天津大學(xué)物理化學(xué)第五版下冊(cè)習(xí)題答案(含第六章)

1、第七章 電化學(xué)7.1 用鉑電極電解CuCl2溶液。通過(guò)的電流為20A，經(jīng)過(guò)15min后，問(wèn)：（1）在陰極上能析出多少質(zhì)量的Cu?（2）在的27，100kPa下陽(yáng)極上能析出多少體積的的Cl2（g）？解：電極反應(yīng)為：陰極：Cu2+ + 2e- Cu 陽(yáng)極： 2Cl- 2e- Cl2（g）則：z= 2根據(jù)：Q = nzF=It因此：m（Cu）=n（Cu） M（Cu）= 9.32610-263.546 =5.927g又因?yàn)椋簄（Cu）= n（Cl2） pV（Cl2）= n（Cl2）RT因此：7.2 用Pb（s）電極電解PbNO3溶液。已知溶液濃度為1g水中含有PbNO31.6610-2g。通電一定時(shí)間

2、后，測(cè)得與電解池串聯(lián)的銀庫(kù)侖計(jì)中有0.1658g的銀沉積。陽(yáng)極區(qū)的溶液質(zhì)量為62.50g，其中含有PbNO31.151g，計(jì)算Pb2+的遷移數(shù)。解法1：解該類問(wèn)題主要依據(jù)電極區(qū)的物料守恒（溶液是電中性的）。顯然陽(yáng)極區(qū)溶液中Pb2+的總量的改變?nèi)缦拢簄電解后(Pb2+)= n電解前(Pb2+)+ n電解(Pb2+)- n遷移(Pb2+)則：n遷移(Pb2+)= n電解前(Pb2+)+ n電解(Pb2+)- n電解后(Pb2+)n電解(Pb2+)= n電解(Ag) = n遷移(Pb2+)=6.15010-3+1.53710-3-6.95010-3=7.35810-4mol解法2：解該類問(wèn)題主要依據(jù)

3、電極區(qū)的物料守恒（溶液是電中性的）。顯然陽(yáng)極區(qū)溶液中的總量的改變?nèi)缦拢簄電解后()= n電解前() + n遷移()則：n遷移()=n電解后()- n電解前()n電解后()=n電解前()=n遷移() = 6.95010-3-6.15010-3 = 8.0010-4mol則： t（Pb2+）= 1 - t（）= 1 0.521 = 0.4797.3 用銀電極電解AgNO3溶液。通電一定時(shí)間后，測(cè)知在陰極上析出0.078g的Ag，并知陽(yáng)極區(qū)溶液中23.376g，其中含AgNO30.236g。已知通電前溶液濃度為1kg水中溶有7.39gAgNO3。求Ag+和遷移數(shù)。解法1：解法1：解該類問(wèn)題主要依據(jù)電

4、極區(qū)的物料守恒（溶液是電中性的）。顯然陽(yáng)極區(qū)溶液中Ag+的總量的改變?nèi)?。n電解后(Ag+)= n電解前(Ag+)+ n電解(Ag+)- n遷移(Ag+)則：n遷移(Ag+)= n電解前(Ag+)+ n電解(Ag+)- n電解后(Ag+)n電解(Ag+)=n遷移(Ag+) = 1.00710-3+7.22910-4-1.38910-3=3.40310-4mol則：t（）= 1 - t（Ag+）= 1 0.471 = 0.53解法2：解該類問(wèn)題主要依據(jù)電極區(qū)的物料守恒（溶液是電中性的）。顯然陽(yáng)極區(qū)溶液中的總量的改變?nèi)缦拢簄電解后()= n電解前() + n遷移()則：n遷移()=n電解后()- n

5、電解前()n電解后()=n電解前()=n遷移() = 1.38910-3-1.00710-3 = 3.82010-4moln電解(Ag+)=則： t（Ag+）= 1 - t（）= 1 0.528 = 0.477.4 在一個(gè)細(xì)管中，于0.3327moldm-3的GdCl3溶液的上面放入0.073moldm-3的LiCl溶液，使它們之間有一個(gè)明顯的界面。令5.594mA的電流直上而下通過(guò)該管，界面不斷向下移動(dòng)，并且一直是很清晰的。3976s以后，界面在管內(nèi)向下移動(dòng)的距離相當(dāng)于1.002cm-3的溶液在管中所占的長(zhǎng)度。計(jì)算在實(shí)驗(yàn)溫度25下，GdCl3溶液中的t（Gd3+）和t（Cl-）。解：此為用界

