[物理化學答案]物理化學答案

亚博管网 時間:2018-10-19 10:34:57

  (1)狀態給定後,狀態函數就有定值,狀態函數固定後,狀態也就固定了。[) 答:是對的。因為狀態函數是狀態的單值函數。 (2)狀態改變後,狀態函數一定都改變。

  (3)因為ΔU=QV,ΔH=Qp,所以QV,Qp 是特定條件下的狀態函數? 這種說法對嗎? 答:是對的。?U,?H 本身不是狀態函數,僅是狀態函數的變量,隻有在特定條件下與QV,Qp的數值相等,所以QV,Qp不是狀態函數。

  (4)根據熱力學第一定律,因為能量不會,所以一個係統如要對外,必須從吸收熱量。

  答:是錯的。根據熱力學第一定律?U?Q?W,它不僅說明熱力學能(ΔU)、熱(Q)和功(W)之間可以,有表述了它們是的定量關係,即能量守恒定律。所以功的形式不僅有熱,也可為熱力學能係。

  (5)在等壓下,用機械攪拌某絕熱容器中的液體,是液體的溫度上升,這時ΔH=Qp=0 答:是錯的。這雖然是一個等壓過程,而此過程存在機械功,即Wf≠0,所以ΔH≠Qp。 (6)某一化學反應在燒杯中進行,熱效應為Q1,焓變為ΔH1。如將化學反應安排成反應相同的可逆電池,使化學反應和電池反應的始態和終態形同,這時熱效應為Q2,焓變為ΔH2,則ΔH1=ΔH2。

  答:是對的。Q狀態函數,由於經過的途徑不同,則Q值不同,焓(H)是狀態函數,隻要始終態相同,不考慮所經過的過程,則兩焓變值?H1和?H2相等。

  (1)可逆熱機的效率最高,在其它條件相同的前提下,用可逆熱機去牽引貨車,能否使火車的速度加快? 答?不能。熱機效率???

  無限小。因此用可逆熱機牽引火車的做法是不實際的,不能增加火車的速度,隻會降低。 (2)Zn與鹽酸發生反應,分別在敞口和密閉容器中進行,哪一種情況放熱更多? 答:在密閉容器中進行的反應放熱多。在熱化學中有Qp = QV+ Δng(RT),而Zn(s)+ H2SO4(aq)= Zn SO4 (aq)+ H2(g)的Δng =1,又因該反應為放熱反應Qp 、 QV的值均為負值,所以∣QV∣>∣Qp∣。

  (3)在一個導熱材料製成的圓筒中裝有壓縮氣體,圓筒中的溫度與達成平衡。如果突然打開圓筒,是氣體衝出去,當壓力與相等時,立即蓋上筒蓋。過一段時間,筒中氣體的壓力有何變化?

  答:筒內壓力變化過程:當壓縮氣體衝出,在絕熱可逆過程有p1??T??,當氣體的壓力與相等時,筒中溫度降低。()立即蓋上筒蓋,過一會兒,係統與的溫度完全相等,筒內溫度上升,則壓力也升高,即大於的標準大氣壓。

  (4)在裝有催化劑的合成氨反應室中,N2(g)與H2(g)的物質的量的比為1:3,反應方程式為,N2(g)+ H2(g)N H3(g)。在溫度為T1和T2的條件下,實驗測定放出的熱量分別為Qp(T1)和Qp(T2).但是用Kirchhoff定律計算時

  得的數值是反應達到平衡時發出的熱量,此時??<1mol,因此經過計算使用Kirchhoff定律計算的結果與實驗不符。

  3. 理想氣體絕熱可逆和絕熱不可逆過程的功,都可用公式W?CV?T計算,那兩種過程的功是否一樣?

  答:不一樣。過程不同,終態不相同,即ΔT不一樣,因此絕熱可逆和絕熱不可逆兩過程所不一樣。

  (1)?H?Qp (2)?U?QV (3)W?nRTln答:(1)式適用於不作非膨脹功的等壓過程。

  5. 用熱力學概念判斷下列各過程中功、熱、熱力學能和焓的變化值。 第一定律數學表示式為ΔU = Q + W。 (1) 理想氣體膨脹

  ?U = 0 因為溫度不變,理想氣體的熱力學能僅是溫度的函數。 ?H = 0 因為溫度不變,理想氣體的焓也僅是溫度的函數。

  ?H ?0 根據焓的定義式可判斷,係統的熱力學能增加,焓值也增加。 (3)W ?0 放出的氫氣推動活塞,係統克服外壓對作功。

  

