[物理化学答案]物理化学答案

文学网 时间:2018-10-19 10:34:57

  (1)状态给定后,状态函数就有定值,状态函数固定后,状态也就固定了。[) 答:是对的。因为状态函数是状态的单值函数。 (2)状态改变后,状态函数一定都改变。

  (3)因为ΔU=QV,ΔH=Qp,所以QV,Qp 是特定条件下的状态函数? 这种说法对吗? 答:是对的。?U,?H 本身不是状态函数,仅是状态函数的变量,只有在特定条件下与QV,Qp的数值相等,所以QV,Qp不是状态函数。

  (4)根据热力学第一定律,因为能量不会,所以一个系统如要对外,必须从吸收热量。

  答:是错的。根据热力学第一定律?U?Q?W,它不仅说明热力学能(ΔU)、热(Q)和功(W)之间可以,有表述了它们是的定量关系,即能量守恒定律。所以功的形式不仅有热,也可为热力学能系。

  (5)在等压下,用机械搅拌某绝热容器中的液体,是液体的温度上升,这时ΔH=Qp=0 答:是错的。这虽然是一个等压过程,而此过程存在机械功,即Wf≠0,所以ΔH≠Qp。 (6)某一化学反应在烧杯中进行,热效应为Q1,焓变为ΔH1。如将化学反应安排成反应相同的可逆电池,使化学反应和电池反应的始态和终态形同,这时热效应为Q2,焓变为ΔH2,则ΔH1=ΔH2。

  答:是对的。Q状态函数,由于经过的途径不同,则Q值不同,焓(H)是状态函数,只要始终态相同,不考虑所经过的过程,则两焓变值?H1和?H2相等。

  (1)可逆热机的效率最高,在其它条件相同的前提下,用可逆热机去牵引货车,能否使火车的速度加快? 答?不能。热机效率???

  无限小。因此用可逆热机牵引火车的做法是不实际的,不能增加火车的速度,只会降低。 (2)Zn与盐酸发生反应,分别在敞口和密闭容器中进行,哪一种情况放热更多? 答:在密闭容器中进行的反应放热多。在热化学中有Qp = QV+ Δng(RT),而Zn(s)+ H2SO4(aq)= Zn SO4 (aq)+ H2(g)的Δng =1,又因该反应为放热反应Qp 、 QV的值均为负值,所以∣QV∣>∣Qp∣。

  (3)在一个导热材料制成的圆筒中装有压缩气体,圆筒中的温度与达成平衡。如果突然打开圆筒,是气体冲出去,当压力与相等时,立即盖上筒盖。过一段时间,筒中气体的压力有何变化?

  答:筒内压力变化过程:当压缩气体冲出,在绝热可逆过程有p1??T??,当气体的压力与相等时,筒中温度降低。()立即盖上筒盖,过一会儿,系统与的温度完全相等,筒内温度上升,则压力也升高,即大于的标准大气压。

  (4)在装有催化剂的合成氨反应室中,N2(g)与H2(g)的物质的量的比为1:3,反应方程式为,N2(g)+ H2(g)N H3(g)。在温度为T1和T2的条件下,实验测定放出的热量分别为Qp(T1)和Qp(T2).但是用Kirchhoff定律计算时

  得的数值是反应达到平衡时发出的热量,此时??<1mol,因此经过计算使用Kirchhoff定律计算的结果与实验不符。

  3. 理想气体绝热可逆和绝热不可逆过程的功,都可用公式W?CV?T计算,那两种过程的功是否一样?

  答:不一样。过程不同,终态不相同,即ΔT不一样,因此绝热可逆和绝热不可逆两过程所不一样。

  (1)?H?Qp (2)?U?QV (3)W?nRTln答:(1)式适用于不作非膨胀功的等压过程。

  5. 用热力学概念判断下列各过程中功、热、热力学能和焓的变化值。 第一定律数学表示式为ΔU = Q + W。 (1) 理想气体膨胀

  ?U = 0 因为温度不变,理想气体的热力学能仅是温度的函数。 ?H = 0 因为温度不变,理想气体的焓也仅是温度的函数。

  ?H ?0 根据焓的定义式可判断,系统的热力学能增加,焓值也增加。 (3)W ?0 放出的氢气推动活塞,系统克服外压对作功。

  

  ?H ? 0 因为这是不做非膨胀功的等压反应,?H = Qp。 (4)W = 0 在刚性容器中是恒容反应,不作膨胀功。 Q = 0 因为用的是绝热钢瓶

  ?U = 0 根据热力学第一定律,能量守恒,热力学能不变。 ?H ?0 因为是在绝热刚瓶中发生的放热反应,气体数没有减少, 钢

  ?U ?0 系统既放热又对外作功,热力学能下降。 ?H ? 0 因为这是等压相变,?H = Qp 。

  6. 在相同的温度和压力下,一定量氢气和氧气从四种不同的途径生成水:(1)氢气在氧气中燃烧;(2)爆鸣反应;(3)氢氧热爆炸;(4)氢氧燃料电池。在所有反应中,保持反应始态和终态都相同,请问这四种变化途径的热力学能和焓的变化值是否相同?

  答:应该相同。因为热力学能和焓是状态函数,只要始终态相同,无论通过什么途径,其变化值一定相同。这就是:异途同归,值变相等。

  7. 一定量的水,从海洋蒸发变为云,云在高山上变为雨、雪,并凝结成冰。冰、雪熔化变成水流入江河,最后流入大海,一定量的水又回到始态。问历经整个循环,水的热力学能和焓的变化是多少?

  答:水的热力学能和焓的变化值都为零。因为热力学能和焓是状态函数,不论经过怎样的循环,其值都保持不变。这就是:周而复始,数值还原。

  8. 298 K,101.3 kPa压力下,一杯水蒸发为同温、同压的气是不可逆过程,试将它设计成可逆过程。

  (3)对应于某一状态,热力学能只有一个数值,不可能有两个或两个以上的数值 (4)状态改变时,热力学能一定跟着改变

  2. 有一高压钢筒,打开活塞后气体喷出筒外,当筒内压力与筒外压力相等时关闭活塞,此时筒内温度将( )。

  (A)不变 (B)升高 (C)降低 (D)无法判定 答:(C)气体膨胀对外作功,热力学能下降。

  3. 有一真空钢筒,将阀门打开时,大气(视为理想气体)冲入瓶内,此时瓶内气体的温度将( )。

  4. 1 mol 373 K、标准压力下的水分别经历:(1)等温、等压可逆蒸发;(2)真空蒸发, 变成373 K、标准压力下的水气。这两个过程中功和热的关系为( )。

  5. 在一个密闭绝热的房间里放置一台电冰箱, 将冰箱门打开, 并接通电源使其工作, 过一段时间之后, 室内的平均气温将如何变化( )?

  答:(D) 热力学能是能量的一种,符合能量守衡定律,在孤立系统中热力学能保持不变。而焓虽然有能量单位,但它不是能量,不符合能量守衡定律。例如,在绝热钢瓶里发生一个放热的气相反应,ΔH可能回大于零。

  答:(C)对于理想气体而言,内能仅仅是温度的单值函数,经真空绝热膨胀后,内能不变,因此体系温度不变。

  8. 某气体的状态方程pVm= RT+bp(b是大于零的),此气体向真空绝热膨胀,温度将

  膨胀后,内能不变,因此体系温度不变(状态方程中无压力校正项,说明该气体膨胀时,不需克服间引力,所以恒温膨胀时,热力学能不变)。

  12. 欲测定有机物燃烧热Qp,般使反应在氧弹中进行,实测得热效应为QV ,公式 Qp= QV +

  (A)生成物与反应物总物质的量之差 (B)生成物与反应物中气相物质的量之差 (C)生成物与反应物中凝聚相物质的量之差 (D)生成物与反应物的总热容差

  答:(B)ΔngRT一项来源于Δ(pV)一项,若假定气体是理想气体,在温度不变时Δ(pV)就等于ΔngRT。

  答:(C)在标准态下,有稳定单质生成1mol物质B产生的热效应为该物质B的摩尔生成焓;在标准态下,1mol物质B完全燃烧产生的热效应为该物质B燃烧焓,故有

  (A)大于零 (B)小于零 (C)等于零 (D)不能确定 答:(C)根据标准摩尔生成焓定义,稳定单质的标准摩尔生成焓为零。碳的稳定单质制定为石墨。

  15. 石墨(C)和金刚石(C)在 298 K ,标准压力下的标准摩尔燃烧焓分别为-393.4 kJ2mol

  和-395.3 kJ2mol-1,则金刚石的标准摩尔生成焓?fHm(金刚石, 298 K)为( )。 (A)-393.4 kJ2mol-1 (B) -395.3 kJ2mol-1 (C)-1.9 kJ2mol-1 (D)1.9 kJ2mol-1 答:(D) 石墨(C)的标准摩尔燃烧焓就是二氧化碳的标准摩尔生成焓,为-393.4 kJ2mol-1,金刚石的标准摩尔燃烧焓就是金刚石(C)燃烧为二氧化碳的摩尔反应焓变,等于二氧化碳的标准摩尔生成焓减去金刚石的标准摩尔生成焓,所以金刚石的标准摩尔生成焓就等于-393.4 kJ2mol– (-395.3 kJ2mol)= 1.9 kJ2mol。 16. 某气体的状态方程pVm= RT+bp(b是大于零的),则下列结论正确的是( )。

  13. 300 K时,将1.53 mol Zn溶于过量稀盐酸中。(]反应若分别在开口烧杯和密封容器中进行。哪种情况放热较多?多出多少?

  解:在开口烧杯中进行时热效应为Qp。在密封容器中进行时热效应为QV。后者因不做膨胀功故放热较多。

  14. 在373K和101.325kPa时,有1glH2O经(l)等温、等压可逆气化;(2)在恒温373K的真空箱中突然气化,都变为同温、同压的H2O(g)。分别计算两个过程的Q、W、ΔU和ΔH的值。已知水的气化热2259J2g-1,可以忽略液态水的体积。 解:(1)水在同温同压条件下的蒸发

  2. 空调、冰箱不是可以把热从低温热源吸出、放给高温热源吗,这是否与第二定律矛盾呢? 答: 不矛盾。Claususe说的是“不可能把热从低温物体传到高温物体,而不引起其他变化”。而冷冻机系列,作了电功,却得到了热。热变为功是个不可逆过程,所以发生了变化。

  答:不能一概而论,这样说要有前提,即:绝热系统或隔离系统达平衡时,熵值最大。等温、等压、不作非膨胀功,系统达平衡时,Gibbs能最小。

  4. 某系统从始态出发,经一个绝热不可逆过程到达终态。为了计算熵值,能否设计一个绝热可逆过程来计算?

  答:不可能。若从同一始态出发,绝热可逆和绝热不可逆两个过程的终态绝不会相同。反之,若有相同的终态,两个过程绝不会有相同的始态,所以只有设计除绝热以外的其他可逆过程,才能有相同的始、终态。

  5. 对处于绝热瓶中的气体进行不可逆压缩,过程的熵变一定大于零,这种说法对吗? 答: 说法正确。根据Claususe不等式dS?

  答:说法不正确,只有在等温等压的可逆相变且非体积功等于零的条件,相变过程的熵变可以用公式?S??H

  8. 将压力为101.3 kPa,温度为268.2 K的过冷液体苯,凝固成同温、同压的固体苯。已知苯的凝固点温度为278.7 K,如何设计可逆过程?

  答: 适用于组成不变的封闭体系、热力学平衡态、不作非膨胀功的一切过程。不一定是可逆过程。因为公式推导时虽引进了可逆条件,但是由于都是状态函数,对于不可逆过程也可以设计可逆过程进行运算。

  

  答:(C)理想气体等温膨胀,体积增加,熵增加,但要从吸热,故熵减少。 2. 在绝热条件下,用大于气缸内的压力迅速推动活塞压缩气体,此过程的熵变( )。

  (A)大于零 (B)小于零 (C)等于零 (D)不能确定 答:(A)封闭系统绝热不可逆过程,熵增加。 3. H2和 O2在绝热钢瓶中生成水的过程( )。

  (A)ΔH = 0 (B)ΔU = 0 (C)ΔS = 0 (D)ΔG = 0 答:(B)因为钢瓶恒容,并与无功和热的交换,所以能量守衡,ΔU = 0。

  4. 在273.15 K和101 325 Pa条件下,水凝结为冰,判断系统的下列热力学量中何者一定为零( )。

  (A)ΔU (B)ΔH (C)ΔS (D)ΔG 答:(D)等温、等压、不作非膨胀功的可逆相变,Gibbs能不变。

  答:(B)因为Q=0,W=0,即ΔU=0,则体系温度不变,可设置为等温膨胀过程,QR=-WR= nRTln

  6. 在 N2和 O2混合气体的绝热可逆压缩过程中,系统的热力学函数变化值在下列结论确的是( )。

  7. 单原子理想气体的CV, m =(3/2)R,温度由T1变到T2时,等压过程系统的熵变ΔSp与等容过程熵变ΔSV之比是( )。

  8. 1310 kg 水在 373 K,101325 Pa 的条件下汽化为同温同压的水蒸气,热力学函数变量为 ΔU1,ΔH1和 ΔG1;现把 1310-3 kg 的 H2O(温度、压力同上)放在恒 373 K 的真空箱中,控制体积,使系统终态蒸气压也为101325 Pa,这时热力学函数变量为ΔU2,ΔH2和 ΔG2。问这两组热力学函数的关系为( )。

  (C)ΔU1= ΔU2,ΔH1= ΔH2,ΔG1= ΔG2 (D)ΔU1= ΔU2,ΔH1> ΔH2,ΔG1= ΔG2 答:(C)系统始态与终态都相同,所有热力学状态函数的变量也都相同,与变化途径无关。 9. 298 K时,1 mol 理想气体等温可膨胀,压力从 1000 kPa变到100 kPa,系统Gibbs能变化为多少( )。

  (A)(dS)T, U≥0 (B)(dS)p, U≥0 (C)(dS)U, p≥0 (D)(dS)U, V≥0 答:(D)隔离系统的U,V不变。 11. 甲苯在101.3kPa时的正常沸点为110℃,现将1mol甲苯放入与110℃的热源接触的真空容器中,控制容器的容积,使甲苯迅速气化为同温、同压的蒸汽。下列描述该过程的热力学变量正确的是( )。

  (A)ΔvapU=0 (B)ΔvapH=0 (C)ΔvapS=0 (D)ΔvapG=0 答:(D)因为ΔGT,p=0,本过程的始态、终态与可逆相变化的始态、终态相同。

  12. 某气体的状态方程为pVm = RT +αp,其中α为大于零的,该气体经恒温膨胀,其热力学能( )。

  (A)不变 (B)增大 (C)减少 (D)不能确定 答:(A)状态方程中无压力校正项,说明该气体膨胀时,不需克服间引力,所以恒温膨胀时,热力学能不变。

  答:(A)这就是把Helmholtz能称为功函的原因。 14. 热力学第三定律也可以表示为( )。

  (C)在0 ℃时,任何晶体的熵等于零 (D)在0 ℃时,任何完整晶体的熵等于零 答:(B)完整晶体通常指只有一种排列方式,根据熵的本质可得到,在0K时,完整晶体的熵等于零。

  16. 在-10℃、101.325kPa下,1mol水凝结成冰的过程中,下列公式仍使用的是( )。

  1. 热机的低温热源一般是空气或水,平均温度设为293K,为提高热机的效率,只有尽可能提高高温热源的温度。如果希望可逆热机的效率达到60%,试计算这时高温热源的温度。高温热源一般为加压水蒸气,这时水蒸气将处于什么状态?已知水的临界温度为647K。 解:(1)∵ ??1?

  3. 某蛋白质在323K时变性,并达到平衡状态,即天然蛋白质变该变性过程的摩尔焓变ΔrHm= 29.288kJ2mol-1,求该反应的摩尔熵变ΔrSm。 解:等温等压条件下, Qp=ΔH,即有: ΔrSm=

  8. 人体活动和生理过程是在恒压下做广义电功的过程。问1mol 葡萄糖最多能供应多少能量来供给人体动作和维持生命之用。

  9. 某化学反应在等温、等压下(298 K, p?)进行,放热 40?00 kJ,若使该反应通过可逆电池来完成,则吸热 4?00 kJ。

  (1)计算该化学反应的ΔrSm; (2)当该反应自发进行时(即不做电功时),求的熵变及总熵变;

  16. 1mol理想气体在122K等温的情况下恒定的外压,从10dm3膨胀到终态。已知在该过程中,系统的熵变为19.14J2K-1,求该膨胀过程系统外压pe和终态的体积V2,并计算ΔU、ΔH、ΔG、ΔA、熵变ΔSsur和孤立系统的熵变ΔSiso。

  kJ,放热 6 kJ,求该反应的ΔrU,ΔrH,ΔrA,ΔrS,ΔrG(设反应前后的体积变化可忽略

  24. 已知甲苯在正常沸点383K时的摩尔气化焓?vapH =13.343kJ2mol-1,设气体为理想气体,m 凝聚态的体积与气体体积相比可忽略不计。

  (1)1mol甲苯在正常沸点383K,可逆蒸发为同温、同压(101.325kPa)的蒸汽,计算该过程的Q,W,?U,?H,?S ,?A和?G;

  (2)如果是向真空蒸发变为同温、同压的蒸汽,计算该过程的Q,W,?U,?H,?S ,?A和?G;

  成不变时,系统任一广度性质X(如:V、U、H、S、A和G等)随B物质的量改变而改变的变化率称为偏摩尔量。(]用公式表示为:

  答:通常所说的化学势是指它的狭义定义,即偏摩尔Gibbs能是偏摩尔量之一。在等温、等压下,保持除B以外的其它物质组成不变时,Gibbs能随B物质的量改变而改变的变化率称为化学势。用公式表示为:

  式中pA?pAxA pA*为纯溶剂的蒸气压,pA为溶液中溶剂的蒸气压,xA为溶剂的摩尔分数。该公式用来计算溶剂的蒸气压pA。

  式中kx,km和kc是用于物质B用不同浓度表示时的Henry系数,Henry系数与温度、压力、溶质和溶剂的性质有关。

  Henry定律说明挥发性溶质在液体里的溶解度与其平衡分压成正比。只有溶质在气相和液相中状态相同时才能使用该定律。对于液态混合物,Henry定律与Roult定律是等效的。

  答: 稀溶液依数性是指在溶剂的种类和数量固定后,这些性质只取决于所含溶质粒子的数目,而与溶质的本性无关。

  

  答:不对。[]化学势是某组分的偏摩尔Gibbs能。溶液中可以分为溶剂的化学势或溶质的化学势,而没有整个溶液的化学势。

  7. 在同一稀溶液中,溶质B的浓度可用xB,mB和cB表示,则其标准态的选择也就不同,那相应的化学势也不同,这样说对不对?

  答:不对。浓度表示方式不同,则所取标准态也不同,它们的标准态时的化学势是不相等的。但是,B物质在该溶液中的化学势只有一个数值,是相同的。

  8. 二组分理想溶液的总蒸气压,一定大于任一组分的蒸气分压,这样说对不对? 答: 对。因为二组分理想溶液的总蒸气压等于两个组分的蒸气压之和。 9. 在室温下,物质的量浓度相同的蔗糖溶液与食盐水溶液的渗透压是否相等?

  答: 不相等。渗透压是溶液依数性的一种反映。依数性只与粒子的数目有关,而与粒子的性质无关。食盐水中,NaCl会离解成两个离子,所以物质的量浓度相同的食盐水的渗透压可以是蔗糖溶液的两倍。

  答: 这是由于水份在庄稼体内和土壤中化学势不等,发生渗透造成的。当土壤中肥料或盐类的浓度大于在植物中的浓度时,水在植物中的化学势比在土壤中的要高,水就要通过细胞壁向土壤中渗透,所以植物就会枯萎,甚至烧死。

  答: 混合时体积不变,总体积等于各个液态物质体积的加和;内能不变;焓值不变;混合熵增加;混合Gibbs能下降,即:

  面结了一层薄冰。试解释原因? 答:凉水温度比冻梨温度高,可使冻梨解冻。冻梨含有糖分,故冻梨内部的凝固点低于水的冰点。当冻梨内部解冻时,要吸收热量,而解冻后的冻梨内部温度仍略低于水的冰点,所以冻梨内部解冻了,而冻梨表面上仍凝结一层薄冰。 二、概念题

  4. 已知373 K时,液体A的饱和蒸气压为133.24 kPa,液体B的饱和蒸气压为66.62 kPa。设A和B 形成理想液态混合物,当A在溶液中的摩尔分数为0.5时,在气相中A的摩尔分

  5. 298 K,标准压力下,苯和甲苯形成理想液态混合物。第一份混合物体积为2 dm3,苯的摩尔分数为0.25,苯的化学势为?1,第二份混合物的体积为1 dm3,苯的摩尔分数为0.5,化学势为μ2,则( )。 (A)?1>μ2 (B)?1<μ2 (C)?1=μ2 (D)不确定 答:(B)化学势是偏摩尔Gibbs能,是强度性质,与混合物的总体积无关,而与混合物的浓度有关。第一份的浓度低于第二份的浓度,故化学势小。

  6. 在温度 T 时,纯液体 A 的饱和蒸气压为 pA,化学势为?A,并且已知在大气压力下的凝固点为 Tf,当 A 中溶入少量与 A 不形成固态溶液的溶质而形成为稀溶液时,上述三物理量分别为 pA,?A和Tf ,则( )。

  答:(D)纯液体 A 的饱和蒸气压和化学势比稀溶液中的大,加入溶质后,稀溶液的凝固点会下降。[]

  7. 在 298 K 时,A和B两种气体单独在某一溶剂中溶解,遵守Henry定律,Henry分别为 kA和 kB,且知 kA> kB,则当 A 和 B 压力(平衡时的)相同时,在一定量的该溶剂中所溶解的关系为( )。

  (A)A 的量大于 B 的量 (B)A 的量小于 B 的量 (C)A 的量等于 B 的量 (D)A 的量与 B 的量无法比较 答:(B)根据Henry定律,当平衡压力相同时,Henry大的溶解量反而小。

  8. 在400 K时,液体A的蒸气压为 43104Pa,液体B的蒸气压为 63104Pa,两者组成理想液态混合物,平衡时溶液中A的摩尔分数为0.6,则气相中B的摩尔分数为( )。 (A)0.60 (B)0.50 (C)0.40 (D)0.31 答:(B)用Roult定律算出总蒸气压,再把B的蒸气压除以总蒸气压。

  9. 在50℃时,液体A的饱和蒸气压是液体B饱和蒸气压的3倍,A和B两液体形成理想液态混合物。气液平衡时,在液相中A的摩尔分数为0.5,则在气相中B的摩尔分数为( )。

  10. 298 K,标准压力下,两瓶含萘的苯溶液,第一瓶为2 dm3(溶有0.5 mol萘),第二瓶

  答:(D)化学势是偏摩尔Gibbs能,是强度性质,与混合物的总体积无关,而与混合物的浓度有关。两份的浓度相同,故化学势相等。

  11. 在273K,200kPa时,H2O(l)的化学势为μ(H2O,l),H2O(s)的化学势为μ(H2O,s),两者的大小关系为( )。

  12. 两只烧杯各有 1 kg水,向 A 杯中加入 0.01 mol 蔗糖,向 B 杯内溶入0.01 mol NaCl,两只烧杯按同样速度冷却降温,则有( )。

  (C)两杯同时结冰 (D)不能预测其结冰的先后次序 答:(A)稀溶液的依数性只与粒子数有关,而与粒子的性质无关。B 杯内溶入 NaCl,NaCl解离,其粒子数几乎是A 杯中的两倍,B 杯的凝固点下降得多,所以A 杯先结冰。

  13. 在恒温抽空的玻璃罩中,封入两杯液面相同的糖水(A杯)和纯水(B杯)。经历若干时间后,两杯液面的高度将是( )。

  (A)A 杯高于 B 杯 (B)A 杯等于 B 杯 (C)A 杯低于 B 杯 (D)视温度而定

  答:(A) 纯水的饱和蒸气压大于糖水,纯水不断蒸发,蒸气在含糖水的A 杯中不断凝聚,所以A 杯液面高于 B 杯。(]

  (A)增加混凝土的强度 (B)防止建筑物被腐蚀 (C)降低混凝土的固化温度 (D)吸收混凝土中的水份 答:(C)混凝土中加入少量盐类后,凝固点下降,防止混凝土结冰而影响质量。 15. 盐碱地的农作物长势不良,甚至枯萎,其主要原因是什么( )。

  答:(D)盐碱地中含盐量高,水在植物中的化学势大于在盐碱地中的化学势,水分会从植物向土壤渗透,使农作物长势不良。

  1. 在298 K时,有H2SO4(B)的稀水溶液,其密度为1.0603?103 kg2m-3,,H2SO4(B)的质量分数为0.0947。在该温度下纯水的密度为997.1 kg2m-3。试计算H2SO4的(1) 质量摩尔浓度(mB);(2)物质的量浓度(cB);(3)物质的量分数(xB)。 解:(1)质量摩尔浓度是指1 kg溶剂中含溶质的物质的量,设溶液质量为100 g

  解:设水为A,乙醇为B,根据偏摩尔量的集合公式,有 V = nAVA+ nBVB (1) V?

  5. 液体A与液体B形成理想液态混合物。[]在343 K时,1 mol A和2 mol B所成混合物的蒸气压为50.663 kPa,若在溶液中再加入3 mol A,则溶液的蒸气压增加到70.928 kPa,试求:

  7. 液体A和B可形成理想液态混合物。把组成为yA=0.40的二元蒸气混合物放入一带有活塞的气缸中进行恒温压缩。已知该温度时p?和p?分别为40530Pa和121590Pa 。 AB (1)计算刚开始出现液相时的蒸气总压;

  (2)求A和B的液态混合物在上述温度和101 325 Pa下沸腾时液相的组成。 解:(1)pB?pyB

  9. 298 K和标准压力下,将2mol苯与3mol甲苯混合,形成理想的液态混合物,求该过程

  的Q、W、ΔmixV、ΔmixU、ΔmixH、ΔmixS、ΔmixA和ΔmixG。(] 解: 根据理想液态混合物的定义

  在(2)中, C =2,浓度条件被,所以组分数为 2。 2. 纯的碳酸钙固体在真空容器中分解,这时组分数为多少?

  答:组分数为2。因为数为3,有一个平衡条件,但没有浓度条件。因为氧化钙与二氧化碳不处在同一个相,没有摩尔分数累加和等于1的条件,所以组分数为 2。

  答: 三个反应有5个,方程(1))可以用方程(3)减去(2)得到,因而只有2个的化学平衡。没有明确的浓度条件,所以组分数为3。

  答:反应中有三个,一个平衡条件,一个浓度条件,所以组分数为1,相数为2。根据相律,度为1。即分解温度和分解压力两者之中只有一个可以发生变化。 5. 在含有氨的容器中氯化铵固体分解达平衡,指出该系统的组分数、相数和度?