6、面移動(dòng)法測(cè)量離子遷移數(shù)。1.002cm-3溶液中所含Gd3+的物質(zhì)的量為：n（Gd3+）= cV= 0.033271.00210-3 = 3.333710-5mol所以Gd3+和Cl-的的遷移數(shù)分別為：t（Cl-）= 1 - t（Gd3+）= 1 -0.434 = 0.5667.5 已知25時(shí)0.02moldm-3KCl溶液的電導(dǎo)率為0.2768Sm-1。一電導(dǎo)池中充以此溶液，在25時(shí)測(cè)得其電阻為453W。在同一電導(dǎo)池中裝入同樣體積的質(zhì)量濃度為0.555 moldm-3的CaCl2溶液，測(cè)得電阻為1050。計(jì)算（1）電導(dǎo)池系數(shù)；（2）CaCl2溶液的電導(dǎo)率；（3）CaCl2溶液的摩爾電導(dǎo)率。解

7、：（1）電導(dǎo)池系數(shù)為 則： Kcell= 0.2768453 = 125.4m-1（2）CaCl2溶液的電導(dǎo)率（3）CaCl2溶液的摩爾電導(dǎo)率7.6.已知25時(shí)，。試計(jì)算及。解：離子的無(wú)限稀釋電導(dǎo)率和電遷移數(shù)有以下關(guān)系或 =-= 0.012625-6.19510-3 = 6.43010-3Sm2mol-17.7 25將電導(dǎo)率為0.14Sm-1的KCl溶液裝入一電導(dǎo)池中，測(cè)得其電阻為525W。在同一電導(dǎo)池中裝入0.1 moldm-3的NH3H2O溶液，測(cè)得電阻為2030W。利用表7.3.2中的數(shù)據(jù)計(jì)算NH3H2O的解離度及解離常熟。解：查表知NH3H2O無(wú)限稀釋摩爾電導(dǎo)率為= 73.510-4+

8、19810-4 =271.510-4Sm2mol-17.8 25時(shí)水的電導(dǎo)率為5.510-6 Sm-1，密度為997.0kgm-2。H2O中存在下列平衡：H2O H+ OH-，計(jì)算此時(shí)H2O的摩爾電導(dǎo)率、解離度和H+的濃度。已知：L(H+) = 349.6510-4Sm2mol-1，L(OH-) = 198.010-4Sm2mol-1。解： 7.9已知25時(shí)水的離子積Kw=1.00810-14，NaOH、HCl和NaCl的分別等于0.024811 Sm2mol-1，0.042616 Sm2mol-1和0.0212545 Sm2mol-1。（1）求25時(shí)純水的電導(dǎo)率；（2）利用該純水配制AgBr

9、飽和水溶液，測(cè)得溶液的電導(dǎo)率（溶液）= 1.66410-5 Sm-1，求AgBr（s）在純水中的溶解度。已知：L（Ag+）= 61.910-4Sm2mol-1，L（Br-）=78.110-4Sm2mol-1。解：（1）水的無(wú)限稀釋摩爾電導(dǎo)率為純水的電導(dǎo)率即有：（2）（溶液）=（AgBr）+（H2O）即：（AgBr）=（溶液）-（H2O） =1.66410-5 5.50010-6 = 1.11410-5 Sm-17.10 應(yīng)用德拜-休克爾極限公式計(jì)算25時(shí)0.002molkg-1CaCl2溶液中（Ca2+）、（Cl-）和。解：離子強(qiáng)度根據(jù)：即有：7.11 現(xiàn)有25時(shí)，0.01molkg-1BaC

10、l2溶液。計(jì)算溶液的離子強(qiáng)度I以及BaCl2的平均離子活度因子和平均離子活度。解：離子強(qiáng)度根據(jù)：7.12 25時(shí)碘酸鋇Ba(IO4)2在純水中的溶解度為5.4610-4moldm-3。假定可以應(yīng)用德拜-休克爾極限公式，試計(jì)算該鹽在0.01 moldm-3中CaCl2溶液中的溶解度。解：先利用25時(shí)碘酸鋇Ba(IO4)2在純水中的溶解度求該溫度下其溶度積。由于是稀溶液可近似看作bBcB，因此，離子強(qiáng)度為 設(shè)在0.01 moldm-3中CaCl2溶液中Ba(IO4)2的溶解度為，則整理得到 采用迭代法求解該方程得=0.6563 所以在0.01 moldm-3中CaCl2溶液中Ba(IO4)2的溶解

