滴的饱和蒸气压。已知25 ℃时水的表面张力为71.97310-3 N2m-1 ，体积质量(密度)为0.9971 g2cm-3，蒸气压为 3.168 kPa，摩尔质量为18.02 g2mol-1。 3. 273K时，用活性炭吸附CHCl3气体，饱和吸附量为93.8 dm32kg-1，若CHCl3的分压为6.6672 kPa，

3-1

其平衡吸附量为73.58 dm2kg，(1) 计算朗缪尔吸附等温式的b值；(2) CHCl3的分压为13.375 kPa时，平衡吸附量为多少？

4. 已知在298K时, 平面上的饱和蒸气压为3167Pa, 请计算在相同温度下半径为2nm 的水滴表面的蒸气压为若干? 设水的摩尔质量为18.016kg? mol?1, 密度为1? 103 kg? m? 3, 水的表面张力为0.0719 N? m?1。

5. 原电池Cd︱Cd2+{ a (Cd2+) = 0.01 }‖Cl- { a ( Cl- ) = 0.5}︱Cl2{ g，100kPa}︱Pt已知：298K时，E {Cl2(g)︱Cl- }=1.3579V, E {Cd2+︱Cd}= - 0.4032V。(1)写出电极反应和电池反应；(2)计算原电池在298K时的电动势E；(3) 计算电池反应的摩尔吉布斯函数变△rGm及标准平衡常数

6. 298K时，原电池Pt︱H2 (g，100kPa )︱HCl ( b = 0.1 mol2kg-1 )︱Cl2 (g，100 kPa )︱Pt 电动势为1.4881 V，计算HCl溶液中HCl的平均离子活度因子。

θθ

7. 电池Pt，H2（p）∣NaOH（aq）∣HgO（s），Hg（l）在298K时的E为0.926V。

（1）写出电极反应及电池反应；（2）求算此反应在298K时的平衡常数；（3）若HgO（s）和H2O（l）的标准生成热分别为-90.71和-285.84kJ2mol-1，试计算此电池在308K时的电动势。 8. 下列电池：Pt，H2(p?)|H2SO4(aq)|O2(p?)，Pt

5-1

在298K时E=1.228V，已知液体水的生成热ΔfHm? (298，H2O，l)=-2.851310J·mol。 （1） 写出电极反应和电池反应； （2） 计算此电池电动势的温度系数；

假定273K~298K之间此反应的ΔrHm为一常数，计算电池在273K时的电动势。 9. 已知下列电池的E? (298K) = 0.223 V, (? E / ? T )p = ? 0.65 mV? K??1, Pt? H2(P? )? H? (a = 1)? ? KCl(a = 1)? AgCl(s)? Ag(s) (1) 写出电池反应

(2) 计算与电池反应对应的?rGm? , ? rSm? , ? rHm? 。

10. 原电池Pt︱H2(g，p )︱HCl(b=0.1mol2kg-1，γ±=0.795)︱AgCl(s)︱Ag 已知：298K时，E {AgCl(s)︱Ag(s)}=0.2221V，E {Ag+︱Ag(s)}=0.7994V。(1)写出电极反应和电池反应；(2)计算原电池在298K时的电动势E及电池反应的标准摩尔吉布斯函数变△rGm；(3)利用已知数据计算298K时AgCl的Ksp。

11. 写出电池：Cd|Cd2+‖Cu2+|Cu 的电池反应,并求出该电池在25℃时的标准电动势E°以及该电

0

池反应的标准平衡常数Ｋ值。

2+2+

(E°Cu/Cu=0.337V ,E°Cd/Cd=-0.403V)

12. 试写出下列电池的电池反应,并求出⑴该电池在25℃时的电动势E?和E；⑵电池反应的△rGm?和△rGm；（3）标准平衡常数K?值。

Pb|Pb（NO3）2（α=0.02）‖AgNO3（α=0.1）|Ag

2++

(E?Pb/Pb= -0.126V ,E?Ag/Ag=0.7991V)