  答: 反应中有三个,一个平衡条件,没有浓度条件。所以组分数为2,相数为2,度为2。

  答:数为4,碳,氧,一氧化碳和二氧化碳,有两个化学平衡,无浓度条件,所以组分数为2, 相数为2,度为2。[)

  答:不相同。纯水的三相点是气-液-固三相共存,其温度和压力由水本身性质决定,这时的压力为610.62 Pa,温度为273.16 K 。热力学温标1 K就是取水的三相点温度的1/273.16 K 。

  水的冰点是指在大气压力下,水的三相共存点的温度。由于冰点受压力影响,在101.3 kPa压力下,冰点下降0.00747 K,由于水中溶解了空气,冰点又下降0.0024 K,所以在大气压力为101.3 kPa 时,水的冰点为273.15 K 。

  答:沸点是对纯液体而言的。在大气压力下,纯物的液-气两相达到平衡,气相压力等于大气压力时的温度称为沸点。

  恒沸点是对完全互溶的二组分系统而言的。定压下,二组分系统的气相和液相组成完全相同时的温度,称为该溶液的恒沸点。用简单蒸馏的方法不能把二组分完全分开。在恒沸点时度为1,外压改变,恒沸点也改变, 恒沸混合物的组成也随之改变。当压力固定时,条件度为零,恒沸点温度有定值。

  答: 不是。它是完全互溶的两个组分的混合物。在外压固定时,它有一定的沸点,这时气相组成和液相组成完全相同。但是,当外压改变时,恒沸混合物的沸点和组成都随之而改变。化合物的沸点会随外压改变而改变,但组成不会改变。

  答: 不能。因为水和汞是完全不互溶的两种液体,两者共存时,各组分的蒸气压与单独存在时一样。汞的蒸气压并没有因为水层的覆盖而下降,液面上的总压力等于水和汞的蒸气压之和。如果要蒸馏汞的话,加了水可以使混合物的沸点降低,这就是蒸气蒸馏的原理。但是,在汞面上加一层水不能减少汞的蒸气压。

  不同点:单组分系统的三相点是气-液-固三相共存,这时的度为零,它的压力、温度由系统自身性质决定,不受因素影响。而二组分系统的低共熔点如T-x图上的E点,是固体A、固体B和组成为E的液体三相共存。这时的度为1,在等压下的条件度为零。E点的组成由A和B的性质决定,但E点的温度受压力影响,外压改变,E点的温度和组成也会随之而改变。

  答: 不能。低共熔物不是化合物,它没有确定的熔点,压力改变,低共熔物的熔化温度和组成都会改变。虽然低共熔物在金相显微镜下看起来非常均匀,但它仍是两个固相的混合物,由两相组成。

  13. 在实验中,常用冰与盐的混合物作为制冷剂。当将食盐放入0℃的冰-水平衡系统中时,为什么会自动降温?降温的程度是否有?为什么?这种制冷系统最多有几相?

  答:食盐放入0℃的冰-水中,溶液的饱和蒸汽压下降导致凝固点下降。有,一定条件下,食盐在水中的溶解度是一定的。最多4相。

  

  答:(A)反应有三个,一个平衡条件,所以组分数为2,有2相共存,根据相律,度为2。[]

  (s)和FeCl327H2O(s)四种固体水合物,则平衡系统的组分数C和能够平衡共存的最大相数P为( )。

  (A)3种 (B)2种 (C) 1种 (D)不可能有共存的含水盐 答:(B) 系统的组分数为2,已指定温度,根据相律,条件度为零时得最多可以共存的相数为3。现在已指定有水蒸气存在,所以,可能有共存的含水盐只能有2种。

  (C)在25℃, 100 kPa下,液体 X 是稳定的 (D)在20℃时,液体 X 和固体 X 具有相同的蒸气压 答:(C)可以画一张单组分系统相图的草图,(C)所描述的条件只能落在气相区,所以这种说法是不正确的。

  (A)在恒温下增加压力 (B)在恒温下降低压力 (C)在恒压下升高温度 (D)在恒压下降低温度 答:(D)临界温度是指在这个温度之上,不能用加压的方法使气体液化,所以只有在临界温度时用降低温度的方法使之液化。

  (C)p必随T之升高而变大 (D) p随T之升高可变大或减少 答:(C)因为凝聚相转变为蒸气时总是吸热的,根据Clausius-Clapeyron方程,等式右方为正值,等式左方也必定为正值,所以) p随T之升高而变大。 8. 对恒沸混合物的描述,下列各种叙述中哪一种是不正确的( )。

  (A)与化合物一样,具有确定的组成 (B)不具有确定的组成 (C)平衡时,气相和液相的组成相同 (D)其沸点随外压的改变而改变 答:(A)恒沸混合物不是化合物,其沸点和组成都会随着外压的改变而改变。(]

  (C)对Raoult定律产生最大负偏差的双液系 (D)部分互溶的双液系 答:(A)接近于理想的液体混合物不会生成恒沸混合物。

  (A)固体比液体密度大些 (B)三相点的压力大于大气压力 (C)固体比液体密度小些 (D)三相点的压力小于大气压力 答:(B)画一单组分系统草图,当三相点的压力大于大气压力时,在25℃和大气压力下处于气相区,所以固体会。

  (A) 恒沸点 (B)熔点 (C)临界点 (D)低共熔点 答:(C)在临界点时,气-液界面消失,只有一个相。其余三个点是两相或三相共存。 12. 水的三相点附近,其汽化热和熔化热分别为44.82 kJ2mo和5.994 kJ2mol。则在三相点附近,冰的热约为( )。 (A)38.83 kJ2mo-1 (B)50.81 kJ2mo-1 (C)-38.83 kJ2mo-1 (D)-50.81 kJ2mo-1 答:(B)热是汽化热与熔化热之和。 13. 某反应系统有的五为Ni(s)、NiO(s)、H2O(l)、H2(g)、CO(g)和CO2(g),它们之间可以达成如下三个化学平衡:

  答:(B)反应有S=6,(2)+(3)=(1)故R=2,物浓度条件,所以组分数为4,且Kp,3?Kp,1/Kp,2存。

  ( )。 (A)沸腾现象 (B)三相共存现象 (C)现象 (D)临界现象 答:(D)f = 2,C=1故R=2,根据相律有:P = C +2- f= 1+2-2=1。

  15. NaCO3与水可生成三种水合盐NaCO32H2O、NaCO327H2O和NaCO3210H2O,在常压下,将NaCO3投入冰-水混合物中达三相平衡,若一相是冰,一相是NaCO3水溶液,则另一相是( )。

  成恒定, 由于一相是冰,一相是NaCO3水溶液。[]所以,共存的含水盐只能NaCO3210H2O。

  解:(1)S = 2;C = 2;P = 2。根据相律f = 2,在一定的温度和压力的范围内,能维持固、液两相不变。

  (2)S = 3(氨气,水和水合氨,又称为氢氧化铵);因为有一个平衡,故C = 2 ;有气、液两相,P = 2 ;根据相律f = 2,在一定的温度和压力的范围内,能维持固、气两相不变。

  5. 结霜后的早晨冷而干燥,在-5℃,当大气中的水蒸气分压降至 266.6 Pa 时,霜会变为水蒸气吗? 若要使霜不,水蒸气的分压要有多大?

  计算得再268 K(-5℃)时冰的蒸气压为 401.6 Pa ,而水蒸气分压为 266.6 Pa ,所以这时霜要。(] 当水蒸气分压等于或大于 401.8 Pa 时,霜可以存在。

  7. 将氨气压缩到一定压力,然后在冷凝器中用水冷却,即可得液态氨。现已知某地区一年中最低水温为 2℃,最高水温为 37℃,问若要该地区的氮肥厂终年都能生产液氨,则所选氨气压缩机的最低压力是多少?

  解:氨在正常沸点(273-33) K时,它的蒸气压等于大气压力,为101.325 kPa。水在275 K时,氨的蒸气压较低,得到液氨没有问题。主要是计算在(273+37)K时氨的蒸气压。已知氨的摩尔蒸发焓为:

  根据Clausius-Clapeyron 方程,计算310 K时 氨的蒸气压,这就是压缩机的最低压力。

  解得: p2 =1408 kPa ,即在37℃时,压缩机的最低压力为1408 kPa,才能使氨液化。

  ˊpPa???vapHR1??C T式中C是积分。对照题中所给的方程,从固体的蒸气压与温度的关系式,可计算得到二氧化碳的摩尔焓,从液体的蒸气压与温度的关系式,可计算得到二氧化碳的摩尔蒸发焓:

  

  9. 根据CO2的相图,回答下列问题: (1)OA、OB和OC 曲线以及特殊点O点与A点 的意义;

  (2)在常温、常压下,将 CO2高压钢瓶的阀门缓慢打 开少许,喷出的CO2成什么 相态?为什么?

  (3)在常温、常压下,将 CO2高压钢瓶的阀门迅速打 开大,喷出的CO2成什么 相态?为什么?

  为“干冰”?将CO2(l)在怎样的温度和压力范围内能存在? 解:(1)OA是蒸汽压曲线;OB是曲线; OC是CO2(s)与CO2(l)的两相平衡曲线;O点是三相点;A点是CO2的临界点。[]

  1. 有如下化学计量式,分别写出用参与反应的各种物质表示的速率表达式。()设反应都是基元反应,根据质量作用定律写出反应的速率方程式。

  答: 不能。反应级数应该从实验中求出。化学反应方程式只表示参与反应的各物质的量之间的关系,不代表反应机理。若注明它是基元反应,则可以运用质量作用定律,确定它是二级反应,也是双反应。

  答: 不可能。根据微观可逆性原理,正、应必须遵循相同的途径。基元反应最多只有三反应,现在应有四个,所以应不可能是基元反应,则正反应也不可能是基元反应。

  答: 不是。因为不可能有零反应。一般是由于总反应机理中的决速步与反应物的浓度无关,所以对反应物呈现零级反应的特点。零级反应一般出现在表面催化反应中,决速步是被吸附在表面上发生反应,与反应物的浓度无关,反应物通常总是过量的。

  答: 不一定。基元反应一定具有简单反应级数,但具有简单级数的反应不一定是基元反应,例如氢气和碘发生反应生成碘化氢,实验测得这是二级反应,但它是个总包反应,反应机理有若干步基元反应组成。例如零级反应也不是基元反应。

  (2)总包反应中有若干个基元反应,各反应的活化能差别较大,不同温度区间内占主导地位的反应不同,使直线弯折。

  答:这叫做负温度系数,这种反应不多,一般与NO氧化反应有关。反应机理中有一个放热显著的快反应,一个速决步。若放的热比速决步中吸的热还多,使整个表观活化能为负值,所以温度升高,速率反而下降。

  11. 气相复合反应中,为什么有的仅仅是双反应,而有的却要第三M参加? 例如:2A → A2,2Cl + M → Cl2 + M。

  答: 在原子或原子团复合时会形成化学键,就会能量。这能量若以光能放出,或可以分散到若干个键上,就不需要M参加;如果形成的只有一个或两个化学键,就需要第三M把的能量带走,否则,这能量为键的振动能,有可能导致解离。

  答:不,这两个理论只适用于基元反应。基元反应是一步完成的反应,这两个速率理论是要描述这一步化学反应的过程,根据反应的各种物理和化学性质,定量计算反应速率系数。

  答:阀能Ec是两个相对的相对平动能在连心线上的分量必须超过的临界值,此时的碰撞才是有效碰撞。Ea?Ec?12RT

  (2)在数值上也不完全相等,对凝聚相反应,两者差 RT;对气相反应,差nRT,n是气相反应物的系数和。[]

  16. 光化学初级反应的速率为什么通常等于吸收光速率,而与反应物的浓度无关? 答: 因为在光化学初级反应中,一个光子活化一个反应物。而反应物一般是过量的,所以吸收光子的速率(即单位时间单位体积中吸收光子物质的量),就等于初级反应的速率。初级反应速率对反应物浓度呈零级反应。

  答:量子产率应该等于1。因为碘化氢吸收了一个光子,生成了一个氢(或一个碘)。但该反应的量子效率应该等于2,因为吸收了一个光子,消耗了两个碘化氢。

  18. 现在已有科学家成功地用水光解制备氢气和氧气。为什么阳光照在水面上看不到有丝毫氢气和氧气生成?

  答:因为普通水中没有光敏剂。光化学反应的发生都要靠光敏剂吸收一定波长的光使自己活化,然后将能量传给反应物,使它发生化学反应。例如氢气光解时的汞蒸气和光合作用中的叶绿素都是光敏剂。

  水光解的光敏剂在实验室规模已试制成功,如能大规模合成,而且又很便宜的话,就可以从水中提取氢气作燃料了。

  答: 这种问法不全面。催化剂不一定只会加快反应速率,也可能降低反应速率,所以应该说,催化剂可以改变反应速率。

  改变反应速率的本质是改变反应历程,使各基元步骤活化能组成的总表观活化能降低或升高,从而改变了反应速率。所以凡有催化剂参与的反应就不是基元反应。

  20. 合成氨反应在一定温度和压力下,平衡率为25%。现在加入一种高效催化剂后,反应速率增加了20倍,问平衡率提高了多少?

  答:只要其他条件保持不变,平衡率仍然是25%。因为催化剂只能增加正、应的速率,使系统缩短到达平衡的时间,而不能改变平衡的组成。同样,一个热力学认为不可能进行的反应,任何催化剂都不能使它进行。

  

  (A)二级反应 (B)基元反应 (C)双反应 (D)无确切意义 答:(D)基元反应可以用质量作用定律写出速率方程,质量作用定律只适用于基元反应,另外,只有基元反应才能讲数。

  2. 某化学反应的计量方程式为A+2B?k??C+D,实验测定到其速率系数为k=0.25(mol2L-1)-12s-1,则该反应的级数为( )。

  (A)零级 (B)一级 (C)二级 (D) 答:(D)根据其速率系数k=0.25(mol2L-1)-12s-1的单位可知n =1-(-1)=2。 3. 某化学反应,已知反应的率分数y?是( )。

  (A)零级 (B)1.5 级 (C)2级 (D)1 级 答:(C)这反应符合起始物浓度相等的二级反应的特点,半衰期与起始物浓度成反比。 5. 有一放射性元素,其质量等于8g,已知它的半衰期t1/2?10d,则经过40d后,其剩余的重量为( )。

  (A)1级 (B)2级 (C)零级 (D)1.5级反应 答:(C)零级反应的半衰期与起始物浓度成正比。

  7. 某基元反应,在等容的条件下反应,当反应进度为1mol时,吸热50kJ,则该反应的实验活化能Ea值得大范围为( )。

  答:(A)在等容条件下,在数值上也不完全相等,对凝聚相反应,两者差 RT;对气相反应,差2RT,n是气相反应物的系数和。[]

  答:(D)对于一般化学反应,当温度升高时反应速率一般增大。 9. 某化学反应,温度升高1K,反应的速率系数增加1%,则该反应的活化能的数值约( )。

  10. 有一平行反应(1)A????B,(2)A????(1) 的活化能 Ea,1?D,已知反应大于反应(2)的活化能 Ea,2,以下措施中哪一种不能改变获得 B 和 D 的比例( )。

  (A)提高反应温度 (B)延长反应时间 (C)加入适当催化剂 (D)降低反应温度 答:(B)延长反应时间既不能改变反应速率系数,又不能改变反应的活化能,所以不能改变获得 B 和 D 的比例。

  11. 有两个都是一级的平行反应A????B,A?????C, 设开始反应时的浓度都等于零。下列哪个结论是不正确的( )。

  答:(D)根据简单的硬球碰撞模型,只有互撞的相对平动能在联心线上的分量超过阈能Ec时,这时的碰撞才是有效的。 14. 在300K时,某基元反应的阀能Ec=83.68 kJ2mol-1,则有效碰撞的分数值等于( )。

  (C)碰撞的激烈程度不够 (D)间的作用力 答:(B)有的碰撞的激烈程度单从能量角度考虑已经可以引发反应,但是由于空间的位阻效应,能量不能传递到要破裂的化学键上,所以反映仍不能发生,使校正因子P小于1。 16. 已知某液相双反应是基元反应,它的实验活化能为Ea,根据过渡态理论,Ea与该

  17. 在过渡态理论的计算速率系数的公式中,因子kBT/h对所有反应几乎都一样的,所以称为普适因子。在通常反应温度(设为500K)下,其值约为( )。

  答:(C)NO参与了臭氧的反应,但反应前后本身没有变化,起了催化剂的作用。 19. 某一反应在一定条件下的平衡率为25.3%,当有催化剂存在时,其率应当是()。 (A)大于 25.3% (B)小于 25.3% (C)等于 25.3% (D)不确定

  答:(C)催化剂只改变反应的速率,缩短到达平衡的时间,但是它不能改变平衡的组成。[) 20. 关于光化学反应,下列说法错误的是 ( )。

  (B)反应速率基本不受温度的影响,甚至有负温度系数现象 (C)反应初级过程的量子效率等于1 (D)光化学反应的平衡等于化学反应的平衡 答:(D)根据光化学反应的特征,(D)不符合其特征。

  1. 在1100 K 时,NH3(g)在钨丝上发生分解反应,实验测得下列数据: 氨的初始压力 / Pa 半 衰 期 / min 求该反应的级数及速率系数。

  3. 已知物质A的分解反应是一级反应,当A起始浓度为 0.1 mol2dm时,分解 20%的A需时 50 min,试计算:

  (3)计算起始浓度为 0.02 mol2dm-3 时分解 20% 所需的时间。 解:(1)因为是一级反应,则有ln

  5. 大气中,CO2含有量较少,但可鉴定出放射性同位素14C。一旦CO2由光合作用固定, 从大气中拿走14C,而新的14C又不再加入, 那么放射量会以5770年半衰期的一级过程减少。 现从某古代松树的木髓取样, 测定其14C含量是大气中CO2的14C含量的54.9%, 求该树年龄约多大?

  6. 某有机化合物 A,在酸的催化下发生水解反应,在 323 K,pH=5 的溶液中进行时,其半衰期为 69.3 min,在pH=4 的溶液中进行时,其半衰期为6.93 min,且知在两个pH 值的各自条件下,t1均与 A 的初始浓度无关,设反应的速率方程为:

  14. 某些农药水解反应是一级反应, 在293 K时,敌敌畏在酸性介质中水解反应的半衰期为61.5 d,试求它在此条件下的水解速率系数。若在343 K时的速率系数为0.173 h, 求343 K时的半衰期及该反应的活化能Ea 。

  解:一级反应的半衰期与反应物的起始浓度无关,从293 K时的半衰期表示式,求出该温度下的速率系数:

  15. 药物阿斯匹林水解为一级反应,在 100℃时的速率系数为 7.92 d,活化能为56.43 kJ2mol-1 。求 17℃时,阿斯匹林水解 30% 需多少时间?

  17. 某药物分解 30% 即为失效, 若放置在 3℃ 的冰箱中,保存期为两年。 某人购回此新药物,因故在室温(25℃)下搁置了两周,试通过计算说明此药物是否已经失效。 已知该药物分解百分数与浓度无关,且分解活化能为 Ea = 130.0 kJ2mol-1。 解:已知反应的活化能,利用Arrhenius公式:ln

  从一个温度下的速率系数值求另一温度下的速率系数值,从而计算在室温(25℃)下搁置两周,药物分解30%所需的时间。因为是同一药物,反应级数相同,分解分数也相同,所以速率系数之比就等于所需的时间的反比。

  答: 电池中电势高的电极称为正极,电势低的电极称为负极。(]电流从正极流向负极,电子从负极流向正极。

  发生还原作用的电极称为阴极,发生氧化作用的电极称为阳极。在原电池中,阳极是负极,阴极是正极;在电解池中阳极是正极,阴极是负极。

  答: 强电解质溶液的电导率随着浓度的增加而升高。当浓度增加到一定程度后,由于正、负离子之间的相互作用力增大,解离度下降,离子运动速率降低,电导率也降低,如HCl,KOH溶液。中性盐如KCl由于受饱和溶解度的,浓度不能太高。 弱电解质溶液的电导率随浓度变化不显著,因解离平衡不变,浓度增加,其解离度下降,粒子数目变化不大。

  答:摩尔电导率由于溶液中导电物质的量已给定,都为1mol,所以,当浓度降低时,粒子之间相互作用减弱,正、负离子迁移速率加快,溶液的摩尔电导率必定升高。但不同的电解质,摩尔电导率随浓度降低而升高的程度也大不相同。

  4. 在温度、浓度和电场梯度都相同的情况下,氯化氢、氯化钾、氯化钠三种溶液中,氯离子的运动速度是否相同?氯离子的迁移数是否相同?

  答: 因为氢离子和氢氧根离子传导电流的方式与其它离子不同,它们是依靠氢键来传递的,所以特别快。它们传导电流时,离子本身并未移动,依靠氢键和水的翻转,电荷就传过去了。在非水溶液中,它们就没有这个优势。

  6. 强电解质(如CuSO4、MgCl2等氯化镁)在其溶液浓度不大的情况下,电解质的的摩尔电

  答: 强电解质的摩尔电导率,在溶液不太浓时,等于离子摩尔电导率之和。但选取基本单元时,要使粒子的荷电量相同,若不同时要在前面乘以因子,使等式成立。所以它们的关系是:

  7. 在电解质溶液中,如果有i种离子存在,则溶液的电导用如下那个式子计算? Mg)??m(Cl)? (1)G??

  答: 应该用(1)式计算。因为溶液的总电导等于各个离子电导的加和。在溶液中离子是并联存在,不是存在,不能把它们的电阻累加。

  答: 不是,电极与周围电解质溶液之间的真实电势差是无法测量的。(]现在把各电极与标准氢电极组成电池,待测电极作还原极(即正极),并标准氢电极的电极电势为零,这样测出的电池电动势就作为待测电极的电极电势,称为标准氢标还原电势,简称为标准电极电势,用符号E?(Ox/Red)表示。 9. 为什么标准电极电势的值有正有负?

  答: 因为了用还原电极电势,待测电极放在阴极,令它发生还原反应。但是比氢活泼的金属与氢电极组成电池时,实际的电池反应是金属氧化,氢离子还原,也就是说电池的书面表示式自发电池,电池反应自发反应,电动势小于零,电极电势为负值。如果是比氢不活泼的金属,则与氢电极组成自发电池,电极电势为正值。 10. 某电池反应可以写成如下两种形式,则所计算出的电动势E,标准摩尔Gibbs能变化值和标准平衡值是否相同?

  11. 如果标准氢电极的电极电势为1 V,则各可逆电极的还原氢标电势值有什么变化?电池的电动势有什么变化?

  答:先设计一个电池,使其反应恰好是H2O的生成反应,查出标准电极电势,然后计算出电池的标准电动势,根据联系热力学和电化学的公式,就可计算出水的标准摩尔生成能。

  13. 设计合适的电池,计算Hg2SO4(s)的溶度(活度)积Ksp?Hg2SO4,s??

  准电极电势,然后计算出电池的标准电动势,根据联系热力学和电化学的公式,就可计算出水的标准摩尔生成能。

  答: 无论是原电池还是电解池,阳极的极化曲线向电势增大的方向移动,阴极的极化曲线向电势减少的方向移动。

  所不同的是,电解池中由于超电势的存在使分解电压变大,而原电池中由于超电势的存在使电池的不可逆电动势下降,作电功能力也下降。

  16. 将一根均匀的铁棒,部分插入水中,部分露在空气中。经若干时间后,哪一部分腐蚀最严重?为什么?

  但H+离子浓度还是很低的,发生析氢腐蚀的趋势不大;在空气中的部分,虽然与氧气接触,但无电解质溶液,构成微电池的机会较小;而在靠近水面的部分,既有氧气,又有微酸性的电解质溶液,所以很容易构成微电池,发生耗氧腐蚀,因而这部分腐蚀最严重。

  答:这实际是一个电解水的过程,硫酸钠仅仅起了导电作用。在阳极上放出氧气,阳极附近氢离子浓度较大,溶液呈红色;在阴极上析出氢气,阴极附近氢氧根离子浓度较大,溶液呈兰色。

  答:在镀层没有被之前,两种防腐的效果是一样的。但是镀层一旦有破损,则防腐效果就大不相同。

  镀锡铁俗称马口铁,锡没有铁活泼,组成原电池,锡作阴极,称为阴极层,而铁作阳极,这样腐蚀得更快;

  镀锌铁俗称白铁,锌比铁活泼,组成原电池时锌作阳极,称为阳极层,锌氧化,铁作阴极,仍不被腐蚀。

  19. 在氯碱工业中电解NaCl水溶液,获得氢气、氯气和氢氧化钠等化工原料。为什么电解时用石墨作阳极?

  答: 因为氧气在石墨上析出有很大的超电势,无法析出,而氯气在石墨上析出的超电势很小,所以在阳极上可以获得氯气作为化工原料。如果用其他材料,氧气析出的超电势变小,很可能阳极上析出的是氧气而不是氯气。

  答:氢、氧燃料电池的电解质溶液可以是酸性,也可以是碱性,在pH 1~14的范围内,电极反应虽不相同,但电池反应相同,标准电动势都是1.229 V。

  21. 当温度和浓度为定值时,在 KNO3和 K4Fe(CN)6水溶液中,K+离子的迁移数是否相同 ?

  解: 不相同。因为离子的迁移数是离子迁移电量的分数,现在K+离子虽然相同,但是负离子不同,则两种溶液中K+离子迁移电量的分数也不可能相同。

  

  (C) 其导电的原因是离子的存在 (D)当电流通过时在电极上有化学反应发生 答:(A)第二类导体是离子导体,温度升高,离子水合程度下降,溶液粘度下降,电阻变小。

  (C)k减小,m减小 (D)k增加,?m减小 答:(D)电导率随溶液的浓度增加而增加,但是摩尔电导率随溶液的浓度增加而减小。 4. 用同一电导池分别测定浓度为(1) 0.01 mol2kg和(2)0.1 mol2kg的两个电解质溶液,其电阻分别为 1000 ? 和 500 ?,则(1) 与()的摩尔电导率之比为( )。 (A)1 : 5 (B)5 : 1 (C)10 : 5 (D)5 : 10 答:(B)?m= k/c k=KCell /R 同一电导池的电导池相同,代入得?m(1)/?m(2)=5 : 1。 5. 下面四种电解质溶液,浓度均为0.01 mol2dm-3,现已按它们的摩尔电导率?m 值由大到小排了次序。请根据你已有的知识,判定下面哪个是正确的( )。

  7. 有 4 个浓度都是 0.01 mol2kg的电解质溶液,其中平均活度系数最大的是( )。

  (A)KCl (B)CaCl2 (C)Na2SO4 (D)AlCl3 答:(A)按Debye-Huckel 极限定律,离子强度越大,平均活度系数越小。这里KCl的离子强度最小,所以平均活度系数最大。

  -答:(C)两个电极反应中的Cl离子刚好消去,所以与电池的电动势无关。(] 9. 用对消法(补偿法)测定可逆电池的电动势时,主要为了( )。

  答:(C)用对消法测定电池的电动势时,电中几乎无电流通过,所得电位降可以近似作为可逆电池的电动势。

  答:(B)电池电动势为负值,表明该电池自发电池,不能正向进行,而能逆向进行。 11. 某电池反应为 2 Hg(l)+O2+2 H2O(l)=2 Hg2++4 OH -,当电池反应达平衡时,电池的电动势 E 必然是( )。

  答:(D)电池反应达平衡,Gibbs能的变化值为零,所以电动势 E也必等于零。 12. 某电池在 298 K,标准压力下可逆放电时,放出 100 J 的热量,则该电池反应的焓变值?rHm为( )。 (A)100 J (B)>100 J (C)《100 J (D)-100 J 答:(C)?G = ?H - T?S 可逆放出的热量为T?S,等于-100 J,电池能放电,?G必定小于零,所以?H必须小于-100 J。

  (A)E1<E2 (B)E1>E2 (C)E1= E2 (D)不能确定 答:(C)氢-氧燃料电池只要两种气体的压力相同,电动势就相等,与溶液的pH值无关。因为电动势的计算公式中没有离子浓度项。 15. 反应 Cu2+(a1)→ Cu2+(a2),已知 a1>a2,可构成两种电池

  答:(C)两个电池的电池反应相同,Gibbs 能的变化值相同,但是电子得失不同,(1)中有两个电子得失,而(2)中只有一个,所以电子得失多的电动势反而小。 16. 298K时有如下两个电池:

  两个电池的电池反应都可写成Cu(s)+ Cu2+(a2)→ 2Cu2+(a1),则两个电池的E?与?rGm

  答:(B)两个电池的电池反应相同,Gibbs 能的变化值相同,但是电子得失不同,(2)中有两个电子得失,而(1)中只有一个,所以电子得失多的电动势反而小。 17. 以石墨为阳极,电解 0.01 mol2kg

  答:(A)因为氧气在石墨阳极上的超电势很大,计算电极电势的结果,Cl2 (g)的电极电势小,所以先在阳极析出。

  (C)考虑极化后,实际上的不可逆还原电极电势最大者 (G)考虑极化后,实际上的不可逆还原电极电势最小者 答:(D)实际析出电极电势最小者,首先在阳极上氧化放电而析出。 三、习题

  1. 用惰性电极电解CuSO4的水溶液,通入 1930 C 的电量通,在阴极有 0.018 mol 的(s) 沉积出来,计算同时在阴极所产生的解:通入总的电量的物质的量为:

  3. 用界面移动法测定H+的电迁移率(淌度),历时760s,界面移动了4.0cm。已知迁移管两极之间的距离为9.6cm,电位差为16V,设电场是均匀的。试求H的电迁移率。 解:r(H)?u(H)

  4. 在某电导池内装有两个直径为0.04m并相互平行的圆形银电极,电极之间的距离为0.12m。

  若在电导池内盛满浓度为0.1mol2dm的AgNO3溶液,施以20V的电压,则所得电流强度为0.1976A。()试计算该电导池的电池、AgNO3溶液的电导、电导率和摩尔电导率。 解:Kcell?