11、度為cBbB= 7.56610-4moldm-37.13 電池Pt|H2（101.325kPa）|HCl（0.10 molkg-1）|Hg2Cl2（s）|Hg電動(dòng)勢(shì)E與溫度T的關(guān)系為：（1）寫出電池反應(yīng)；（2）計(jì)算25時(shí)該反應(yīng)的rGm、rSm、rHm以及電池恒溫可逆放電時(shí)該反應(yīng)過(guò)程的Qr,m。（3）若反應(yīng)在電池外在同樣條件恒壓進(jìn)行，計(jì)算系統(tǒng)與環(huán)境交換的熱。解：（1）電池反應(yīng)為（2）25時(shí)因此，rGm= -zEF = -1965000.3724 = -35.94 kJmol-1rHm =rGm +TrSm = -35.94 + 14.64298.1510-3 = -31.57 kJmol-1Qr

12、,m = TrSm = 4.36 kJmol-1（3）Qp,m =rHm = -31.57 kJmol-17.14 25時(shí)，電池Zn|ZnCl2（0.555 molkg-1）|AgCl（s）|Ag的電動(dòng)勢(shì)E = 1.015V。已知E（Zn2+|Zn）=-0.7620V，E（Cl-|AgCl|Ag）=0.2222V，電池電動(dòng)勢(shì)的溫度系數(shù)為：（1）寫出電池反應(yīng)；（2）計(jì)算反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K；（3）計(jì)算電池反應(yīng)的可逆熱Qr,m；（4）求溶液中ZnCl2的平均離子活度因子。解：（1）電池反應(yīng)為Zn（s）+ 2AgCl（s）= Zn2+ + 2Cl- + 2Ag（s）（2）即：K= 1.901033（

13、3）（4） = 0.50997.15 甲烷燃燒過(guò)程可設(shè)計(jì)成燃料電池，當(dāng)電解質(zhì)微酸性溶液時(shí)，電極反應(yīng)和電池反應(yīng)分別為：陽(yáng)極：CH4（g）+ 2H2O（l）= CO2（g）+ 8H+ + 8e-陰極：2 O2（g）+ 8H+ + 8e- = 2H2O（l）電池反應(yīng)： CH4（g）+ 2 O2（g）= CO2（g）+ 2H2O（l）已知，25時(shí)有關(guān)物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯函數(shù)為：物質(zhì)CH4（g）CO2（g）H2O（l）-50.72-394.359-237.129計(jì)算25時(shí)該電池的標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)。解：因?yàn)椋?.16寫出下列各電池的電池反應(yīng)。應(yīng)用表7.7.1的數(shù)據(jù)計(jì)算25時(shí)各電池的電動(dòng)勢(shì)、各電池反應(yīng)的摩爾G

14、ibbs函數(shù)變及標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)，并指明的電池反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行。（1）Pt|H2（100kPa）|HCl（a=0.8）|Cl2（100kPa）| Pt（2）Zn| Zn Cl2（a=0.6）|AgCl（s）|Ag（3）Cd| Cd 2+（a=0.01）Cl-（a=0.5）| Cl2（100kPa）| Pt解：（1）電池反應(yīng)： H2（g）+ Cl2（g）= 2HClK= 8.241045（2）電池反應(yīng)： Zn（s）+ 2AgCl（s）= ZnCl2 + 2Ag（s）K= 1.8981033（3）電池反應(yīng)： Cd（s）+ Cl2（g）= Cd 2+ + 2Cl-K= 3.5510597.17 應(yīng)用表7