－

13. 镉-甘汞电池反应式为 Cd+ Hg2Cl2(s) === Cd2++2Cl+2Hg，如果各物质均处在标准状态下，其原电池电动势与温度的关系式为：

E/ V = 0.67?1.02310-4(T/K?298) ?2.4310-6(T/K?298)2

1

（1）写出原电池符号；

（2）计算上述电池反应在40℃时的?rG ，?rH和?rS各为多少？ 14. 25℃时，对电池Pt |Cl2(p) ?Cl-(a=1) || Fe3+(a=1) ，Fe2+(a=1) ?Pt： （1）写出电池反应；（2）计算电池反应的?rG 及K值； （3）当Cl-的活度改变为a(Cl-) = 0.1时，E值为多少？

（已知E(Cl-|Cl2|Pt) =1.3583 V，E(Fe3+，Fe2+ | Pt) = 0.771V。）

15. 溴乙烷的分解为一级反应，已知该反应的活化能Ea=229.3kJ?mol-1，650K时的速率常数k=2.14310-4s-1。求（1）该反应的半衰期。（2）指前因子。（3）10min后溴乙烷剩余百分之几？（4）欲使溴乙烷在10min内转化90%，温度应控制在多高？ 16. 醋酸酐的分解反应是一级反应，该反应的活化能Ea=144.3 KJ/mol，已知在284℃ 醋酸酐分解75％所需时间为42.0s. 试求:

（1）在284℃醋酸酐分解反应的反应速率常数k以及半衰期t1/2

(2)现要控制此反应在10分钟内转化率达到90％，试问此时反应速率常数K应为多少?反应温度要控制在多少度？

17. 已知陨石中每克含U238为6.3310-8克，He为20.77310-6cm3（标准况下）。U238的衰变为一级反应：U238Pb206 + 8He4，由实验测得U238的T1/2=4.513109年。试求该陨石的年龄。 18. 设某化合物分解反应为一级反应，若此化合物分解30％ 则无效，今测得温度50℃、 60℃ 时分解反应速率常数分别是7.08×10-4 hr-1与1.7×10-3hr-1，计算这个反应的活化能，并求温度为25℃ 时此反应的有效期是多少?

19. 某药品在保存过程中会逐渐分解，若分解超过30%即无效。现测得在323K、333K和343K时，药品每小时分解的浓度的百分数分别为0.07、0.16、0.35，且浓度改变不影响每小时分解的百分数。 ⑴ 试求出该药品分解的速率常数k与温度的关系。 ⑵ 若将药品在298K下保存，有效期为多长？

⑶ 若欲使药品有效期达到5年以上，应在什么温度下保存？

20. 某抗菌素A注入人体后在血液中呈现简单的级数反应。如果在人体中注射0.5g该抗菌素，不同时刻t测定它在血液中的浓度cA（以g?dm-3表示），然后以lncA对t作图,可得一直线。今在t=4小时和12小时时，分别测得cA为4.80310-3 g?dm-3和2.22310-3 g?dm-3 ，试根据上述实验结果回答下列问题。

（1）反应的级数。 （2）反应的速率常数。 （3）反应的半衰期。 21. 某二级反应A→P，设cA,0=0.005mol2dm-3，500℃和510℃时，经300秒后分别有27.6%和35.8%的反应物分解。计算（1）两个不同温度时的速率常数；（2）反应的活化能。

22. 均相反应A → C+ B 在600K时的速率常数k=3.5310-3s-1。试求（1）反应的半衰期；（2）初始浓度CA，0=0.05mol2dm-3时，经过30s后反应物的转化率；（3）温度升高到700K时，k增加了3倍，求反应的活化能。