  

  BaSO4饱和水溶液的电导率中有水的贡献,因为BaSO4的溶解度很小,所以水的贡献不能忽略,

  10. 298K时,MgCl2和ZnSO4的浓度均为0.025mol2kg-1,并假设它们都能完全电离。[]试计算这两种溶液的①离子强度I;②离子平均质量摩尔浓度m±;③离子平均活度因子γ±,已知:A = 0.509(mol2kg-1) -1/2;④电解质的离子平均活度a±和电解质的活度aB。 解:①I?

  解:(1)反应式中,Zn(s)被氧化为ZnSO4,应作为阳极放在电池左边,CuSO4还原为Cu(s),应作为阴极放在电池右边,所以电池表示式为: Zn│ZnSO4(a=1)‖CuSO4(a=1)│Cu

  (2)已知电池的电动势和温度系数值,代入相应的计算式,就可以得到所求的热力学函数的变化值。(]

  17. 电池(1)Cu│Cu+‖Cu+,Cu2+│Pt 和(2)Cu│Cu2+‖Cu+,Cu2+│Pt 的反应均可简写作: Cu + Cu2+ = 2Cu+,则此两电池的?rGm和E?的关系如何? 解:首先应该把两个电池的电极反应和电池反应写出来, (1)

  另外,从电池的组成也可以看出两个电池的E?是不相同的。两个电池的正极相同,但是两个电池的负极不相同,所以它们的E?也不可能相同。

  (2)298 K 时,当电池有 2F 的电量通过时,求 ?rGm、?rSm、?rHm 和QR的值。设电动势 E 随 T 的变化是均匀的 。

  (3)要计算AgAc(s)的活度积,首先要设计一个电池,使电池反应就是AgAc(s)的解离反应,这样可从所设计电池的标准电动势,计算该电池的平衡,这就是AgAc(s)的活度积。()所设计的电池为:

  答: 它们的共同点是:(1)都反映了表面受力不均匀的情况;(2)两者的数值相同,通常用同一符号表示。

  它们的不同点是:(1)两者的物理意义不同,表面能是指等温、等压、保持组成不变的条件下,可逆地增加单位表面积时,系统Gibbs能的增值。表面张力是指垂直作用于单位长度的边界上且与表面相切的收缩力。

  答: 肥皂泡有内外两个球面,附加压力的方向都指向曲率半径的圆心。若忽略膜的厚度,一个凸球面和一个凹球面的曲率半径近似相等,则附加压力是普通球面附加压力的两倍。

  答: 液膜和液体表面都具有表面能,表面能越低,系统越稳定。所以,为了降低表面能,液体表面都有自动收缩到最小的趋势。而球形是相同体积的物体具有表面积最小的一种形式,所以气泡和小液滴都呈球形。

  溶液有两种方法,一种是收缩,另一种是调节表面层浓度。如果溶质是表面活性剂,则尽可能使溶质排在表面;如果溶质表面活性物质,尽可能将溶质藏在体相。

  

  12. 在纯水的液面上放一纸船,纸船显然不会自动航行。若在船尾靠水部分涂抹一点肥皂,再放入水中,情况又将如何?

  答: 纸船放入静止的水面,以船底为边界,作用在的表面张力大小相等,方向相反,纸船当然静止不动。当船尾涂了肥皂后,由于表面活性剂的作用,尾部表面张力变小,头部表面张力未变,所以小船在这不等的表面张力作用下,自动向前方移动。

  13. 设有内径大小一样大的a, b, c, d, e, f管和内径较大的g管一起插入水中,除了f管内壁涂有石蜡外,其余全是洁净的玻璃管,若水在a管内液面升高的高度为h,试估计其余管内的水面高度?若先将水在各管内(c,d管除外)都灌到h的高度,再让其自动下降,结果又如何?

  14. 有一混合物,水的质量分数为75%,柴油为25%,明显的分为两层。如果将混合物强力搅拌得一均匀液体,但是静止后又会分两层,这是为什么?如果在混合溶液中加入适量的表面活性剂(乳化剂),在强力搅拌后,得到的均匀液体就不在分层,这又是为什么? 答:柴油与水是互不相溶的,当二者剧烈振荡时,可以相互分散成小液滴,这样一来,表 面能增大,这时又没有能降低表面能的第三种物质存在,因此这时为不稳定体系,体系有自动降低能量的倾向,分层后,体系能量降低,因此会自动分层。加入适量的表面活性剂(乳化剂),改善的它们之间的作用力,使其亲和力加强,故强力搅拌后,得到的均匀液体就不在分层。

  答: 洗涤剂中要加多种成份,其中三聚磷酸钠作为助剂加入,含量可达20%以上。主要作用是提高润湿效果、增加洗涤剂碱度、促进油污乳化、减少不溶性沉淀在织物表面再沉积等作用。但是,洗涤废水排入江河以后,含磷成份促进藻类疯长,影响鱼虾繁殖。特别是江苏太湖受磷污染特别严重,沿湖几大城市已作出决定,自2000年1月1号开始,使用含磷洗涤剂。

  洗涤剂是印染生产中常用的表面活性剂之一,而洗涤剂在制造过程中一般加入一定量的三聚磷酸钠作助洗剂。三聚磷酸钠具有较强的络合作用,能将多价重金属离子络合。因此,织物在硬水中洗涤时能降低水的硬度。三聚磷酸钠还对微细无机粒子或油脂微滴具有分散、乳化、胶溶等作用,可提高污垢的悬浮能力,防止污垢再沉积到织物上去,从而大大提高洗涤剂的去污能力。三聚磷酸钠本身无毒、生物降解性良好,但三聚磷酸钠中的磷

  粒的 ζ 电势越大,表明胶粒带 电越多,其憎溶胶越稳定。[) 10 在一个 U 型管中间, 放用 AgCl 晶体组成的多孔塞, 管中放浓度为 0.001 mol.dm-3 的 KCl 溶液。多孔塞两边放接直流电源的电极。通电时溶液将向哪一极方向移动?将 KCl 浓度增 加 100 倍,溶液流动速度是变慢了还是变快了? 答: 因为 AgCl 晶体中 Ag+比 Cl- 溶解度大, 扩散快, AgCl 晶体又优先吸附溶液中的 Cl- 离 子,使多孔塞带负电,介质带正电。所以,电渗时液体介质向负极移动。KCl 浓度增加,ζ 电位下降,电渗速度变慢。当用 AgNO3 代替 KCl,AgCl 优先吸附 Ag+离子,介质带负电,电 渗方向与刚才相反。 11. 为什么输油管和运送有机液体的管道要接地? 答:在用泵输送石油或其它碳氢化合物时,由于压差液体流动,在扩散层和管道表面 会产生电势差,这就是流动电势。流动电势太大会产生火花,引起爆炸。为了防止事故发 生,都将这种管道接地或加入有机电解质,以降低流动电势。 12. 为什么明矾能将浑浊的水很快? + 3+ 3+ 答: 明矾是硫酸钾铝复盐。 溶于水后产生 K , 等离子。 Al 另外, Al 离子在水中发生水解, 产生 Al(OH)3 絮状胶体。 混浊的水中有大量带负电的泥沙胶粒,受 Al 离子作用很快凝聚,并与 Al(OH)3 胶体 发生相互作用而一起下沉。所以明矾能使混水迅速变清。但这种含 Al 离子的水不能多吃。 13. 用电解质把豆浆点成豆腐,有三种盐:NaCl,MgCl2,CaSO4.2H2O,哪种聚沉能力最强? 答: 点豆腐是将豆浆胶粒聚沉,变成凝胶。 天然的豆浆胶粒带负电, 电解质离子起 2+ 2+ 主要作用。显然 NaCl 聚沉能力最弱,Mg 和 Ca 离子聚沉能力差不多,但由于 MgCl2 中 Cl 是负一价的,所以相对而言聚沉能力最强的应该是 MgCl2。 但由于 MgCl2 加多了有苦味,所 以目前较多用 CaSO2.2H2O 即生石膏点豆腐。 14. 在能见度很小的雾天飞机急于起飞,地勤人员搬来一个很大的高音喇叭,喇叭一开, 很长一段跑道上的雾就消失了,这是为什么? 答: 这叫高音消雾。声音是有能量的,喇叭的音波促使雾粒碰撞,使小水滴凝结成大水滴 而下降,部分更小的水滴获得能量后气化。所以在音波作用的较近的范围内,雾会很快消 失。 由大学席葆树教授研制的大喇叭, 输出功率为 20000 声瓦。 喇叭长 5m,直径 2.86 m 。563+ 3+ 在雾天,这只喇叭朝飞机跑道上大吼一声,可以开出 500 m 到 1000 m 的清亮大道。 15. 江河入海处为什么会形成三角洲? 答: 由于水土流失, 江水中常常夹带大量泥沙。 到入海处河道变宽, 流速变慢, 泥沙沉积。 另一原因是江水中的泥沙微粒是带负电的胶粒,碰到含有大量电

  移动时才能显示出来,是指固液之间可滑 移的界面与本体溶液之间的电位降 8. 溶胶的电学性质由于胶粒表面带电而产生,下列不属于电学性质的是( ) 。[) (A)布朗运动 (B)电泳 (C)电渗 (D)沉降电势 答: (A)布朗运动属于溶胶的动力性质。 9. 均匀的牛奶是乳浊液,从其中沉淀脂肪和蛋白质的方法是( ) 。 (A)加入一些酒精 (B)将牛奶静置 (C)过滤 (D)加入酸 答: (D)牛奶是乳脂分散在水中形成的乳浊液,加入酸这种强电解质会乳浊液,使脂 肪与水分离。 10. 对于有过量的 KI 存在的 AgI 溶胶,下列电解质中聚沉能力最强者是( ) 。 (A)NaCl (B)K3[Fe(CN)6] (C)MgSO4 (D)FeCl3 答: (D)AgI 胶核优先吸附碘离子,使胶粒带负电,阳离子价数越高,聚沉能力越强。 -3 -3 11. 混合等体积的 0.08 mol2dm KI 和 0.1 mol2dm AgNO3 溶液,得到一溶胶系统,分 别加入: (1)MgSO4; (2)CaCl2; (3)Na2SO4, 则其聚沉能力大小是( ) 。 (A) (1)>(2)>(3) (B) (2)>(1)>(3) (C) (3)>(1)>(2) (D) (3)>(2)>(1) 答: (C)AgNO3 溶液过量,AgI 胶核优先吸附银离子,使胶粒带正电,阴离子价数越高聚沉 能力越强。 MgSO4 中阳离子价数比 Na2SO4 高, 同性离子的价数愈高, 聚沉能力愈低, 所以 Na2SO4 聚沉能力最强。 12. 用渗透压法测大化合物的摩尔质量,这样测得的摩尔质量属于( ) 。 (A)质均摩尔质量 (B)数均摩尔质量 (C)Z均摩尔质量 (D)粘均摩尔质量 答: (B)渗透压法利用的是稀溶液的依数性,所以测得的是数均摩尔质量。 13. 将大电解质 NaR 的水溶液用半透膜和水隔开,达到 Donnan 平衡时,膜外水 的 pH 值( ) 。 (A)大于 7 (B)小于 7 (C)等于 7 (D)不能确定 + + 答: (A)大电解质中的 R 离子不能透过半透膜,而 Na 和 H 可以。为了维持溶液的电 + + 中性,有 Na 出来,必有 H 进去,使膜外水的 pH 值升高。 -3 14. 对于 Fe(OH)3 的水溶胶,NaCl 的聚沉值为 512.2mmol2dm ,Na2SO4 的聚沉值为 4.31 -3 mmol2dm ,若用 ZnSO4 的将其聚沉,其聚沉值约为( ) 。 -3 -3 (A)>512.2mmol2dm (B)<4.31 mmol2dm -3 -3 (C)=4.31 mmol2dm (D)略大于 4.31 mmol2dm 答: (D)Fe(OH)3 的水溶胶为正溶胶,阴离子价数越高聚沉能力越强,则聚沉值越小。ZnSO4 中阳离子价数比 Na2SO4 高,同性离子的价数愈高,聚沉能力愈低,所以 ZnSO4 聚沉能力略大 于 Na2SO4 聚沉能力。 15. 对于 AgI 的水溶胶,三种电解质 Al(NO3)3、Mg(NO3)2 和 NaNO3 的聚沉值分别为 0.067 -3 -3 -3 mmol2dm 、2.60 mmol2dm 和 140 mmol2dm ,则 AgI 溶胶的胶粒所带的电荷是( ) 。58

  (A)正的 (B)负的 (C)不带电 (D)无法判断 答: (B)聚沉值与聚沉能力成反比,则 Al(NO3)3 的聚沉能力最强,另外离子价数越高聚沉 能力越强,所以 AgI 的水溶胶为负溶胶。[] 三、习题 1. 在 FeCl3 在热水中水解, Fe ? O H ? 3 制的溶胶后,为什么要用半透膜进行渗析? 解:FeCl3 水解后,制得的 Fe(OH)3 溶胶中含有大量 HCl。电解质的浓度大,会使溶胶的双 电层压缩,?? ? 电位变小,使制得的 Fe(OH)3 溶胶不稳定,容易聚沉,所以用渗析的方法 除去过量的 HCl。 2. 用如下反应制备 BaSO4 溶胶: Ba(CNS)2 + K2SO4 = BaSO4(溶胶)+ 2KCNS 用略过量的反应物 Ba(CNS)2 作稳定剂,请写出胶核、胶粒和胶团的结构式,并并指出胶粒 所带的电性。 解:胶核: ? B 胶粒: ? ? B ?a4Sm O ?Sm ? n ? O2?a4?? aB? a n?x 2? ?2??2 x?2 B? a nCN2 x? ?S ? 2 Cx N?胶粒和胶团的结构式: ? ? B ?4Sm ? n ? O???x 2? ?S2CNS胶粒所带的电性:正电荷 3 -1 3 -1 8. 由 0.01 dm 0.05 mol2kg 的 KCl 和 0.1 dm 0.002 mol2kg 的 AgNO3 溶液混合, 生成 AgCl 溶胶。为使其聚沉,使用下列电解质:KCl,AlCl3 和 ZnSO4,请排出聚沉值由小 到大的顺序。 解:这两种溶液混合,KCl 略过量,所以生成的 AgCl 胶核优先吸附氯离子,胶粒带负电, 外加电解质离子电价越高,聚沉能力越强,而聚沉值越小。所以聚沉值由小到大的顺 序为:AlCl3<ZnSO4<KCl 。 9. 在 H3AsO3 的稀溶液中, 通入过量的 H2S 气体, 生成 As2S3 溶胶。 用下列物质聚沉: Al(NO3)3, MgSO4 和 K3Fe(CN)6,请排出聚沉值由大到小的顺序。 解:用过量的 H2S 气体作为稳定剂,H2S 发生一级解离,生成 HS 离子,生成的 As2S3 胶核 优先吸附 HS 离子,胶粒带负电。外加电解质离子电价越低,聚沉能力越弱,聚沉值越 大。所以聚沉值由大到小的顺序为:K3Fe(CN)6>MgSO4>Al(NO3)3 。 -3 -3 11. 混合等体积的 0.08 mol2dm KI 和 0.1 mol2dm AgNO3 溶液所得的溶胶。 (1)试写出胶团结构式; (2)指明电泳方向; (3)比较 MgSO4,Na2SO4,CaCl2 电解质对溶胶聚沉能力的大小。 解: (1)由于 AgNO3 的浓度大于 KI 的浓度,所以等体积混合时,AgNO3 过量,生成的 AgI 胶 核优先吸附 Ag ,使胶粒带正电,则胶团的结构式为: {[(AgI)m.nAg ],(n-x)NO 3 } 2x NO? 3+ +?x-(2)因为胶粒带正电,电泳方向是往负极移动 (3)聚沉胶粒带正电的溶胶,外加电解质中负离子价数(绝对值)越大,聚沉能力也越 强。 所以聚沉能力大小的次序为: Na2SO4>MgSO4>CaCl2 。 虽然前两种电解质中负离子相同, 但由于 Na2SO4 离子是一价的,聚沉能力要

  1. 设有一电炉丝浸入水槽中(见下图),接上电源,通以电流一段时间。分别按下列几种情况作为体系,试问ΔU、Q、W为正、为负,还是为零?

  2. 任一气体从同一始态出发分别经绝热可逆膨胀和绝热不可逆膨胀达到体积相同的终态,终态压力相同吗??

  答:不同。膨胀到相同体积时,绝热可逆与绝热不可逆的终态温度和压力不同。 3. 熵是量度体系无序程度大小的物理量。下列情况哪一种物质的摩尔熵值更大?

  (2)100℃的液态水与100℃的水蒸气; (3)同一温度下结晶完整的金属与有缺陷的金属;(4)1000℃的铁块与1600℃铁水。 答:温度相同的同一种物质,气、液、固态相比(例如水蒸气、液态水和冰相比),气态的微观状态数最大,固态的微观状态数最小,液态居中,因此,摩尔熵气态最大,液态次之,固态最小;同类物质,例如,氟、氯、溴、碘,量越大摩尔熵越大;结构越复杂熵越大;构象越丰富熵越大;同素异形体或同分异构体的摩尔熵也不相同。

  4. 小电解质的渗透压与非电解质的渗透压哪个大?为什么?电解质的稀溶液是否有依数性?其渗透压公式是怎样的?

  答:非电解质的渗透压大。因为非电解质不能电离,通过半透膜的几率就小,这样就造成膜两侧的浓差增大,使渗透压增大。小电解质的稀溶液有依数性,但不显著。稀溶液

  c1、c2分别为溶液一侧和溶剂一侧的浓度。 5. 下列物理量中,哪一组是广度性质的状态函数?

  (1)在水槽中放置一个盛水的封闭试管,加热水槽中的水,使其达到沸点。试问试管中的水是否沸腾?为什么?

  (2)可逆热机的效率最高.在其它条件都相同的前提下,用可逆热机去牵引火车,能否使火车的速度加快,何故?

  答:(1)不会。液体沸腾必须有一个大于沸点的热源,槽中之水的温度与水的沸点温度相同无法使试管内的水沸腾。

  (2)不会。可逆过程的特点之一就是过程变化无限缓慢,因此在其它条件相同的情况下,可逆热机带动的机车速度最慢。

  (3)“a”相当于敞开体系,“b”相当于封闭体系。由相关定义,敞开体系有物质和能量的交换;封闭体系无物质交换,但有能量的交换。所以体系与交换的能量后者多,即“b”放热多。

  (3)稀溶液中,组分B的浓度可用xB、bB、cB、表示,其标准态的选择不同,则组分B的化学势也不同;

  (5)在同一溶液中,若标准态不同,活度也不同; (6)二组分理想溶液的总蒸气压大于任一组分的蒸气分压;

  (8)298K时,A和B两种气体单独在某一溶剂中溶解,平衡时相应的亨利系数为kA和kB。已知kA>kB,若A和B同时溶解在该溶剂中达到平衡,当气相中A和B平衡分压相等时,则溶液中A的浓度大于B的浓度;

  (12)一封闭体系,当始终态确定后:①若经历一个绝热过程,则功有定值;②若经历一个等容过程,则Q有定值;③若经历一个等温过程,则内能有定值;④若经历一个多方过程,则热和功的差值有定值。

  答:(1) 不对。化学势是某组分的偏摩尔Gibbs能。溶液可分为溶剂的化学势或溶质的化学势,而没有整个溶液的化学势。

  (3) 不对。浓度表示方式不同,则所取标准态也不同,它们的标准态时的化学势是不相等的。但是,B物质在该溶液中的化学势只有一个数值,是相同的。

  (4) 不对。虽然气体的标准态都取压力为p、温度为T ,且符合理想气体行为,但对理想气体,该标准态是真实状态,对实际气体,该标准状态是假想状态。

  (7) 不相等。渗透压是溶液依数性的一种反映。稀溶液中,依数性只与粒子的数目有关,而与粒子的性质无关。食盐水中一个NaCl会离解成两个离子,粒子数不同,且溶质离子扩散可穿过半透膜,膜两侧浓度差是不同的。

  (12) a)不一定,功不是状态函数;b)不一定,热不是状态函数;c)对;d)不一定,热功差值在非体积功为零的封闭体系,为一状态函数——内能。

  8. 夏天将室内电冰箱门打开,接通电源紧闭门窗(设墙壁门窗均不传热),能否使室内温度降低?何故?

  答:不会降低只会升高。接通冰箱电源并打开门之后,冰箱将进入箱内的空气冷却,并把热量通过散热器放回室内,此过程的吸、放热量是相等的。冰箱内外交换的热量与冰箱电功之和恒定,但冰箱的电动机和制冷机在工作时,各电器部分和机械部分会因内耗而发热,这部分热量也散入室内,就会使室内的温度升高。

  9. 一铝制筒中装有压缩空气,突然打开筒盖,使气体冲出(视为绝热膨胀过程),当压力与相等时,立即盖上筒盖,过一会儿后筒中气体压力将如何变化?

  答:压缩空气突然冲出筒外,可视为绝热膨胀过程,终态为室内气压P,筒内温度降低,盖上筒盖过一会儿后,温度升至室温,筒内压力升高,压力大于P。

  11. 北方人冬天吃冻梨前,先将冻梨放入凉水中浸泡,过一段时间后冻梨内部解冻了,但表面结了一层薄冰。试解释原因。

  答:凉水温度比冻梨温度高,使冻梨解冻。冻梨含有糖分,故其凝固点低于水的冰点,当冻梨内部解冻时,要吸收热量,而解冻后的温度仍略低于水的冰点,所以冻梨内部解冻了而表面上凝结一层薄冰。

  1. 1mol理想气体,始态体积为25dm3,温度为373.15K,分别经下列过程等温膨胀到终态体积为100dm3。试计算体系所作的功:(1)可逆膨胀;(2)向真空膨胀;(3)先在外压等于体积为50 dm3时气体的平衡压力下,使气体膨胀到50 dm3,再在外压等于体积为100 dm3时气体的平衡压力下进行膨胀。

  2. 1mol单原子理想气体,始态p1=202.65kPa,T1=298.15K,经下述两个不同的过程达到终态p2=101.325kPa,T2=348.15K。分别计算两个过程的Q、W、ΔU和ΔH。并指出计算结果说明什么问题?(1)先定压加热再定温可逆膨胀;(2)先定温可逆膨胀再定压加热。

  由计算可知,两个过程的功和热不等,而状态函数热力学能和焓的变化值,与变化的途径无关,只与始终态有关。

  4. 苯的正常沸点为353K,摩尔气化焓是ΔvapHm= 30.77 J·mol-1,在353K和p?下,将1mol液态苯向真空定温蒸发为同温同压的苯蒸气(设为理想气体)。

  (2)求苯的摩尔气化Gibbs能变ΔvapGm和摩尔气化熵变ΔvapSm; (3)求的熵变;

  5. 在绝热定压容器中,将5mol 40℃的水与5mol 0℃的冰混合,求平衡后的温度,以及该体系的ΔH和ΔS。已知冰的摩尔溶化热为6024J·mol-1,水的定压摩尔热容为75.3 J·K-1·mol-1。

  因ΔH1+ΔH2=15.060kJ>0,冰不会全溶化,体系温度为0℃,设冰溶化的物质的量

  ΔrHmΘ(298.15K)。设反应放出的热有80%被吸收,某罐头的热容为400J·K-1, 要将其从25℃加热到80℃,需CaO至少多少克?

  7. 298K时,在量热计(绝热、密闭、恒容反应器)中装有0.500g分析纯正庚烷[C7H16(l)]。于氧弹内在过量的氧[O2(g)]中完全燃烧,生成CO2(g)和H2O(l)。燃烧后量热计温度升高2.94K。量热计自身及附件的热容量为8.177 kJ·K-1。计算正庚烷的燃烧焓变(量热计的平均温度为298K)。正庚烷的摩尔质量为0.1002kg.mol-1。忽略引燃丝燃烧产生的热量。

  8. 已知异戊烷C5H12的摩尔质量M = 72.15 g·mol-1,在20.3℃时蒸气压为77.31 kPa。现将0.0697g的难挥发性非电解质溶于0.891g异戊烷中(按稀溶液处理),测得该溶液的蒸气压降低了2.32 kPa。

  (1)求异戊烷为溶剂时Raoult定律中的K; (2)求加入的溶质的摩尔质量。 解: (1)求K

  9. 蛋白质的数均摩尔质量约为40kg·mol。试求在298K时,含量为0.01kg·dm-3的蛋白质水

  10. 人类血浆的凝固点为272.65K。(1)求310.15K时血浆的渗透压;(2)若310.15K时血浆的渗透压为729.54kPa,计算葡萄糖等渗透溶液的质量摩尔浓度(设血浆的密度为1×103 kg·m-3)。

  11. 1.22×10kg苯甲酸,溶于0.10kg乙醇后,使乙醇的沸点升高了1.13K,若将1.22×10-2kg苯甲酸溶于0.10kg苯中,则苯的沸点升高1.36K。计算苯甲酸在两种溶剂中的摩尔质量。计算结果说明什么问题?

  苯甲酸的摩尔质量为0.122kg.mol-1,上述计算结果表明苯甲酸在乙醇中以单形态存在,在苯中以双缔合形态存在。

  12. 在p?压力下,把一个极小的冰块投入0.1kg、268K的水中(过冷),结果使体系的温度变为273K,并有一定数量的水凝结成冰。由于过程进行得很快,可以看作是绝热的。已知冰的熔解热为333.5 kJ·kg-1。在268K~273K之间水的热容为4.21kJ·K-1·kg-1。

  (1)体重60 kg的人于冰面的压力; (2)在该压力下冰的熔点。 解:(1) p=mg/A

  14. 假设一台电冰箱为反卡诺热机,冰箱外温度为25℃,内部温度为0℃。问在冰箱内使10.00kg水由25℃变成0℃的冰需做多少功?已知水的凝固焓变为-334.7 J·g-1, 比热容为4.184 J·K-1·g-1。

  1. 指出下列体系的相数:①空气;②金刚石和石墨混合物;③一块黄铜(30%Zn-70%Cu合金);④酒精水溶液;⑤油和水的混合物;⑥密闭容器中CaCO3分解并达平衡;⑦牛奶。

  答:①1相;②2相;③1相;④1相;⑤2相;⑥3相;⑦2相。 2. 对冰和干冰分别加压,各自熔点将怎样变化?