15、.4.1的數(shù)據(jù)計(jì)算下列電池在25時(shí)的電動(dòng)勢(shì)。Cu| CuSO4 （b1=0.01molkg-1）CuSO4 （b2=0.1molkg-1）| Cu解：該電池為濃差電池，電池反應(yīng)為CuSO4 （b2=0.1molkg-1） CuSO4 （b1=0.01molkg-1）查表知，（CuSO4，b1=0.01molkg-1）= 0.41（CuSO4，b2=0.1molkg-1）= 0.167.18在25時(shí)，電池Pt|H2（100kPa）|HCl（b=0.10 molkg-1）|Cl2（100kPa）|Pt電動(dòng)勢(shì)為1.4881V，試計(jì)算HCl溶液中HCl的平均離子活度因子。 解：該電池的電池反應(yīng)為H2（

16、g，100kPa）+ Cl2（g，100kPa）= 2HCl（b=0.10 molkg-1） 根據(jù)Nernst方程7.19 25時(shí)，實(shí)驗(yàn)測(cè)定電池Pb| PbSO4（s）| H2SO4（0.01 molkg-1）| H2（g，p）| Pt的電動(dòng)勢(shì)為0.1705V。已知25時(shí)，（H2SO4，aq）=（，aq）= -744.53kJmol-1，（PbSO4，s）= -813.0kJmol-1。（1）寫出上述電池的電極反應(yīng)和電池反應(yīng)；（2）求25時(shí)的E（| PbSO4|Pb）；（3）計(jì)算0.01 molkg-1 H2SO4溶液的a和。解：（1）上述電池的電極反應(yīng)和電池反應(yīng)如下正極：2H+ + 2e-

17、= H2（g，p）負(fù)極：Pb（s）+ - 2e- = PbSO4（s）電池反應(yīng)：H2SO4（0.01 molkg-1）+ Pb（s） = PbSO4（s）+ H2（g，p）（2） 因?yàn)椋海?）7.20 濃差電池PbPbSO4（s）CdSO4（b1，1）CdSO4（b2，2）PbSO4（s）Pb，其中b1=0.2 molkg-1，1=0.1；b2=0.02 molkg-1，2=0.32，已知在兩液體接界處Cd2+離子的遷移數(shù)的平均值為t（Cd2+）=0.37。（1）寫出電池反應(yīng)；（2）計(jì)算25 C時(shí)液體接界電勢(shì)E(液界)及電池電動(dòng)勢(shì)E；解：電池反應(yīng)CdSO4（a，1） CdSO4（a，2） 由7

18、.7.6式 電池電動(dòng)勢(shì)7.21為了確定亞汞離子在水溶液中是以Hg+還是以形式存在，涉及了如下電池測(cè)得在18時(shí)的E= 29 mV，求亞汞離子的形式。 解：設(shè)硝酸亞汞的存在形式為，則電池反應(yīng)為電池電動(dòng)勢(shì)為作為估算，可以取。所以硝酸亞汞的存在形式為。7.22 電池PtH2（g，100kPa）待測(cè)pH的溶液1moldm-3KClHg2Cl2（s）Hg，在25時(shí)測(cè)得電池電動(dòng)勢(shì)E=0.664V，試計(jì)算待測(cè)溶液的pH。解：電極及電池反應(yīng)為陽(yáng)極：H2（g，100kPa）- 2e- = 2H+陰極：Hg2Cl2（s）+ 2e- = 2 Hg（l）+ 2 Cl-電池反應(yīng)：H2（g，100kPa）+ ：Hg2Cl2

19、（s）= 2 Hg（l）+ 2H+ + 2 Cl-查表知（表7.8.1），在所給條件下甘汞電極的電極電勢(shì)為，則：a（H+）= 3.2110-7pH=lg a（H+）= lg3.2110-7 = 6.497.23 在電池PtH2（g，100kPa）HI溶液（a=1）I2（s）Pt中，進(jìn)行如下電池反應(yīng)：（1）H2 （g，100kPa）+ I2 （s）2HI（a=1）（2）H2（g，p） + I2（s） HI（aq,a=1） 應(yīng)用表7.7.1的數(shù)據(jù)計(jì)算兩個(gè)電池反應(yīng)的E、和K。解：（1）電池反應(yīng)為H2 （g，100kPa）+ I2 （s）2HI（a=1）時(shí)，電池反應(yīng)處于標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，即有： E = EI-（

