物理化学选做作业--答案——中南大学
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中南大学物化课后习题答案-9--章-可逆原电池第9章可逆原电池1.写出下列原电池中各电极反应、电池反应及E的计算公式。
①② Pt,H(101325Pa)|KOH(a)|O2(101325Pa),Pt2③④解:(1) 负极 Pb(s)+(a) → PbSO 4(s)+2e正极 Cu2+() + 2e →Cu(s)电池反应 Pb(s)+SO(a) + Cu2+ (a Cu2+) ==== PbSO4(s)+Cu(s)4(2) 负极 H( pΘ ) -2e → 2H+ (a H+)2( pΘ ) + H2O +2e → 2OH -(a OH -)正极 O2(pΘ) +电池反应 H2O2(pΘ) → H2O(l)(3) 负极 3H(p H2) - 6e → 6H+(aq)2(2) 负极 Ni(s) + 2OH -→NiO(s) + H2O +2e正极 2H2O + 2e →H2(p H2) +2OH -电极反应 Ni(s) + H2O ====NiO(s) + H2(p H2)电池符号 Ni(s),NiO(s) | KOH(稀) | H2(p H2), Pt(3)负极 H2(p H2) + 2OH -→ 2H2O + 2e正极 2H2O +2e → 2OH - + O2(p O2)电池反应 H2(p H2) + O2(p O2)==== H2O(l)电池符号 Pt,H2(p H2) | NaOH(稀) | O2(p O2),Pt(4) 负极 H2(p H2) + 2OH -→2H2O +2e正极 HgO(s) + H2O +2e → Hg(l) +2OH -电池反应 H2(p H2) + HgO(s)==== Hg(l) + H2O(l)电池符号 Pt ,H2(p H2) | KOH(稀) | HgO(s),Hg(l)3.工业上用铁屑加入硫酸铜溶液中以置换铜,试设计原电池;计算该反应在298.15K时的平衡常数,并说明此置换反应进行的完全程度。
s e第9章 可逆原电池1.写出下列原电池中各电极反应、电池反应及E 的计算公式。
①② Pt,H 2(101325Pa)|KOH(a )|O 2(101325Pa),Pt③④解:(1) 负极 Pb(s)+(a) → PbSO 4(s)+2e正极 Cu 2+() + 2e →Cu(s)电池反应 Pb(s)+SO 4(a) + Cu 2+ (a Cu 2+) ==== PbSO 4(s)+Cu(s)(2) 负极 H 2( p Θ ) -2e → 2H + (a H +)正极 O 2( p Θ ) + H 2O +2e → 2OH -(a OH -)电池反应 H 2(p Θ)+ O 2(p Θ) → H 2O(l)(3) 负极 3H 2(p H2) - 6e → 6H +(aq)正极 Sb O (s) + 6e + 6H +(aq) → 2Sb(s) +3H O(l)电池反应 Sb2O3O(l)+3H2 (p H2) → 2Sb(s) + 3H2(4) 负极 Ag(s) + I -(a I -) → AgI(s) + e正极 AgCl(s) + e → Ag(s) + Cl - (a Cl-)-)电池反应 Agl(s) + I-(a I -) → Ag(s) + Cl - (a Cl2.试将下列化学反应设计成原电池(1)Zn(s) + H2SO4(a1) === ZnSO4(a2) + H2(p H2);(2)Ni(s) + H2O ==== NiO(s) + H2(p H2)(3)H2(p H2) + O2(p O2) ==== H2O(l);(4)H2(p H2) + HgO(s) ==== Hg(l) + H2O(l)解:(1)负极 Zn(s) -2e → Zn2+(a2)正极 2H+(a1) + 2e → H2(P H2)电池反应 Zn(s) +2H+(a1) ==== Zn2+(a2)+ H2(p H2)电池符号 Zn(s) | ZnSO4(a2) || H2SO4(a1) | H2(p H2),Pt(2) 负极 Ni(s) + 2OH -→NiO(s) + H2O +2e正极 2H2O + 2e →H2(p H2) +2OH -电极反应 Ni(s) + H2O==== NiO(s) + H2(p H2)电池符号 Ni(s),NiO(s) | KOH(稀) | H2(p H2), Pt(3)负极 H2(p H2) + 2OH -→ 2H2O + 2e正极 2H2O +2e → 2OH - + O2(p O2)电池反应 H2(p H2) + O2(p O2) ==== H2O(l)电池符号 Pt,H2(p H2) | NaOH(稀) | O2(p O2),Pt(4) 负极 H2(p H2) + 2OH -→2H2O +2e正极 HgO(s) + H2O +2e → Hg(l) +2OH -电池反应 H2(p H2) + HgO(s) ==== Hg(l) + H2O(l)电池符号 Pt ,H2(p H2) | KOH(稀) | HgO(s),Hg(l)3.工业上用铁屑加入硫酸铜溶液中以置换铜,试设计原电池;计算该反应在298.15K时的平衡常数,并说明此置换反应进行的完全程度。
第10章电极过程1.用间接方法求得298. 15K时,反应H2+?02 ==== H20 (1)亠聲=-236. 65 kJ ・ mo「试问29&15K时,非常稀的硫酸溶液的分解电压是多少?设用的是可逆电极,并且溶液搅拌得很好。
(答案:1.226V)解:•・•-沁一空空竺亠2泗U 二E:二F二zF 2x964852.29& 15K时低电流密度电解稀硫酸水溶液,用银作两极的电极材料,和用光滑铠作两极材料,试分别确定其分解电压(已知在银电极上〃“2=0.87 , 〃。
2=0. 96V,在光滑钳电极上〃腔=0.09, “02=0. 45V。
并设稀硫酸水溶液中她=1)。
(答案:3. 059V; 1.769V)解:电解稀硫酸水溶液,就是电解水,其理论(可逆)分解电压为1.229, 考虑极化作用,则其实际分解电压=理论(可逆)分解电压+ S 超电压,故,用Ag作电极:2 1.229 + 0.87 + 0. 96 = 3. 059 V用Pt作电极:2 1.229 + 0. 09 + 0. 45 = 1.769 V3.某溶液中含 10 mol •dm3CdSO,, 10'mol Mm-3 ZnS04 和0. 5mol •dm USO,,把该溶液放在两个铀电极之间,用低电流密度进行电解,同时均匀搅拌, 试问① 哪一种金属将首先沉积在阴极上?② 当另一种金属开始沉积时,溶液中先析出的哪一种金属所剩余的浓度为多少?(答案:6. 65X10" mol ・ dm 3)— Cd.2"/Cd. 一Cd.2r /Cd解:(1)0.05916 怎 12 咕“汕在此溶液中,并护刘尸*,叫踏対。
加“,而查表知:畴认厂—°如26 V 醞 f 0.762酣.••一定有:<^cd-/cd,故金属Cd 先析出。
(2)在金属锌析出时CcT 的浓度应满足关系:(-0. 4026) + 0. 02958 lg =(-0. 7628) + 0. 02961g (0.01)解得:Cct = 6. 65X 10 1 mol • dm 34. 电解某溶液在阴极上有Zn 沉积,也在Zn 上的超电压为0. 72V,欲使溶液中 Zf 的浓度降到lObol ・血二阴极仍不析出也气,溶液的pH 值最小应控制为多 少?(答案:2.7)解:当 C 7M 2+= 1.0X10 mo 1・ dm '时,有食诃価二 $二畑i _ ""“览—-—= -0.7628+0.029581g(1.0x]0-4)=-0.8811V 0.05916^ 12 ^cd^cd 2-析出也时,有 E+诳二(-0. 05916) XpH-0. 72不让出析出时,需要:£l+/H2 W 爲n2+/Zn即:(-0. 05916) X pH - 0.72^ (-0. 8811)解得:pH 2 2.15. 298. 