  答:目的是尽量赶走锅内的空气,使锅内的总压约等于相应温度下水的饱和蒸汽压,从而能获得更大的压力。

  答:通常所说的水的冰点是0℃,此点的热力学温度为273.15K,当外压改变时,冰点也随之改变。此时虽然也是水、冰、水蒸气三相共存,但与三相点不同。这是因为:

  (1)在通常情况下的水和冰都已被空气所饱和,实际上已成为二组分体系。对二组分体系,当三相共存时,f=2-3+2=1,体系仍有一个度。所以当压力改变时,冰点也随着改变,由于空气的溶入,液相变成为溶液,因而使冰点降低了0.00242K;

  (2)在三相点时的外压力为610.62Pa,而通常情况下外压约等于101325Pa。若外压从610.62Pa改变到101325Pa,根据克拉贝龙公式的计算,冰点又降低了0.00747K。这两种效应之和为0.00242+0.00747=0.00989≈0.01K,所以通常所说的水的冰点比三相点低了0.01K,即等于273.15K(或0℃)。

  (1)冰与水的平衡曲线在三相点附近的斜率为dT/dp=-7.432×10-8K·Pa-1。三相点是熔化线与气化线的交点,因此三相点的温度必然很接近于273.15K,在273.15K时水的蒸气压的实验数值是610.48Pa,这个数值也一定很接近与三相点的压力。通常有空气存在时的外压是101325Pa,当外压由101325Pa变到610.48Pa时,平衡温度也要改变。ΔT=(-7.432×10-8K·Pa-1)Δp =(-7.432×10-8K·Pa-1)(610.48-101325)Pa=0.000748K。这就是说考虑到外压的效应,三相点的温度比通常所说的水的冰点高0.000748K。

  (2)水中溶有空气后,溶液的冰点也要降低。实验测得101325Pa及273.15K时,空气在水中的浓度为0.00130mol·kg-1,已知水的冰点降低Kf为1.855 K·kg·mol –1,所以纯水的冰点应较被空气所饱和的水的冰点高0.00130×1.855=0.00241K。

  以上两种效应的总和为0.00989K≈0.01K。如果三相点的温度为273.16K,则通常在101325Pa时水的冰点就是273.15K(或0℃)。

  5. 完全互溶的A、B二组分液态混合物,在xB=0.6处,平衡蒸气压有最高值,那么组成xB=0.4的混合物在气-液平衡时,xB(g)、xB(l)、xB(总)的大小顺序如何?将xB=0.4的混合物进行精馏,塔顶将得到何物?

  答:不能。白酒理想的二组分液态混合物,其行为与拉乌尔定律的正偏差很大,在温度-组成相图上有最低恒沸点。乙醇-水恒沸混合物中乙醇的质量分数为0.9557。所以,开始如用乙醇质量分数小于0.9557的混合物进行分馏,则得不到纯乙醇,只能得到浓度0.9557的恒沸混合物。

  8. 热分析法绘制Bi-Cd相图时,若取5份组成不同但质量相同的溶液作步冷曲线,各步冷曲线上水平线段的长度是否相同?为什么?

  答:不同。因为不同组成的合金溶液在同样条件下冷却,步冷曲线上水平线段的长度应正比于析出的共晶量。显然,在正好达共晶组成时,析出的共晶量最多,相应的水平线段最长。

  9. 请说明在固-液平衡体系中,稳定化合物、不稳定化合物与固熔体三者的区别,它们的相图各有何特征?

  答:稳定化合物有固定的组成和固定的熔点,存在于固相,在液相中也可能存在。当温度低于其熔点时不会发生分解,因此在相图上有最高点,称为相合熔点。该温度熔化时的液

  不稳定化合物有固定的组成,只在固相中存在,在液相中不存在,加热时,在其熔点之前就会分解成液相和另一种固相,新生的两相组成与不稳定化合物的组成均不同,因此在相图上没有最高点,而呈“T”字形。其水平线所代表的温度即为转熔温度,称为不相合熔点。

  固熔体即固体溶液,没有固定组成,其组成可以在一定范围内变化,因此在相图上固熔体可以占据一个区域。

  答:共晶过程与包晶过程的相同之处在于,它们都是两个固相与一个液相平衡共存,度为零。不同之处在于:(1)共晶过程的液相成分介于两固相成分之间,包晶过程的固相介于液相和另一固相之间;

  答:(1)此体系由Na2CO3(s)和H2O(l)构成,C=2。虽然可有多种固体含水盐存在,但在每形成一种含水盐,数增加1的同时,必然增加一个化学平衡关系式,因此,组分数不变,仍为2。指定压力(101325Pa)下,相律为f=C-P+1=2-P+1=3-P。度不可能为负数,它最小是零。因度最小时相数最多,所以,该体系最多只能是三相平衡共存(相当于f=0时)。在体系中已有Na2CO3水溶液及冰两相存在的情况下,最多只能有一种固体含水盐与之共存。

  (2)指定温度(293.15K)下,相律为f=C-P+1=2-φ+1=3-P。f=0时,P=3。因体系中已有水蒸气存在,所以最多还可以有2种含水盐与之共存。

  (7)在密闭容器中,KNO3饱和溶液与其水蒸气呈平衡,并且存在着从溶液中析出的细小KNO3晶体。

  2. 已知CO2的临界温度为304.3K,临界压力为7.3×106Pa,三相点为216.6K,5.1×105Pa。画出CO2的相图(示意图)并请说明:(1)室温常压下迅速从钢瓶中放出CO2,出来的CO2

  3. 在373.2K时,己烷的蒸气压是2.42×105Pa,辛烷的蒸气压是4.67×104Pa,这两种液体的某一混合物在373.2K,1×105Pa时沸腾,假设该混合物是理想液态混合物,求此时己烷在液相及气相中的摩尔分数。

  (1)画-液平衡的温度-组成图;(2)从图中找出组成为xB=0.800的液相的泡点;(3)从图中找出组成为yB=0.800的气相的;(4) 求105.0℃时气-液平衡两相的组成;(5)求9 kg水和30kg醋酸组成的体系在105.0℃达到平衡时,气、液两相的质量。

  解:(1)以组成为横坐标,以温度为纵坐标,在坐标纸上描点、连线即可得到该体系的温度-组成图(图略),的为气相线(或称为线),下面的为液相线(或称为泡点线);

  (4)作纵坐标温度为105.0℃的一条等温线,该线与液相线的交点对应的横坐标为液相的组成,该线与气相线的交点对应的横坐标为气相的组成;

  (5)过105.0℃作一条等温线,与气、液相线的交点对应的横坐标分别为平衡的气相组成和液相组成,以体系组成(xB=30/39)与等温线的交点为支点,从图中读数可求得两结线的长度,利用杠杆规则即可求出平衡的气、液相的质量。

  5. 为提纯含非挥发性杂质的甲苯,在86.0kPa压力下用水蒸气蒸馏。已知在此压力下该体系的共沸点为80℃,80℃时水的饱和蒸气压为47.3kPa。试求:(1)气相的组成(含甲苯的摩尔分数);(2)欲蒸出100kg纯甲苯,需要消耗水蒸气多少千克?

  解:因水和甲苯完全不互溶,所以,在一定温度下的水-甲苯的气液平衡体系中,蒸气相的压力为水和甲苯的饱和蒸气压之和。即:

  根据水蒸气蒸馏公式p*水/ p*甲苯=n水/n甲苯=m水M甲苯/m甲苯M水,有m水= p*水m甲苯M水/ p*甲苯M甲苯,要想得到m甲苯/(kg),需通入m水/(kg)的水蒸气。现欲蒸出100kg的甲苯,则所需的水蒸气的量为:

  6. 实验室中某有机试剂因失去标签而难以辨认,但已知它可能是硝基苯或甲苯。今对此试剂进行水蒸气蒸馏,测知在大气压力下混合物的沸点为372.15K,馏出物冷却分离称量得m(H2O)=40.8g,m(有机物)=10.0g。已知水在正常沸点时,ΔvapHm=109J·K-1·mol-1。试判断该化合物为何物。

  7. 已知铅的熔点是327℃,锑的熔点是631℃,现制出下列六种铅锑合金,并作出步冷曲线,其转折点或水平线段温度为:

  8. 用LiCl电解制金属锂时,因LiCl熔点太高(878K),不利于生产,常利用低共熔现象找一种比LiCl盐难电解的盐KCl来降低熔点,以节约能源。已知KCl的熔点为1048 K,KCl-LiCl低共熔点的KCl含量为55%(质量分数)、低共熔点为629K,又知723K时KCl含量为43%和63%的溶液分别可析出LiCl和KCl固体。

  (3)当工艺条件允许时,电解温度可选择在723K,试根据相图说明如何操作,以何种方式给料比较合理;

  (4)有时在温度高达783K时电解,还有少量固体盐不熔,若加入少量LiCl,此固体盐会增多。请断定此不熔盐是什么;

  (4)不熔盐只可能是LiCl。如果是KCl,物系点将处于KCl(s)与液相区。向体系中加入少量LiCl,物系点必左移,按杠杆规则,此情况下不熔盐的量应减少,但题中指出不熔盐的量是增加的,这说明不熔盐不可能是KCl;

  9. 20℃时某有机酸在水和中的分配系数为0.4。今有该有机酸5g溶于100 cm3水中形成的溶液。

  (1)若用40 cm3一次萃取(所用已事先被水饱和,因此萃取时不会有水溶于),求水中还剩下多少有机酸?

  (2)将40 cm3分为两份,每次用20cm3萃取,连续萃取两次,问水中还剩下多少有机酸?

  10. 今有含苯100g和甲苯200g的理想液态混合物,在100℃,101.325kPa下处于气液平衡状态。有关数据列于下表。

  0.0227 mol,如用只能承受压力202650Pa的瓶子装含有CO2的饮料,在20℃下充装时,CO2的最大压力为多少才能这种瓶装饮料可在40℃下存放?(假设溶质服从亨利定律)

  解:若用B代表CO2,根据亨利定律有 pB=km, B m B,分别代入20℃和40℃时CO2的分压及相应组成,可得:

  12. 用高压锅给注射用的器具消毒时,若所用的锅内压力(饱和蒸气压力)为1.5×105Pa,则锅内的温度是多少?已知373.2K,105Pa时水的蒸发热为40.5kJ·mol-1。 解:将已知数据代入Kelvin方程,有:

  从宏观上看,达到化学平衡时各反应物和产物的量不再随时间变化而变化,似乎反应是停止,其实微观上,正反应和应仍在不断地进行着,只不过正、应速率恰好相等。

  化学反应等温式是描述定温下,化学反应平衡与体系Gibbs能变之间关系的方程式,它将化学热力学与化学动力系在一起,可实现热力学函数和动力学参数之间的互求、判断化学反应的状态(是处于正向还是逆向反应或已达平衡)及求算化学反应的率和产率等。

  答:不学反应在同一反应条件下平衡不同;同一化学反应在不同反应条件时平衡也不同。一般认为化学反应平衡在温度一定时是。化学反应的平衡除了受温度影响外,还受反应体系组成、压力等条件影响。

  3. 由Van’t Hoff方程ln(K2/K1)= ΔrHm[(1/T1)-(1/T2)]/R是否得出:无论在什么条件下,只要是吸热反应,升温总利于反应正向进行;只要是放热反应,升温总不利于反应正向进行的结论?

  热反应,升温总不利于反应正向进行”这样的结论的条件是定压下,ΔrHm为(一般T变化不太大时方能认为ΔrHm为)。

  4. 若反应SO2+?O2→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,会不会影响平衡Kp的值和平衡产率?设气体都是理想气体。

  答:因为反应体系中各气体均是理想气体,体系发生的又是数减少的反应,故加入惰性气体对反应正向进行不利,会使反应平衡发生移动,令正反应平衡减小,从而减低SO3的平衡产率。

  (2)通入惰性气体D(g),保持压力不变,体积增加一倍; (3)通入惰性气体D(g),保持体积不变,压力增加一倍; (4)通过C(g),保持体积不变,压力增加一倍。

  答:设反应体系的气体均为理想气体。从反应计量式看,该反应是一个反应数增加的反应。在反应温度和压力一定条件下反应达到平衡时:

  (2)通入惰性气体D(g),且保持压力不变,使体积增加一倍时,对反应正向进行有利,A解离度增大;

  (3)通入惰性气体D(g),保持体积不变,使压力增加一倍时,对反应逆向进行有利,A解离度减小;

  (1)降低体系压力,使反应向增加气相物质的量的方向移动; (2)等压下加入惰性气体,反应向增加气相物质的量的方向移动; (3)等容下不断地向体系通入CO2(g)或将生成物CO(g)取走。

  7. “反应平衡改变了,化学平衡一定会移动;反之,平衡移动了,反应平衡值也一定会改变。”这种说法是否正确,为什么?

  答:此说法不正确。平衡值改变了,平衡一定会移动;但平衡移动了,平衡值不一定改变。例如在等温下,改变化学反应中某些组分的浓度或改变反应体系的总压,平衡会移动,平衡值并未改变。

  8. 反应aA+bB→cC的ΔrGm=ΔrGm+RTln[cC/(cA·cB)]。从式中可见,当产物C浓度趋于0cB)]=﹣∞,即任何反应总能自发进行,那么用ΔrGm来判断化学反应能否自时,ln[cC/(cA·发进行还有无意义?

  (1)根据热力学定律,热力学函数ΔrGm是化学反应能否自发进行的最有力的判据。题 中给出的结论是通过该式判断得来的,没有ΔrGm,无法得出反应是否总能自发进行的结论;

  (2)通过该式能求算ΔrGm,进而得到平衡Kp(标志反应进行的程度); (3)当反应物浓度cA和cB都趋于0时,即发生稀溶液(或低浓度气相)反应,ΔrGm

  的数值就更为重要了,这种情况下由ΔrGm而求ΔrGm,进而求Kp,其研究价值更大了。此cB)]=﹣∞。 时,是否有ΔrGm<0,要通过该式计算才能下结论,就不一定总满足ln[cC/(cA·

  9. 假设温度为T时0???B的理想气体反应的ΔrHm>0,熵变ΔrSm<0,且二者均不随T而

  RTlnK变得越负,即升高温度有利于化学反应。可是对于等温反应:ΔrGm=ΔrHm-TΔrSm,由于ΔrHm>0、ΔrSm<0,且与温度无关,所以温度升高,-TΔrSm增大,ΔrGm变得越正。即升高温度不利于化学反应。你认为以上两个结论为什么截然不同?

  答:在题意条件下两公式物理意义相矛盾的主要原因是公式推导条件不同。ΔrGm=﹣RTlnk是在很大的恒温封闭容器中,针对等容等温反应导出的;而公式ΔrGm=ΔrHm-TΔrSm是在等温等压条件下导出的。

  3. 已知298.15K时右旋葡萄糖α型及β型在80%乙醇溶液中的溶解度分别为20g·dm-3和49g·dm-3,它们的无水固体在298.15K时的ΔfGm?分别为-902.9kJ·mol -1和-901.9kJ·mol -1。求该温度下右旋葡萄糖α型和β型相互的平衡。

  4. 在1120℃下, 赤铁矿石(Fe2O3)被一氧化碳还原的反应和二氧化碳的分解反应同时进行:

  平衡共存的水蒸气压分别为2550Pa、1935Pa和1307Pa,并已知298K 时纯水的饱和蒸

  当ΔrGm<0,即pH2O<pH2O时,反应正向进行(盐失水);反之,反应逆向进行(盐吸水)。

  6. 将1molSO2与1molO2的混合气体,在101.325kPa及903K下通过盛有铂丝的玻璃管,控制气流速度,使反应达到平衡,把产生的气体急剧冷却,并用KOH吸收SO2及SO3。最后

  体系总的物质的量n总 =0.77+0.615+0.23=1.615mol。同体系中各气体物质的物质的量分数之比就是其分压之比,即:

  7. 金属铜制品在室温下长期在流动的大气中,其表面逐渐覆盖一层黑色氧化铜CuO。当此制品被加热超过一定温度后,黑色氧化铜就转变为红色氧化铜Cu2O。在更高的温度时,

  该反应的标准平衡K=(po2/p)0.5 =1(因控制体系压力,即po2为标准压力) 据题意,反应在T温度下的ΔrGm为:

  mol,欲使钢件在500℃的加热炉内进行热处理时不被氧化,应如何控制炉内O2-16.97kJ·的分压?

  11. 乙烯水合生产乙醇的反应为:C2H4(g)+H2O(g)=C2H5OH(g)。实验归纳出平衡Kp与温度T和压力p的关系为:

  答:有机蒸馏时向被蒸馏的液体中加入沸石,加热时沸石孔隙内原来吸附的空气被脱附、逸出,使液体蒸汽压大增,沸点降低,因此过热程度降低,防止过热液体达到一定饱和蒸汽压时发生爆沸(骤然沸腾),造成财产损失或安全事故。 2. 锄地保墒的基本原理是什么?

  答:锄地从两个方面可起到保墒作用:①土壤毛细管可被水润湿,水在土壤毛细管中呈上升的凹液面。锄地可切断地表的毛细管,防止土壤中的水分沿毛细管上升到地表面而蒸发。 ②水在土壤毛细管中形成的凹液面下的附加压力小于大气压。锄地切断的毛细管又易于使大气中的水汽在管内凝聚,增加土壤水分。

  3. 在一个大培养皿中装入自来水,在水面上并排放两根牙签,中间有1cm~2cm的距离。然后用一根玻璃棒轻轻地在两根牙签中间的水面上碰一下。另改用沾有肥皂的玻璃棒作同样试验。观察发生的现象有何不同,并解释原因。

  答:第一次用玻璃棒轻轻碰水面时两根牙签无明显运动,第二次碰时,因肥皂快速溶解,在水面上形成一层薄膜,玻璃棒作用水面实际是作用在液膜上,液膜有表面压,能传递力,会使牙签发生运动。

  4. 纯水在毛细管内上升的高度为h,当把毛细管折断一半,水会不会从管顶冒出?若把?h长的毛细管头弯曲向下,水会不会从管口滴下?为什么?

  答:(1)毛细管折断一半,其内的水不会冒出。因断口处毛细管内的水受到指向毛细管内部水体相的表面张力的作用,还有重力的作用,故水不能从管顶冒出,被折去的上段毛细管中的水也不能从其管下端滴出;

  (2)将毛细管头弯曲向下,水也不会滴出。在细的毛细管中水的表面张力方向指向其体相内部,比其受到的方向向下的重力大,故不会从关口滴下。 5. 多孔硅胶为何有强烈的吸水蒸汽性能?

  答:原因有二:其一是多孔硅胶有丰富的毛细管结构,能够发生吸毛细管凝聚;二是多孔硅胶有大的比表面积,表面吸附能大。降低表面能才能使其稳定,发生表面吸附是达此目的的最佳途径。故其接触水蒸气时表现出优异的吸附能力。

  6.将同样量的两个小水滴之一灌入玻璃毛细管中(该水滴能很好地润湿管壁),而另一小水滴滴在荷叶上,若两者均处于相同条件的大气中,问最先蒸发掉的是哪种水滴?

  答:放在荷叶上的小水滴先蒸发完。根据Kelvin方程可知,凸面液体的小液滴,其饱和蒸气压大于平面液体的饱和蒸气压;毛细管中液体呈凹面,凹面液体的饱和蒸气压小于平面液体,更小于凸面液体。饱和蒸气压大的液体易蒸发,故放在荷叶上的小水滴较毛细管中的先蒸发完。

  7. 用同一支微量滴定管分别缓慢放出1滴:(1)水;(2)无水乙醇;(3)0.5%的Tween-80水溶

  液。液滴质量大小的次序是怎样的?用同一支滴管滴出1mL的水、NaCl稀溶液和乙醇水溶液,滴数是否相同?

  答:根据滴重法测定液体表面张力的计算公式W =2πrσ,表面张力大的液体滴落的液滴质量大。上述三种情况中,液滴质量大小顺序为:(1)>(2)>(3)。

  用同一支滴管滴出相同体积的水,滴数大小的顺序为:乙醇>水>NaCl稀溶液。 8. 解释毛细管凝聚现象。

  答:毛细管凝聚是指空气中的水蒸气凝聚在毛细管中,使毛细管中液面升高或液量增加的现象。毛细管要被水蒸气润湿,水蒸汽才能在毛细管中上升并形成凹液面。按Kelvin方程,凹液面上的蒸汽压比平液面的小,故而水蒸气能够在这类毛细管中发生凝聚。 9. 如果将100mL水:(1)装入100mL烧杯中;(2)装入100mL量筒中;(3)均匀地铺满100cm2的玻璃板上;(4)撒在有机玻璃板上,形成100个等径小水球。问哪种情况水蒸发得最快?哪种情况水蒸发得最慢?为何?

  答:根据Kelvin方程ln(pr?/p?)=[2σM/ρRT](1/r),小液滴的蒸汽压比大液滴大,球状液体的蒸汽压比平面液体大,平面液体的蒸汽压比凹面液体大。蒸汽压越大时水蒸发越快,否则越慢。水在量筒中呈凹液面、单位体积水与空气接触面积小;水在烧杯中可看作呈平液面,且单位体积水与空气接触面积大;水在玻璃板上呈平液面,单位体积水与空气接触面积很大;球状水珠与空气接触面呈凸液面,且单位体积水与空气接触面积最大。所以,水蒸发速率依(4)、(3)、(1)、(2)顺序依次减慢。

  答:云中没有尘埃时,水蒸气达到相当高的过饱和程度而不会凝结成水滴。此时水蒸气压力对平液面是过饱和的,但对将要形成的小水滴则尚未饱和,故小水滴难以形成。若向云中撒AgI粉粒作为凝结中心,使凝结水滴的初始半径加大,这样使将要形成的小水滴的饱和蒸汽压小于空气中水蒸气的饱和蒸汽压,小水滴较易形成,并不断“长大”,最终成为雨滴而降落。

  11. 两块平板玻璃在干燥时,叠放在一起很容易分开。若在两接触面上各放些水,再叠放在一起,使之分开就很难,原因何在?

  答:两块干燥的平板玻璃叠放在一起时,中间是空气,空气与玻璃间“吸着力”极小,故两块玻璃很易分开;当两片玻璃间隙中充满水时,因水的表面张力大,其方向指向水内部,而水对玻璃的亲和力又很强,这种亲和力方向指向玻璃内部,这样两片玻璃中间的一层薄水膜,实际上充当了“双面胶”的作用,使两片玻璃吸得很牢,不易被分开。 12. 请回答下列问题:

  (2) 在一个底部为光滑平面的抽成真空的玻璃容器中,有半径大小不等的两个圆球形汞滴,经恒温放置一段时间后,容器内仍有大小不等的汞滴共存,此时汞蒸气的压力与大汞滴的饱和蒸气压、小汞滴的饱和蒸气压力存在何种关系?经长时间恒温放置,又会出现什么现象?为什么?

  答:(1)有的液体能润湿毛细管壁(一般为玻璃或石英),有的则不能。能润湿毛细管壁的液体进入毛细管后,发生毛细管上升现象,管内液面呈凹面,不能润湿毛细管壁的液体进入毛细管后,发生毛细管下降现象,管内液面呈凸面;

  (2)根据Kelvin方程:RT ln (Pr / P) = 2σM/(rρ)。因r>0,有Pr>P。r越小,Pr / P越大,亦即Pr越大。所以有:Pr小>Pr大>P平液面。长时间恒温放置,小汞珠变得更小(直至消失),大汞珠变得更大。因为小汞滴处于亚稳状态,热力学不稳定。大汞珠变为小汞珠的Gibbs能变:ΔGT,P=ΔG2-ΔG1>0,其逆过程ΔGT,P<0,为自发过程。(δWr= dGT,P=σdA,对一定量的汞:汞珠半径r变小,表面积变化量dA也增大, 最终使dGT,P增大)

  ①作用力不同。物理吸附作用力是Vanderwaals力,化学吸附作用力是化学键力; ②吸附选择性不同。物理吸附无选择性,化学吸附有选择性;

  ③所需的吸附能不同。物理吸附需要能量低,需要的吸附温度低;化学吸附需要能量高(接近于化学反应热),需要温度较高。物理吸附是吸附质在吸附剂表面的富集。气体在固体上的吸附类似于其在固体表面的液化,吸附热数据与气体的液化热(即蒸发热的相反值)相似。气体液化是放热过程,所以物理吸附也是放热过程。

  13. 为什么泉水有比较大的表面张力?将泉水小心注入洁净的杯子,水面会高出杯面,这时加一滴肥皂水会发生什么现象?为什么?

  答:泉水、井水具有比较大的表面张力,是因为这样的水矿化度高(含无机盐),当将这样的水装入杯子中,因表面张力方向向下,在一个向下的紧缩力作用下,高出杯面的水不会溢出。当向杯中滴入一滴肥皂水(表面活性剂水溶液)时,杯中水的表面张力降低了,向下的紧缩力小了,不能住高出杯面的水,这时高出杯面的水会溢出。 14. 下雨时,雨滴落在水面上形成一个大气泡,它的形状会是怎样的?为什么?

  答:在不考虑重力影响时,下雨时雨滴落在水中会溅起半球状气泡。这时因为气泡形成的过程基本是等温等压过程,形成的气泡有内外两个表面(即两个g-l界面),当气泡达到稳定状态时,其表面吉布斯能最小,对应于相同体积气泡,其表面形状一定是球形,故在水面上形成半球状气泡。

  2. 若水中仅含有直径为1.00×10-3mm的空气泡,试求这样的水开始沸腾的温度为多少度?已知100℃以上水的表面张力为0.0589 N·m-1、气化热为40.7kJ·mol-1。

  3. 水蒸汽骤冷会发生过饱和现象。在夏天的中,用飞机撒干冰微粒,使气温骤降至293K,水蒸汽的过饱和度(p/p0)达到4。已知在293K时,水的表面张力为0.07288N·m-1,密度为997kg·m-3。求:(1)开始形成雨滴的半径;(2)每一雨滴中所含水的数目。

  6. 在25℃时,测定0.02mol·dm-3的脂肪酸钠水溶液的表面张力,发现在55mN·m-1以下时表

  面张力γ与浓度c的对数呈直线关系:γ=α-βlgc。已知β=29.6 mN·m-1,求在饱和吸附时每个

  解:离子型表面活性剂水溶液中,表面活性离子在气-液界面吸附的Gibbs公式为: Γ=-[1/(2.303RT)](dγ/dlgc)

  据题意,55mN·m-1时开始无直线关系,说明此时已达饱和吸附。对式γ=α-βlgc进行微分,得:

  作γ~lnc图,在c=2.0,4.0,6.0,7.0 mmol·dm-3处作曲线切线,斜率记为dγ/dlnc,代入Gibbs公式,求出对应的Γ,并根据a=1/(Γ·L)求得相应的a值。结果列成下表:

  由处理结果可见:当十二烷基硫酸钠浓度大于6.0mmol·dm-3时,表面吸附量已达最大,曲线γ~lnc开始成直线关系;达最大吸附量时每个占据面积约为0.47nm2,远大于直立时的理论面积(0.25nm2),也大于在0.5 mol·dm-3NaCl溶液中的0.34 nm2,这是因为极性端基静电斥力作用所致。

  8. 25℃时,将某蛋白质铺展在pH=2.6的硫酸铵水溶液表面上,测得表面压与每克蛋白质占据的面积的关系如下表。求该蛋白质的摩尔质量。

  解:因表面压很小,可按气态膜处理,应用气态膜状态方程:π(A-A0)=RT(A和A0分别为1mol成膜物质占据的面积与其自身面积)。改写后为:πA=RT+πA0

  以aπ对π作图,得直线,其截距为RT/M,由曲线截距数值即可求出摩尔质量M。 处理数据如下表所示:

  9. 在氧化铝瓷件上需要涂银,当加热至1373K时,试用计算接触角的方法判断液态银能否润湿氧化铝瓷件表面?已知该温度下固体Al2O3的表面张力γs-g=1.0N·m-1,液态银表面张力

  (2)若已知a=13.1mN·m-1,b=19.62dm3·mol-1,试计算c=0.200mol·dm-3时的Γ; (3)当丁酸的浓度足够大,达到bc>>1时,饱和吸附量Γm为若干?设此时表面上丁酸为单层吸附,试计算在液面上每个丁酸所占的截面积为若干?