20、a=1）I2Pt- EH+（a=1）H2（g，100kPa）Pt= EI-溶液（a=1）I2（s）Pt= 0.5353V （2）電動(dòng)勢(shì)值不變，因?yàn)殡妱?dòng)勢(shì)是電池的性質(zhì)，與電池反應(yīng)的寫法無(wú)關(guān)， E= 0.5353V Gibbs 自由能的變化值降低一半，因?yàn)榉磻?yīng)進(jìn)度都是1 mol ，但發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)的量少了一半，即 根據(jù)平衡常數(shù)與Gibbs 自由能變化值的關(guān)系， 7.24 將下列反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池，并應(yīng)用表7.7.的數(shù)據(jù)計(jì)算25時(shí)電池反應(yīng)的和K。（1）2Ag + + H2 （g）= 2 Ag + 2H+（2）Cd + Cu2+ = Cd2+ + Cu（3）Sn2+ + Pb2+ = Sn4+ + Pb

21、（4）2Cu+ = Cu2+ + Cu解：（1）PtH2（g，100kPa）H+（a=1）Ag +（a=1）AgE（1） = E（右）- E（左）= 0.7994V （2）CdCd2+（a=1）Cu2+（a=1）Cu同理可求：E（2） = E（右）- E（左）=0.3417-（-0.4032）=0.7449V （3）PtSn2+（a=1），Sn4+（a=1）Pb2+（a=1）Pb同理可求：E（3） = E（右）- E（左）= -0.1264 0.151 = -0.2774V （4）PtCu+ （a=1），Cu 2+（a=1）Cu +（a=1）Cu同理可求：E（4） = E（右）- E（左）=

22、0.521 0.153 = 0.368V 7.25 將反應(yīng)Ag（s） + Cl2 （g）= AgCl（s）設(shè)計(jì)成原電池，已知在25時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)E（Ag +Ag）= 0.7994V，E（Cl-Cl2（g）Pt）=1.3579V。（1）寫出電極反應(yīng)和電池圖示；（2）求25時(shí)電池可逆放電2F電荷量時(shí)的熱Qr；（3）求25時(shí)AgCl的活度積。解：（1）電極反應(yīng)和電池圖示如下：陽(yáng)極：Ag（s）+ Cl- - e- = AgCl（s） 陰極：Cl2 （g）+ e- = Cl-電池圖示：Ag|AgCl（s）|Cl- a（Cl-）|Cl2（g，）|Pt同理同理可求：Qr = n T= 2298.15（-5

23、7.96）= -34.56kJ （3）E = E（右）- E（左）= 1.3579 E（Cl-AgCl（s） Ag ）E（Cl-AgCl（s） Ag ）= 1.3579 1.1378 = 0.2201V解法1：設(shè)計(jì)原電池：AgAg +Cl-AgCl（s） Ag電池反應(yīng)：AgCl（s） Ag + + Cl-解法2：根據(jù)能斯特方程：則：7.26 25時(shí)，電池PtH2（g，100kPa）H2SO4（b）Ag2 SO4（s）Ag的標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)E=0.627V。已知E（Ag +Ag）= 0.7994V。（1）寫出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)；（2）25時(shí)實(shí)驗(yàn)測(cè)得H2SO4濃度為b時(shí)，上述電池的電動(dòng)勢(shì)為0.623V。

24、已知此H2SO4溶液的離子平均活度因子= 0.7，求b為多少；（3）計(jì)算Ag2 SO4（s）的活度積。解：（1）電極反應(yīng)和電池反應(yīng)如下：陽(yáng)極：H2（g，100kPa）- 2e- = 2H+陰極：Ag2 SO4（s）+ 2e- = 2Ag（s）+ 電池反應(yīng)：H2（g，100kPa）+ Ag2 SO4（s）= 2Ag（s）+ 2H+ + （2）E = E（右）- E（左）= E（Ag2 SO4（s）Ag）- EH+ |H2（g）|Pt即：E（Ag2 SO4（s）Ag）= 0.627V 則：b = 0.9984 molkg-1（3）7.27 （1）已知25時(shí)，H2O（l）的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓和標(biāo)準(zhǔn)摩爾生