15K 电解精炼铜的酸性溶液含铜 sthchmetcnv TCSC="0w NumberType=w l w Negative 二"False" HasSpace 二"False" SourceValue 二"30"UnitName=tt g ff >30g -dm'3,离子活度系数= ° 0576,若电解液中含有杂质银, 试问要得到精铜,电解液中银含量最大不能超过何值(设电积时铜的超电压可以 忽略,最大银含量时的 =01)? (答案:2.54X10“ mol ・dm')□ 0 0591S, 30x0.0576弘吶二叮血 + ―-迈一-—=01644V%粧=0.7996 + 0.059161g^x0.1£ 机 E *0 7996+0 05916Igc, +M.1 铜宇不含Ag,则期血W ,即: 电恕 W0.2644解得:8. 98X10 ' mol • dm '6. 电解pH = 5的CdC12溶液时,Cd"的浓度为多少时也开始析出?已知也 的超电压为0.48V 。
中南大学考试试卷03一、单选题(每题2分,共24分)1. 1 mol 理想气体,从始态(p,V,T ) 出发,分别进行⑴恒温可逆膨胀和⑵绝热可逆膨胀过程,若两过程所达到的末态体积相同,则两过程体积功的关系是()(A)| W⑴| = | W⑵| (B)| W⑴| > | W⑵| (C)| W⑴| < | W⑵| (D)无法确定2. 在T 和pΘ下,C (石墨) + O2(g) === CO2(g) 的反应热为△r H mΘ(T)。
下列说法中不正确的是()(A)△r H mΘ(T)是CO2(g) 在温度T 下的标准生成焓(B)△r H mΘ(T) = △r U mΘ(T) (C)△r H mΘ(T)是C (石墨) 在温度T 下的标准燃烧焓(D)△r H mΘ(T) > △r U mΘ(T) 3. 在确定的T 、p下,无论用什么手段进行一个A + B === C 的反应,若反应的△r H m > 0,则该反应的反应热()(A)大于零(B)小于零(C)视反应手段而定(D)等于零4. 某单组分体系的V m(l) > V m(s),当体系的压力升高时,其熔点将()(A)升高(B)降低(C)不变(D)不确定5. 使用热力学判据△G T,p,W’=0 < 0 判别某过程方向时,下标p 所表示的是()(A)体系中每一组分的分压(B)体系的总压(C)外压(D)标压pΘ6.下列针对偏摩尔量的描述,不正确的是( ) (A)偏摩尔量是体系某种容量性质的一种偏微分(B)偏摩尔量是体系的强度性质,状态函数(C)体系的偏摩尔量可正、可负、亦可为零(D)体系中某组分的偏摩尔Gibbs自由能就是该组分的化学势7. 恒温恒压下由纯组分形成理想溶液,下列各量中为零的是()(A)Δmix G(B)Δmix S(C)Δmix H(D)Δmix A8. 关于溶液中某组分的活度及活度系数,不正确的是()(A)活度相当于是校正浓度,但无量纲(B)活度及活度系数的大小与参考态的选择有关(C)理想溶液中各组分的活度系数皆为1(D)活度及活度系数的大小与标准态的选择有关9. 化学反应等温式△r G m = △r G mΘ + RT ln J a,当选取不同标准态时,反应的△r G mΘ将改变,该反应的△r G m和J a将()(A)都随之改变(B)都不改变(C)J a变,△r G m不变(D)J a不变,△r G m变10. 在等温等压下,当反应的△r G mΘ= 5kJ·mol-1时,该反应能否()(A)能正向自发进行(B)能逆向自发进行(C)不能判断(D)不能进行11. 通常条件下的二组分体系中,最多共存的相有()(A)3相(B)4相(C)5相(D)6相12. CuSO4与水可生成CuSO4·H2O,CuSO4·3H2O 和CuSO4·5H2O三种水合物,在一定压力下与CuSO4水溶液和冰共存的含水盐有()(A)3种(B)2种(C)1种(D)0种二、填空题(每空1分,共16分)1. 某理想气体一从始态出发,分别进行绝热可逆膨胀和绝热不可逆膨胀,若两过程所达到的末态压力相同,则末态温度T可逆T不可逆,而体系的焓变ΔH可逆ΔH不可逆。