  11. 已知在活性炭样品上吸附8.95310dm的氮气(标准状况下),吸附的平衡压力与温度之间的关系如下表所示:

  解:据题意,须求出Langmuir等温式的两个,即单层饱和吸附量Γm和吸附b。 Langmuir等温式中的吸附量可用多种形式,本题吸附量为吸附气体的体积,故Langmuir等温式可表示为:

  14. 0℃时测定丁烷在6.602gTiO2粉末上的吸附量V(标准状态下,cm3)和平衡压力p(mmHg)的关系如下表所示:

  设在00mTiO2的密度为4.26g/cm3。试求算:(1)在全部TiO2粉末上形成饱和单层覆盖时需要的丁烷体积数;(2)求BET二公式中C;(3)TiO2的比表面积;(4)TiO2粉末粒子的平均直径。

  比表面积S=VmσmL/(22400m)式中,L为Avogadro,m为固体的质量,g。代入数据:

  15. 实验测得2g骨炭与初始浓度为1×10-4 mol·dm-3的100mL次甲基蓝水溶液达吸附平衡后,溶液浓度为4×10-5 mol·dm-3。若用4g骨炭进行上述实验,最后染料的浓度为2×10-5mol·dm-3。设染料中的吸附服从Langmuir吸附等温式,试计算骨炭的比表面积。次甲基蓝在炭质表面上形成单层吸附时所占面积为0.65nm2。

  骨炭的比表面积S=nsmσmL(式中,L是Avogadro;σm是单吸附层中吸附剂的截面积)

  16. 一种炭黑自下列溶剂中吸附硬脂酸,得到两个平衡浓度(c1= 0.001mmol·dm-3,c2=

  解:在Langmuir公式中,设Γm为极限吸附量,b为吸附,c为平衡浓度。则溶质的吸附量Γ为: Γ=Γmbc/(1+bc)

  显然,固体比表面应为定值,所得结果的不同是由于在不同溶液中吸附时的饱和吸附量并非是单层紧密排列时的吸附量,并且吸附量受到溶剂和吸附剂性质的影响。

  17. 在291.15K的恒温条件下,用骨炭从醋酸水溶液中吸附醋酸,在不同的平衡浓度下,1kg骨炭吸附醋酸的物质的量如下表所示:

  将所给数据处理成lgΓ和lgc(列表,此处略),以lgΓ对lgc作图,得一直线(图略),直线的斜率为0.56,截距为-0.85。

  1. 298K时含Al3+、Mg2+、H+和K+离子的无限稀释水溶液中,离子摩尔电导率最大的是哪个?

  3. 在一定温度下对于同一电解质水溶液,当其浓度逐渐增大时,下列哪个物理量将随之增大:(1)稀溶液范围内的电导率;(2)摩尔电导率;(3)离子平均活度系数;(4)离子电迁移速率(淌度)。

  7. 在电导、电导率、摩尔电导率和极限摩尔电导率中,混合电解质溶液性能量值不具加合性的是哪个?

  8. 用同一电导池测定浓度为0.01mol·dm-3和0.10mol·dm-3的同一电解质溶液的电阻,前者是后者的10倍,两种浓度溶液的摩尔电导率之比为多少?

  9. 质量摩尔浓度为b的H3PO4溶液,若离子平均活度系数为γ±,问溶液中H3PO4的活度a为多少?

  11. 浓度为1mol·kg-1的CuSO4溶液的离子强度为I1,浓度为1mol·kg-1的NaCl溶液的离子强度为I2,问I1与I2的关系是怎样的?

  12. 在电导率、摩尔电导率、离子迁移数、离子淌度和电导中,当电解质溶液稀释时,量值增大的是哪个?

  答:盐碱地土壤中存在大量电解质,电解质离子的存在,使土壤水(溶液)与植物体内细胞液之间存在渗透压,电解质离子会从根部随水扩散到植物体内,使植物从土壤中吸收水,阻力增大(水易反渗透到土壤中)。导致水向植物体内的渗透变差,植物细胞会因缺水而枯死。

  14. “电离度公式α= Λ∞m /Λm适合强电解质。因强电解质溶液中α= 1,故Λ∞m =Λm。”这句话正确吗?为什么?

  答:不正确。电离度公式:α= Λm/Λ∞m适用于强电解质极稀溶液,应用该式要满足:U+ = U∞+、U- = U∞-的条件。强电解质α= 1,但在非稀溶液时Λ∞m≠Λm。

  4. 298K时,醋酸的电离平衡为1.8×10-5,试计算醋酸在浓度为1.0mol·kg-1时的电离度。设溶液活度系数为1。

  解:设已经电离的醋酸活度为x,由于醋酸的解离度很小,x与1相比可以忽略不计。 HAc = H+ + Ac- 1-x x x

  6. 有浓度均为0.10mol?dm-3的KCl、H2SO4和CuSO4三种溶液。它们的离子平均活度系数分别为0.769、0.265和0.160,试求算上述各溶液的离子平均活度和电解质活度。

  因离子的迁移数正比于离子的电导率,在一定温度下的无限稀释的NaCl溶液中有: 37 -m(Cl) 2-1

  2. 氢电极在碱性溶液和酸性溶液中的φ?之间关系为:??(OH-,H2)=? ?(H+,H2)–RTlnKw/F,写出氧电极在酸性和碱性溶液中的电极反应,并指出其标准电极电势的关系。

  答:当有电流通过电极时,因离子扩散迟缓而导致电极表面附近的离子浓度跟本体溶液中的不同或当有电流通过时,由于电化学反应进行的迟缓造成电极带电程度跟可逆情况时不同,导致电极电势偏离可逆电极电势,引起电极极化。电极极化的直接影响就是使阳极电势增大,阴极电势减小。

  答:不对,可逆电池所对应的化学反应不一定处于可逆状态,ΔrGm=0是电池处于可逆状态时的情况。

  6. 钢铁脱碳现象是怎样产生的?分别写出有关O2和H2O(g)与Fe3C发生反应的化学方程式。

  答:钢在氧化性介质中高温加热时,表面的C或Fe3C极易与介质中O2,CO2,H2O(g),H2等发生反应,使得钢铁性能发生改变。

  答:工业用的金属常常含有杂质,有时为了改善金属的力学性质或物能,还人为地加入某些微量元素,它们的还原能力都低于铁,因此在有电解质溶液存在时容易形成腐蚀原电池,阳极由金属构成,阴极由金属中的碳或其它杂质构成,发生的氧化还原反应而导致电化学腐蚀。

  答:潮湿中,腐蚀性气体(如SO2、NH3、HCl、NOx等)和盐粒等会溶解在金属表面的水膜中,形成电解质溶液,因而导致了金属的电化学腐蚀。

  答:空气中的SO2在水蒸气存在下,能生成亚硫酸(进一步氧化成SO3,能形成硫酸),与铁、锌、铅等金属生成亚硫酸盐,令金属腐蚀。

  10. 干燥的铁粉与活性炭混合物在空气中能否发生反应?若发生反应,速率如何?滴加NaCl溶液起何作用?若NaCl溶液加量过多,以致完全将铁炭混合物浸没,又将出现什么情况?

  滴加NaCl溶液后,使铁粉的腐蚀反应在电解质中进行,原化学腐蚀变为电化学腐蚀,NaCl溶液在电化学反应中起到传递电子作用,会加剧腐蚀。

  当NaCl溶液加量过多时,它将铁炭混合物浸没,使铁粉与空气,而NaCl溶液中溶解氧很少,铁粉的腐蚀速率会大幅度降低。

  答:含Cl的无机电解质溶液因Cl的穿透能力强,能穿透水膜,金属钝化膜,在腐蚀过程中生成的金属盐易溶解而增大导电性,其迁移速率快而使其腐蚀能力远强于其它盐,常发生严重的“点蚀”或“坑蚀”,所以能加快金属电化学腐蚀。

  答:露天堆放的钢材由于在空气、雨水的中,金属表面形成水膜且充分接触氧气,极易发生电化学腐蚀;而海底沉船由于了氧气,海水及海底污泥中氧含量极少,金属的氧化腐蚀速率极低,因此能够在海底存留数十年甚至数百年。

  13. 正常使用的铁管道内的自来水不浑浊,但当生活水因故停给数日后,再重新给水时,水管中会长时间流淌浑黄水。请解释为何?

  答:停水后,自来水管道内壁充分于空气(氧气)中,氧气与管壁金属(铁)发生电化学腐蚀,生成Fe(OH)2沉淀,继而氧化成Fe(OH)3和Fe2O3,而变得浑黄。正常使用的管道中充满自来水,管内溶解的氧气很少,即使有轻微的腐蚀发生,因水的不断流动和冲刷,形成的上述电化学腐蚀产物因量微而不会导致流水的混浊。

  14. 在古罗马征服英国的遗址上有数吨铁钉象山一样堆放,外部的铁钉都被腐蚀了,但中心部位铁钉却未被腐蚀。请说明两者差异的原因。在日本千叶,发现古代的带有金线眼的铁剑都被腐蚀了,而纯铁剑却能保存下来,请解释原因。

  答:外部的铁钉能够接触到雨水和空气,可发生吸氧腐蚀等电化学腐蚀,中心部位的铁钉未接触到雨水和空气,因此不发生电化学腐蚀。带有金线的铁剑构成了腐蚀电池,铁为阳极,因此被腐蚀,而纯铁剑没有杂质不能构成腐蚀电池,所以可以保存至今。

  (2)在什么条件下,只析出锌,而H2不析出(让Zn2+浓度降至10-7 mol?dm-3时才允许H2开始析出)?

  5. 298K和p下,某混合溶液中CuSO4浓度为0.50mol·kg-1,H2SO4浓度0.01mol·kg-1,用Pt电极进行电解,铜首先沉积到Pt电极上。若H2在Cu电极上的超电势为0.23V,当外加电压增至有H2在Pt电极上析出时,溶液中所剩余的Cu2+的浓度是多少?设Cu2+和H+的活度系数均为1,H2SO4作一级电离处理。 ?

  解:根据题意,Pt电极是阴极,Cu电极是阳极。电解过程中,Cu2+被还原的同时会有相当数量的OH在阳极被氧化,导致溶液中H+浓度增大。当溶液中0.50mol·kg-1的Cu2+几乎-

  8. 用ZrO2氧传感器控制汽车空燃比。空气中氧分压为2168kPa,传感器输出电压为0.05V,工作温度为750℃。试求排气中氧的分压。若空燃比变小,排气中氧分压变为1×10-141.0325310-10 kPa

  9. 电解下述电解液时各得到什么产品?写出阴、阳极的电极反应。(1)Pb(NO3)2溶液,用碳做电极;(2)Pb(NO3)2溶液,用碳作阳极,铅作阴极;(3)Pb(NO3)2溶液,用铅作阳极,碳作阴极。

  10. 若海水中含有Na+、K+、Mg2+、Cl-、Br-和HCO3-,用碳电极电解这种组成的海水时可得到什么产物?

  虽然电位稍正于Br的氧化标准电位(??Br2, Br- =1.066V),但由于H2O的量远远大于-

  Br的量,故O2的实际电位负于Br的氧化电位。因此,得到的产物为氢气、氧气和二氧化碳(释出的氧与碳电极作用而来)。

  解:可利用标准电极电位或pH-电位图,来判断金属是否被腐蚀,后者可从图上直接判断出金属发生腐蚀的pH值,前者需计算出电极电位。

  根据pH-电位图(此处略,可参考书中相关内容)判断如下(以浓度>10-6mol·dm-3为腐蚀界线):

  (1)在pH=1的溶液中,金、银、铜不被腐蚀,而铁、铅、铝分别溶解为Fe2+、Pb2+和Al3+。

  (2)在pH=14的溶液中,金、银、铁、铅不被腐蚀,铝、铜分别被溶解为AlO2和CuO--。

  (3)在pH=6的溶液中,金、银、铜、铅不被腐蚀,铝表面生成Al2O3·3H2O,铁溶解为Fe2+。

  (4)在pH=8的溶液中,金、银、铅不被腐蚀,铜表面生成Cu2O,铝表面生成Al2O3·3H2O,铁溶解为Fe2+(浓度低于pH=6的溶液)。

  12. 在含1×10-4mol?dm-3Zn2+的溶液中电沉积锌时,不希望有氢析出,已知氢在锌电极上析出的超电位是0.72V。设氢超电位与溶液中电解质浓度无关。问溶液的pH值应控制在什么范围?

  13. 在某铁桶内盛装pH=3.0的某食品酸味剂水溶液,计算并讨论铁桶的腐蚀情况。一般以a(Fe2+)>10-6作为腐蚀标准。

  因φ(H+,H2)-φ(Fe2+,Fe)>0,形成的腐蚀原电池中,负极Fe被氧化成Fe2+,正极析

  14. 将钠离子选择电极浸入25mL未知溶液中,以饱和甘汞电极为参比电极,测得电位为0.2631V。当加入5.00mL的0.010 mol?dm-3的Na+标准溶液时,电位减小至0.1921V。计算未知溶液的Na+浓度。

  7. 简述电化学分析(极谱分析、库仑分析、伏安法、电化学传感器、生物传感器及离子选择电极)的应用原理及应用领域。

  答:将钢铁工件放入含NaOH和NaNO2等药品的浓溶液中,在一定温度范围内使工件表面生成一层很薄(0.5μm~1.5μm)的蓝黑色氧化膜的过程叫发蓝(发黑)处理。这层氧化膜组织致密,能牢固地与金属表面结合,而且色泽美观,有较大的弹性和润滑性,能防止

  若有气泡生成或铜斑出现,说明生成的氧化膜不致密,否则说明膜致密,处理效果好。 10. 金属阳极防腐法中的阳极材料的还原性与铁比如何?常用什么材料?

  答:因为FeCl3溶液能溶解铜,其反应是Fe(aFe)+ Cu(s)= Fe(aFe)+ Cu(aCu)。 12. 为防止铁质地下水管道或竖立在海港中的起重机钢架被腐蚀,请提出一种防护方法。 答:(1)在不改变铁管状态及表面结构前提下,防止地下铁质水管被腐蚀。其腐蚀主要来自于差异充氧腐蚀和吸氧腐蚀。防止前者腐蚀,要使铁管周围土壤(土壤组分、粒度、湿度、孔隙度等)尽量相同;防止后者腐蚀,要避免或减少铁管内壁于空气,尽量保持高的水pH值和低的氧溶解度(加入pH值调节剂和除氧剂),或加入化学防腐剂。

  (2)用耐腐蚀的钢材制造起重机钢架; (3)对钢架表面进行电镀或其他镀层处理; (4)喷漆; (5)阳极; (6)阴极; (7)保持钢架表面光亮;

  (8)防止或减轻钢架表面接触海水; (9)尽量减小钢架的温度骤变; (10)减小钢架表面湿度。

  2. 在电导池为29.05m-1的电导池中,测得0.01mol?dm-3的醋酸溶液电阻为1982Ω,计算该浓度下醋酸的摩尔电导率、电离度和电离。

  3. 在测定坑道水的BOD实验中,将空气通入250cm3水样中连续除去CO2。在298K下让322mA电流通过电解池PtCuSO4(aq)Pt,所产生的氧气足以气体压力减小。试计算坑道水的BOD。

  4. 欲从镀银废液中回收金属银,废液中AgNO3的浓度为1?10-6mol?kg-1,其中还有少量Cu2+。今以银为阴极,石墨为阳极,用电解法回收银,要求银的回收率达99%。试问:(1)阴极电位应控制在什么范围?(2)Cu2+离子浓度应低于多少才不致使铜和银同时析出?(设所有活度系数为1)。

  (1)为该化学反应设计一可逆电池,并写出其电极和电池反应进行验证; (2)计算该电池的电动势E。设活度系数均为1; (3)计算Ag2SO4的离子活度积Ksp。

  解:(1)在给定的化学反应式中,Ag2SO4(s)被还原成Ag(s),应作正极;H2被氧化成H+,应作负极。故可设计成电池:

  所设计的电池的E?﹤0,自发电池,若要使它成为自发电池,只要把正、负极交换一下即可。这时电池反应是Ag2SO4解离反应的应,用E?算出的平衡是Kap?的倒数。

  解:用25℃时纯水的电导率κ和无限稀释摩尔电导Λm∞的值,求出已电离的水的浓度c: c = κ/Λm = κ/Λm∞ = c(H+) = c(OH-)

  的缓冲溶液时,测得E1=0.2280V,在溶液为待测pH值的溶液时,测得E2=0.3451V。试计算待测溶液的pH值。

  1.2 气柜储存有121.6kPa,27℃的氯乙烯(C2H3Cl)气体300m3,若以每小时90kg的流量输往使用车间,试问储存的气体能用多少小时?

  1.4 一抽成真空的球形容器,质量为25.0000g。充以4℃水之后,总质量为125.0000g。若改充以25℃,13.33kPa的某碳氢化合物气体,则总质量为25.0163g。试估算该气体的摩尔质量。水的密度按1 g.cm-3计算。 解:球形容器的体积为V=(125-25)g/1 g.cm-3=100 cm3

  1.5 两个容器均为V的玻璃球之间用细管连接,泡内密封着标准状况下的空气。若将其中一个球加热到100℃,另一个球则维持0℃,忽略连接细管中的气体体积,试求该容器内空气的压力。

  1.8 试证想混合气体中任一组分B的分压力pB与该组分单独存在于混合气体的温度、体积条件下的压力相等。 解:根据道尔顿定律 分压力

  1.10 氯乙烯、氯化氢及乙烯构成的混合气体中,各组分的摩尔分数分别为0.89,0.09及0.02。于恒定压力101.325kPa下,用水吸收其中的氯化氢,所得混合气体中增加了分压力为2.670kPa的水蒸汽。试求洗涤后的混合气体中C2H3Cl及C

  尔后将釜内混合气体排出直至恢复常压,重复三次。求釜内最后排气至恢复常压时其中气体含氧的摩尔分数。设空气中氧、氮摩尔分数之比为1:4。 解:根据题意未通氮之前:

  1.12 CO2气体在40℃时的摩尔体积为0.381dm3.mol-1。设CO2为范德华气体,试求其压力,并比较与实验值5066.3kPa的相对误差。

  1.15 试由波义尔温度TB的定义式,证明范德华气体的TB可表示为TB=a/(bR) 式中a,b为范德华。

  1.16 25℃时饱和了水蒸气的湿乙炔气体(即该混合气体中水蒸气分压力为同温度下水的饱和蒸气压)总压力为138.705kPa,于恒定总压下冷却到10℃,使部分水蒸气凝结为水。试求每摩尔干乙炔气在该冷却过程中凝结出水的物质的量。已知25℃及10℃时水的饱和蒸气压分别为3.17kPa及1.23kPa。

  每摩尔干乙炔气在10℃时含水量为:n水=0.008868/0.9911=0.008947mol 每摩尔干乙炔气在该冷却过程中凝结出水的物质的量为:

  1.17 一密闭刚性容器中充满了空气,并有少量的水。当容器于300K条件下达平衡时,容器内压力为101.325kPa。若把该容器移至373.15K的沸水中,试求容器中达到新平衡时应有的压力。设容器中始终有水存在,且可忽略水的任何体积变化。300K时水的饱和蒸气压为3.567kPa。

  (1)状态给定后,状态函数就有定值,状态函数固定后,状态也就固定了。 答:是对的。因为状态函数是状态的单值函数。 (2)状态改变后,状态函数一定都改变。

  (3)因为ΔU=QV,ΔH=Qp,所以QV,Qp 是特定条件下的状态函数? 这种说法对吗? 答:是对的。?U,?H 本身不是状态函数,仅是状态函数的变量,只有在特定条件下与QV,Qp的数值相等,所以QV,Qp不是状态函数。

  (4)根据热力学第一定律,因为能量不会,所以1个系统如要对外,必须从吸收热量。

  答:是错的。根据热力学第一定律?U?Q?W,它不仅说明热力学能(ΔU)、热(Q)和功(W)之间可以,有表述了它们是的定量关系,即能量守恒定律。所以功的形式不仅有热,也可为热力学能系。

  (5)在等压下,用机械搅拌某绝热容器中的液体,是液体的温度上升,这时ΔH=Qp=0 答:是错的。这虽然是1个等压过程,而此过程存在机械功,即Wf≠0,所以ΔH≠Qp。 (6)某一化学反应在烧杯中进行,热效应为Q1,焓变为ΔH1。如将化学反应安排成反应相同的可逆电池,使化学反应和电池反应的始态和终态形同,这时热效应为Q2,焓变为ΔH2,则ΔH1=ΔH2。

  答:是对的。Q状态函数,由于经过的途径不同,则Q值不同,焓(H)是状态函数,只要始终态相同,不考虑所经过的过程,则两焓变值?H1和?H2相等。

  (1)可逆热机的效率最高,在其它条件相同的前提下,用可逆热机去牵引货车,能否使火车的速度加快? 答?不能。热机效率???

  无限小。因此用可逆热机牵引火车的做法是不实际的,不能增加火车的速度,只会降低。 (2)Zn与盐酸发生反应,分别在敞口和密闭容器中进行,哪1种情况放热更多? 答:在密闭容器中进行的反应放热多。在热化学中有Qp = QV+ Δng(RT),而Zn(s)+ H2SO4(aq)= Zn SO4 (aq)+ H2(g)的Δng =1,又因该反应为放热反应Qp 、 QV的值均为负值,所以∣QV∣>∣Qp∣。

  (3)在1个导热材料制成的圆筒中装有压缩气体,圆筒中的温度与达成平衡。如果突然打开圆筒,是气体冲出去,当压力与相等时,立即盖上筒盖。过一段时间,筒中气体的压力有何变化?

  答:筒内压力变化过程:当压缩气体冲出,在绝热可逆过程有p1??T??,当气体的压力与相等时,筒中温度降低。立即盖上筒盖,过一会儿,系统与的温度完全相等,筒内温度上升,则压力也升高,即大于的标准大气压。

  (4)在装有催化剂的合成氨反应室中,N2(g)与H2(g)的物质的量的比为1:3,反应方程式为,N2(g)+ H2(g)N H3(g)。在温度为T1和T2的条件下,实验测定放出的热量分别为Qp(T1)和Qp(T2).但是用Kirchhoff定律计算时

  得的数值是反应达到平衡时发出的热量,此时??<1mol,因此经过计算使用Kirchhoff定律计算的结果与实验不符。

  3. 理想气体绝热可逆和绝热不可逆过程的功,都可用公式W?CV?T计算,那2种过程的功是否一样?

  答:不一样。过程不同,终态不相同,即ΔT不一样,因此绝热可逆和绝热不可逆两过程所不一样。

  (1)?H?Qp (2)?U?QV (3)W?nRTln答:(1)式适用于不作非膨胀功的等压过程。

  5. 用热力学概念判断下列各过程中功、热、热力学能和焓的变化值。 第一定律数学表示式为ΔU = Q + W。 (1) 理想气体膨胀

  ?U = 0 因为温度不变,理想气体的热力学能仅是温度的函数。 ?H = 0 因为温度不变,理想气体的焓也仅是温度的函数。

  ?H ?0 根据焓的定义式可判断,系统的热力学能增加,焓值也增加。 (3)W ?0 放出的氢气推动活塞,系统克服外压对作功。

  ?H ? 0 因为这是不做非膨胀功的等压反应,?H = Qp。 (4)W = 0 在刚性容器中是恒容反应,不作膨胀功。 Q = 0 因为用的是绝热钢瓶

  ?U = 0 根据热力学第一定律,能量守恒,热力学能不变。 ?H ?0 因为是在绝热刚瓶中发生的放热反应,气体数没有减少, 钢

  ?U ?0 系统既放热又对外作功,热力学能下降。 ?H ? 0 因为这是等压相变,?H = Qp 。

  6. 在相同的温度和压力下,一定量氢气和氧气从4种不同的途径生成水:(1)氢气在氧气中燃烧;(2)爆鸣反应;(3)氢氧热爆炸;(4)氢氧燃料电池。在所有反应中,保持反应始态和终态都相同,请问这4种变化途径的热力学能和焓的变化值是否相同?

  答:应该相同。因为热力学能和焓是状态函数,只要始终态相同,无论通过什么途径,其变化值一定相同。这就是:异途同归,值变相等。

  7. 一定量的水,从海洋蒸发变为云,云在高山上变为雨、雪,并凝结成冰。冰、雪熔化变成水流入江河,最后流入大海,一定量的水又回到始态。问历经整个循环,水的热力学能和焓的变化是多少?

  答:水的热力学能和焓的变化值都为零。因为热力学能和焓是状态函数,不论经过怎样的循环,其值都保持不变。这就是:周而复始,数值还原。

  8. 298 K,101.3 kPa压力下,一杯水蒸发为同温、同压的气是不可逆过程,试将它设计成可逆过程。

  (3)对应于某一状态,热力学能只有1个数值,不可能有2个或2个以上的数值 (4)状态改变时,热力学能一定跟着改变

  (A)(1),(2) (B)(3),(4) (C)(2),(4) (D)(1),(3) 答:(D) 热力学能是状态的单值函数,其绝对值无法测量。

  2. 有一高压钢筒,打开活塞后气体喷出筒外,当筒内压力与筒外压力相等时关闭活塞,此时筒内温度将( )。 (A)不变 (B)升高 (C)降低 (D)无法判定 答:(C)气体膨胀对外作功,热力学能下降。 3. 有一真空钢筒,将阀门打开时,大气(视为理想气体)冲入瓶内,此时瓶内气体的温度将( )。

  (A)不变 (B)升高 (C)降低 (D)无法判定 答:(B)大气对系统作功,热力学能升高。

  5. 在1个密闭绝热的房间里放置一台电冰箱, 将冰箱门打开, 并接通电源使其工作, 过一段时间之后, 室内的平均气温将如何变化( )?

