電化學(xué),動(dòng)力學(xué),界面膠體學(xué)習(xí)題課

1、物理化學(xué)習(xí)題課（二）物理化學(xué)習(xí)題課（二）朱傳征朱傳征 主編主編 物理化學(xué)習(xí)題精解物理化學(xué)習(xí)題精解，科學(xué)出版社，科學(xué)出版社，北京，北京，2001，pp171-374電化學(xué)電化學(xué) 動(dòng)力學(xué)動(dòng)力學(xué) 界面與膠體化學(xué)界面與膠體化學(xué)何榮桓何榮桓1. 1. 已知碳已知碳-14（14C）的半衰期為）的半衰期為5730年，現(xiàn)有一出土文物的年，現(xiàn)有一出土文物的古代織物殘片待鑒定，經(jīng)測(cè)定其含古代織物殘片待鑒定，經(jīng)測(cè)定其含14C 的量為的量為72%，問(wèn)該織物，問(wèn)該織物為多少年以前所造？為多少年以前所造？一一級(jí)級(jí)反反應(yīng)應(yīng)。注注：放放射射性性元元素素蛻蛻變變?yōu)闉槎匝裕簩?duì)對(duì)度度壓壓力力等等因因素素影影響響，一一級(jí)級(jí)反反應(yīng)

2、應(yīng)，蛻蛻變變不不受受溫溫解解：放放射射性性元元素素蛻蛻變變?yōu)闉?716a72. 01ln102097. 1172. 01lnk1ta102097. 15730ln2tln2kC4142/114 時(shí)間的規(guī)范表示法時(shí)間的規(guī)范表示法國(guó)定符號(hào)：年國(guó)定符號(hào)：年 a；天；天 d；小時(shí)；小時(shí) h；分；分 min國(guó)際符號(hào)：秒國(guó)際符號(hào)：秒 - s2. 氯代甲酸三氯甲酯熱分解為氣相反應(yīng)：氯代甲酸三氯甲酯熱分解為氣相反應(yīng)：ClCOOCCl3 2COCl2 實(shí)驗(yàn)證明反應(yīng)半衰期與反應(yīng)物起始?jí)毫o(wú)關(guān)實(shí)驗(yàn)證明反應(yīng)半衰期與反應(yīng)物起始?jí)毫o(wú)關(guān)。若將一定壓力的氯代甲酸三氯甲酯迅速引人一容器中，容若將一定壓力的氯代甲酸三氯甲酯迅速

3、引人一容器中，容器始終保持器始終保持553K， 在第在第454s時(shí)測(cè)得容器壓力為時(shí)測(cè)得容器壓力為2476Pa，經(jīng)極長(zhǎng)時(shí)間后，壓力為經(jīng)極長(zhǎng)時(shí)間后，壓力為4008Pa。求：。求：1）反應(yīng)速率常數(shù)）反應(yīng)速率常數(shù)k與與半衰期；半衰期；2）10min后容器中各物質(zhì)的分壓。后容器中各物質(zhì)的分壓。A0,Applnt1k 代代替替濃濃度度比比：來(lái)來(lái)，可可用用反反應(yīng)應(yīng)物物的的壓壓力力比比定定溫溫定定壓壓下下的的氣氣相相反反應(yīng)應(yīng)。力力無(wú)無(wú)關(guān)關(guān)，故故為為一一級(jí)級(jí)反反應(yīng)應(yīng)解解：因因半半衰衰期期與與起起始始?jí)簤篈,0AA,0AA,02p0t)pp(2ptt0p0 t2BA tA0AAA,0AA,0Atpppp2pptp