25、成吉布斯函數(shù)分別為-285.83 kJmol -1和-237.129 kJmol -1。計(jì)算在氫-氧燃料電池中進(jìn)行下列反應(yīng)時(shí)電池的電動(dòng)勢(shì)及其溫度系數(shù)，（2）應(yīng)用表7.7.1的數(shù)據(jù)計(jì)算上述電池的電動(dòng)勢(shì)。解：（1）同理同理可求：即：（3）設(shè)計(jì)原電池為：PtH2（g，100kPa）H+（a=1）O2（g，100kPa）Pt E = E（右）- E（左）= EOH- |O2（g，p）|Pt- EH+ |H2（g，p）|Pt= 1.229V7.28 已知25 時(shí)E（Fe3+ | Fe）= -0.036V，E（Fe3+， Fe2+）=0.770V。試計(jì)算25 C時(shí)電極Fe2+ | Fe的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)E（F

26、e2+ | Fe）。解：上述各電極的電極反應(yīng)分別為Fe3+ + 3e- = Fe （1）Fe3+ + e- = Fe2+ （2）Fe2+ + 2e- = Fe （3）顯然，（3）=（1）-（2），因此7.29 已知25 時(shí)AgBr的溶度積，E（Ag +Ag）= 0.7994V，E（Br-Br 2（g）Pt）=1.006V。試計(jì)算25時(shí)。（1）銀-溴化銀電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)E（Br-Ag Br（s） Ag ）；（2）Ag Br（s）的標(biāo)準(zhǔn)生成吉布斯函數(shù)。解：（1）設(shè)計(jì)電池AgAg+Br-Ag Br（s） Ag，電池反應(yīng)為Ag Br（s） Ag+ + Br-根據(jù)Nernst方程沉淀反應(yīng)平衡時(shí)E=0，

27、所以（2）設(shè)計(jì)電池設(shè)計(jì)電池AgAg Br（s）Br- Br2（l） Pt，電池反應(yīng)為Ag（s）+ Br2（l）=Ag Br（s） 該反應(yīng)為Ag Br（s）的生成反應(yīng)，7.30 25 時(shí)用鉑電極電解1moldm -3的H2SO4。（1）計(jì)算理論分解電壓；（2）若兩電極面積均為1cm3，電解液電阻為100，H2（g）和O2（g）的超電勢(shì)與電流密度的關(guān)系分別為：?jiǎn)柈?dāng)通過(guò)的電流為1 mA時(shí)，外加電壓為若干。解：（1）電解H2SO4溶液將形成電池：PtH2（g，100kPa）H+（a=1）O2（g，100kPa）Pt該電池的電動(dòng)勢(shì)1.229 V即為H2SO4的理論分解電壓。（2）計(jì)算得到H2（g）和O2

28、（g）的超電勢(shì)分別為電解質(zhì)溶液電壓降：10-3 100 = 0.1 V因此外加電壓為：1.229 + 0.1 + 0.7080 + 0.1180 = 2.155V請(qǐng)瀏覽后下載，資料供參考，期待您的好評(píng)與關(guān)注！第十章 界面現(xiàn)象10.1 請(qǐng)回答下列問(wèn)題：（1）常見的亞穩(wěn)定狀態(tài)有哪些？為什么會(huì)產(chǎn)生亞穩(wěn)定狀態(tài)？如何防止亞穩(wěn)定狀態(tài)的產(chǎn)生？解：常見的亞穩(wěn)定狀態(tài)有：過(guò)飽和蒸汽、過(guò)熱或過(guò)冷液體和過(guò)飽和溶液等。產(chǎn)生亞穩(wěn)定狀態(tài)的原因是新相種子難生成。如在蒸氣冷凝、液體凝固和沸騰以及溶液結(jié)晶等過(guò)程中，由于要從無(wú)到有生產(chǎn)新相，故而最初生成的新相，故而最初生成的新相的顆粒是極其微小的，其表面積和吉布斯函數(shù)都很大，因此在