中南大学考试试卷2008 -- 2009 学年二学期时间110分钟物理化学课程40 学时2.5 学分考试形式:闭卷专业年级:化工、制药、应化07级总分100分,占总评成绩70 % 注:此页不作答题纸,请将答案写在答题纸上一、选择题(每题2分,共24分)1. 下列关于连串反应的各种说法中正确的是( )(A) 连串反应进行时,中间产物的浓度一定会出现极大值(B) 连串反应的中间产物的净生成速率等于零(C) 所有连串反应都可以用稳态近似法处理(D) 在不考虑可逆反应时,达到稳定态的连串反应受最慢的基元步骤控制2.某反应,无论作用物的初始浓度是多少,在相同时间和温度条件下,无论作用物的消耗浓度为定值,则该反应是( )(A) 负级数反应(B) 零级反应(C) 一级反应(D) 二级反应3. 下列关于催化剂的说法不正确的是( )(A) 催化剂不改变反应热(B) 催化剂不改变化学平衡(C) 催化剂不参与化学反应(D) 催化剂具有选择性4. 若向摩尔电导率为1.4×10-2S·m2·mol-1的CuSO4水溶液加入1 m3的纯水,则稀释后CuSO4水溶液的摩尔电导率将( )(A) 降低(B) 增高(C) 不变(D) 不确定5.电极电势可以改变电极反应速率,其直接原因是改变了( )(A) 反应的活化能(B)电极过程的超电势(C)活性粒子的化学势(D) 电极-溶液界面的双电层6.当电流通过电池时,电极将发生极化。
当电流密度增大时,通常将发生( )(A) 原电池的正极电势增高 (B ) 原电池的负极电势增高(C) 电解池的阳极电势减少 (D) 无法判断7. 已知V 0360Fe Fe 3./-=Θ+E ,V 771023Fe Fe ./=Θ++E ,则Θ+Fe Fe 2/E 等于 ( )(A) 0.735V (B) 0.807V (C ) -0.44 V (D) -0.699 V8.下列电池中,哪个电池的反应为H + + OH - === H 2O ( )(A) Pt, H 2(g) | H + (aq) || OH -(aq) | O 2(g), Pt(B) Pt, H 2(g) | NaOH (aq) | O 2(g), Pt(C ) Pt, H 2(g) | NaOH (aq) || HCl (aq) | H 2(g), Pt(D) Pt, H 2(g,p 1) | H 2O (l) | H 2(g, p 2), Pt9.Langmuir 吸附等温式有很多种形式,而最常见的是bpbp +=1θ,但它不适用于( ) (A ) 多种分子同时被强吸附 (B) 单分子层吸附(C) 物理吸附 (D) 化学吸附10.弯曲液面所产生的附加压强一定 ( )(A) 等于零 (B ) 不等于零 (C) 大于零 (D) 小于零11.溶胶与高分子溶液的主要区别在于 ( )(A) 分散相粒子大小不同 (B) 渗透压不同(C) 外观颜色不同 (D ) 相状态和热力学稳定性不同12. 下列关于电泳现象的各种阐述中正确的是 ( )(A ) 电泳和电解没有本质区别 (B) 外加电解质对电泳的影响很小(C) 胶粒的电泳速度与一般离子的电迁移速度差别很大(D) 胶粒的电泳速度外加电场的电位梯度无关二、填空题(共16分)1. (3分) 链反应是由链的 、链的 和链的 三个基本步骤构成的。
第7章化学动力学1.以氨的分解反应2NH3==== N2+3H2为例,导出反应进度的增加速率与,,之间的关系,并说明何者用于反应速率时与选择哪种物质为准无关。
解:∴,,2.甲醇的合成反应如下:CO+2H2 ===== CH3OH已知,求,各为多少?〔答案:2.44,4.88mol·dm-3·h-1〕解:,3.以下复杂反应由所示假设干简单反应组成,试根据质量作用定律写出以各物质为准的速率方程式。
(1) (2)(3) (4)解:(1) ,,(2)(3)(4)4.理想气体反应 2N 2O 5 → 4NO 2+O 2,在298.15 K 的速率常数k 是1.73×10-5s-1,速率方程为。
(1)计算在298.15K 、、12.0 dm 3的容器中,此反应的和即各为多少?(2)计算在(1)的反应条件下,1s 内被分解的N 2O 5分子数目。
〔答案:〔1〕7.1×10-8,-1.14×10-7md·dm -3·s -1 〔2〕1.01×1018 〕解:〔1〕 mol·dm -3mol·dm-3·s-1∴mol·dm-3·s-1〔2〕1.4×10-7×12.0×6.022×1023=1.01×1018个分子5.已知每克陨石中含238U 6.3×10-8g,He为20.77×10st1:chmetcnv UnitName="cm"SourceValue="6" HasSpace="False" Negative="True" NumberType="1" TCSC="0">-6cm3(标准状态下),238U的衰变为一级反应:238U → 206Pb+84He由实验测得238U的半衰期为=4.51×109 y,试求该陨石的年龄。