  ?H ? 0 因為這是不做非膨脹功的等壓反應,?H = Qp。 (4)W = 0 在剛性容器中是恒容反應,不作膨脹功。 Q = 0 因為用的是絕熱鋼瓶

  ?U = 0 根據熱力學第一定律,能量守恒,熱力學能不變。 ?H ?0 因為是在絕熱剛瓶中發生的放熱反應,氣體數沒有減少, 鋼

  ?U ?0 係統既放熱又對外作功,熱力學能下降。 ?H ? 0 因為這是等壓相變,?H = Qp 。

  6. 在相同的溫度和壓力下,一定量氫氣和氧氣從四種不同的途徑生成水:(1)氫氣在氧氣中燃燒;(2)爆鳴反應;(3)氫氧熱爆炸;(4)氫氧燃料電池。在所有反應中,保持反應始態和終態都相同,請問這四種變化途徑的熱力學能和焓的變化值是否相同?

  答:應該相同。因為熱力學能和焓是狀態函數,隻要始終態相同,無論通過什麼途徑,其變化值一定相同。這就是:異途同歸,值變相等。

  7. 一定量的水,從海洋蒸發變為雲,雲在高山上變為雨、雪,並凝結成冰。冰、雪熔化變成水流入江河,最後流入大海,一定量的水又回到始態。問曆經整個循環,水的熱力學能和焓的變化是多少?

  答:水的熱力學能和焓的變化值都為零。因為熱力學能和焓是狀態函數,不論經過怎樣的循環,其值都保持不變。這就是:周而複始,數值還原。

  8. 298 K,101.3 kPa壓力下,一杯水蒸發為同溫、同壓的氣是不可逆過程,試將它設計成可逆過程。

  (3)對應於某一狀態,熱力學能隻有一個數值,不可能有兩個或兩個以上的數值 (4)狀態改變時,熱力學能一定跟著改變

  2. 有一高壓鋼筒,打開活塞後氣體噴出筒外,當筒內壓力與筒外壓力相等時關閉活塞,此時筒內溫度將( )。

  (A)不變 (B)升高 (C)降低 (D)無法判定 答:(C)氣體膨脹對外作功,熱力學能下降。

  3. 有一真空鋼筒,將閥門打開時,大氣(視為理想氣體)衝入瓶內,此時瓶內氣體的溫度將( )。

  4. 1 mol 373 K、標準壓力下的水分別經曆:(1)等溫、等壓可逆蒸發;(2)真空蒸發, 變成373 K、標準壓力下的水氣。這兩個過程中功和熱的關係為( )。

  5. 在一個密閉絕熱的房間裏放置一台電冰箱, 將冰箱門打開, 並接通電源使其工作, 過一段時間之後, 室內的平均氣溫將如何變化( )?

  答:(D) 熱力學能是能量的一種,符合能量守衡定律,在孤立係統中熱力學能保持不變。而焓雖然有能量單位,但它不是能量,不符合能量守衡定律。例如,在絕熱鋼瓶裏發生一個放熱的氣相反應,ΔH可能回大於零。