29、系統(tǒng)中產(chǎn)生新相極其困難，進(jìn)而會(huì)產(chǎn)生過(guò)飽和蒸氣、過(guò)熱或過(guò)冷液體和過(guò)飽和溶液等這些亞穩(wěn)定狀態(tài)，為防止亞穩(wěn)定態(tài)的產(chǎn)生，可預(yù)先在系統(tǒng)中加入少量將要產(chǎn)生的新相種子。（2）在一個(gè)封閉的鐘罩內(nèi)，有大小不等的兩個(gè)球形液滴，問(wèn)長(zhǎng)時(shí)間恒溫放置后，會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？解：若鐘罩內(nèi)還有該液體的蒸氣存在，則長(zhǎng)時(shí)間恒溫放置后，出現(xiàn)大液滴越來(lái)越大，小液滴越來(lái)越小，并不在變化為止。其原因在于一定溫度下，液滴的半徑不同，其對(duì)應(yīng)的飽和蒸汽壓不同，液滴越小，其對(duì)應(yīng)的飽和蒸汽壓越大。當(dāng)鐘罩內(nèi)液體的蒸汽壓達(dá)到大液滴的飽和蒸汽壓時(shí)。該蒸汽壓對(duì)小液滴尚未達(dá)到飽和，小液滴會(huì)繼續(xù)蒸發(fā)，則蒸氣就會(huì)在大液滴上凝結(jié)，因此出現(xiàn)了上述現(xiàn)象。（3）物理吸附和

30、化學(xué)吸附最本質(zhì)的區(qū)別是什么？解：物理吸附與化學(xué)吸附最本質(zhì)的區(qū)別是固體與氣體之間的吸附作用力不同。物理吸附是固體表面上的分子與氣體分子之間的作用力為范德華力，化學(xué)吸附是固體表面上的分子與氣體分子之間的作用力為化學(xué)鍵力。（4）在一定溫度、壓力下，為什么物理吸附都是放熱過(guò)程？解：在一定溫度、壓力下，物理吸附過(guò)程是一個(gè)自發(fā)過(guò)程，由熱力學(xué)原理可知，此過(guò)程系統(tǒng)的G0。同時(shí)氣體分子吸附在固體表面，有三維運(yùn)動(dòng)表為二維運(yùn)動(dòng)，系統(tǒng)的混亂度減小，故此過(guò)程的S0。根據(jù)G=H-TS可得，物理吸附過(guò)程的H0。在一定的壓力下，吸附焓就是吸附熱 ，故物理吸附過(guò)程都是放熱過(guò)程。10.2 在293.15K及101.325kPa下

31、，把半徑為110-3m的汞滴分散成半徑為110-9m小汞滴，試求此過(guò)程系統(tǒng)的表面吉布斯函數(shù)變?yōu)槎嗌伲恳阎谋砻鎻埩?.4865Nm-1。解：設(shè)大汞滴的半徑為r1，小汞滴的半徑為r2，小汞滴的數(shù)目為N，因?yàn)榉稚⑶昂蟮囊约安蛔儯?0.3計(jì)算373.15K時(shí)，下列情況下彎曲液面承受的附加壓。已知373.15K時(shí)水的表面張力為58.9110-3 Nm-1。（1）水中存在的半徑為0.1m的小氣泡；（2）空氣中存在的半徑為0.1m的小液滴；（3）空氣中存在的半徑為0.1m的小氣泡。解：根據(jù)（1）（2）（3）空氣中存在的小氣泡有內(nèi)外兩個(gè)表面，且r內(nèi)r外。即：10.4 293.15K時(shí)，將直徑為0.1m

32、m的玻璃毛細(xì)管插入乙醇中。問(wèn)需要在管內(nèi)加入多大的壓力才能防止液面上升？如不加任何壓力，平衡后毛細(xì)管內(nèi)液面高度為多少？已知該溫度下乙醇的表面張力為22.310-3 Nm-1，密度為789.4kgm-3，重力加速度為9.8ms-2。設(shè)乙醇能很好地潤(rùn)濕玻璃。解：為防止管內(nèi)液面上升，則所加壓力恰好等于管內(nèi)附加壓，即即：10.5 水蒸氣迅速冷卻至298.15K時(shí)可達(dá)過(guò)飽和狀態(tài)。已知該溫度下的表面張力為71.9710-3 Nm-1，密度為997kgm-3。當(dāng)過(guò)飽和水蒸氣壓力為平液面水的飽和蒸汽壓的4倍時(shí)，計(jì)算。（1）開始形成水滴的半徑；（2）每個(gè)水滴中所含水分子的個(gè)數(shù)。解：（1）根據(jù)Kelvin公式：（2