中南大学物化课后习题答案 4章化学平衡热力学原理中南大学物化课后习题答案4章化学平衡热力学原理第六章化学平衡热力学原理1.1000k,101.325kpa时,反应2so3(g)====2so2(g)+o2(g)的kc=3.54molm-3。
(1)求此反应的kp和ky;(2)求反应so3(g)====so2(g)+1/2o2(g)的kp和kc。
(答案:①kp=29.43kpa,ky=0.29,②kp=171.6kpa,kc=1.88mol1/2m-3/2)解:(1)2so3(g)====2so2(g)+o2(g)kp=kc(rt)∑ νβ=三点五四×八点三一四×1000=29.43×103pa=29.43k paky=kpp-∑ νβ=贰万玖仟肆佰叁拾×(101325)-1=0.29(2)so3(g)====二氧化硫(g)+1/2o2(g)==2.在温度t容积v的容器中,充入1molh2和3moli2,设平衡后有xmolhi生成。
若再加入2molh2,则平衡后hi的物质的量为2xmol。
试计算kp值。
(答案:4)溶液:当平衡已知时,生成的hi摩尔数为Xh2(g)+i2(g)====2hi反应前的摩尔数为130,平衡时的摩尔数为1-0.5x3-0.5xx总摩尔数∑n=1-0.5x+3-0.5x+x=4mol∵∑νb=0如果在上述平衡体系中加入2摩尔H2h2(g)+i2(g)====2hi再平衡期间的摩尔数:3-x3-x2x总摩尔数=3-x+3-x+2x=6在同一温度t,,当解这个方程时,我们得到:x=1.5,所以3.将含有50%co、25%co2、25%h2(均为摩尔分数)的混合气体通入1173k的炉子中,总压为202.65kpa。
试计算平衡气相的组成。
已知反应当CO2(g)+H2(g)==H2O(g)+CO(g)为1173K时,KP=1.22。
(答案:co2:18.03%,h2:18.03%,h2o:6.97%;co:56.97%)解:co2(g)+h2(g)===h2o(g)+co(g)反应前的物质量为0.250.2500.5mol和0.25-x0。
中南大学研究生考试试卷2009—2010学年二学期期末考试试题时间110分钟界面化学课程32 学时2.0 学分考试形式:开卷专业班级:矿物加工工工程姓名学号095611057卷面总分100分,占总评成绩70 %,卷面得分一、选择题(每小题2分,共26分)1.液体表面最基本的特性是( A )A.倾向于收缩B.倾向于铺展C.形成单分子吸附层2.若将液体与毛细管壁间的接触角近似看作0°,则液体在毛细管中的液面可以看作(C)A.凹型B.凸型C.球面3.下列方程均为计算液a/液b界面张力γab的经验公式,其中Fowkes公式为( C )A.γab =γa -γbB.γab =γa + γb -2(γaγb)1/2C.γab =γa + γb -2(γa dγb d)1/24.吊片法测定液体表面张力时,要求尽可能采用表面粗糙的吊片材料,其目的是( A )A.改善液体对吊片的润湿使θ接近于0°B. 改善液体对吊片的润湿使θ接近于90°C.改善液体对吊片的润湿使θ接近于180°5.溶液中溶剂记为1、溶质记为2,则吸附量Γ2(1)的含义为(C)A.单位面积表面相与含有相等总分子数的溶液相比较,溶质的过剩量B.单位面积表面相与含有等量溶质的溶液相比较,溶剂的过剩量C.单位面积表面相与含有等量溶剂的溶液相比较,溶质的过剩量6.C12H25SO4Na(1)、C14H29SO4Na(2)、C16H33SO4Na(3)三种物质在水表面吸附达到饱和状态时,三种物质分子在表面所占面积a m存在下列关系( B )A. a m,1> a m,2> a m,3B. a m,1≈a m,2≈a m,3C. a m,1< a m,2< a m,37.