4、2p)pp(2pppt 所所以以時(shí)時(shí)，時(shí)時(shí)刻刻，總總總總1172s10916.5ln2kln2ts10916.524764008400821ln4541kppp21lnt1pplnt1k42/114tA0A ，3. 某反應(yīng)某反應(yīng)2A+3B=P為二級(jí)反應(yīng)。為二級(jí)反應(yīng)。1）請(qǐng)寫出反應(yīng)速率積分）請(qǐng)寫出反應(yīng)速率積分表達(dá)式；表達(dá)式；2）若知在）若知在298.2K時(shí)，時(shí)，k=2.0010-4 mol-1.dm3.s-1, 又知在反應(yīng)開(kāi)始時(shí)混合物總濃度為又知在反應(yīng)開(kāi)始時(shí)混合物總濃度為0.0817mol1.dm-3，其中，其中A與與B物質(zhì)的量之比為物質(zhì)的量之比為1：4，求，求1h后，后，A，B，C三種物質(zhì)量三

5、種物質(zhì)量之比為多少？之比為多少？)3xb(a)2xa(bln)2b3a( t1k kdt)3xb)(2xa(dx )3xb)(2xa(kdtdxr x 3x -b2x -at t 0 b a 0t P 3B 2A 1 t0 x0 積積分分）解解：1:8 .87:6 .200719. 0:32. 6:48. 1C:B: Amol.dm1032. 6mol.dm107.193-0.06543x-b:B mol.dm1048. 1mol.dm107.192-0.01632x-a A mol.dm 107.19x .s.dmmol 102.00k 3600s,t dm.0654mol. 00817.

6、0414b dm.0163mol. 00817. 0411a 2K.298 2)3-2-3-4-3-2-3-4-3-4-13-14-33 有有此此時(shí)時(shí)代代入入積積分分式式得得：時(shí)時(shí)，4. 某化學(xué)反應(yīng)從相同初濃度開(kāi)始到轉(zhuǎn)化率為某化學(xué)反應(yīng)從相同初濃度開(kāi)始到轉(zhuǎn)化率為20%所需的所需的時(shí)間，在時(shí)間，在40為為15min，而在，而在60時(shí)為時(shí)為3min，求反應(yīng)表，求反應(yīng)表觀活化能。觀活化能。2112aTTTRT)TT(Ekkln 12 解：解：1aa21TTTT2T1T1nA01nA0AA0nAAmol.82kJ.69E 2 .3132 .333314. 8)2 .3132 .333(Eln52K.33

7、3602 .273T2K .313402 .273T5kk 3k15k tktk c1ktccc kcdtdc- 122121有相同時(shí)，初始濃度相同，轉(zhuǎn)化率對(duì)任意級(jí)數(shù)的反應(yīng)，當(dāng)）（積分得：濃濃度度各各為為多多少少？和和后后，）濃濃度度相相等等？和和時(shí)時(shí)間間）需需要要多多少少試試求求濃濃度度為為，反反應(yīng)應(yīng)起起始始時(shí)時(shí)只只有有已已知知某某對(duì)對(duì)峙峙反反應(yīng)應(yīng)BA100min 2 BA 1 ,1mol.dm A ,002min. 0k ,006min. 0k,BA . 53-1-111kk11- 3A3BBee1e3AB3e11e0,Aecedm.587mol.0413.01c dm.413mol.0c

8、 c75.075.0ln1006.075.0100 2) min5 .075.075.0ln10.0060.750 xxxlnakxt dm.5mol.0 xcc B A,)1 dm.75mol.0 x 3002.0006.0kkxcxK xB 同同理理濃濃度度相相等等時(shí)時(shí)，的的濃濃度度為為設(shè)設(shè)平平衡衡時(shí)時(shí)解解：-242-2822-3-3232242SOI2IOS 3 OHCHICHCOOCHOHCHCOOCHCH 2 NHCOCNONH 1 3 . 6 ）（）影影響響？個(gè)個(gè)反反應(yīng)應(yīng)的的速速率率常常數(shù)數(shù)有有何何時(shí)時(shí)，對(duì)對(duì)以以下下增增加加溶溶液液中中的的離離子子強(qiáng)強(qiáng)度度增增大大）不不變變）減減小