  答:(C)對於理想氣體而言,內能僅僅是溫度的單值函數,經真空絕熱膨脹後,內能不變,因此體係溫度不變。

  8. 某氣體的狀態方程pVm= RT+bp(b是大於零的),此氣體向真空絕熱膨脹,溫度將

  膨脹後,內能不變,因此體係溫度不變(狀態方程中無壓力校正項,說明該氣體膨脹時,不需克服間引力,所以恒溫膨脹時,熱力學能不變)。

  12. 欲測定有機物燃燒熱Qp,般使反應在氧彈中進行,實測得熱效應為QV ,公式 Qp= QV +

  (A)生成物與反應物總物質的量之差 (B)生成物與反應物中氣相物質的量之差 (C)生成物與反應物中凝聚相物質的量之差 (D)生成物與反應物的總熱容差

  答:(B)ΔngRT一項來源於Δ(pV)一項,若假定氣體是理想氣體,在溫度不變時Δ(pV)就等於ΔngRT。

  答:(C)在標準態下,有穩定單質生成1mol物質B產生的熱效應為該物質B的摩爾生成焓;在標準態下,1mol物質B完全燃燒產生的熱效應為該物質B燃燒焓,故有

  (A)大於零 (B)小於零 (C)等於零 (D)不能確定 答:(C)根據標準摩爾生成焓定義,穩定單質的標準摩爾生成焓為零。碳的穩定單質製定為石墨。

  15. 石墨(C)和金剛石(C)在 298 K ,標準壓力下的標準摩爾燃燒焓分別為-393.4 kJ2mol

  和-395.3 kJ2mol-1,則金剛石的標準摩爾生成焓?fHm(金剛石, 298 K)為( )。 (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)的標準摩爾燃燒焓就是二氧化碳的標準摩爾生成焓,為-393.4 kJ2mol-1,金剛石的標準摩爾燃燒焓就是金剛石(C)燃燒為二氧化碳的摩爾反應焓變,等於二氧化碳的標準摩爾生成焓減去金剛石的標準摩爾生成焓,所以金剛石的標準摩爾生成焓就等於-393.4 kJ2mol– (-395.3 kJ2mol)= 1.9 kJ2mol。 16. 某氣體的狀態方程pVm= RT+bp(b是大於零的),則下列結論正確的是( )。

  13. 300 K時,將1.53 mol Zn溶於過量稀鹽酸中。(]反應若分別在開口燒杯和密封容器中進行。哪種情況放熱較多?多出多少?

  解:在開口燒杯中進行時熱效應為Qp。在密封容器中進行時熱效應為QV。後者因不做膨脹功故放熱較多。

  14. 在373K和101.325kPa時,有1glH2O經(l)等溫、等壓可逆氣化;(2)在恒溫373K的真空箱中突然氣化,都變為同溫、同壓的H2O(g)。分別計算兩個過程的Q、W、ΔU和ΔH的值。已知水的氣化熱2259J2g-1,可以忽略液態水的體積。 解:(1)水在同溫同壓條件下的蒸發

  2. 空調、冰箱不是可以把熱從低溫熱源吸出、放給高溫熱源嗎,這是否與第二定律矛盾呢? 答: 不矛盾。Claususe說的是“不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體,而不引起其他變化”。而冷凍機係列,作了電功,卻得到了熱。熱變為功是個不可逆過程,所以發生了變化。

  答:不能一概而論,這樣說要有前提,即:絕熱係統或隔離係統達平衡時,熵值最大。等溫、等壓、不作非膨脹功,係統達平衡時,Gibbs能最小。

  4. 某係統從始態出發,經一個絕熱不可逆過程到達終態。為了計算熵值,能否設計一個絕熱可逆過程來計算?

  答:不可能。若從同一始態出發,絕熱可逆和絕熱不可逆兩個過程的終態絕不會相同。反之,若有相同的終態,兩個過程絕不會有相同的始態,所以隻有設計除絕熱以外的其他可逆過程,才能有相同的始、終態。

  5. 對處於絕熱瓶中的氣體進行不可逆壓縮,過程的熵變一定大於零,這種說法對嗎? 答: 說法正確。根據Claususe不等式dS?

  答:說法不正確,隻有在等溫等壓的可逆相變且非體積功等於零的條件,相變過程的熵變可以用公式?S??H

  8. 將壓力為101.3 kPa,溫度為268.2 K的過冷液體苯,凝固成同溫、同壓的固體苯。已知苯的凝固點溫度為278.7 K,如何設計可逆過程?

  答: 適用於組成不變的封閉體係、熱力學平衡態、不作非膨脹功的一切過程。不一定是可逆過程。因為公式推導時雖引進了可逆條件,但是由於都是狀態函數,對於不可逆過程也可以設計可逆過程進行運算。

  

