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程兰征版物理化学习题解答7

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第七章 电池电动势及极化现象习题解答1、已知0.100mol/kgBaCl 2溶液中，γ±=0.501，求BaCl 2的活度。

解：m ±=34m B =0.1587mol/kg ，a ±=34γ±·m B =0.07953a B = 4（γ±·m B ）3=5.03×10-42、在25℃，Ag(s)+0.5Hg 2Cl 2(s)=AgCl(s)+Hg(l)的ΔH θ(298K)=7950J/mol ，又知Ag 、AgCl 、Hg 2Cl 2、Hg 的标准摩尔熵分别为：42.7、96.1、196.0、77.4J ·K -1·mol -1。

求下列电池的标准电动势及其温度系数：Ag(s),AgCl(s)|KCl(aq)|Hg 2Cl 2(s),Hg(l)解：ΔS θ(298K)=96.1+77.4-42.7-0.5×196.0=32.8（J ·K -1·mol -1）ΔG θ(298K)=7950-298×32.8=-1824.4（J/mol ）E θ= -1824.4/1×(-96500)=0.01891(V)p )(T E ∂∂=32.8/1×(96500)=3.4×10-4(V/K)3、查标准电极电势表（表7-1），计算下列电池的电动势（25℃）。

（1）Ag,AgBr|Br -(a =0.10)||Cl -(a =0.010)|AgCl,Ag（2）Pt,H 2(p θ)|HCl(a ±=0.10)|Cl 2(p =5066Pa),Pt（3）Pt,H 2(p θ)|HCl(a ±=0.10)|Hg 2Cl 2,Hg（4）K-Hg(a =0.010)|KOH(a ±=0.50)|HgO,Hg（5）Pb,PbSO 4|CdSO 4(0.20mol/kg, γ±=0.11)|| CdSO 4(0.020mol/kg, γ±=0.32)|PbSO 4,Pb （6）Zn|Zn 2+(a =0.01)||Fe 2+(a =0.001),Fe 3+(a =0.10)|Pt 解：（1）AgCl+Br - =AgBr+Cl -E =0.2223-0.0713-10.0010.0lg10592.0=0.2102V （2）0.5 H 2+ 0.5Cl 2=HClE =1.3583-0.0-0.5225)(5066/101310.0lg10592.0=1.4382V(注意：a = a ±2)书上答案不对（3）0.5H 2+ 0.5Hg 2Cl 2=Hg+HClE =0.2799-0.0-110.0lg 10592.02=0.3983V书上答案不对（4）K+0.5HgO+0.5H 2O=Hg+KOHE =0.0986-(-2.924)-010.050.0lg 10592.02=2.9398V[注意：E θ(HgO/Hg)=0.0986V]书上答案不对（5）SO 42-(0.20mol/kg, γ±=0.11) =SO 42-(0.020mol/kg, γ±=0.32)近似：a +=a -= a ±=m ±γ±E =-0.1120.00.32020.0lg20592.0⨯⨯=0.01587V书上答案不对（6）Zn+2Fe 3+=Zn 2++2Fe 2+E =0.770-(-0.7628)-2210.00.01001.0lg20592.0⨯=1.7104V4、电池Pb,PbCl 2|KCl(aq)|AgCl,Ag 在25℃、p θ下的E θ=0.490V （1）写出电极反应和电池反应；（2）求电池反应的θm r S ∆、θm r G ∆、θm r H ∆，已知p )(TE ∂∂=-1.80×10-4V ·K -1解：正极：2AgCl+2e=2Ag+2Cl - ；负极：Pb-2e+2Cl -=PbCl 2电池反应：Pb+2AgCl=PbCl 2+2Agθm r G ∆=-2×96500×0.490=-94570(J/mol)θm r S ∆=2×96500×(-1.80×10-4)=-34.74(J ·K -1·mol -1)θm r H ∆=-94570+298×(-34.74)=-104922.5(J/mol)5、试验测出具有下列电池反应的可逆电池，其电动势与温度的关系式为：Cd(s)+Hg 22+=Cd 2++2Hg(l)E t =[0.6708+1.02×10-4(t/℃-25)-2.4×10-6(t/℃-25)2]V求该反应在40℃时的θm r H ∆、θm r G ∆、θm r S ∆。