苯在水面上先迅速展开后又自动收缩成为小液滴漂浮在水面上,用于描述苯液滴形状的表化专业术语是( C )A.二维液膜B.多分子层C.透镜8.下列说法中不正确的是( B)A.任何液面都存在表面张力B.平面液体没有附加压力C.弯曲液面的表面张力方向合力指向曲率中心D.弯曲液面的附加压力指向曲率中心9.运用过滤手段进行溶胶净化的目的是( C)A.除掉反应过程中过量的副产物B.除掉过量的电解质C.除掉溶胶体系中的粗离子10.溶液中胶体离子表面的热力学电位是指下列哪个电学参数( A )A.φ0B. φsC. ξ11.造成接触角滞后的主要原因是( C )A.测量方法B.实验者过失C.表面不均匀和表面不平整12.固体自稀溶液中吸附等温线可分为4类18种,对于具有L 型吸附等温线的吸附过程的特征,下列说法正确的是( C )A.溶液有强烈的吸附竞争,且溶质分子以单一端基近似垂直吸附于固体表面B.溶质与固体表面具有高亲和力,有类似与化学吸附特征的强烈吸附行为ngmuir 型,溶质比溶剂易于吸附,吸附时溶质分子多以其长轴或平面平行于固体表面13.对于胶体体系下列说法正确的是( B )A.电解质引发胶体体系聚沉的主要原因是使扩散层变厚B.低浓度的聚合物可以使胶体体系发生聚沉,而高浓度的聚合物却可以使胶体体系稳定C.胶体体系属于热力学多相体系,由于界面自由能显著,所以无论采取何种措施都不可能获得相对稳定的胶体溶液二、填空题(每小题2分,共22分)1. 液-固润湿过程有__沾湿过程_,__浸湿过程 , 铺展过程_.2. 固体自溶液中吸附时,极性吸附剂易于从非极性溶液中吸附_极性_物质,而非极性吸附剂易于从极性溶液中吸附 非极性物质。
纸质作业答案一、术语解释 节流膨胀:在绝热条件下,流体的恒焓膨胀过程。
多数流体经节流膨胀(多数情况下的流体是始态为液体,末态为气体)后温度下降,产生制冷效应。
可逆过程:在一系列无限接近平衡的条件下进行的过程。
沿可逆过程途径进行一次来回变化,不会给体系和环境留下任何痕迹,即体系和环境都可回到始态。
反应进度:用来表示化学反应进行程度的量,一般记为ξ,ξ = (n B,t - n B,0 )/νB ,式中n B,0为反应开始(ξ = 0)时体系中物质B 的物质的量(摩尔数),n B,t 为反应进行到t 时刻(ξ)时体系中物质B 的物质的量(摩尔数),νB 为反应方程式形为0 = ΣνB B 时,物质B 的化学计量系数。
ξ值与选用体系中的哪种物质的量的变化来进行计算无关,但与化学反应计量式的写法有关。
热容:在不发生相变和化学变化的前提下,体系在经历某一过程时,与环境所交换的热与由此引起的温度变化值之比称为体系的热容。
若过程为恒压过程,则所得热容称为恒压热容,过程为恒容过程,则所得热容称为恒容热容。
反应热效应:也称反应热,是指在只做体积功和始末态温度相等的条件下,完成化学反应过程中体系与环境所交换的热。
热效应有为恒(等)压热效应和恒(等)容热效应之分,恒(等)压热效应Q p =ΔH ,恒(等)容热效应Q V =ΔU 。
对应不同类型的反应,反应热也可分为生成热、燃烧热、溶解热、稀释热等。
熵判据:在隔离体系中,ΔS 隔离 = ΔS 体系 + ΔS 环境 ≥ 0,若ΔS 隔离 = 0,则体系达到平衡,若ΔS 隔离 > 0,则体系中发生的变化为自发(动)过程。
熵增原理:在绝热或隔离体系中发生任何变化,体系的熵总是增加或不变,而不会减少,即ΔS ≥ 0。
对绝热体系而言,ΔS 绝热 > 0时,体系中发生的变化为不可逆过程,ΔS 绝热 = 0时,体系中发生的变化为可逆过程。
化学势:溶液中组元i 的偏摩尔吉布斯自由能称为组元i 的化学势。
其定义式为:ij i j i j i j ,,i ,,i ,,i ,,i i i ≠≠≠≠⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂==j j j j n V S n p S n V T n p T n U n H n A n G G μ 稀溶液依数性:稀溶液中溶剂的蒸气压下降、凝固点降低、沸点升高和渗透压是值只与一定量溶液中溶质的质点数有关,而与溶质的本性无关,这四个性质统称为稀溶液的依数性。