23. 某一级反应在600K时的半衰期为350min-1，反应的活化能为200kJ?mol-1，试求700K反应物反应掉75% 所需的时间。

24. 某反应在300K时，速率常数k=4.5310-2s-1，活化能为60kJ2mol-1。试求（1）反应的半衰期；

（2）300K时的指前因子；（3）50s时反应物消耗的百分数。 25. 某一级反应M→D的速率常数k与温度关系为： lg(k/s-1)= -4124/T+13.35

① 求40℃时速率常数k和半衰期t1/2；②求该反应的活化能Ea和指前因子。

2

26. 乙烯转化反应C2H4 C2H2+H2为一级反应。在1073K时，要使50％的乙烯分解，需要10小时，已知该反应的活化能E=250.6kJ2mol-1。要求在1.1363103小时内同样有50 ％乙烯转化，反应温度应控制在多少？

27. 气相反应A(g) → B(g) ，在恒容下进行，其速率常数k与温度T的关系由下式表示： ln(k/s-1) = 24.00 – 9622/(T/K)

1. 确定此反应的级数； 2. 此反应的活化能为多少？

3.欲使A(g) 在10 min内的转化率达到90%，则反应温度该如何控制？ 28. 298K时，在某半透膜的两边分别放浓度为0.10 mol·dm-3的大分子有机物RCl，和浓度为0.50 mol·dm-3的NaCl溶液，设有机物RCl能全部解离，但R+ 离子不能透过半透膜。计算达膜平衡后，两边各种离子的浓度和渗透压。

29. 写出由FeCl3水解制得Fe(OH)3溶胶的胶团结构，并标注各部分的名称。（稳定剂为FeCl3）。 30. 以等体积的0.08 mol2dm-3 AgNO3溶液和0.1 mol2dm-3 KCl溶液制备AgCl溶胶，(1) 写出胶团结构式，并标注各部分的名称，指出电场中胶体粒子的移动方向；(2) 加入电解质MgSO4、AlCl3和Na3PO4使上述溶胶发生聚沉，则电解质聚沉能力的大小顺序是什么？

31. 将0.012 dm3浓度为0.020 mol2dm-3的KCl溶液和0.100 dm3浓度为0.0050 mol2dm-3 的AgNO3溶液混合以制备溶胶，试写出这个溶胶的胶团的结构式. 32. N2O5分解历程如下：

（1） N2O5???NO2 + NO3

k?1N2O5???NO2 + NO3

k1（2） NO2 + NO3???NO + O2 + NO2 （慢反应，速率控制步骤） （3） NO + NO3???2 NO2 用稳态法导出r =

k3k2k1k2d[O2]?N2O5?的表示式。 =

k?1?2k2dtk+?

33. 反应 CH3COCH3 + Br2 ??? CH3COCH2Br + H+ Br 在溶液中进行，其反应机理如下：

1 CH3COCH3 +OH???? CH3COCH2?+H2O；

k?1??? CHCOCH +OH?； CH3COCH2+H2O33

k2?

CH3COCH2＋Br2 ???CH3COCH2Br +Br?。

?

设CH3COCH2?处于稳定态，试推导出总反应的动力学方程式。

34. 设乙醛热分解CH3CHO???CH4 + CO 是按下列历程进行的：

k1k2CH3CHO? + CHO； CH3· + CH3CHO?(放热反应) ??CH3·??CH4 + CH3CO·

34CH3CO· + CO ； CH3· + CH3·???CH3·???C2H6 用稳态近似法求出该反应的速率方程：d[CH4]/dt = ？

kk35. 已知反应：H2 +Cl2 ??? 2HCl 的反应机理如下：

Cl2 + M ??? 2Cl2+ M Cl2+ H2 ??? HCl + H2 H2+ Cl2 ??? HCl + Cl2 2Cl2+ M ??? Cl2 + M 试以HCl浓度的变化表示速度方程。 36. 反应

（1）推导反应的速率方程式。 （2）指出反应的总级数。

（3）写出反应的表观活化能与各基元反应活化能的关系。

3

k3k4k1k2 的反应机理如下：