解：40℃时，E =0.6708+1.02×10-4(40-25)-2.4×10-6(40-25)2=0.6729Vp )(TE ∂∂=1.02×10-4-2×2.4×10-6(40-25)= 0.66×10-4（V/K ） θm r G ∆=-2×96500×0.6729=-129870(J/mol)θm r S ∆=2×96500×(0.66×10-4)=12.74(J ·K -1·mol -1)θm r H ∆=-129870+313×12.74= -125882(J/mol)书上答案不对6、电池Sb,Sb 2O 3|未知的含H +溶液||饱和KCl 溶液|Hg 2Cl 2,Hg （1）写出电池反应；（2）求出未知溶液pH 值与电池电动势的关系；（3）在25℃，pH=3.98，则E =228.0mV ，求当pH=5.96时E =？ 解：正极：3Hg 2Cl 2+6e=6Hg+6Cl -(饱和) 负极：2Sb-6e+3H 2O= Sb 2O 3+6H +(未知)电池反应：3Hg 2Cl 2+2Sb+3H 2O=6Hg+6Cl -(饱和)+ Sb 2O 3+6H +(未知)E =E (甘汞)-[θ-E +)H (lg 60592.06+c ]= E (甘汞)-θ-E +0.0592pHpH=[ E- E (甘汞)+θ-E ]/0.0592当pH=3.98，E =0.228V 时，求得E (甘汞)-θ-E =-0.007616V当pH=5.96时，E =-0.007616+0.0592×5.96=0.3452(V) 书上答案不对7、已知在25℃，7mol/kgHCl 溶液中之γ±=4.66，在溶液上HCl （g ）平衡分压为46.4Pa ，又知E θ(Pt,Cl 2|Cl -)=1.359V 。

（1）写出Pt,H 2(p θ)|HCl(a ±=1)|Cl 2(p θ),Pt 的电池反应，求反应的m r G ∆。

（2）计算25℃时下列反应之θm r G ∆及平衡常数K θ：H 2(g)+Cl 2(g)=2HCl(g)。

（3）在25℃使HCl 气体在密闭容器中离解，平衡时总压为p θ，求此时1cm 3混合气中含H 2多少cm 3?解：（1）H 2(g)+Cl 2(g)=2HCl(aq) ；设其平衡常数为θ1K（2）对于HCl(aq)= HCl(g) ；设其平衡常数为θ2Kθm r G ∆=-2×96500×(1.359-0)=-262287(J/mol) θ1K =exp[262287/(8.314×298)]=9.47×1045θ2K =2)66.47(101325/4.46⨯=4.3×10-7因为(1)+2×(2)=(3)所以K θ=θ1K ×(θ2K )2=9.47×1045×(4.3×10-7)2=1.75×1033（3）设H 2分压为x p θ，则 1.75×1033=22x)x 1(- ；解得x=2.39×10-17（p θ）（注意：1-x=1）由于分压之比=体积之比，所以1cm 3混合气中含H 2 2.39×10-17cm 38、电池Pt,Cl 2|HCl(aq),MnCl 2(aq)|MnO 2(s)的两极标准电极电势如下： E θ(MnO 2/H +,Mn 2+)=1.23V , E θ(Cl 2/Cl -)=1.358V（1）在标准状态下反应MnO 2(s)+4HCl(aq)=MnCl 2(aq)+Cl 2+2H 2O(l)能否进行？（2）若Mn 2+的浓度为1.0mol/L ，问要使上列反应正相进行，HCl 浓度至少应为多少？设活度因子均可当作1。

解：（1）E θ=1.23-1.358= -0.128V<0，在标准状态下不能进行。

（2）MnO 2+ 4HCl = MnCl 2+ Cl 2+2H 2OE =-0.128-41lg20592.0c>0 ；解得：c >12(mol/L)书上答案不对9、已知电池Pt,O 2(p θ)|NaOH(aq)|HgO,Hg 的电动势E (298K)=-0.3022V ，计算HgO 在25℃时的分解压力。

解：电池反应为：HgO=Hg + 0.5O 2 ，E θ=E =-0.3022V0592.0)3022.0(2lg -⨯=θK=-10.209 ，5.011)pp (1017.6θθ=⨯=-K，p =3.76×10-16(Pa)10、应用德拜-尤格尔极限公式计算25℃时5.0×10-3mol/kgZnCl 2溶液的γ±，并求下列电池的标准电动势：Zn|ZnCl 2(5.0×10-3mol/kg)|AgCl,Ag ，E =1.183V 解：Zn+2AgCl=2Ag+ZnCl 2I =0.5×(5.0×10-3×22+10.0×10-3×12)=1.5×10-20.015|12|05093.0lg ⨯⨯-=±γ=-0.01248 ，±γ=0.9717a B = 4（γ±·m B ）3=4×(0.9717×5.0×10-3)3=1.147×10-7 E θ=1.183+1101.147lg20592.0-7⨯=0.9776V书上答案不对11、电池Zn-Hg|ZnSO 4(aq)|PbSO 4,Pb-Hg 的E θ(298K)=0.4085V ，当ZnSO 4溶液浓度为5.0×10-4mol/kg 时，E (298K)=0.6114V ，求ZnSO 4的γ±，并与德拜-尤格尔极限公式计算值比较。