  答:(C)理想氣體等溫膨脹,體積增加,熵增加,但要從吸熱,故熵減少。 2. 在絕熱條件下,用大於氣缸內的壓力迅速推動活塞壓縮氣體,此過程的熵變( )。

  (A)大於零 (B)小於零 (C)等於零 (D)不能確定 答:(A)封閉係統絕熱不可逆過程,熵增加。 3. H2和 O2在絕熱鋼瓶中生成水的過程( )。

  (A)ΔH = 0 (B)ΔU = 0 (C)ΔS = 0 (D)ΔG = 0 答:(B)因為鋼瓶恒容,並與無功和熱的交換,所以能量守衡,ΔU = 0。

  4. 在273.15 K和101 325 Pa條件下,水凝結為冰,判斷係統的下列熱力學量中何者一定為零( )。

  (A)ΔU (B)ΔH (C)ΔS (D)ΔG 答:(D)等溫、等壓、不作非膨脹功的可逆相變,Gibbs能不變。

  答:(B)因為Q=0,W=0,即ΔU=0,則體係溫度不變,可設置為等溫膨脹過程,QR=-WR= nRTln

  6. 在 N2和 O2混合氣體的絕熱可逆壓縮過程中,係統的熱力學函數變化值在下列結論確的是( )。

  7. 單原子理想氣體的CV, m =(3/2)R,溫度由T1變到T2時,等壓過程係統的熵變ΔSp與等容過程熵變ΔSV之比是( )。

  8. 1310 kg 水在 373 K,101325 Pa 的條件下汽化為同溫同壓的水蒸氣,熱力學函數變量為 ΔU1,ΔH1和 ΔG1;現把 1310-3 kg 的 H2O(溫度、壓力同上)放在恒 373 K 的真空箱中,控製體積,使係統終態蒸氣壓也為101325 Pa,這時熱力學函數變量為ΔU2,ΔH2和 ΔG2。問這兩組熱力學函數的關係為( )。

  (C)ΔU1= ΔU2,ΔH1= ΔH2,ΔG1= ΔG2 (D)ΔU1= ΔU2,ΔH1> ΔH2,ΔG1= ΔG2 答:(C)係統始態與終態都相同,所有熱力學狀態函數的變量也都相同,與變化途徑無關。 9. 298 K時,1 mol 理想氣體等溫可膨脹,壓力從 1000 kPa變到100 kPa,係統Gibbs能變化為多少( )。

  (A)(dS)T, U≥0 (B)(dS)p, U≥0 (C)(dS)U, p≥0 (D)(dS)U, V≥0 答:(D)隔離係統的U,V不變。 11. 甲苯在101.3kPa時的正常沸點為110℃,現將1mol甲苯放入與110℃的熱源接觸的真空容器中,控製容器的容積,使甲苯迅速氣化為同溫、同壓的蒸汽。下列描述該過程的熱力學變量正確的是( )。

  (A)ΔvapU=0 (B)ΔvapH=0 (C)ΔvapS=0 (D)ΔvapG=0 答:(D)因為ΔGT,p=0,本過程的始態、終態與可逆相變化的始態、終態相同。

  12. 某氣體的狀態方程為pVm = RT +αp,其中α為大於零的,該氣體經恒溫膨脹,其熱力學能( )。

  (A)不變 (B)增大 (C)減少 (D)不能確定 答:(A)狀態方程中無壓力校正項,說明該氣體膨脹時,不需克服間引力,所以恒溫膨脹時,熱力學能不變。

  答:(A)這就是把Helmholtz能稱為功函的原因。 14. 熱力學第三定律也可以表示為( )。

  (C)在0 ℃時,任何晶體的熵等於零 (D)在0 ℃時,任何完整晶體的熵等於零 答:(B)完整晶體通常指隻有一種排列方式,根據熵的本質可得到,在0K時,完整晶體的熵等於零。

  16. 在-10℃、101.325kPa下,1mol水凝結成冰的過程中,下列公式仍使用的是( )。

  1. 熱機的低溫熱源一般是空氣或水,平均溫度設為293K,為提高熱機的效率,隻有盡可能提高高溫熱源的溫度。如果希望可逆熱機的效率達到60%,試計算這時高溫熱源的溫度。高溫熱源一般為加壓水蒸氣,這時水蒸氣將處於什麼狀態?已知水的臨界溫度為647K。 解:(1)∵ ??1?

  3. 某蛋白質在323K時變性,並達到平衡狀態,即天然蛋白質變該變性過程的摩爾焓變ΔrHm= 29.288kJ2mol-1,求該反應的摩爾熵變ΔrSm。 解:等溫等壓條件下, Qp=ΔH,即有: ΔrSm=

  8. 人體活動和生理過程是在恒壓下做廣義電功的過程。問1mol 葡萄糖最多能供應多少能量來供給人體動作和維持生命之用。

  9. 某化學反應在等溫、等壓下(298 K, p?)進行,放熱 40?00 kJ,若使該反應通過可逆電池來完成,則吸熱 4?00 kJ。

  (1)計算該化學反應的ΔrSm; (2)當該反應自發進行時(即不做電功時),求的熵變及總熵變;

