華東理工白卷計算題解答

1、第7章化學動力學、已知氣相反應AB+C為二級反應，若反應在恒容的容器中進行，反應溫度為100C,開始時只有純A。當反應10分鐘后測得系統(tǒng)總壓為24.58kPa,其中A的摩爾分數為0.1085，試求：10分鐘時A的轉化率；(2)反應的半衰期；(3)反應速率常數(mol-1dm3s-1)答：(1)AB+Ct=t1可得1Va，1Va1Va10.108510.10850.8042°3146s°1.5594.3910PaP，P“獸匹24.58010851362kPa。AOA011108042pA01362103,33,3CA0A04.39molm4.3910moldm，RT8.314

2、373.15kA0.8042,1,3131559moldmstcA0110604.391010.80421/2k1,Ea1二、在一恒容容器中，反應物人發(fā)生如下平行反應AUk2,Ea2(1)實驗測得50C時Cp/Cs恒為2。當反應10分鐘后，A的轉化率為轉化率為75%。試確定反應級數和速度常數50%;反應時間延長一倍,k1和k2(2)當溫度提高10C時，測得Cp/cs恒為3。試求活化能Ea1與Ea2之差。答：(1)半衰期與初濃度無關，為一級反應。k1ln2k2福_122，k10.0462min1,kA1瓦eEa1Ea2偵，也k2A2k1k2k1T2T111Ea1Ea2'RT21T1k2l

3、n323Ea1k也k2Ea20.0231minln210.0693min1101。Ea1Ea2RTEa1Ea2T2RT2T1ln|333323333EEa18.314三、已知乙醛熱分解反應CH3CHOCH4+COEa,36.3kJa2的機理如下:mol1ok1CH3CHO1CH3-+CH3CHOk3CH3-+CHO-k2CH4+CH2CHO-CO+CH3-八八k4八CH3-+CH3C2H6E1E2CH2CHO-E3E4試建立總包反應的動力學方程(以些世表示)dt(2)若已知各基元反應的活化能分別為E1、E2、E3和E4,求總包反應的表觀活化能。dt答：(1)dCH3?k1CH3CHOk2CH3

4、?CH3CHOk3CH2CHO?2k4CH3?20dCH2CHO?k2CH3?CH3CHOk3CH2CHO?01/2二式相加，k1CH3CHO2k4CH3?20,CH3?±LcH3CHO2k4dCH4k2CH3?CH3CHOk2k11/23/2CH3CHOdt2k4k11/2EE12k4'EaE22(2)kk2E1E4四、設反應AP按如下機理進行AAk1AAAk2PAAk1AA兩種處理法得試用平衡態(tài)處理法和恒穩(wěn)態(tài)處理法建立該反應的速率方程，并指出在什么條件下,到的速率方程相同。解：（1）用平衡態(tài)處理法：CACAk12"CACAk1k1Ca'k1dCpdtk?

5、CAk*2k1Ca（2）用恒穩(wěn)態(tài)處理法dCA.2.k1CAk2CAdtk1CACA0,Cakc：dCpEcAk2kiCadtk2kiCa當氣體壓力較局時，dCck&k1CAk2,p&,四種處埋萬法得到日勺速卒萬程粗問。dtk1第12章獨立子系統(tǒng)的統(tǒng)計熱力學1、試計算1mol氯氣（單原子分子）在202650Pa、25C時的配分函數。已知氯的摩爾質量為39.944103kgmol1,k13.8071024JK1,h0.662621033Js,Na6.0221023。3/2nRT2兀MkT2PNAh解:3/2qt2冗mkT"73/218.3145298.2202650324

6、302.98710239.9441013.80710298.2_233326.02210230.6626210332、有一子數為N的平衡的獨立子系統(tǒng)，200K時它的子僅分布在三個能級上，能級的能量和簡并度分別為：10,2，k100K,3/k300K,g1,g23,g35,k為玻爾茲曼常數。試計算：（1）200K時的子配分函數；（2）200K時子在能級2上出現(xiàn)的概率；（3）當kTi時，子在三個能級上出現(xiàn)的概率之比。解:(1)qigie1kT1e0e3e100/2005e300/20011.821.123.94Kl2kT100/2001.82N2g2e3e0.462Nq3.943.94當kTi時，

7、eikT1,.N1nN2N3:N:Ng1.g2.g31:3:53、獨立的離域子系統(tǒng)的痼與配分函數的關系為:SnRTlnqnRlnqnRnRlnnL試計算1molXe（標）氣體在101325Pa和165.1K時的熱痼。已知Xe的摩爾質量為1131.3gmol,0.662621033Js,k13.80710L6.02223.110mol。解：VRT8.3145165.11.35510101325131.3103亦kg2.1806.02210231025kgqtV3/22丸mkTh21.35510222.180_25_24102513.80710240.66262103323/2165.18.127

8、1030nRTlnqTnRlnq5nRnRlnnLnRlnqlnnL218.31455-ln8.12723023110ln16.02210JK157.3J第15章界面化學一、試指出下列哪些偏導數是表面張力?答：（2）、A()(2)H()(3)G()AsT,p,njAsS,p,njAsT,p,nH()(5)U()(6)A()AsT,p,njAsT,p,njAsS,U,nj、按照Gibbs界面模型，界面相的熱力學基本方程dG（）=?恒溫下，在一帶有活塞的汽缸里，半徑為r的純物質微小液滴與其蒸氣達到氣液平衡。試按照Gibbs界面模型，寫出界面相的熱力學基本方程dA（）?答：dG()S()dT()dA