标准平衡常数:反应体系达到平衡,且各物质均处于标准状态时的反应平衡常数,其定义式为:K Θ = exp( - Δr G m Θ/RT ),K Θ只是温度的函数。
自由度:相平衡体系中,那些可以独立改变而又不破坏原有平衡的强度变量(性质)。
恒沸混合物:在产生最大正(或负)偏差体系的温度-组成图上出现的最低(或高)点处,气相线与液相线相切,此点处液态溶液沸腾,且液相组成=气相组成,故沸腾温度恒定,处于该点的多组元物质体系称为恒沸混合物。
活化能:只有活化分子发生碰撞化学反应才能发生,反应物中的普通分子(能量不够高)必须吸收能量才能称为活化分子。
在基元反应中,这种由普通分子转变成活化分子所需吸收的最少能称为活化能,记为E a 。
其与反应的速率常数k 及反应温度T 之间的关系为: 2ad ln d RTE T k 基元反应:化学反应中的反应物分子一般是经过若干个不可分割的反应步骤才能得到最终的产物,单个的这种反应步骤称为基元反应。
或者说由反应物粒子直接碰撞发生反应的步骤称为基元反应。
离子迁移数:当电流通过电解质溶液时,溶液中某离子定向迁移所传输的电量与通过溶液的总电量之比称为该离子的迁移数。
离子迁移数与离子的运动速度有关,当电解质溶液浓度和温度对离子迁移数产生影响。
电池电动势:在通过电池的电流趋近于零的条件下,电池两电极之间的电势差。
电极极化:当有电流通过电极时,电极电势偏离平衡(可逆)电极电势的现象称为电极极化。
电极极化产生的原因一般可分为电阻极化、浓差极化和电化学极化三种。
附加压力:弯曲表面上表面张力的合力在表面垂直方向上的分量不为零,对弯曲表面产生额外的压力,使弯曲表面内外所受压力不相等,这种情况下弯曲表面内外所受压力差称为弯曲表面上的附加压力。
其值与表面张力值及弯曲表面的曲率有关:p s = σ[(1/r 1) + (1/ r 2)] 聚沉:憎液溶胶中的微粒相互聚结,颗粒增大,进而发生沉淀的现象。
向憎液溶胶中加入电解质或少量有机大分子、加热、搅拌等,都可以促进胶体的聚沉。
表面活性剂:加入少量就能显著降低溶液表面张力的物质称为表面活性剂。
二、简答题1. 对理想气体来说有ΔU T = 0,因此,若将水蒸气视为理想气体,则水蒸发成水蒸汽时体系的ΔU T = 0。
此说法正确否?为什么?答:说法不正确,因为水的蒸发过程体系始态是液态水,不是理想气体,因此对理想气体才成立的结论ΔU T = 0是不适用的。
2. 理想气体向真空膨胀是恒温过程,其ΔS可通过设计一个在相同始末态下的恒温可逆过程来计算。
理想气体向真空膨胀又是绝热过程,那么其ΔS是否还可通过设计一个在相同始末态下的绝热可逆过程来计算呢?为什么?答:不可以。
因为理想气体向真空膨胀是绝热不可逆过程,它与绝热可逆膨胀过程不可能达到同一末态。
3. 是否任何溶质的加入都能使溶液的沸点升高?为什么?答:加入的溶质若是非挥发性的,则一定使溶液的沸点升高;若加入的溶质若是挥发性的,且挥发度比溶剂更易高,即在一定温度下有x溶剂(l) > x溶剂(g),则溶液的沸点将会下降。
4. 若反应SO2+ 0.5O2→SO3在温度为T的容器内达到平衡后,通入不参与反应的惰性气体,会不会影响标准平衡常数K pΘ的值和平衡产量?设气体均为理想气体。
答:加入惰性气体虽然能改变体系的压力,但并不能改变标准平衡常数K pΘ的值,因为K pΘ只是温度的函数;但因为反应的∑νB≠0,所以加入惰性气体将会影响平衡产量。
5. 在确定温度、压力条件下,过饱和氯化钠水溶液的自由度为多少?,向该体系中加入氯化钠固体是否会影响其溶解度?为什么?答:该体系的组元数C = 2,相数Φ = 2,而温度、压力均确定了,则体系的自由度f = 0。
所以,此时向该体系中加入氯化钠固体不会影响其溶解度。
6. 化学反应的级数和反应的分子数有什么区别和联系?答:化学反应的级数是反应速率方程中各物浓度项的幂指数之和,可以为正数、负数、整数或分数;反应的分子数是基元反应中反应物分子化学计量数之和。
对基元反应来说,反应级数与反应分子数是一致的;对复合反应来说,两者无任何关系,因为复合反应没有反应分子数一说。
7. 采用铂电极分别电解浓度为0.5mol·L-1的硫酸水溶液和电解为1.0mol·L-1的氢氧化钠水溶液,在相同的温度下该两电解过程的理论分解电压是否相同?为什么?答:是相同的。