  (C)ΔU< 0,ΔH< 0 (D)ΔU = 0,ΔH不确定 答:(D) 热力学能是能量的1种,符合能量守衡定律,在孤立系统中热力学能保持不变。而焓虽然有能量单位,但它不是能量,不符合能量守衡定律。例如,在绝热钢瓶里发生1个放热的气相反应,ΔH可能回大于零。

  (A)升高 (B)降低 (C)不变 (D)不一定 答:(C)对于理想气体而言,内能仅仅是温度的单值函数,经真空绝热膨胀后,内能不变,因此体系温度不变。

  8. 某气体的状态方程pVm= RT+bp(b是大于零的),此气体向真空绝热膨胀,温度将( )。 (A)升高 (B)降低 (C)不变 (D)不一定 答:(C)由气体状态方程pVm= RT+bp可知此实际气体的内能只是温度的函数,经真空绝热膨胀后,内能不变,因此体系温度不变(状态方程中无压力校正项,说明该气体膨胀时,不需克服间引力,所以恒温膨胀时,热力学能不变)。 9. 公式?H = Qp适用于哪个过程( )。

  12. 欲测定有机物燃烧热Qp,般使反应在氧弹中进行,实测得热效应为QV ,公式 Qp= QV +

  (A)生成物与反应物总物质的量之差 (B)生成物与反应物中气相物质的量之差 (C)生成物与反应物中凝聚相物质的量之差 (D)生成物与反应物的总热容差

  答:(B)ΔngRT一项来源于Δ(pV)一项,若假定气体是理想气体,在温度不变时Δ(pV)就等于ΔngRT。

  答:(C)在标准态下,有稳定单质生成1mol物质B产生的热效应为该物质B的摩尔生成焓;在标准态下,1mol物质B完全燃烧产生的热效应为该物质B燃烧焓,故有

  (A)大于零 (B)小于零 (C)等于零 (D)不能确定 答:(C)根据标准摩尔生成焓定义,稳定单质的标准摩尔生成焓为零。碳的稳定单质制定为石墨。

  15. 石墨(C)和金刚石(C)在 298 K ,标准压力下的标准摩尔燃烧焓分别为-393.4 kJ2mol

  和-395.3 kJ2mol-1,则金刚石的标准摩尔生成焓?fHm(金刚石, 298 K)为( )。 (A)-393.4 kJ2mol-1 (B) -395.3 kJ2mol-1 (C)-1.9 kJ2mol-1 (D)1.9 kJ2mol-1 答:(D) 石墨(C)的标准摩尔燃烧焓就是二氧化碳的标准摩尔生成焓,为-393.4 kJ2mol-1,金刚石的标准摩尔燃烧焓就是金刚石(C)燃烧为二氧化碳的摩尔反应焓变,等于二氧化碳的标准摩尔生成焓减去金刚石的标准摩尔生成焓,所以金刚石的标准摩尔生成焓就等于-393.4 kJ2mol– (-395.3 kJ2mol)= 1.9 kJ2mol。 16. 某气体的状态方程pVm= RT+bp(b是大于零的),则下列结论正确的是( )。

  1. (1)一系统的热力学能增加了100kJ,从吸收了40kJ的热,计算系统与的功的交换量;(2)如果该系统在膨胀过程中对做了20kJ的功,同时吸收了20kJ的热,计算系统热力学能的变化值。

  2. 在300 K时,有 10 mol理想气体,始态压力为 1000 kPa。计算在等温下,下列3个过程做膨胀功:

  4. 在一绝热保温瓶中,将100 g0 °C的冰和100 g50 °C的水混合在一起,试计算:

  (1)系统达平衡时的温度;(2)混合物中含水的质量。(已知:冰的熔化热Qp=333.46J2g,水的平均比热Cp=4.184 J2K-12g-1)

  解: 设平衡时温度为T,有质量为x的冰变为水 100 g0 °C的冰溶化成水,需吸热 Q1=33 346 J

  9. 在300 K时,4 g Ar(g)(可视为理想气体,其摩尔质量MAr=39.95 g2mol),压力为506.6 kPa。今在等温下分别按如下两过程:202.6 kPa的恒定外压进行膨胀。(1)等温为可逆过程;(2)等温、等外压膨胀,膨胀至终态压力为202.6 kPa。试分别计算2种过程的Q,W,ΔU和ΔH。

  13. 300 K时,将1.53 mol Zn溶于过量稀盐酸中。反应若分别在开口烧杯和密封容器中进行。哪种情况放热较多?多出多少?

  解:在开口烧杯中进行时热效应为Qp。在密封容器中进行时热效应为QV。后者因不做膨胀功故放热较多。

  14. 在373K和101.325kPa时,有1glH2O经(l)等温、等压可逆气化;(2)在恒温373K的真空箱中突然气化,都变为同温、同压的H2O(g)。分别计算2个过程的Q、W、ΔU和ΔH的值。已知水的气化热2259J2g-1,可以忽略液态水的体积。 解:(1)水在同温同压条件下的蒸发

  1. 自发过程一定是不可逆的,所以不可逆过程一定是自发的。这说法对吗? 答: 前半句是对的,后半句却错了。因为不可逆过程不一定是自发的,如不可逆压缩过程。 2. 空调、冰箱不是可以把热从低温热源吸出、放给高温热源吗,这是否与第二定律矛盾呢? 答: 不矛盾。Claususe说的是“不可能把热从低温物体传到高温物体,而不引起其他变化”。而冷冻机系列,作了电功,却得到了热。热变为功是个不可逆过程,所以发生了变化。

  答:不能一概而论,这样说要有前提,即:绝热系统或隔离系统达平衡时,熵值最大。等温、等压、不作非膨胀功,系统达平衡时,Gibbs能最小。

  4. 某系统从始态出发,经1个绝热不可逆过程到达终态。为了计算熵值,能否设计1个绝热可逆过程来计算?

  答:不可能。若从同一始态出发,绝热可逆和绝热不可逆2个过程的终态绝不会相同。反之,若有相同的终态,2个过程绝不会有相同的始态,所以只有设计除绝热以外的其他可逆过程,才能有相同的始、终态。

  5. 对处于绝热瓶中的气体进行不可逆压缩,过程的熵变一定大于零,这种说法对吗? 答: 说法正确。根据Claususe不等式dS?6. 相变过程的熵变可以用公式?S?

  答:说法不正确,只有在等温等压的可逆相变且非体积功等于零的条件,相变过程的熵变可以用公式?S?

  答:对气体和绝大部分物质是如此。但有例外,4摄氏度时的水,它的Cp,m等于CV,m。 8. 将压力为101.3 kPa,温度为268.2 K的过冷液体苯,凝固成同温、同压的固体苯。已知苯的凝固点温度为278.7 K,如何设计可逆过程?

  答: 适用于组成不变的封闭体系、热力学平衡态、不作非膨胀功的一切过程。不一定是可逆过程。因为公式推导时虽引进了可逆条件,但是由于都是状态函数,对于不可逆过程也可以设计可逆过程进行运算。 二、概念题

  答:(C)理想气体等温膨胀,体积增加,熵增加,但要从吸热,故熵减少。 2. 在绝热条件下,用大于气缸内的压力迅速推动活塞压缩气体,此过程的熵变( )。

  (A)大于零 (B)小于零 (C)等于零 (D)不能确定 答:(A)封闭系统绝热不可逆过程,熵增加。 3. H2和 O2在绝热钢瓶中生成水的过程( )。

  (A)ΔH = 0 (B)ΔU = 0 (C)ΔS = 0 (D)ΔG = 0 答:(B)因为钢瓶恒容,并与无功和热的交换,所以能量守衡,ΔU = 0。

  4. 在273.15 K和101 325 Pa条件下,水凝结为冰,判断系统的下列热力学量中何者一定为零( )。

  (A)ΔU (B)ΔH (C)ΔS (D)ΔG 答:(D)等温、等压、不作非膨胀功的可逆相变,Gibbs能不变。

  答:(B)因为Q=0,W=0,即ΔU=0,则体系温度不变,可设置为等温膨胀过程,QR=-WR= nRTln

  6. 在 N2和 O2混合气体的绝热可逆压缩过程中,系统的热力学函数变化值在下列结论确的是( )。

  7. 单原子理想气体的CV, m =(3/2)R,温度由T1变到T2时,等压过程系统的熵变ΔSp与等容过程熵变ΔSV之比是( )。

  8. 1310 kg 水在 373 K,101325 Pa 的条件下汽化为同温同压的水蒸气,热力学函数变量为 ΔU1,ΔH1和 ΔG1;现把 1310-3 kg 的 H2O(温度、压力同上)放在恒 373 K 的真空箱中,控制体积,使系统终态蒸气压也为101325 Pa,这时热力学函数变量为ΔU2,ΔH2和 ΔG2。问这两组热力学函数的关系为( )。

  (C)ΔU1= ΔU2,ΔH1= ΔH2,ΔG1= ΔG2 (D)ΔU1= ΔU2,ΔH1> ΔH2,ΔG1= ΔG2 答:(C)系统始态与终态都相同,所有热力学状态函数的变量也都相同,与变化途径无关。 9. 298 K时,1 mol 理想气体等温可膨胀,压力从 1000 kPa变到100 kPa,系统Gibbs能变化为多少( )。

  (A)(dS)T, U≥0 (B)(dS)p, U≥0 (C)(dS)U, p≥0 (D)(dS)U, V≥0 答:(D)隔离系统的U,V不变。 11. 甲苯在101.3kPa时的正常沸点为110℃,现将1mol甲苯放入与110℃的热源接触的真空容器中,控制容器的容积,使甲苯迅速气化为同温、同压的蒸汽。下列描述该过程的热力学变量正确的是( )。

  (A)ΔvapU=0 (B)ΔvapH=0 (C)ΔvapS=0 (D)ΔvapG=0 答:(D)因为ΔGT,p=0,本过程的始态、终态与可逆相变化的始态、终态相同。

  12. 某气体的状态方程为pVm = RT +αp,其中α为大于零的,该气体经恒温膨胀,其热力学能( )。

  (A)不变 (B)增大 (C)减少 (D)不能确定 答:(A)状态方程中无压力校正项,说明该气体膨胀时,不需克服间引力,所以恒温膨胀时,热力学能不变。

  答:(A)这就是把Helmholtz能称为功函的原因。 14. 热力学第三定律也可以表示为( )。

  (C)在0 ℃时,任何晶体的熵等于零 (D)在0 ℃时,任何完整晶体的熵等于零 答:(B)完整晶体通常指只有1种排列方式,根据熵的本质可得到,在0K时,完整晶体的熵等于零。

  16. 在-10℃、101.325kPa下,1mol水凝结成冰的过程中,下列公式仍使用的是( )。

  1. 热机的低温热源一般是空气或水,平均温度设为293K,为提高热机的效率,只有尽可能提高高温热源的温度。如果希望可逆热机的效率达到60%,试计算这时高温热源的温度。高温热源一般为加压水蒸气,这时水蒸气将处于什么状态?已知水的临界温度为647K。 解:(1)∵ ??1?

  3. 某蛋白质在323K时变性,并达到平衡状态,即天然蛋白质变该变性过程的摩尔焓变ΔrHm= 29.288kJ2mol-1,求该反应的摩尔熵变ΔrSm。 解:等温等压条件下, Qp=ΔH,即有: ΔrSm=

  8. 人体活动和生理过程是在恒压下做广义电功的过程。问1mol 葡萄糖最多能供应多少能量来供给人体动作和维持生命之用。

  9. 某化学反应在等温、等压下(298 K, p?)进行,放热 40?00 kJ,若使该反应通过可逆电池来完成,则吸热 4?00 kJ。

  (1)计算该化学反应的ΔrSm; (2)当该反应自发进行时(即不做电功时),求的熵变及总熵变;

  16. 1mol理想气体在122K等温的情况下恒定的外压,从10dm3膨胀到终态。已知在该过程中,系统的熵变为19.14J2K-1,求该膨胀过程系统外压pe和终态的体积V2,并计算ΔU、ΔH、ΔG、ΔA、熵变ΔSsur和孤立系统的熵变ΔSiso。 解:理想气体等温可逆膨胀:ΔT = 0 ,ΔU = 0 ,ΔH =0

  24. 已知甲苯在正常沸点383K时的摩尔气化焓?vapH =13.343kJ2mol-1,设气体为理想气体,m 凝聚态的体积与气体体积相比可忽略不计。

  (1)1mol甲苯在正常沸点383K,可逆蒸发为同温、同压(101.325kPa)的蒸汽,计算该过程的Q,W,?U,?H,?S ,?A和?G;

  (2)如果是向真空蒸发变为同温、同压的蒸汽,计算该过程的Q,W,?U,?H,?S ,?A和?G;

  答:偏摩尔量(XB)是指1个均相多组分系统在等温、等压下,保持除B以外的其它物质组成不变时,系统任一广度性质X(如:V、U、H、S、A和G等)随B物质的量改变而改变的变化率称为偏摩尔量。用公式表示为:

  答:通常所说的化学势是指它的狭义定义,即偏摩尔Gibbs能是偏摩尔量之一。在等温、等压下,保持除B以外的其它物质组成不变时,Gibbs能随B物质的量改变而改变的变化率称为化学势。用公式表示为:

  3. Roult 定律和Henry定律的表示式和适用条件分别是什么? 答:Roult 定律的表示式为:式中

  公式适用条件为:定温、稀溶液、非挥发性溶质,后来推广到液态混合物。 Henry定律的表示式为:

  式中kx,km和kc是用于物质B用不同浓度表示时的Henry系数,Henry系数与温度、压力、溶质和溶剂的性质有关。

  Henry定律说明挥发性溶质在液体里的溶解度与其平衡分压成正比。只有溶质在气相和液相中状态相同时才能使用该定律。对于液态混合物,Henry定律与Roult定律是等效的。

  答: 稀溶液依数性是指在溶剂的种类和数量固定后,这些性质只取决于所含溶质粒子的数目,而与溶质的本性无关。

  答:不对。化学势是某组分的偏摩尔Gibbs能。溶液中可以分为溶剂的化学势或溶质的化学势,而没有整个溶液的化学势。

  7. 在同一稀溶液中,溶质B的浓度可用xB,mB和cB表示,则其标准态的选择也就不同,那相应的化学势也不同,这样说对不对?

  答:不对。浓度表示方式不同,则所取标准态也不同,它们的标准态时的化学势是不相等的。但是,B物质在该溶液中的化学势只有1个数值,是相同的。

  8. 二组分理想溶液的总蒸气压,一定大于任一组分的蒸气分压,这样说对不对? 答: 对。因为二组分理想溶液的总蒸气压等于2个组分的蒸气压之和。 9. 在室温下,物质的量浓度相同的蔗糖溶液与食盐水溶液的渗透压是否相等?

  答: 不相等。渗透压是溶液依数性的1种反映。依数性只与粒子的数目有关,而与粒子的性质无关。食盐水中,NaCl会离解成2个离子,所以物质的量浓度相同的食盐水的渗透压可以是蔗糖溶液的两倍。

  答: 这是由于水份在庄稼体内和土壤中化学势不等,发生渗透造成的。当土壤中肥料或盐类的浓度大于在植物中的浓度时,水在植物中的化学势比在土壤中的要高,水就要通过细胞壁向土壤中渗透,所以植物就会枯萎,甚至烧死。

  答: 混合时体积不变,总体积等于各个液态物质体积的加和;内能不变;焓值不变;混合熵增加;混合Gibbs能下降,即:

  面结了一层薄冰。试解释原因? 答:凉水温度比冻梨温度高,可使冻梨解冻。冻梨含有糖分,故冻梨内部的凝固点低于水的冰点。当冻梨内部解冻时,要吸收热量,而解冻后的冻梨内部温度仍略低于水的冰点,所以冻梨内部解冻了,而冻梨表面上仍凝结一层薄冰。 二、概念题

  4. 已知373 K时,液体A的饱和蒸气压为133.24 kPa,液体B的饱和蒸气压为66.62 kPa。设A和B 形成理想液态混合物,当A在溶液中的摩尔分数为0.5时,在气相中A的摩尔分

  5. 298 K,标准压力下,苯和甲苯形成理想液态混合物。第一份混合物体积为2 dm3,苯的摩尔分数为0.25,苯的化学势为?1,第二份混合物的体积为1 dm3,苯的摩尔分数为0.5,化学势为μ2,则( )。 (A)?1>μ2 (B)?1<μ2 (C)?1=μ2 (D)不确定 答:(B)化学势是偏摩尔Gibbs能,是强度性质,与混合物的总体积无关,而与混合物的浓度有关。第一份的浓度低于第二份的浓度,故化学势小。

  6. 在温度 T 时,纯液体 A 的饱和蒸气压为 pA,化学势为?A,并且已知在大气压力下的凝固点为 Tf,当 A 中溶入少量与 A 不形成固态溶液的溶质而形成为稀溶液时,上述三物理量分别为 pA,?A和Tf ,则( )。

  答:(D)纯液体 A 的饱和蒸气压和化学势比稀溶液中的大,加入溶质后,稀溶液的凝固点会下降。

  7. 在 298 K 时,A和B2种气体单独在某一溶剂中溶解,遵守Henry定律,Henry分别为 kA和 kB,且知 kA> kB,则当 A 和 B 压力(平衡时的)相同时,在一定量的该溶剂中所溶解的关系为( )。

  (A)A 的量大于 B 的量 (B)A 的量小于 B 的量 (C)A 的量等于 B 的量 (D)A 的量与 B 的量无法比较 答:(B)根据Henry定律,当平衡压力相同时,Henry大的溶解量反而小。

  8. 在400 K时,液体A的蒸气压为 43104Pa,液体B的蒸气压为 63104Pa,两者组成理想液态混合物,平衡时溶液中A的摩尔分数为0.6,则气相中B的摩尔分数为( )。 (A)0.60 (B)0.50 (C)0.40 (D)0.31 答:(B)用Roult定律算出总蒸气压,再把B的蒸气压除以总蒸气压。

  9. 在50℃时,液体A的饱和蒸气压是液体B饱和蒸气压的3倍,A和B两液体形成理想液态混合物。气液平衡时,在液相中A的摩尔分数为0.5,则在气相中B的摩尔分数为( )。

  10. 298 K,标准压力下,两瓶含萘的苯溶液,第一瓶为2 dm3(溶有0.5 mol萘),第二瓶

  答:(D)化学势是偏摩尔Gibbs能,是强度性质,与混合物的总体积无关,而与混合物的浓度有关。两份的浓度相同,故化学势相等。

  11. 在273K,200kPa时,H2O(l)的化学势为μ(H2O,l),H2O(s)的化学势为μ(H2O,s),两者的大小关系为( )。

  12. 两只烧杯各有 1 kg水,向 A 杯中加入 0.01 mol 蔗糖,向 B 杯内溶入0.01 mol NaCl,两只烧杯按同样速度冷却降温,则有( )。

  (C)两杯同时结冰 (D)不能预测其结冰的先后次序 答:(A)稀溶液的依数性只与粒子数有关,而与粒子的性质无关。B 杯内溶入 NaCl,NaCl解离,其粒子数几乎是A 杯中的两倍,B 杯的凝固点下降得多,所以A 杯先结冰。

  13. 在恒温抽空的玻璃罩中,封入两杯液面相同的糖水(A杯)和纯水(B杯)。经历若干时间后,两杯液面的高度将是( )。

  (A)A 杯高于 B 杯 (B)A 杯等于 B 杯 (C)A 杯低于 B 杯 (D)视温度而定

  答:(A) 纯水的饱和蒸气压大于糖水,纯水不断蒸发,蒸气在含糖水的A 杯中不断凝聚,所以A 杯液面高于 B 杯。

  (A)增加混凝土的强度 (B)防止建筑物被腐蚀 (C)降低混凝土的固化温度 (D)吸收混凝土中的水份 答:(C)混凝土中加入少量盐类后,凝固点下降,防止混凝土结冰而影响质量。 15. 盐碱地的农作物长势不良,甚至枯萎,其主要原因是什么( )。

  答:(D)盐碱地中含盐量高,水在植物中的化学势大于在盐碱地中的化学势,水分会从植物向土壤渗透,使农作物长势不良。

  1. 在298 K时,有H2SO4(B)的稀水溶液,其密度为1.0603?103 kg2m-3,,H2SO4(B)的质量分数为0.0947。在该温度下纯水的密度为997.1 kg2m-3。试计算H2SO4的(1) 质量摩尔浓度(mB);(2)物质的量浓度(cB);(3)物质的量分数(xB)。 解:(1)质量摩尔浓度是指1 kg溶剂中含溶质的物质的量,设溶液质量为100 g

  解:设水为A,乙醇为B,根据偏摩尔量的集合公式,有 V = nAVA+ nBVB (1) V?

  5. 液体A与液体B形成理想液态混合物。在343 K时,1 mol A和2 mol B所成混合物的蒸气压为50.663 kPa,若在溶液中再加入3 mol A,则溶液的蒸气压增加到70.928 kPa,试求:

  7. 液体A和B可形成理想液态混合物。把组成为yA=0.40的二元蒸气混合物放入一带有活塞的气缸中进行恒温压缩。已知该温度时p?和p?分别为40530Pa和121590Pa 。 AB (1)计算刚开始出现液相时的蒸气总压;

  (2)求A和B的液态混合物在上述温度和101 325 Pa下沸腾时液相的组成。 解:(1)pB?pyB

  9. 298 K和标准压力下,将2mol苯与3mol甲苯混合,形成理想的液态混合物,求该过程

  的Q、W、ΔmixV、ΔmixU、ΔmixH、ΔmixS、ΔmixA和ΔmixG。 解: 根据理想液态混合物的定义

  在(2)中, C =2,浓度条件被,所以组分数为 2。 2. 纯的碳酸钙固体在真空容器中分解,这时组分数为多少?

  答:组分数为2。因为数为3,有1个平衡条件,但没有浓度条件。因为氧化钙与二氧化碳不处在同1个相,没有摩尔分数累加和等于1的条件,所以组分数为 2。

  答: 3个反应有五个,方程(1))可以用方程(3)减去(2)得到,因而只有两个的化学平衡。没有着明确的浓度条件,所以组分数为3。

  答:反应中有3个,1个平衡条件,1个浓度条件,所以组分数为1,相数为2。根据相律,度为1。即分解温度和分解压力两者之中只有1个可以发生变化。 5. 在含有氨的容器中氯化铵固体分解达平衡,指出该系统的组分数、相数和度?

  答: 反应中有3个,1个平衡条件,没有浓度条件。所以组分数为2,相数为2,度为2。

  答:数为4,碳,氧,一氧化碳和二氧化碳,有2个化学平衡,无浓度条件,所以组分数为2, 相数为2,度为2。 7. 水的三相点与冰点是否相同?

  答:不相同。纯水的三相点是气-液-固三相共存,其温度和压力由水本身性质决定,这时的压力为610.62 Pa,温度为273.16 K 。热力学温标1 K就是取水的三相点温度的1/273.16 K 。

  水的冰点是指在大气压力下,水的三相共存点的温度。由于冰点受压力影响,在101.3 kPa压力下,冰点下降0.00747 K,由于水中溶解了空气,冰点又下降0.0024 K,所以在大气压力为101.3 kPa 时,水的冰点为273.15 K 。 8. 沸点和恒沸点有何不同?

  答:沸点是对纯液体而言的。在大气压力下,纯物的液-气两相达到平衡,气相压力等于大气压力时的温度称为沸点。

  恒沸点是对完全互溶的二组分系统而言的。定压下,二组分系统的气相和液相组成完全相同时的温度,称为该溶液的恒沸点。用简单蒸馏的方法不能把二组分完全分开。在恒沸点时度为1,外压改变,恒沸点也改变, 恒沸混合物的组成也随之改变。当压力固定时,条件度为零,恒沸点温度有定值。

  答: 不是。它是完全互溶的2个组分的混合物。在外压固定时,它有一定的沸点,这时气相组成和液相组成完全相同。但是,当外压改变时,恒沸混合物的沸点和组成都随之而改变。化合物的沸点会随外压改变而改变,但组成不会改变。 10. 在汞面上加了一层水能减少汞的蒸气压吗?

  答: 不能。因为水和汞是完全不互溶的2种液体,两者共存时,各组分的蒸气压与单独存在时一样。汞的蒸气压并没有因为水层的覆盖而下降,液面上的总压力等于水和汞的蒸气压之和。如果要蒸馏汞的话,加了水可以使混合物的沸点降低,这就是蒸气蒸馏的原理。但是,在汞面上加一层水不能减少汞的蒸气压。 11. 单组分系统的三相点与低共熔点有何异同点? 答: 共同点:都是三相共存。

  不同点:单组分系统的三相点是气-液-固三相共存,这时的度为零,它的压力、温度由系统自身性质决定,不受因素影响。而二组分系统的低共熔点如T-x图上的E点,是固体A、固体B和组成为E的液体三相共存。这时的度为1,在等压下的条件度为零。E点的组成由A和B的性质决定,但E点的温度受压力影响,外压改变,E点的温度和组成也会随之而改变。

  答: 不能。低共熔物不是化合物,它没有确定的熔点,压力改变,低共熔物的熔化温度和组成都会改变。虽然低共熔物在金相显微镜下看起来非常均匀,但它仍是2个固相的混合物,由两相组成。

  13. 在实验中,常用冰与盐的混合物作为制冷剂。当将食盐放入0℃的冰-水平衡系统中时,为什么会自动降温?降温的程度是否有?为什么?这种制冷系统最多有几相?

  答:食盐放入0℃的冰-水中,溶液的饱和蒸汽压下降导致凝固点下降。有,一定条件下,食盐在水中的溶解度是一定的。最多4相。

  (s)和FeCl327H2O(s)4种固体水合物,则平衡系统的组分数C和能够平衡共存的最大相数P为( )。

  (A)三种 (B)两种 (C) 一种 (D)不可能有共存的含水盐 答:(B) 系统的组分数为2,已指定温度,根据相律,条件度为零时得最多可以共存的相数为3。现在已指定有水蒸气存在,所以,可能有共存的含水盐只能有两种。

  (C)在25℃, 100 kPa下,液体 X 是稳定的 (D)在20℃时,液体 X 和固体 X 具有相同的蒸气压 答:(C)可以画一张单组分系统相图的草图,(C)所描述的条件只能落在气相区,所以这种说法是不正确的。

  (A)在恒温下增加压力 (B)在恒温下降低压力 (C)在恒压下升高温度 (D)在恒压下降低温度 答:(D)临界温度是指在这个温度之上,不能用加压的方法使气体液化,所以只有在临界温度时用降低温度的方法使之液化。

  (C)p必随T之升高而变大 (D) p随T之升高可变大或减少 答:(C)因为凝聚相转变为蒸气时总是吸热的,根据Clausius-Clapeyron方程,等式右方为正值,等式左方也必定为正值,所以) p随T之升高而变大。 8. 对恒沸混合物的描述,下列各种叙述中哪1种是不正确的( )。

  (A)与化合物一样,具有确定的组成 (B)不具有确定的组成 (C)平衡时,气相和液相的组成相同 (D)其沸点随外压的改变而改变 答:(A)恒沸混合物不是化合物,其沸点和组成都会随着外压的改变而改变。

  (C)对Raoult定律产生最大负偏差的双液系 (D)部分互溶的双液系 答:(A)接近于理想的液体混合物不会生成恒沸混合物。

  (A)固体比液体密度大些 (B)三相点的压力大于大气压力 (C)固体比液体密度小些 (D)三相点的压力小于大气压力 答:(B)画一单组分系统草图,当三相点的压力大于大气压力时,在25℃和大气压力下处于气相区,所以固体会。

  (A) 恒沸点 (B)熔点 (C)临界点 (D)低共熔点 答:(C)在临界点时,气-液界面消失,只有1个相。其余3个点是两相或三相共存。 12. 水的三相点附近,其汽化热和熔化热分别为44.82 kJ2mo和5.994 kJ2mol。则在三相点附近,冰的热约为( )。 (A)38.83 kJ2mo-1 (B)50.81 kJ2mo-1 (C)-38.83 kJ2mo-1 (D)-50.81 kJ2mo-1 答:(B)热是汽化热与熔化热之和。 13. 某反应系统有的五为Ni(s)、NiO(s)、H2O(l)、H2(g)、CO(g)和CO2(g),它们之间可以达成如下3个化学平衡:

  答:(B)反应有S=6,(2)+(3)=(1)故R=2,物浓度条件,所以组分数为4,且Kp,3?Kp,1/Kp,2存。

  ( )。 (A)沸腾现象 (B)三相共存现象 (C)现象 (D)临界现象 答:(D)f = 2,C=1故R=2,根据相律有:P = C +2- f= 1+2-2=1。

  15. NaCO3与水可生成3种水合盐NaCO32H2O、NaCO327H2O和NaCO3210H2O,在常压下,将NaCO3投入冰-水混合物中达三相平衡,若一相是冰,一相是NaCO3水溶液,则另一相是( )。

  成恒定, 由于一相是冰,一相是NaCO3水溶液。所以,共存的含水盐只能NaCO3210H2O。 三、习题

  解:(1)S = 2;C = 2;P = 2。根据相律f = 2,在一定的温度和压力的范围内,能维持固、液两相不变。

  (2)S = 3(氨气,水和水合氨,又称为氢氧化铵);因为有1个平衡,故C = 2 ;有气、液两相,P = 2 ;根据相律f = 2,在一定的温度和压力的范围内,能维持固、气两相不变。

  (1)在 303 K 时液体苯的蒸气压,设摩尔气化焓在此温度区间内是; (2)苯的摩尔焓;

  5. 结霜后的早晨冷而干燥,在-5℃,当大气中的水蒸气分压降至 266.6 Pa 时,霜会变为水蒸气吗? 若要使霜不,水蒸气的分压要有多大?