  16. 1mol理想氣體在122K等溫的情況下恒定的外壓,從10dm3膨脹到終態。已知在該過程中,係統的熵變為19.14J2K-1,求該膨脹過程係統外壓pe和終態的體積V2,並計算ΔU、ΔH、ΔG、ΔA、熵變ΔSsur和孤立係統的熵變ΔSiso。

  kJ,放熱 6 kJ,求該反應的ΔrU,ΔrH,ΔrA,ΔrS,ΔrG(設反應前後的體積變化可忽略

  24. 已知甲苯在正常沸點383K時的摩爾氣化焓?vapH =13.343kJ2mol-1,設氣體為理想氣體,m 凝聚態的體積與氣體體積相比可忽略不計。

  (1)1mol甲苯在正常沸點383K,可逆蒸發為同溫、同壓(101.325kPa)的蒸汽,計算該過程的Q,W,?U,?H,?S ,?A和?G;

  (2)如果是向真空蒸發變為同溫、同壓的蒸汽,計算該過程的Q,W,?U,?H,?S ,?A和?G;

  成不變時,係統任一廣度性質X(如:V、U、H、S、A和G等)隨B物質的量改變而改變的變化率稱為偏摩爾量。(]用公式表示為:

  答:通常所說的化學勢是指它的狹義定義,即偏摩爾Gibbs能是偏摩爾量之一。在等溫、等壓下,保持除B以外的其它物質組成不變時,Gibbs能隨B物質的量改變而改變的變化率稱為化學勢。用公式表示為:

  式中pA?pAxA pA*為純溶劑的蒸氣壓,pA為溶液中溶劑的蒸氣壓,xA為溶劑的摩爾分數。該公式用來計算溶劑的蒸氣壓pA。

  式中kx,km和kc是用於物質B用不同濃度表示時的Henry係數,Henry係數與溫度、壓力、溶質和溶劑的性質有關。

  Henry定律說明揮發性溶質在液體裏的溶解度與其平衡分壓成正比。隻有溶質在氣相和液相中狀態相同時才能使用該定律。對於液態混合物,Henry定律與Roult定律是等效的。

  答: 稀溶液依數性是指在溶劑的種類和數量固定後,這些性質隻取決於所含溶質粒子的數目,而與溶質的本性無關。

  

  答:不對。[]化學勢是某組分的偏摩爾Gibbs能。溶液中可以分為溶劑的化學勢或溶質的化學勢,而沒有整個溶液的化學勢。

  7. 在同一稀溶液中,溶質B的濃度可用xB,mB和cB表示,則其標準態的選擇也就不同,那相應的化學勢也不同,這樣說對不對?

  答:不對。濃度表示方式不同,則所取標準態也不同,它們的標準態時的化學勢是不相等的。但是,B物質在該溶液中的化學勢隻有一個數值,是相同的。

  8. 二組分理想溶液的總蒸氣壓,一定大於任一組分的蒸氣分壓,這樣說對不對? 答: 對。因為二組分理想溶液的總蒸氣壓等於兩個組分的蒸氣壓之和。 9. 在室溫下,物質的量濃度相同的蔗糖溶液與食鹽水溶液的滲透壓是否相等?

  答: 不相等。滲透壓是溶液依數性的一種反映。依數性隻與粒子的數目有關,而與粒子的性質無關。食鹽水中,NaCl會離解成兩個離子,所以物質的量濃度相同的食鹽水的滲透壓可以是蔗糖溶液的兩倍。

  答: 這是由於水份在莊稼體內和土壤中化學勢不等,發生滲透造成的。當土壤中肥料或鹽類的濃度大於在植物中的濃度時,水在植物中的化學勢比在土壤中的要高,水就要通過細胞壁向土壤中滲透,所以植物就會枯萎,甚至燒死。

  答: 混合時體積不變,總體積等於各個液態物質體積的加和;內能不變;焓值不變;混合熵增加;混合Gibbs能下降,即:

  麵結了一層薄冰。試解釋原因? 答:涼水溫度比凍梨溫度高,可使凍梨解凍。凍梨含有糖分,故凍梨內部的凝固點低於水的冰點。當凍梨內部解凍時,要吸收熱量,而解凍後的凍梨內部溫度仍略低於水的冰點,所以凍梨內部解凍了,而凍梨表麵上仍凝結一層薄冰。 二、概念題

  4. 已知373 K時,液體A的飽和蒸氣壓為133.24 kPa,液體B的飽和蒸氣壓為66.62 kPa。設A和B 形成理想液態混合物,當A在溶液中的摩爾分數為0.5時,在氣相中A的摩爾分