9、?。┙饨猓簁 3 k, 0Z 2 k1 IAZ2Zkklg ABA0 7. 用電流強(qiáng)度為用電流強(qiáng)度為5A的直流電電解稀硫酸溶液，在的直流電電解稀硫酸溶液，在300K、101325Pa壓力下，如欲獲得氧氣和氫氣各壓力下，如欲獲得氧氣和氫氣各0.001m3，需分，需分別通電多少時(shí)間？已知該溫度下水的蒸氣壓為別通電多少時(shí)間？已知該溫度下水的蒸氣壓為3565Pa。1512s596500203919. 0I2Fnt 3025s596500403919. 0I4Fnt 03919mol. 0300314. 8001. 097760RTpVn 97760Pa3565-101325p 氫氫氧氧氣體的物質(zhì)的量為

10、氣體的物質(zhì)的量為放出氣體的壓力為放出氣體的壓力為解：解：8. 第二類導(dǎo)體的電阻隨溫度的升高而第二類導(dǎo)體的電阻隨溫度的升高而 減少減少 9. 0.3mol.kg -1Na3PO4水溶液的離子強(qiáng)度（水溶液的離子強(qiáng)度（mol.kg -1）是）是 1.8 10. 電解質(zhì)的摩爾電導(dǎo)率與其濃度的平方根成線形關(guān)系，電解質(zhì)的摩爾電導(dǎo)率與其濃度的平方根成線形關(guān)系， 這一規(guī)律只是適用于這一規(guī)律只是適用于強(qiáng)電解質(zhì)的稀溶液強(qiáng)電解質(zhì)的稀溶液 11. 0.1 mol.kg -1的的CaCl2水溶液，其平均活度系數(shù)為水溶液，其平均活度系數(shù)為0.219，則離子平均活度為則離子平均活度為3.47610-2 之之間間的的關(guān)關(guān)系系

11、是是及及與與平平均均活活度度系系數(shù)數(shù)度度水水溶溶液液，其其離離子子平平均均活活的的質(zhì)質(zhì)量量摩摩爾爾濃濃度度為為ma SONam .1242 334131)mm(4a d) mm27a ) cmm4a b) mma )a b） 13. 兩個(gè)半電池之間使用鹽橋測(cè)得電動(dòng)勢(shì)為0.059V，當(dāng)鹽橋拿走使兩溶液接觸，這時(shí)測(cè)得電動(dòng)勢(shì)為0.048V， 則液接電勢(shì)為：（A）-0.011V （B）0.011V （C）0.107V （D）-0.107V A彼彼此此相相等等不不確確定定逐逐漸漸變變小小逐逐漸漸變變大大此此關(guān)關(guān)系系為為則則氫氫電電極極的的電電極極電電勢(shì)勢(shì)彼彼，）有有三三種種電電極極表表示示式式， d)

12、c) b) a) ),1a(H)p(H Pt Hg(l)Cu 3) ),1a(H)p(H PtCu 2) ),1a(H)p(H Pt 1 .14222 d15. 鹽橋中的電解質(zhì)，除了不能和電極溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)外，還鹽橋中的電解質(zhì)，除了不能和電極溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)外，還需滿足的條件是：需滿足的條件是：（A）陰陽(yáng)離子的遷移速率很大陰陽(yáng)離子的遷移速率很大 （B）陰陽(yáng)離子的濃度很大陰陽(yáng)離子的濃度很大 （C）陰陽(yáng)離子遷移速率幾乎相等（）陰陽(yáng)離子遷移速率幾乎相等（D）陰陽(yáng)離子濃度很小陰陽(yáng)離子濃度很小 B & C 8.02pH d) 7.10pH c) 2.72pH b) 2.07pH a) pH H