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《物理化学》教材习题参考解答

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第一篇化学热力学第一章热力学基本定律.1-1 0.1kg C6H6(l)在，沸点353.35K下蒸发，已知(C6H6) =30.80 kJ mol-1。

试计算此过程Q，W，ΔU和ΔH值。

解：等温等压相变。

n/mol =100/78 , ΔH = Q = n = 39.5 kJ , W= - nRT = -3.77 kJ , ΔU =Q+W=35.7 kJ1-2 设一礼堂的体积是1000m3，室温是290K，气压为pϑ，今欲将温度升至300K，需吸收热量多少?(若将空气视为理想气体，并已知其C p,m为29.29 J K-1·mol-1。

)解：理想气体等压升温（n变）。

Q=nC p,m△T=(1000pϑ)/(8.314×290)×C p,m△T＝1.2×107J1-3 2 mol单原子理想气体，由600K，1.0MPa对抗恒外压绝热膨胀到。

计算该过程的Q、W、ΔU和ΔH。

(Cp ,m=2.5 R)解：理想气体绝热不可逆膨胀Q＝0 。

ΔU＝W ，即nC V,m(T2-T1)= - p2 (V2-V1), 因V2= nRT2/ p2, V1= nRT1/ p1，求出T2=384K。

ΔU＝W＝nCV,m(T2-T1)＝-5.39kJ ，ΔH＝nC p,m(T2-T1)＝-8.98 kJ1-4 在298.15K，6×101.3kPa压力下，1 mol单原子理想气体进行绝热膨胀，最后压力为pϑ，若为；(1)可逆膨胀(2)对抗恒外压膨胀，求上述二绝热膨胀过程的气体的最终温度；气体对外界所作的功；气体的热力学能变化及焓变。

(已知C p,m=2.5 R)。

解：(1)绝热可逆膨胀:γ=5/3 , 过程方程p11-γT1γ= p21-γT2γ, T2=145.6 K ,ΔU＝W＝nC V,m(T2-T1)＝-1.9 kJ , ΔH＝nC p,m(T2-T1)＝-3.17kJ(2)对抗恒外压膨胀,利用ΔU＝W ，即nC V,m(T2-T1)= - p2 (V2-V1) ，求出T2=198.8K。

(完整word版)物理化学第7章 电化学参考答案

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第7章 电化学 习题解答1. 将两个银电极插入AgNO 3溶液，通以0.2 A 电流共30 min ，试求阴极上析出Ag 的质量。

解：根据BItM m zF=得 Ag Ag 0.23060107.87g 0.4025 g 196500ItM m zF⨯⨯⨯===⨯2. 以1930 C 的电量通过CuSO 4溶液，在阴极有0.009 mol 的Cu 沉积出来，问阴极产生的H 2的物质的量为多少？ 解：电极反应方程式为： 阴极 2C u 2e C u (s )+-+→阳极 222H O(l)H (g)2OH 2e --→++在阴极析出0.009 mol 的Cu ，通过的电荷量为:Cu Q (0.009296500) C 1737 C nzF ==⨯⨯=根据法拉第定律，析出H 2的物质的量为2H Cu 19301737mol 0.001 mol 296500Q Q Q n zFzF --====⨯ 3. 电解食盐水溶液制取NaOH ，通电一段时间后，得到含NaOH 1 mol/dm 3的溶液0.6 dm 3，同时在与之串联的铜库仑计上析出30.4 g 铜，试问制备NaOH 的电流效率是多少？ 解：根据铜库仑计中析出Cu(s)的质量可以计算通过的电荷量。

Cu Cu 30.4mol 0.957 mol 1163.52m n M ===⨯电 理论上NaOH 的产量也应该是0.957 mol 。

而实际所得NaOH 的产量为(1.0×0.6) mol = 0.6 mol所以电流效率为实际产量与理论产量之比，即0.6100%62.7%0.957η=⨯=4. 如果在10×10 cm 2的薄铜片两面镀上0.005 cm 厚的Ni 层[镀液用Ni(NO 3)2]，假定镀层能均匀分布，用 2.0 A 的电流强度得到上述厚度的镍层时需通电多长时间？设电流效率为96.0%。