9、sidn"（吉布斯模型）。dA()S()dT()p()dV()dAsi()dni()dA。三、下圖表示四根毛細管插入某種液體后所引起的液面升高或降低，試指出何者是正確的?答：（b）、（c）(b)(c)同四、在一個錐形容器中，放入一滴液體，若液面微微呈凸形，如下圖所示其是潤濕還是不潤濕。（90）潤濕答:。試畫出接觸角，并判斷五、若將一表面積為As的固體在某液體中浸濕。試表示該過程的吉氏函數變化，并用楊氏方程證明,該固體一定能被該液體所潤濕。答:G"Icosgsis0,<90°,所以能潤濕。cosJgi六、已知水能潤濕玻璃。今將三根半徑不同的玻璃毛細管放在空氣中

10、，試簡要描述，當空氣的濕度逐漸增大時，三根毛細管中所發(fā)生的變化。答：半徑最小的毛細管中首先出現(xiàn)液態(tài)水，然后半徑稍大的毛細管、半徑最大的毛細管中相繼出現(xiàn)液態(tài)水。七、從熱力學角度分析，吸附應是吸熱的還是放熱的？為什么？請用熱力學關系式G=HTS分析說明之。答：H=G+TS,G<0,S<0,H<0。八、有一表面活性劑濃度很稀的水溶液，在25C時用快速移動的刀片刮取該溶液的表面，測得表面活性劑的單位界面吸附量2”）=3x10-10molcm-2。已知25C時純水的表面張力為72.0x10-3Nm-1，試計算該溶液的表面張力。答：(1)C2C2C22RTC2tRTC2RTc20RTRT

11、2(1)8.314298153104101071033372.0710365103Nm第16章電解質溶液一、基本單元為k、】Ca2和Cl的離子在25C無限稀釋水溶液中的摩爾電導率分別為73.5104、259.5104和76.4104Sm2mol1。試求濃度為1molm3的KCl和2molm3的CaCl2水溶液在25C時的電導率分別為多少？解：m(KCl)KCl._4._4_4_2173.51076.410149.910SmmolK(KCl)Ckcim(KCl)1149.9104149.9104Sm112m(CaCl2)21Ca2Cl2一_4._4._4_1259.51076.410271.81

12、0Sm2mol一_4_4一1K(KCl)CCaCl2m271.810543.610Sm二、25C時BaSO4的溶度積Kp0.91601010。試計算在0.001molkg1的（NH4）2SO4溶液中BaSO4的平均活度因子服從德拜-休克爾解:KspaBa2aSO4bBa2BabBa2/bb,Ba2bSC2/bb,SO2奪2bbBaBabBa2BaK°pbo2biZii（因為Ba2b,Ba2b,SO42,o2b-2bs°2SO41-0.0012濃度很低,所以在InAzz.I1.1712(210.0012molkg0.003molI的計算中可略去）2)0.0030.25661k

13、g溶解度（用質量摩爾濃度表示）。計算中可略去BaSO4解離產生的SO4關系。0.7737217bBa20.916010.0010.7737molkg1.183910molkg第17章電化學1.韋斯頓電池是一種標準電池，表示為8，、Cd(汞齊)CdSO4H2。飽和溶敝Hg2SO4,Hg(I)320C時該電池的電池反應電勢為1.018646V,若溫度超過20C，每升高1C,電池反應電勢降低54.0610V。寫出該電池的電極反應和電池反應；建立電池反應電勢隨溫度變化的數學關系式；計算20C時，電池每消耗1molCd產生的系統(tǒng)H、G的變化Hm,Gm；答:若電池在可逆條件下進行。計算系統(tǒng)放出或吸收的熱量

14、。負極：十工28Cd汞齊SO；8H2O3CdSO4-H2O2e3正極:電池:E/VCd汞齊1.0186464.06rGmZFE2SmzF-THg2SO42e2HgSO：8Hg2SO4-H2O105t/oC202HgCdSO48H2O3964851.018646102964854.061196568kJmol11057.83JK-1mol1(4)Qr2.已知下rHm196568TrSm293.15列電極在25293.157.83103E、ClCl2,Pt1.3579V，EoAg一)Ag,AgClClCl2,Pt(+負極：AgClAgClePE1正極：Cl2eCl241-電他：Ag(s)Cl2(g

15、)AgCl(s)答:設計電池，計算25C時固態(tài)氯化銀的標準生成吉氏函數及在氯化銀的標準生成吉氏函數及25C分解壓。Eo1.35790.22221.1357V,oofGmrGmo1.13570.05916igKKozFEo119.197KPCl21PoKo964851.1357101.571019,24.061039,783103198863kJmol1.12.295kJmol極反應的標準電Ag0.7994V,EoPC12kg1勢數據：E°ClAgCl,Ag25C時的分解壓,1109.58kJmol4.0637kPa。3.電解池陽極區(qū)為金屬伯片浸在濃度為0.1mol0.1mol-kg-1的ZnCl2水溶液，溶液呈中性。已知25C時，E“ZnEoOHO20.401V,EoBrH2,Pt0，0.2222V。試通過寫出電池反應式。的KBr水溶液，陰極區(qū)為金屬鋅板插在Zn0.762V，Br1.065V,設活度可用濃度代替，并且只考慮H2在Zn上的析出超電勢為一0.726V及O2在Pt上的析出超電勢為0.480V。試求25C下:在陰極上首先析出的物質是什么?