  ΔfusHm(273.16 K) = 6.01 kJ2mol。设相变时摩尔焓变在此温度区间内是。 解: 冰的摩尔焓等于摩尔熔化焓加摩尔汽化焓

  计算得再268 K(-5℃)时冰的蒸气压为 401.6 Pa ,而水蒸气分压为 266.6 Pa ,所以这时霜要。 当水蒸气分压等于或大于 401.8 Pa 时,霜可以存在。

  7. 将氨气压缩到一定压力,然后在冷凝器中用水冷却,就可以得液态氨。现已知某地区一年中最低水温为 2℃,最高水温为 37℃,问若要该地区的氮肥厂终年都能生产液氨,则所选氨气压缩机的最低压力是多少?

  解:氨在正常沸点(273-33) K时,它的蒸气压等于大气压力,为101.325 kPa。水在275 K时,氨的蒸气压较低,得到液氨没有问题。主要是计算在(273+37)K时氨的蒸气压。已知氨的摩尔蒸发焓为: ?vapHm?1368 J?g

  根据Clausius-Clapeyron 方程,计算310 K时 氨的蒸气压,这就是压缩机的最低压力。

  解得: p2 =1408 kPa ,即在37℃时,压缩机的最低压力为1408 kPa,才能使氨液化。 8. CO2的固态和液态的蒸气压,分别由以下2个方程给出:

  式中C是积分。对照题中所给的方程,从固体的蒸气压与温度的关系式,可计算得到二氧化碳的摩尔焓,从液体的蒸气压与温度的关系式,可计算得到二氧化碳的摩尔蒸发焓:

  9. 根据CO2的相图,回答下列问题: (1)OA、OB和OC 曲线以及特殊点O点与A点 的意义;

  (2)在常温、常压下,将 CO2高压钢瓶的阀门缓慢打 开少许,喷出的CO2成什么 相态?为什么?

  (3)在常温、常压下,将 CO2高压钢瓶的阀门迅速打 开大,喷出的CO2成什么 相态?为什么?

  为“干冰”?将CO2(l)在怎样的温度和压力范围内能存在? 解:(1)OA是蒸汽压曲线;OB是曲线; OC是CO2(s)与CO2(l)的两相平衡曲线;O点是三相点;A点是CO2的临界点。

  1. 有如下化学计量式,分别写出用参与反应的各种物质表示的速率表达式。设反应都是基元反应,根据质量作用定律写出反应的速率方程式。

  答:根据质量作用定律上述式子的出反应的速率方程式如下: (1)r = k [A][B] (2)r = k [A]2[B]

  答: 不能。反应级数应该从实验中求出。化学反应方程式只表示参与反应的各物质的量之间的关系,不代表反应机理。若注明它是基元反应,则可以运用质量作用定律,确定它是二级反应,也是双反应。

  3. 化学反应化学计量方程为AB3= A + 3B,这样的反应是否可能为基元反应? 答: 不可能。根据微观可逆性原理,正、应必须遵循相同的途径。基元反应最多只有三反应,现在应有4个,所以应不可能是基元反应,则正反应也不可能是基元反应。

  答: 不是。因为不可能有零反应。一般是由于总反应机理中的决速步与反应物的浓度无关,所以对反应物呈现零级反应的特点。零级反应一般出现在表面催化反应中,决速步是被吸附在表面上发生反应,与反应物的浓度无关,反应物通常总是过量的。

  答: 不一定。基元反应一定具有简单反应级数,但具有简单级数的反应不一定是基元反应,例如氢气和碘发生反应生成碘化氢,实验测得这是二级反应,但它是个总包反应,反应机理有若干步基元反应组成。例如零级反应也不是基元反应。

  7. 对一级、二级(a = b)和(a = b = c)反应,当反应物消耗50%,75% 和 87.5% 时,3个所需时间之比 t1/2 :t3/4 :t7/8各为何值? 答: 对一级反应,该比值等于1:2 :3 对二级反应,等于1 :3 :7 对反应,等于1 :5 :21

  (2)总包反应中有若干个基元反应,各反应的活化能差别较大,不同温度区间内占主导地位的反应不同,使直线弯折。

  答:这叫做负温度系数,这种反应不多,一般与NO氧化反应有关。反应机理中有1个放热显著的快反应,1个速决步。若放的热比速决步中吸的热还多,使整个表观活化能为负值,所以温度升高,速率反而下降。

  11. 气相复合反应中,为什么有的仅仅是双反应,而有的却要第三M参加? 例如:2A → A2,2Cl + M → Cl2 + M。

  答: 在原子或原子团复合时会形成化学键,就会能量。这能量若以光能放出,或可以分散到若干个键上,就不需要M参加;如果形成的只有1个或2个化学键,就需要第三M把的能量带走,否则,这能量为键的振动能,有可能导致解离。 12. 试尽可能完全总结一级反应的特点? 答:(1) ln (a-x) 与t呈线性关系; (2)速率系数 k 的单位仅是[时间]-1;

  (4)对同一反应,在相同的反应条件下,时间间隔相等,c与c0的比值不变; (5)反应物1/2,3/4和7/8所需时间的比值为: 1 :2 :3; (6)所有的分数衰期在定温下有定值。

  答:不,这2个理论只适用于基元反应。基元反应是1步完成的反应,这2个速率理论是要描述这1步化学反应的过程,根据反应的各种物理和化学性质,定量计算反应速率系数。

  14. 碰撞理论中的阀能Ec的物理意义是什么?与Arrhenius活化能Ea在数值上有什么关系?

  答:阀能Ec是2个相对的相对平动能在连心线上的分量必须超过的临界值,此时的碰撞才是有效碰撞。Ea?Ec?

  答:(1)物理意义不同,?rHm是指反应物生成活化络合物时的焓变, Ea是指活化的平均能量与反应物平均能量的差值。

  (2)在数值上也不完全相等,对凝聚相反应,两者差 RT;对气相反应,差nRT,n是气相反应物的系数和。

  16. 光化学初级反应的速率为什么通常等于吸收光速率,而与反应物的浓度无关? 答: 因为在光化学初级反应中,1个光子活化1个反应物。而反应物一般是过量的,所以吸收光子的速率(即单位时间单位体积中吸收光子物质的量),就等于初级反应的速率。初级反应速率对反应物浓度呈零级反应。

  答:量子产率应该等于1。因为碘化氢吸收了1个光子,生成了1个氢(或1个碘)。但该反应的量子效率应该等于2,因为吸收了1个光子,消耗了2个碘化氢。

  18. 现在已有科学家成功地用水光解制备氢气和氧气。为什么阳光照在水面上看不到有丝毫氢气和氧气生成?

  答:因为普通水中没有光敏剂。光化学反应的发生都要靠光敏剂吸收一定波长的光使自己活化,然后将能量传给反应物,使它发生化学反应。例如氢气光解时的汞蒸气和光合作用中的叶绿素都是光敏剂。

  水光解的光敏剂在实验室规模已试制成功,如能大规模合成,而且又很便宜的话,即可从水中提取氢气作燃料了。

  答: 这种问法不全面。催化剂不一定只会加快反应速率,也可能降低反应速率,所以应该说,催化剂可以改变反应速率。

  改变反应速率的本质是改变反应历程,使各基元步骤活化能组成的总表观活化能降低或升高,从而改变了反应速率。所以凡有催化剂参与的反应就不是基元反应。

  20. 合成氨反应在一定温度和压力下,平衡率为25%。现在加入1种高效催化剂后,反应速率增加了20倍,问平衡率提高了多少?

  答:只要其他条件保持不变,平衡率仍然是25%。因为催化剂只能增加正、应的速率,使系统缩短到达平衡的时间,而不能改变平衡的组成。同样,1个热力学认为不可能进行的反应,任何催化剂都不能使它进行。

  (A)二级反应 (B)基元反应 (C)双反应 (D)无确切意义 答:(D)基元反应可以用质量作用定律写出速率方程,质量作用定律只适用于基元反应,另外,只有基元反应才能讲数。

  2. 某化学反应的计量方程式为A+2B?k??C+D,实验测定到其速率系数为k=0.25(mol2L-1)-12s-1,则该反应的级数为( )。

  (A)零级 (B)一级 (C)二级 (D) 答:(D)根据其速率系数k=0.25(mol2L-1)-12s-1的单位可知n =1-(-1)=2。 3. 某化学反应,已知反应的率分数y?是( )。

  (A)零级 (B)1.5 级 (C)2级 (D)1 级 答:(C)这反应符合起始物浓度相等的二级反应的特点,半衰期与起始物浓度成反比。 5. 有一放射性元素,其质量等于8g,已知它的半衰期t1/2?10d,则经过40d后,其剩余的重量为( )。

  (A)1级 (B)2级 (C)零级 (D)1.5级反应 答:(C)零级反应的半衰期与起始物浓度成正比。

  7. 某基元反应,在等容的条件下反应,当反应进度为1mol时,吸热50kJ,则该反应的实验活化能Ea值得大范围为( )。

  答:(A)在等容条件下,在数值上也不完全相等,对凝聚相反应,两者差 RT;对气相反应,差2RT,n是气相反应物的系数和。

  答:(D)对于一般化学反应,当温度升高时反应速率一般增大。 9. 某化学反应,温度升高1K,反应的速率系数增加1%,则该反应的活化能的数值约( )。

  10. 有一平行反应(1)A????B,(2)A????(1) 的活化能 Ea,1?D,已知反应大于反应(2)的活化能 Ea,2,以下措施中哪1种不能改变获得 B 和 D 的比例( )。

  (A)提高反应温度 (B)延长反应时间 (C)加入适当催化剂 (D)降低反应温度 答:(B)延长反应时间既不能改变反应速率系数,又不能改变反应的活化能,所以不能改变获得 B 和 D 的比例。

  11. 有2个都是一级的平行反应A????B,A?????C, 设开始反应时的浓度都等于零。下列哪个结论是不正确的( )。

  答:(D)根据简单的硬球碰撞模型,只有互撞的相对平动能在联心线上的分量超过阈能Ec时,这时的碰撞才是有效的。 14. 在300K时,某基元反应的阀能Ec=83.68 kJ2mol-1,则有效碰撞的分数值等于( )。

  (C)碰撞的激烈程度不够 (D)间的作用力 答:(B)有的碰撞的激烈程度单从能量角度考虑已经可以引发反应,但是由于空间的位阻效应,能量不能传递到要破裂的化学键上,所以反映仍不能发生,使校正因子P小于1。 16. 已知某液相双反应是基元反应,它的实验活化能为Ea,根据过渡态理论,Ea与该

  17. 在过渡态理论的计算速率系数的公式中,因子kBT/h对所有反应几乎都一样的,所以称为普适因子。在通常反应温度(设为500K)下,其值约为( )。

  答:(C)NO参与了臭氧的反应,但反应前后本身没有变化,起了催化剂的作用。 19. 某一反应在一定条件下的平衡率为25.3%,当有催化剂存在时,其率应当是()。 (A)大于 25.3% (B)小于 25.3% (C)等于 25.3% (D)不确定

  答:(C)催化剂只改变反应的速率,缩短到达平衡的时间,但是它不能改变平衡的组成。 20. 关于光化学反应,下列说法错误的是 ( )。

  (B)反应速率基本不受温度的影响,甚至有负温度系数现象 (C)反应初级过程的量子效率等于1 (D)光化学反应的平衡等于化学反应的平衡 答:(D)根据光化学反应的特征,(D)不符合其特征。

  1. 在1100 K 时,NH3(g)在钨丝上发生分解反应,实验测得下列数据: 氨的初始压力 / Pa 半 衰 期 / min 求该反应的级数及速率系数。

  3. 已知物质A的分解反应是一级反应,当A起始浓度为 0.1 mol2dm时,分解 20%的A需时 50 min,试计算:

  (3)计算起始浓度为 0.02 mol2dm-3 时分解 20% 所需的时间。 解:(1)因为是一级反应,则有ln

  5. 大气中,CO2含有量较少,但可鉴定出放射性同位素14C。一旦CO2由光合作用"固定", 从大气中拿走14C,而新的14C又不再加入, 那么放射量会以5770年半衰期的一级过程减少。 现从某古代松树的木髓取样, 测定其14C含量是大气中CO2的14C含量的54.9%, 求该树年龄约多大?

  6. 某有机化合物 A,在酸的催化下发生水解反应,在 323 K,pH=5 的溶液中进行时,其半衰期为 69.3 min,在pH=4 的溶液中进行时,其半衰期为6.93 min,且知在2个pH 值的各自条件下,t1均与 A 的初始浓度无关,设反应的速率方程为:

  (3)在 323 K 时, 在 pH=3 的水溶液中,A 水解 80%需多少时间。 解:因为酸是催化剂,反应前后其浓度不变,可并入速率系数项,即

  7. 298 K时,乙酸乙酯与 NaOH 的皂化作用,反应的速率为6.36 dm32mol-12min-1,若起始时酯和碱的浓度均为 0.02 mol2dm,试求 10 min后酯的水解分数。 解法1:是1个反应物起始浓度相等的二级反应,它的速率方程和速率系数的表示式分别为:

  解法2:是1个反应物起始浓度相等的二级反应,它的速率方程和速率系数的表示式分别为: y1?y

  14. 某些农药水解反应是一级反应, 在293 K时,敌敌畏在酸性介质中水解反应的半衰期为61.5 d,试求它在此条件下的水解速率系数。若在343 K时的速率系数为0.173 h, 求343 K时的半衰期及该反应的活化能Ea 。

  解:一级反应的半衰期与反应物的起始浓度无关,从293 K时的半衰期表示式,求出该温度下的速率系数: k(293K)?

  15. 药物阿斯匹林水解为一级反应,在 100℃时的速率系数为 7.92 d,活化能为56.43 kJ2mol-1 。求 17℃时,阿斯匹林水解 30% 需多少时间? 解: 利用速率系数与温度的关系式,首先求出17℃(290.2 K)时的速率系数

  17. 某药物分解 30% 即为失效, 若放置在 3℃ 的冰箱中,保存期为两年。 某人购回此新药物,因故在室温(25℃)下搁置了两周,试通过计算说明此药物是否已经失效。 已知该药物分解百分数与浓度无关,且分解活化能为 Ea = 130.0 kJ2mol-1。 解:已知反应的活化能,利用Arrhenius公式:ln

  从1个温度下的速率系数值求另一温度下的速率系数值,从而计算在室温(25℃)下搁置两周,药物分解30%所需的时间。因为是同一药物,反应级数相同,分解分数也相同,所以速率系数之比就等于所需的时间的反比。

  答: 电池中电势高的电极称为正极,电势低的电极称为负极。电流从正极流向负极,电子从负极流向正极。

  发生还原作用的电极称为阴极,发生氧化作用的电极称为阳极。在原电池中,阳极是负极,阴极是正极;在电解池中阳极是正极,阴极是负极。 2. 电解质溶液的电导率随着电解质浓度的增加有什么变化?

  答: 强电解质溶液的电导率随着浓度的增加而升高。当浓度增加到一定程度后,由于正、负离子之间的相互作用力增大,解离度下降,离子运动速率降低,电导率也降低,如HCl,KOH溶液。中性盐如KCl由于受饱和溶解度的,浓度不能太高。 弱电解质溶液的电导率随浓度变化不显著,因解离平衡不变,浓度增加,其解离度下降,粒子数目变化不大。

  答:摩尔电导率由于溶液中导电物质的量已给定,都为1mol,所以,当浓度降低时,粒子之间相互作用减弱,正、负离子迁移速率加快,溶液的摩尔电导率必定升高。但不同的电解质,摩尔电导率随浓度降低而升高的程度也大不相同。

  4. 在温度、浓度和电场梯度都相同的情况下,氯化氢、氯化钾、氯化钠3种溶液中,氯离子的运动速度是否相同?氯离子的迁移数是否相同?

  答: 因为氢离子和氢氧根离子传导电流的方式与其它离子不同,它们是依靠氢键来传递的,所以特别快。它们传导电流时,离子本身并未移动,依靠氢键和水的翻转,电荷就传过去了。在非水溶液中,它们就没有这个优势。

  6. 强电解质(如CuSO4、MgCl2等氯化镁)在其溶液浓度不大的情况下,电解质的的摩尔电导率与它的离子摩尔电导率之间是什么关系?

  答: 强电解质的摩尔电导率,在溶液不太浓时,等于离子摩尔电导率之和。但选取基本单元时,要使粒子的荷电量相同,若不同时要在前面乘以因子,使等式成立。所以它们的关系是:

  答: 应该用(1)式计算。因为溶液的总电导等于各个离子电导的加和。在溶液中离子是并联存在,不是存在,不能把它们的电阻累加。

  答: 不是,电极与周围电解质溶液之间的真实电势差是无法测量的。现在把各电极与标准氢电极组成电池,待测电极作还原极(即正极),并标准氢电极的电极电势为零,这样测出的电池电动势就作为待测电极的电极电势,称为标准氢标还原电势,简称为标准电极电势,用符号E?(Ox/Red)表示。 9. 为什么标准电极电势的值有正有负?

  答: 因为了用还原电极电势,待测电极放在阴极,令它发生还原反应。但是比氢活泼的金属与氢电极组成电池时,实际的电池反应是金属氧化,氢离子还原,也就是说电池的书面表示式自发电池,电池反应自发反应,电动势小于零,电极电势为负值。如果是比氢不活泼的金属,则与氢电极组成自发电池,电极电势为正值。 10. 某电池反应可以写成如下2种形式,则所计算出的电动势E,标准摩尔Gibbs能变化值和标准平衡值是否相同?

  11. 如果标准氢电极的电极电势为1 V,则各可逆电极的还原氢标电势值有什么变化?电池的电动势有什么变化?

  答:先设计1个电池,使其反应恰好是H2O的生成反应,查出标准电极电势,然后计算出电池的标准电动势,根据联系热力学和电化学的公式,就可计算出水的标准摩尔生成能。

  13. 设计合适的电池,计算Hg2SO4(s)的溶度(活度)积Ksp?Hg2SO4,s??

  准电极电势,然后计算出电池的标准电动势,根据联系热力学和电化学的公式,就可计算出水的标准摩尔生成能。

  (2)由于2个电极上发生极化而产生的超电势,通常称为不可逆电动势; (3)克服电池内阻必须付出的电位降。 E(分解)= E(理论)+η(阳)+ η(阴)+IR 15. 在电解池和原电池中,极化曲线有何异同点?

  答: 无论是原电池还是电解池,阳极的极化曲线向电势增大的方向移动,阴极的极化曲线向电势减少的方向移动。

  所不同的是,电解池中由于超电势的存在使分解电压变大,而原电池中由于超电势的存在使电池的不可逆电动势下降,作电功能力也下降。

  16. 将一根均匀的铁棒,部分插入水中,部分露在空气中。经若干时间后,哪一部分腐蚀最严重?为什么?

  答:在靠近水面的部分腐蚀最严重。因为水下部分虽然有CO2等酸性氧化物溶于水中,但H+离子浓度还是很低的,发生析氢腐蚀的趋势不大;在空气中的部分,虽然与氧气接触,但无电解质溶液,构成微电池的机会较小;而在靠近水面的部分,既有氧气,又有微酸性的电解质溶液,所以很容易构成微电池,发生耗氧腐蚀,因而这部分腐蚀最严重。

  17. 以金属铂为电极,电解Na2SO4水溶液。在两极附近的溶液中各滴加数滴石蕊试液,观察在电解过程中,两极区溶液颜色有何变化?为什么?

  答:这实际是1个电解水的过程,硫酸钠仅仅起了导电作用。在阳极上放出氧气,阳极附近氢离子浓度较大,溶液呈红色;在阴极上析出氢气,阴极附近氢氧根离子浓度较大,溶液呈兰色。

  答:在镀层没有被之前,2种防腐的效果是一样的。但是镀层一旦有破损,则防腐效果就大不相同。

  镀锡铁俗称马口铁,锡没有铁活泼,组成原电池,锡作阴极,称为阴极层,而铁作阳极,这样腐蚀得更快;

  镀锌铁俗称白铁,锌比铁活泼,组成原电池时锌作阳极,称为阳极层,锌氧化,铁作阴极,仍不被腐蚀。

  19. 在氯碱工业中电解NaCl水溶液,获得氢气、氯气和氢氧化钠等化工原料。为什么电解时用石墨作阳极?

  答: 因为氧气在石墨上析出有很大的超电势,无法析出,而氯气在石墨上析出的超电势很小,所以在阳极上可以获得氯气作为化工原料。如果用其他材料,氧气析出的超电势变小,很可能阳极上析出的是氧气而不是氯气。

  答:氢、氧燃料电池的电解质溶液可以是酸性,也可以是碱性,在pH 1~14的范围内,电极反应虽不相同,但电池反应相同,标准电动势都是1.229 V。

  21. 当温度和浓度为定值时,在 KNO3和 K4Fe(CN)6水溶液中,K+离子的迁移数是否相同 ?为什么?

  解: 不相同。因为离子的迁移数是离子迁移电量的分数,现在K+离子虽然相同,但是负离子不同,则2种溶液中K+离子迁移电量的分数也不可能相同。

  (C) 其导电的原因是离子的存在 (D)当电流通过时在电极上有化学反应发生 答:(A)第二类导体是离子导体,温度升高,离子水合程度下降,溶液粘度下降,电阻变小。

  (C)k减小,m减小 (D)k增加,?m减小 答:(D)电导率随溶液的浓度增加而增加,但是摩尔电导率随溶液的浓度增加而减小。 4. 用同一电导池分别测定浓度为(1) 0.01 mol2kg和(2)0.1 mol2kg的2个电解质溶液,其电阻分别为 1000 ? 和 500 ?,则(1) 与()的摩尔电导率之比为( )。 (A)1 : 5 (B)5 : 1 (C)10 : 5 (D)5 : 10 答:(B)?m= k/c k=KCell /R 同一电导池的电导池相同,代入得?m(1)/?m(2)=5 : 1。 5. 下面4种电解质溶液,浓度均为0.01 mol2dm-3,现已按它们的摩尔电导率?m 值由大到小排了次序。请根据你已有的知识,判定下面哪个是正确的( )。

  7. 有 4 个浓度都是 0.01 mol2kg的电解质溶液,其中平均活度系数最大的是( )。

  (A)KCl (B)CaCl2 (C)Na2SO4 (D)AlCl3 答:(A)按Debye-Huckel 极限定律,离子强度越大,平均活度系数越小。这里KCl的离子强度最小,所以平均活度系数最大。

  -答:(C)2个电极反应中的Cl离子刚好消去,所以与电池的电动势无关。 9. 用对消法(补偿法)测定可逆电池的电动势时,主要为了( )。

  答:(C)用对消法测定电池的电动势时,电中几乎无电流通过,所得电位降可以近似作为可逆电池的电动势。

  答:(B)电池电动势为负值,表明该电池自发电池,不能正向进行,而能逆向进行。 11. 某电池反应为 2 Hg(l)+O2+2 H2O(l)=2 Hg2++4 OH -,当电池反应达平衡时,电池的电动势 E 必然是( )。

  答:(D)电池反应达平衡,Gibbs能的变化值为零,所以电动势 E也必等于零。 12. 某电池在 298 K,标准压力下可逆放电时,放出 100 J 的热量,则该电池反应的焓变值?rHm为( )。 (A)100 J (B)>100 J (C)《100 J (D)-100 J 答:(C)?G = ?H - T?S 可逆放出的热量为T?S,等于-100 J,电池能放电,?G必定小于零,所以?H必须小于-100 J。

  (A)E1<E2 (B)E1>E2 (C)E1= E2 (D)不能确定 答:(C)氢-氧燃料电池只要2种气体的压力相同,电动势就相等,与溶液的pH值无关。因为电动势的计算公式中没有离子浓度项。 15. 反应 Cu2+(a1)→ Cu2+(a2),已知 a1>a2,可构成2种电池

  答:(C)2个电池的电池反应相同,Gibbs 能的变化值相同,但是电子得失不同,(1)中有2个电子得失,而(2)中只有1个,所以电子得失多的电动势反而小。 16. 298K时有如下2个电池:

  答:(B)2个电池的电池反应相同,Gibbs 能的变化值相同,但是电子得失不同,(2)中有2个电子得失,而(1)中只有1个,所以电子得失多的电动势反而小。 17. 以石墨为阳极,电解 0.01 mol2kg

  答:(A)因为氧气在石墨阳极上的超电势很大,计算电极电势的结果,Cl2 (g)的电极电势小,所以先在阳极析出。

  (C)考虑极化后,实际上的不可逆还原电极电势最大者 (G)考虑极化后,实际上的不可逆还原电极电势最小者 答:(D)实际析出电极电势最小者,首先在阳极上氧化放电而析出。 三、习题

  1. 用惰性电极电解CuSO4的水溶液,通入 1930 C 的电量通,在阴极有 0.018 mol 的(s) 沉积出来,计算同时在阴极所产生的解:通入总的电量的物质的量为:

  3. 用界面移动法测定H+的电迁移率(淌度),历时760s,界面移动了4.0cm。已知迁移管两极之间的距离为9.6cm,电位差为16V,设电场是均匀的。试求H的电迁移率。 解:r(H)?u(H)

  4. 在某电导池内装有2个直径为0.04m并相互平行的圆形银电极,电极之间的距离为0.12m。

  若在电导池内盛满浓度为0.1mol2dm的AgNO3溶液,施以20V的电压,则所得电流强度为0.1976A。试计算该电导池的电池、AgNO3溶液的电导、电导率和摩尔电导率。 解:Kcell?

  BaSO4饱和水溶液的电导率中有水的贡献,因为BaSO4的溶解度很小,所以水的贡献不能忽略,

  10. 298K时,MgCl2和ZnSO4的浓度均为0.025mol2kg-1,并假设它们都能完全电离。试计算这2种溶液的①离子强度I;②离子平均质量摩尔浓度m±;③离子平均活度因子γ±,已知:A = 0.509(mol2kg-1) -1/2;④电解质的离子平均活度a±和电解质的活度aB。 解:①I?