13、)01. 0a(Zn 763V. 07V. 0H298K, .1622Zn/Zn22 值值至至少少應(yīng)應(yīng)控控制制在在：溶溶液液的的析析出出，的的溶溶液液，為為了了不不使使電電解解一一含含有有，在在鋅鋅上上的的超超電電勢(shì)勢(shì)為為 2.07pH -0.8220.7-0.059pH- -0.059pHH059lg.00 822V.001.lg02059.0763.0 HZn 電電極極電電位位高高的的優(yōu)優(yōu)先先析析出出解解：陰陰陰陰，可可逆逆陰陰17. 某肥皂水的表面張力為某肥皂水的表面張力為0.01N.m-1，若用此肥皂水吹，若用此肥皂水吹成半徑分別為成半徑分別為510-3和和2.510-2m的肥皂泡，求

14、每個(gè)肥的肥皂泡，求每個(gè)肥皂泡的內(nèi)外壓力差。皂泡的內(nèi)外壓力差。 1.6Pa102.501. 04p 8Pa10501. 04p r4p 2231 解：解：18. 293K時(shí)，水的表面張力為0.0728N.m-1，汞的表面張力為0.483 N.m-1，汞-水的界面張力為0.375N.m-1。判斷水能否在汞的表面上鋪展？汞能否在水的表面上鋪展？ , 00.786N.m 0.483-0.375-0.0722 S , 00.0352N.m 0.0728-0.375-0.483 S -1-1-汞不能在水上鋪展。汞不能在水上鋪展。水能在汞上鋪展。水能在汞上鋪展。解：解：汞汞水水汞汞水水水水汞汞水水汞汞水水汞

15、汞汞汞水水 ）各各為為多多少少？設(shè)設(shè)和和、質(zhì)質(zhì)量量，計(jì)計(jì)算算各各平平均均相相對(duì)對(duì)分分子子的的分分子子有有，摩摩爾爾質(zhì)質(zhì)量量為為的的分分子子有有摩摩爾爾質(zhì)質(zhì)量量為為有有一一聚聚合合物物樣樣品品，其其中中5 . 0(MMMM5mol100kg.mol10mol10.0kg.mol .19zwn-1-1 nwz121.51.51ii1)(ii122332ii3iiz122ii2iiw1iiinM M M M mol.5kg.781005101010051010MnMnM mol.2kg.981005101010051010MnMnM mol.85kg1005101010051010MnMnM mol

16、.40kg51010051010nMnM 解解：20. 有一有一Al(OH)3 溶膠，在加入溶膠，在加入KCl使其濃度為使其濃度為8.010-2 mol.dm-3 時(shí)，恰能聚沉；加入時(shí)，恰能聚沉；加入K2C2O4濃度為濃度為4.010-4 mol.dm-3 時(shí)恰能聚沉。時(shí)恰能聚沉。 1） Al(OH)3 溶膠的電荷是正還是負(fù)？溶膠的電荷是正還是負(fù)？ 2）為使溶膠聚沉，大約需要加入）為使溶膠聚沉，大約需要加入CaCl2的濃度是多少？的濃度是多少？解：解： K2C2O4的聚沉值是的聚沉值是KCl的的1/200，即聚沉值隨陰離子，即聚沉值隨陰離子 價(jià)數(shù)增加而顯著降低，所以價(jià)數(shù)增加而顯著降低，所以Al(OH)3 溶膠帶正電荷。溶膠帶正電荷。 2）Cl-的聚沉值為的聚沉值為8.010-2 mol.dm-3 ，則，則CaCl2的濃度的濃度應(yīng)為應(yīng)為4.010-2 mol.dm-3 。某溶膠中膠粒的平均直徑為4.2 nm。設(shè)溶膠的粘度與純水的相同，試用斯托克斯愛(ài)因斯坦方程計(jì)算25時(shí)的擴(kuò)散系數(shù)。已知25時(shí)純水的粘度為0.8904103 Pa s 。473 K 時(shí)研究O2在某催化劑上的吸附作用，當(dāng)氣態(tài)O2的平衡壓力為0.1 及1 MPa 時(shí)，測(cè)得每克催化劑吸