已知金属的密度为8.9 g/cm 3，Ni(s)的摩尔质量为58.69 g/mol 。

程兰征版物理化学习题解答5

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第五章相平衡1、指出下面二组分平衡系统中的相数、独立组分数和自由度数。

（1）部分互溶的两个液相成平衡。

（2）部分互溶的两个溶液与其蒸气成平衡。

（3）气态氢和氧在25℃与其水溶液呈平衡。

（4）气态氢、氧和水在高温、有催化剂存在。

解：（1）C=2,φ=2,f=2-2+2=2（2）C=2,φ=3,f=2-3+2=1（3）C=3,φ=2,f=3-2+1=2（4）C=2,φ=1,f=2-1+2=32、固态NH4HS和任意量的H2S和NH3相混合，并按下列反应达成平衡：NH4HS（s）= H2S(g)+NH3(g)求（1）独立组分数（2）若将NH4HS(s)放在抽真空的容器内，达到化学平衡后，独立组分数和自由度数各为若干解：（1）C=3-1=2，f=2-2+2=2（2）C=3-1-1=1，f=1-2+2=13、右图为CO2的平衡相图示意图。

是根据该图回答下列问题：（1）使CO2在0℃时液化需要加多大压力（2）把钢瓶中的液体CO2项空气中喷出，大部分成为气体，一部分成为固体（干冰），温度下降到多少度，固体CO2才能形成（图略）（3）在空气中（101325Pa下）温度为多少度可使固体CO2不经液化而直接升华。

解：（1）3458kPa；（2）-56.6℃；（3）-78.5℃4、固体CO2的饱和蒸汽压在-103℃时等于，在-78.5℃时等于，求：（1）CO2的升华热；（2）在-90℃时CO2的饱和蒸汽压。

解：根据克-克方程（1）)5.19411701(314.8H 10.226101.325lnm vap -∆=，解得m vap H ∆=25733（J ·mol -1） （2）)5.19411831(314.825733p 101.325ln-=，解得p=(kPa)(书上答案少个0) 5、能否在容量的坩埚里熔化10kg 锡已知锡的熔点为232℃，H fus ∆=g ，固体锡的密度为7.18g/cm 3，dT/dp=×10-5K/kPa 。

物理化学课后解答第七章

物理化学课后解答第七章

7-3
已知 960℃下直径为 15X10-3m 的氧化铁球团在氢气流中被还原，实验
测得下列数据：
t/min 4.8 6.0 7.2 9.6 13.2 19.2 27.0
还原率/% 20
30
40
60
70
80 90
验证还原过程是否由界面化学反应控制。
作业反馈及疑难问题分析：
多数人只给出判断结论，没有给出判断过程，这是不合要求的，而且
T
1000℃下正反应的速率常数为 10.6m/s, 求还原率为 0.8 时的反应时 间。 作业反馈及疑难问题分析： 多数人能根据书中公式做对这题，做错了也是因为物理量单位出了问 题或不知道球形粒子雷诺数计算公式。特别要注意的是书中公式要求 气体浓度和固体密度单位应为 mol/m3。
7-5 已知钢液对炉壁耐火材料 试计算位于钢液熔池中深度为 0.6m 处，不为钢液进入的炉底耐火材 料内微孔隙的半径。已知钢液密度ρ= 7200kg / m3 。 作业反馈及疑难问题分析： 照书中公式多数人能做对这题。但一旦脱离书本，很少人能推出书中 公式，原因是很少人知道接触角的定义。
吨电炉钢去除 90%Mn 所需的时间。
作业反馈及疑难问题分析：
一半人能做对。关键是知道此题涉及流动体系均相传质边界层理论，
因此传质系数 kd
=
D δ
。
7-10
碱性炉渣炼钢反应 2(MnO)+[Si]=2[Mn]+(SiO2) 平衡常数 K0=1.5 (以质量分数表示浓度）。若渣中含 w(MnO)=5%,
7-1 还原性气体以 0.5m/s 速度流过直径 2mm 的球团，还原反应速度的控 制环节是还原气体在气相边界层中的扩散。实验测得气体动粘度系数 为 2.0X10-4 m2/s, 扩散系数为 2.0X10-4 m2/s，试求传质系数及边界层 厚度。可查得气体通过球体具有下列关系：