  解:(1)反应式中,Zn(s)被氧化为ZnSO4,应作为阳极放在电池左边,CuSO4还原为Cu(s),应作为阴极放在电池右边,所以电池表示式为: Zn│ZnSO4(a=1)‖CuSO4(a=1)│Cu

  另外,从电池的组成也可以看出2个电池的E?是不相同的。2个电池的正极相同,但是2个电池的负极不相同,所以它们的E?也不可能相同。

  (2)298 K 时,当电池有 2F 的电量通过时,求 ?rGm、?rSm、?rHm 和QR的值。设电动势 E 随 T 的变化是均匀的 。

  (3)要计算AgAc(s)的活度积,首先要设计1个电池,使电池反应就是AgAc(s)的解离反应,这样可从所设计电池的标准电动势,计算该电池的平衡,这就是AgAc(s)的活度积。所设计的电池为:

  答: 它们的共同点是:(1)都反映了表面受力不均匀的情况;(2)两者的数值相同,通常用同一符号表示。

  它们的不同点是:(1)两者的物理意义不同,表面能是指等温、等压、保持组成不变的条件下,可逆地增加单位表面积时,系统Gibbs能的增值。表面张力是指垂直作用于单位长度的边界上且与表面相切的收缩力。

  (2)两者的单位不同,表面能的单位是J2m-2,而表面张力的单位是N2m-1。 2. 1个飘荡在空气中的肥皂泡上,所受的附加压力为多少?

  答: 肥皂泡有内外2个球面,附加压力的方向都指向曲率半径的圆心。若忽略膜的厚度,1个凸球面和1个凹球面的曲率半径近似相等,则附加压力是普通球面附加压力的两倍。 3. 自然界中为什么气泡、小液滴都呈球形?

  答: 液膜和液体表面都具有表面能,表面能越低,系统越稳定。所以,为了降低表面能,液体表面都有自动收缩到最小的趋势。而球形是相同体积的物体具有表面积最小的1种形式,所以气泡和小液滴都呈球形。

  溶液有2种方法,1种是收缩,另1种是调节表面层浓度。如果溶质是表面活性剂,则尽可能使溶质排在表面;如果溶质表面活性物质,尽可能将溶质藏在体相。

  答: 有机溶液溶解空气很少。沸点是指液体饱和蒸气压等于外压时的温度。蒸气泡的内表面是凹面,凹面的曲率半径取负值。根据Kelvin公式,气泡越小,曲率半径越小,蒸气压也越小。到达正常沸点温度时,气泡内的压力仍小于外压,有机溶液不会沸腾。继续升温,气泡长大,所受附加压力变小,曲率半径变大,气泡内蒸气压也变大,又加上气泡上升时液柱压力随之变小。这时有机溶液的温度已超过它的正常沸点,所有液体都想变成蒸气冲出,这就是暴沸。

  沸石是多孔固体,储存在小孔中的空气可提供成泡中心,使初形成的蒸气泡不是太小,气泡内的蒸气压与平面上的蒸气压相差不大,到达沸点时气泡上升,搅动溶液,保持正常的沸腾状态,所以,加了沸石可以防止暴沸。 6. 喷洒农药时,为什么要在农药中加表面活性剂?

  答: 植物有自身功能,在叶子表面有蜡质物,可防止被雨水润湿,避免茎叶折断。如果农药是普通水溶液,与叶子表面的接触角大于90°,喷在植物上不能润湿叶子,成水滴淌下,达不到杀虫效果;加了表面活性剂以后,使农药表面张力下降,与叶子表面的接触角小于90°,能润湿叶子,提高杀虫效果。现在,有的农药在制备时就加了表面活性剂,制成乳剂等。

  答: 不相同。因为在密度相差不大的情况下,液滴的大小与表面张力有关。一般表面张力越大,在管端能悬挂的液滴体积也越大。所以,液体体积相同的情况下,表面张力最大的NaCl稀溶液的液滴最大,滴数最少。水居中,乙醇溶液的液滴最小,滴数最多。若液体密度相差大,还要考虑密度的影响。

  8. 在水平放置的玻璃毛细管中分别加入少量的纯水和汞。毛细管中的液体两端的液面分别呈何种形状?如果分别在管外的右端处微微加热,管中的液体将向哪一方向移动?

  9. 用三通活塞,在玻璃管的两端吹2个大小不等的肥皂泡,当将2个肥皂泡相通时,2个泡的大小有什么变化?

  这是因为肥皂泡是曲面,表面上有指向曲面圆心的附加压力。曲率半径越小,附加压力越大。小泡受的附加压力比大泡大,则内部的平衡压力也比大泡大。当活塞打开后,小泡中部分空气向大泡转移,所以小泡变小,大泡变大,直到两边曲率半径相等。 10. 在1个干燥洁净的茶杯中放入优质山泉水,快满时小心一颗一颗加入洁净沙子,会看到什么现象?若这时在液面上加一滴表面活性剂,情况又将如何?

  答:小心加入沙子后,杯口液面会凸出杯面。因为优质山泉水中有丰富的矿物质,这些无机盐表面活性剂,使水的表面张力增大而能维持凸出杯面的水的重量。当加入表面活性剂后,表面张力迅速下降,无法维持凸出杯面水的重量,水沿杯壁淌下,凸面消失。 11. 在一盆清水的表面,平行放两根火柴棍。水面静止后,在火柴棍之间滴一滴肥皂水,两棍间距离是加大了还是缩小了?

  答: 纯水的表面张力为γ0,火柴棍放入后由于棍的两边的表面张力都是γ0,大小相等,方向相反,所以火柴棍能静止在水面不动。当两棍之间滴入肥皂水后,使这区域的表面张

  通常将γ0 -γ12. 在纯水的液面上放一纸船,纸船显然不会自动航行。若在船尾靠水部分涂抹一点肥皂,再放入水中,情况又将如何?

  答: 纸船放入静止的水面,以船底为边界,作用在的表面张力大小相等,方向相反,纸船当然静止不动。当船尾涂了肥皂后,由于表面活性剂的作用,尾部表面张力变小,头部表面张力未变,所以小船在这不等的表面张力作用下,自动向前方移动。

  13. 设有内径大小一样大的a, b, c, d, e, f管和内径较大的g管一起插入水中,除了f管内壁涂有石蜡外,其余全是洁净的玻璃管,若水在a管内液面升高的高度为h,试估计其余管内的水面高度?若先将水在各管内(c,d管除外)都灌到h的高度,再让其自动下降,结果又如何?

  a管相似;da自动下降时,其余不变,结果只有有变化,管的液面与管的液面一样高。 14. 有一混合物,水的质量分数为75%,柴油为25%,明显的分为两层。如果将混合物强力搅拌得一均匀液体,但是静止后又会分两层,这是为什么?如果在混合溶液中加入适量的表面活性剂(乳化剂),在强力搅拌后,得到的均匀液体就不在分层,这又是为什么? 答:柴油与水是互不相溶的,当二者剧烈振荡时,可以相互分散成小液滴,这样一来,表 面能增大,这时又没有能降低表面能的第3种物质存在,因此这时为不稳定体系,体系有自动降低能量的倾向,分层后,体系能量降低,因此会自动分层。加入适量的表面活性剂(乳化剂),改善的它们之间的作用力,使其亲和力加强,故强力搅拌后,得到的均匀液体就不在分层。

  答: 洗涤剂中要加多种成份,其中三聚磷酸钠作为助剂加入,含量可达20%以上。主要作用是提高润湿效果、增加洗涤剂碱度、促进油污乳化、减少不溶性沉淀在织物表面再沉积等作用。但是,洗涤废水排入江河以后,含磷成份促进藻类疯长,影响鱼虾繁殖。特别是江苏太湖受磷污染特别严重,沿湖几大城市已作出决定,自2000年1月1号开始,使用含磷洗涤剂。

  洗涤剂是印染生产中常用的表面活性剂之一,而洗涤剂在制造过程中一般加入一定量的三聚磷酸钠作助洗剂。三聚磷酸钠具有较强的络合作用,能将多价重金属离子络合。因此,织物在硬水中洗涤时能降低水的硬度。三聚磷酸钠还对微细无机粒子或油脂微滴具有分散、乳化、胶溶等作用,可提高污垢的悬浮能力,防止污垢再沉积到织物上去,从而大大提高洗涤剂的去污能力。三聚磷酸钠本身无毒、生物降解性良好,但三聚磷酸钠中的磷

  却是引起水体富营养化现象的1个重要因素。由于大量的含磷和含氮化合物流入江河等水体中,将引起水中藻类和浮游生物急剧生长与繁殖,随着藻类丛生、藻类层的加厚,阳光照射不到藻类层底部,致使底部藻类死亡而分解。而某些藻类在分解过程中还能产生毒素,造成鱼、虾等中毒、病变、死亡。这种现象称为水体富营养化现象。 16. 锄地保墒是什么意思?

  答:大雨过后,泥土润湿,团粒结构受毛细压力作用彼此靠紧,形成无数毛细管并彼此联接,直通地面。地下水由于毛细作用顺着毛细管上升,到地面蒸发,直致耗尽,庄稼就会枯死。所以,雨过天晴后,一定要把土地表面的泥土锄松,切断与深层联结的毛细管,保持地下水不被蒸发,供庄稼使用。表层含有水份的毛细管也分散在植物周围,泥土是能被水润湿的,空气中的水份也可以在泥土的毛细管中凝结,这样保持了土壤的水分,使庄稼茂盛生长。 二、概念题

  (A)温度 (B)液体密度 (C)重力加速度 (D)大气压力 答:(D)由于弯曲液面下有附加压力,使液体在毛细管中上升或下降,上升或下降的高度只与液体的性质和毛细管的半径等因素有关。而与大气压力无关。

  答:(B)凹面的附加压力方向与外压相反,曲率半径取负值,附加压力与外压相减,所以凹面下液体所受的总压力小于平面液体所受的压力。

  4. 将一毛细管端插入水中,毛细管中水面上升 5 cm,若将毛细管向下移动,留了 3 cm 在水面,试问水在毛细管上端的行为是( )。

  (A)水从毛细管上端溢出 (B)毛细管上端水面呈凸形弯月面 (C)毛细管上端水面呈凹形弯月面 (D)毛细管上端水面呈水平面 答:(C)水在毛细管中上端水面的形状决定于接触角,水能润湿玻璃毛细管,上端水面呈凹形弯月面,这不会因毛细管的长短而改变。

  5. 有一飘荡在空气中的球形液膜,内部也是空气。若其直径为 2310m,表面张力为 0.07 N2m-1,则液膜所受总的附加压力为( )。 (A)0.14 kPa (B)0.28 kPa (C)0.56 kPa (D)0.84 kPa 答:(B)飘荡在空气中的球形液膜有2个气-液界面,1个凸球面和1个凹球面,附加压力都指向球心,液膜所受总的附加压力是相同半径球形液膜的两倍。

  6. 在相同温度和压力下, 凹面液体的饱和蒸气压 pr与水平面液体的饱和蒸气压 p0相比(同1种液体)( )。

  答:(B)凹面的附加压力方向与外压相反,曲率半径取负值,根据Kelvin 公式计算,凹面液体的饱和蒸气压小于平面液体的饱和蒸气压。

  7. 用同一滴管分别滴下 1 cmNaOH 水溶液、 水、乙醇水溶液, 各自的滴数为( )。

  (D)三者的滴数皆为18 滴 答:(C)因为在密度相差不大的情况下,液滴的大小与表面张力有关。一般表面张力越大,在管端能悬挂的液滴体积也越大。NaOH 表面活性剂,其水溶液的表面张力比水大,滴数应该最少,其次是水,乙醇是表面活性剂,其水溶液的表面张力比水小,所以液滴最少。 8. 下面说法不正确的是( )。

  (C)液滴越小其饱和蒸气压越小 (D)液滴越小其饱和蒸气压越大 答:(C)液滴表面是凸面,曲率半径取正值,根据Kelvin公式,半径越小,其饱和蒸气压越大。

  (A)大块颗粒大 (B)粉状颗粒大 (C)一样大 (D)无法比较 答:(B)颗粒表面是凸面,曲率半径取正值,根据Kelvin公式,半径越小,其饱和溶液的浓度越大,溶解度也越大。

  10. 在1个真空的玻璃罩内放置若干内径不等的洁净的毛细管,然后将水蒸气不断通入钟罩内,可以观察到在哪种玻璃毛细管中最先凝聚出液体( )。

  (A)在内径最大的毛细管 (B)在内径最小的毛细管 (C)在所有的毛细管中同时凝结 (D)无法判断 答:(B)在毛细管内小液滴的表面是凹面,曲率半径取负值,根据Kelvin公式,半径越小,其饱和蒸汽压越小,则在内径最小的毛细管的水蒸气最先凝聚。 11. 当表面活性物质加入溶剂后,所产生的结果是( )。

  答:(A)表面活性物质加入溶剂后,使溶液的表面张力明显降低,表面张力随表面活性物质的浓度增加而下降,表面浓度高于本体浓度,发生正吸附。

  (C)不影响液体表面张力 (D)能显著降低液体表面张力 答:(D)有机物一般都能降低水的表面张力,只有那些能显著降低液体表面张力的,才被称为表面活性物质。

  (C)理想的气体行为 (D)吸脱附的活化能均为零 答:(A)Langmuir 在导出他的吸附等温式时,引进了假定,其中1个假定是认为固体表面

  14. 气相色谱法测定多孔固体的比表面,通常是在液氮温度下使样品吸附氮气,然后在室温下脱附,这种吸附属于下列哪1类吸附( )。

  (A)物理吸附 (B)化学吸附 (C)混合吸附 (D)无法确定 答:(A)液氮在多孔固体表面吸附主要靠之间作用力,故属于物理吸附。 13. 298K时,苯蒸汽在石墨上的吸附符合吸附Langmuir吸附等温式,苯蒸汽的压力为40Pa,石墨表面的覆盖度θ=0.05。如果要使覆盖度θ=0.5,则此时苯蒸汽的压力应控制在( )。

  1. 293 K时,若将半径为 0.5 cm的汞珠分散成半径为 0.1 μm的许多小汞珠,需消耗的最小功是多少?表面Gibbs能增加多少? 已知 293 K 下,汞的 ? = 0.476 N2m-1。 解:小汞珠的个数: N?小汞珠的总面积:

  (已知:298 K时水的表面张力为 72.14310-3 N2m-1,密度ρ=0.9973103 kg2m-3。) 解:防止水面上升需要加的压力,就等于毛细管中水形成弯月面的附加压力,即:

  15. 在298K时,某表面活性剂B的稀水溶液,在浓度cB<0.050mol2dm-3的范围内,其表面张力随浓度的增加而线性下降符合如下公式:

  N2m-1,汞-空气的表面张力为 0.4865 N2m-1。判断水能否在汞的表面上铺展开来。 解:能铺展,因为汞-空气的表面张力远大于水-空气的表面张力,水在汞的表面上铺展以后,使整个系统的Gibbs 能下降,所以水在汞的表面上铺展是自发过程。 ?汞?空气>?汞?水??水?空气

  1. 憎液溶胶有哪些特征? 答:(1)特有的分散程度。胶粒的大小一般在1~100 nm之间,所以有动力稳定性强、散射作用明显、不能通过半透膜、渗透压低等特点。

  (3)热力学不稳定性。由于胶粒小、表面积大、表面能高,有自动聚结降低表面能的趋势。所以要有稳定剂存在,由于带电的溶剂化层存在,可胶粒不聚沉。 2. 有稳定剂存在时胶粒优先吸附哪种离子?

  答:稳定剂一般是略过量的某一反应物。胶核首先吸附与胶核中相同的那个离子。例如,制备 AgI 溶胶时,若 KI 略过量,胶核优先吸附 I- 离子,利用同离子效应胶核不被溶解。若稳定剂是另外的电解质,胶核优先吸附的是使自己不被溶解的离子,或转变成溶解度更小的沉淀的离子。一般优先吸附水化作用较弱的阴离子,所以自然界的天然胶粒如泥沙、豆浆、橡胶等都带负电。

  3. 把人工培育的珍珠长期收藏在干燥箱内,为什么会失去原有的光泽? 能否再恢复? 解:珍珠是1种胶体分散系统,其分散相为液体水,分散介质为蛋白质固体。珍珠长期在干燥箱中存放, 分散相水逐渐被干燥箱吸收, 胶体分散系统被,故失去光泽。 此变化是不可逆的,不能再恢复。 4. 当一束会聚光通过溶胶时,站在与入射光线垂直方向的同学,看到光柱的颜色是淡蓝色;而站在入射光180o方向的同学看到的是橙红色,这是为什么?

  答:站在与入射光线垂直方向(即侧面)的同学,看到的是胶粒的散射光。根据瑞利公式,入射光波长越短,散射光越强。所以,蓝色、紫色光容易散射,散射光呈淡蓝色。而对着入射光看的同学,看到的是透射光。在白光中,波长较短的蓝色、紫色光已被散射,剩下的透射光主要是波长较长的光,所以看到的透射光是橙红色的。 5. 为什么有的烟囱冒出的是黑烟,有的却是青烟?

  答:有的烟灰粒子很大,属粗分散系统,主要发生光反射和吸收,所以看到的是黑色。这种粒子很快会沉降。而有的灰粒极小,小于可见光波长,主要发生光散射。而短波长的蓝光、紫光的散射光强,所以看到的是青烟。实际上,看到的不是灰粒的本身,而是它的散射光。

  答:太阳光由七色光组成。空气中有灰层微粒和小水滴,当阳光照射地球时,波长较短的蓝光、紫光被微粒散射后的散射光较强,所以,看到的天空呈蓝色,实际上看到的是这种散射光。而在日出、日落时,太阳接近地平线,阳光要穿过厚厚的大气层我们才能看到。阳光中短波长的青色、蓝色、紫色光被大气层中的微粒散射掉了,我们看到的是散射较弱的红色、橙色的透射光,所以特别绚丽多彩。

  答:因为红色光波长很长,不容易散射,传得远,可以让人在很远时就能看到信号。雾天,如果用白色雾灯,其中一部分短波长的光被雾滴散射,光线就会变弱。而光波长较长,不容易散射。所以雾天在高速公上,必须把后雾灯打开,的雾灯很远就能看见,可以防止汽车追尾相撞。

  答: 因为在蔗糖水解时,主要测定其旋光度的变化,而不希望有散射因素干扰。钠光灯放出的是单一的、波长较长的光,不容易发生散射。

  9. 什么是ζ电势?ζ电势的正、负号是如何确定的?ζ电势的大小与热力学电势有什么区别?ζ电势与憎溶胶的稳定性有什么关系?

  答:ζ电势为双电层的电势,是指胶粒移动时,从滑移界面到本体溶液的电位降称为动电电势。ζ电势的正负则根据吸附离子的电荷符号来决定,胶粒表面吸附正离子,则ζ电势为正;表面吸附负离子,则ζ电势为负。热力学电势(φ0)是固体表面至介质本体部分总的电势差,即电势差等于零的地方,其值主要取决与溶液中与固体成平衡的离子浓度,而ζ电势会随着溶剂化层中离子浓度的改变而改变。憎溶胶胶粒的ζ电势越大,表明胶粒带电越多,其憎溶胶越稳定。

  10 在1个U型管中间,放用AgCl晶体组成的多孔塞,管中放浓度为0.001 mol.dm-3的KCl溶液。多孔塞两边放接直流电源的电极。通电时溶液将向哪一极方向移动?将KCl浓度增加100倍,溶液流动速度是变慢了还是变快了?

  答: 因为AgCl晶体中Ag+比Cl- 溶解度大,扩散快,AgCl晶体又优先吸附溶液中的Cl- 离子,使多孔塞带负电,介质带正电。所以,电渗时液体介质向负极移动。KCl浓度增加,ζ电位下降,电渗速度变慢。当用AgNO3代替KCl,AgCl优先吸附Ag+离子,介质带负电,电渗方向与刚才相反。

  答:在用泵输送石油或其它碳氢化合物时,由于压差液体流动,在扩散层和管道表面会产生电势差,这就是流动电势。流动电势太大会产生火花,引起爆炸。为了防止事故发生,都将这种管道接地或加入有机电解质,以降低流动电势。 12. 为什么明矾能将浑浊的水很快? 答:明矾是硫酸钾铝复盐。溶于水后产生K+,Al3+等离子。另外, Al3+离子在水中发生水解,产生Al(OH)3 絮状胶体。

  混浊的水中有大量带负电的泥沙胶粒,受Al3+离子作用很快凝聚,并与Al(OH)3 胶体发生相互作用而一起下沉。所以明矾能使混水迅速变清。但这种含Al3+离子的水不能多吃。 13. 用电解质把豆浆点成豆腐,有3种盐:NaCl,MgCl2,CaSO4.2H2O,哪种聚沉能力最强? 答: 点豆腐是将豆浆胶粒聚沉,变成凝胶。 天然的豆浆胶粒带负电, 电解质离子起主要作用。显然NaCl聚沉能力最弱,Mg2+和Ca2+离子聚沉能力差不多,但由于MgCl2中Cl-是负一价的,所以相对而言聚沉能力最强的应该是MgCl2。 但由于MgCl2加多了有苦味,所以目前较多用CaSO2.2H2O即生石膏点豆腐。

  14. 在能见度很小的雾天飞机急于起飞,地勤人员搬来1个很大的高音喇叭,喇叭一开,很长一段跑道上的雾就消失了,这是为什么?

  答: 这叫高音消雾。声音是有能量的,喇叭的音波促使雾粒碰撞,使小水滴凝结成大水滴而下降,部分更小的水滴获得能量后气化。所以在音波作用的较近的范围内,雾会很快消失。

  由大学席葆树教授研制的大喇叭,输出功率为20000声瓦。喇叭长5m,直径2.86 m 。

  在雾天,这只喇叭朝飞机跑道上大吼一声,可以开出500 m 到1000 m 的清亮大道。 15. 江河入海处为什么会形成三角洲? 答: 由于水土流失,江水中常常夹带大量泥沙。到入海处河道变宽,流速变慢,泥沙沉积。另一原因是江水中的泥沙微粒是带负电的胶粒,碰到含有大量电解质的海水就凝聚下沉。这样长时间的沉积就形成了三角洲。 二、概念题

  1. 在稀的砷酸溶液中,通入 H2S 以制备硫化砷(As2S3)溶胶,该溶胶的稳定剂是 H2S,则其胶团结构式是( )。

  (A)渗透法 (B)扩散 (C)沉降平衡 (D)电泳 答:(D)电泳不属于溶胶的动力性质,属于溶胶的电学性质。 4. Tyndall 现象是发生了光的什么的结果( )。

  答:(A)由于胶粒半径远小于入射光的波长,发生光的散射现象,这就是Tyndall 现象,是憎液溶胶的特有性质。

  (C)波长长, 透射作用显著 (D)波长长, 散射作用显著 答:(C)太阳光透过厚厚的大气层时,散射作用显著的短波长光如蓝光、紫光等已被散射,剩下透射作用显著的长波长光,如、黄光等。

  (C)电动电位相对于溶液本体为 (D)Stern 面处电位相对溶液本体为正 答:(B)异电性相吸。

  答(D)Zeta 电势又称为动电电势,只有胶粒在移动时才能显示出来,是指固液之间可滑移的界面与本体溶液之间的电位降

  (A)布朗运动 (B)电泳 (C)电渗 (D)沉降电势 答:(A)布朗运动属于溶胶的动力性质。

  (A)加入一些酒精 (B)将牛奶静置 (C)过滤 (D)加入酸 答:(D)牛奶是乳脂分散在水中形成的乳浊液,加入酸这种强电解质会乳浊液,使脂肪与水分离。

  (A)NaCl (B)K3[Fe(CN)6] (C)MgSO4 (D)FeCl3 答:(D)AgI 胶核优先吸附碘离子,使胶粒带负电,阳离子价数越高,聚沉能力越强。 11. 混合等体积的 0.08 mol2dmKI 和 0.1 mol2dmAgNO3溶液,得到一溶胶系统,分别加入:(1)MgSO4;(2)CaCl2;(3)Na2SO4, 则其聚沉能力大小是( )。 (A)(1)>(2)>(3) (B)(2)>(1)>(3)

  (C)(3)>(1)>(2) (D)(3)>(2)>(1) 答:(C)AgNO3溶液过量,AgI 胶核优先吸附银离子,使胶粒带正电,阴离子价数越高聚沉能力越强。MgSO4中阳离子价数比Na2SO4高,同性离子的价数愈高,聚沉能力愈低,所以Na2SO4聚沉能力最强。

  12. 用渗透压法测大化合物的摩尔质量,这样测得的摩尔质量属于( )。 (A)质均摩尔质量 (B)数均摩尔质量

  (C)Z均摩尔质量 (D)粘均摩尔质量 答:(B)渗透压法利用的是稀溶液的依数性,所以测得的是数均摩尔质量。

  13. 将大电解质 NaR 的水溶液用半透膜和水隔开,达到 Donnan 平衡时,膜外水 的 pH值( )。 (A)大于7 (B)小于7 (C)等于7 (D)不能确定 答:(A)大电解质中的R- 离子不能透过半透膜,而Na+ 和H+ 可以。为了维持溶液的电中性,有Na+出来,必有H+进去,使膜外水的 pH值升高。

  答:(D)Fe(OH)3的水溶胶为正溶胶,阴离子价数越高聚沉能力越强,则聚沉值越小。ZnSO4中阳离子价数比Na2SO4高,同性离子的价数愈高,聚沉能力愈低,所以ZnSO4聚沉能力略大于Na2SO4聚沉能力。

  答:(B)聚沉值与聚沉能力成反比,则Al(NO3)3的聚沉能力最强,另外离子价数越高聚沉能力越强,所以AgI的水溶胶为负溶胶。 三、习题

  1. 在FeCl3在热水中水解,Fe?OH?3制的溶胶后,为什么要用半透膜进行渗析? 解:FeCl3水解后,制得的 Fe(OH)3溶胶中含有大量 HCl。电解质的浓度大,会使溶胶的双电层压缩,? 电位变小,使制得的Fe(OH)3溶胶不稳定,容易聚沉,所以用渗析的方法除去过量的HCl。

  用略过量的反应物Ba(CNS)2作稳定剂,请写出胶核、胶粒和胶团的结构式,并并指出胶粒所带的电性。 解:胶核:?B

  解:这2种溶液混合,KCl 略过量,所以生成的AgCl胶核优先吸附氯离子,胶粒带负电,外加电解质离子电价越高,聚沉能力越强,而聚沉值越小。所以聚沉值由小到大的顺序为:AlCl3<ZnSO4<KCl 。 9. 在 H3AsO3的稀溶液中,通入过量的H2S气体,生成 As2S3溶胶。用下列物质聚沉:Al(NO3)3,MgSO4和K3Fe(CN)6,请排出聚沉值由大到小的顺序。

  解:用过量的 H2S 气体作为稳定剂,H2S发生一级解离,生成HS离子,生成的As2S3胶核优先吸附HS- 离子,胶粒带负电。外加电解质离子电价越低,聚沉能力越弱,聚沉值越大。所以聚沉值由大到小的顺序为:K3Fe(CN)6>MgSO4>Al(NO3)3 。

  (3)比较 MgSO4,Na2SO4,CaCl2电解质对溶胶聚沉能力的大小。 解:(1)由于AgNO3的浓度大于KI的浓度,所以等体积混合时,AgNO3过量,生成的AgI胶核优先吸附Ag+ ,使胶粒带正电,则胶团的结构式为:{[(AgI)m.nAg+],(n-x)NO3}x-2x NO

  (3)聚沉胶粒带正电的溶胶,外加电解质中负离子价数(绝对值)越大,聚沉能力也越强。所以聚沉能力大小的次序为: Na2SO4>MgSO4>CaCl2 。虽然前2种电解质中负离子相同,但由于Na2SO4离子是一价的,聚沉能力要比正离子是二价的稍大一些。

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