因为该两电解过程所对应的电解反应是相同的,都是H2O === H2 + 0.5O2,所以理论分解电压相同,这也说明电解水产生氢和氧的理论分解电压与溶液的pH值无关。
8. 在进行重量分析实验时,为尽可能使沉淀完全,通常加入大量电解质(非沉淀剂),或进行适当地加热处理,为什么?试从胶体体系的观点加以解释。
答:因为沉淀过程难免因颗粒太小而形成胶体,加入大量电解质(非沉淀剂)就可以促使这部分胶体颗粒聚沉,而适当加热可加快胶体颗粒的热运动,增加胶粒的碰撞频率,从而促进胶粒聚沉。
即两种处理方法都有利于沉淀完全。
三、分析题1. 如图所示,有一个气缸,带有无质量、无摩擦的理想活塞。
活塞下内装有气体,活塞上为真空。
气缸的筒壁内侧装有几多个排列得几乎无限紧密的销卡。
设自下而上地逐个拔除销卡时, 活塞将无限缓慢地上移,气体将无限缓慢地膨胀。
试分析该过程是否可逆。
解:过程不可逆。
该过程虽然无限缓慢,但过程的推动力是气体对活塞的压力p ,而阻力为零,即过程的推动力和阻力并不是相差无限小;膨胀过程体系对环境做功W 膨= 0,膨胀完成后,若要将体系恢复到原状态,环境必须对体系做功W 压≠0,即有永久性的变化。
2. 理想气体恒温膨胀做功时ΔU T = 0,故Q = -W ,即体系所吸收的热全部转化为功。
试讨论该结论与热力学第二定律的开尔文说法是否有矛盾。
解:不矛盾。
因为开尔文说法是“不能从单一热源吸热使之全部转化为功而不引起其他变化”,本题中理想气体恒温膨胀做功时,虽然是将所吸收的热全部转化为功了,但体系的体积也发生了变化。
3. 有人说:体积是体系的容量性质,因此溶液中物质B 的偏摩尔体积就相当于1mol 物质B 在该溶液中所占有的体积。
试分析此说法正确与否。
解:这种说不正确。
虽然体积是体系的容量性质,具有加和性,但根据偏摩尔体积的定义式BD ,,B B ≠⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=n p T n V V 可知,偏摩尔体积是指在一定的温度、压力和浓度条件下,1mol 物质B 对体系体积的贡献,若这种贡献为负值,则加入物质B 会使体系体积减小。
所以不能将物质B 的偏摩尔体积理解成1mol 的B 物质在该溶液中所占有的体积,而只能理解为对体系体积大小的贡献作用。
4. 等温、等容条件下反应2NO 2 === N 2O 4达到平衡。
当向该恒容反应器内再通入N 2O 4时,关于该反应的移动方向有以下两种不同的分析,试讨论两种分析的正确性。
⑴ 因为反应条件是等温、等容,所以增加N 2O 4后,体系中N 2O 4浓度增大,因此反应会逆向移动。
⑵ 因为反应条件是等温、等容,所以增加N 2O 4后,体系的压强增大,且反应方程式左边气体系数和大于右边,故反应正向移动。
解:第⑴种分析是正确的。
因为增加N 2O 4后,虽然体系的压强增大,但标准平衡常数K p Θ的值并不改变,但此时J p Θ>K p Θ,故反应会逆向移动。
5. 在一定压力下,A 、B 二组元的气-液平衡相图具有最低恒沸点,试分析该相图上最低恒沸点的自由度数等于多少。
解:恒沸点处相数Φ = 2,且气相组成与液相组成相等x A = y A ,二元体系物种数N = 2,故组元数C = 2 – 1 = 1。
所以,在一定压力下,f *= 1 – 2 + 1 = 0。
6. 气相反应2A →A 2为二级反应,速率常数为k 2;实验测得反应起始压力为p i ,反应到t 时刻的总压为p ,试证明tp p p p p k )2()(2i i i 2--=。
解:根据反应式得 2A ——→ A 2t = 0 p i 0t = t p A 0.5(p i - p A )所以,t 时刻有p = p A + 0.5(p i - p A ) = 0.5(p i + p A ),或 p A = 2p - p i又因为反应为二级反应,所以有k 2t = (p A )-1 - (p i )-1 =(2p - p i )-1 - (p i )-1,将此式整理后得:tp p p p p k )2()(2i i i 2--= 7. 极限摩尔电导率是无限稀释时电解质溶液的摩尔电导率。