33、）10.6 已知CaCO3（s）在773.15K時(shí)的密度3900kgm-3，表面張力為121010-3 Nm-1，分解壓力為101.325Pa。若將CaCO3（s）研磨成半徑為30nm（1nm=10-9m）的粉末，求其在773.15K時(shí)的分解壓力。解：根據(jù)Kelvin公式：10.7 在一定溫度下，容器中加入適量的完全不互溶的某油類和水，將一直半徑為r的毛細(xì)管垂直地固定在油-水界面之間，如下圖（a）所示。已知誰(shuí)能侵潤(rùn)毛細(xì)管壁，有則不能。在與毛細(xì)管同樣性質(zhì)的玻璃板上，滴上一小滴水。再在水上覆蓋油，這時(shí)水對(duì)玻璃的潤(rùn)濕角為，如下圖（b）所示。油和水的密度分別用O和W表示，AA/為油-水界面，油層的深度

34、為h/。請(qǐng)導(dǎo)出水在毛細(xì)管中上升的高度h與油-水界面張力OW之間的定量關(guān)系。解：水在毛細(xì)管中上升的高度h是油-水界面產(chǎn)生附加壓導(dǎo)致的。 10.8 在351.15K時(shí)，用焦炭吸附NH3氣測(cè)得如下數(shù)據(jù)，設(shè)Vap關(guān)系符合Va = kpn方程。p/kPa0.72241.3071.7232.8983.9317.52810.102Va/dm3kg-110.214.717.323.728.441.950.1試求方程Va = kpn中k及n的數(shù)值。解：將方程Va = kpn兩邊取對(duì)數(shù)得：ln（p/kPa）-0.32520.26770.54411.06401.36892.01862.3127ln（Va/dm3kg

35、-1）2.32232.68782.85073.16552.34643.73533.9140ln（Va/dmkg-1）ln（p/kPa ）作圖從而可求k及n的數(shù)值。n = 0.601910.9 已知273.15K時(shí)，用活性炭吸附CHCl3，其飽和吸附量為93.8dm3kg-1，若CHCl3的分壓為13.375kPa，其平衡吸附量為82.5 dm3kg-1。試求：（1）朗繆爾吸附等溫的b值；（2）CHCl3的分壓為6.6672 kPa時(shí)，平衡吸附量為若干？解：（1）根據(jù)朗繆爾吸附等溫式：（2）10.10 473.15K時(shí)，測(cè)定氧氣某催化劑表面上的吸附作用，當(dāng)平衡壓力分別為101.325kPa及10

36、13.25kPa時(shí)，每千克催化劑的表面吸附氧的體積分別為2.510-3m3及4.210-3m3（已換算為標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積），假設(shè)該吸附作用服從朗繆爾公式，試計(jì)算當(dāng)氧的吸附量為飽和吸附量的一半時(shí)，氧的平衡壓力為若干？解：根據(jù)朗繆爾吸附等溫式：將上式重排得：即有：由（1）式和（2）式可得：當(dāng)Va=/2時(shí)，有10.11 在291.15K的恒溫條件下，用骨炭從醋酸水溶液中吸附醋酸。在不同的平衡濃度下，每千克骨炭吸附醋酸的物質(zhì)的量如下：c/10-3moldm-32.022.463.054.105.8112.8100200300na/molkg-10.2020.2440.2990.3940.5411.05

37、3.384.034.57將上述數(shù)據(jù)關(guān)系用朗繆爾吸附等溫式關(guān)系表示，并求出式中的常數(shù)及b。解：（1）根據(jù)朗繆爾吸附等溫式用于固體對(duì)溶液中溶質(zhì)的吸附，其表達(dá)式為：以c作圖為線性關(guān)系，由上述表格數(shù)據(jù)作圖得方程如下：= 5.008 molkg-1 b = 20.79 mol-1dm310.12 在77.2K時(shí)，用微型硅鋁酸吸附N2（g），在不同的平衡壓力下，測(cè)得每千克催化劑吸附的N2（g）在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積數(shù)據(jù)如下：表10.12p/kPa8.699313.63922.11229.92438.910Va/dm3kg-1115.58126.3150.69166.38184.42已知77.2K時(shí)N2（g）的飽和蒸氣壓為99.125kPa，每個(gè)N2分子截面積a=16.210-29m2。試用BET公式計(jì)算該催化劑的比表面積。解：由BET吸附等溫式可知作圖呈現(xiàn)線性關(guān)系，其方程如下：p/p*0.087760.1