  5. 298 K,標準壓力下,苯和甲苯形成理想液態混合物。第一份混合物體積為2 dm3,苯的摩爾分數為0.25,苯的化學勢為?1,第二份混合物的體積為1 dm3,苯的摩爾分數為0.5,化學勢為μ2,則( )。 (A)?1>μ2 (B)?1 <μ2 (c)?1="μ2" (d)不確定 答:(b)化學勢是偏摩爾gibbs能,是強度性質,與混合物的總體積無關,而與混合物的濃度有關。第一份的濃度低於第二份的濃度,故化學勢小。< p>

  6. 在溫度 T 時,純液體 A 的飽和蒸氣壓為 pA,化學勢為?A,並且已知在大氣壓力下的凝固點為 Tf,當 A 中溶入少量與 A 不形成固態溶液的溶質而形成為稀溶液時,上述三物理量分別為 pA,?A和Tf ,則( )。

  答:(D)純液體 A 的飽和蒸氣壓和化學勢比稀溶液中的大,加入溶質後,稀溶液的凝固點會下降。[]

  7. 在 298 K 時,A和B兩種氣體單獨在某一溶劑中溶解,遵守Henry定律,Henry分別為 kA和 kB,且知 kA> kB,則當 A 和 B 壓力(平衡時的)相同時,在一定量的該溶劑中所溶解的關係為( )。

  (A)A 的量大於 B 的量 (B)A 的量小於 B 的量 (C)A 的量等於 B 的量 (D)A 的量與 B 的量無法比較 答:(B)根據Henry定律,當平衡壓力相同時,Henry大的溶解量反而小。

  8. 在400 K時,液體A的蒸氣壓為 43104Pa,液體B的蒸氣壓為 63104Pa,兩者組成理想液態混合物,平衡時溶液中A的摩爾分數為0.6,則氣相中B的摩爾分數為( )。 (A)0.60 (B)0.50 (C)0.40 (D)0.31 答:(B)用Roult定律算出總蒸氣壓,再把B的蒸氣壓除以總蒸氣壓。

  9. 在50℃時,液體A的飽和蒸氣壓是液體B飽和蒸氣壓的3倍,A和B兩液體形成理想液態混合物。氣液平衡時,在液相中A的摩爾分數為0.5,則在氣相中B的摩爾分數為( )。

  10. 298 K,標準壓力下,兩瓶含萘的苯溶液,第一瓶為2 dm3(溶有0.5 mol萘),第二瓶

  答:(D)化學勢是偏摩爾Gibbs能,是強度性質,與混合物的總體積無關,而與混合物的濃度有關。兩份的濃度相同,故化學勢相等。

  11. 在273K,200kPa時,H2O(l)的化學勢為μ(H2O,l),H2O(s)的化學勢為μ(H2O,s),兩者的大小關係為( )。

  12. 兩隻燒杯各有 1 kg水,向 A 杯中加入 0.01 mol 蔗糖,向 B 杯內溶入0.01 mol NaCl,兩隻燒杯按同樣速度冷卻降溫,則有( )。

  (C)兩杯同時結冰 (D)不能預測其結冰的先後次序 答:(A)稀溶液的依數性隻與粒子數有關,而與粒子的性質無關。B 杯內溶入 NaCl,NaCl解離,其粒子數幾乎是A 杯中的兩倍,B 杯的凝固點下降得多,所以A 杯先結冰。

  13. 在恒溫抽空的玻璃罩中,封入兩杯液麵相同的糖水(A杯)和純水(B杯)。經曆若幹時間後,兩杯液麵的高度將是( )。

  (A)A 杯高於 B 杯 (B)A 杯等於 B 杯 (C)A 杯低於 B 杯 (D)視溫度而定

  答:(A) 純水的飽和蒸氣壓大於糖水,純水不斷蒸發,蒸氣在含糖水的A 杯中不斷凝聚,所以A 杯液麵高於 B 杯。(]

  (A)增加混凝土的強度 (B)防止建築物被腐蝕 (C)降低混凝土的固化溫度 (D)吸收混凝土中的水份 答:(C)混凝土中加入少量鹽類後,凝固點下降,防止混凝土結冰而影響質量。 15. 鹽堿地的農作物長勢不良,甚至枯萎,其主要原因是什麼( )。

  答:(D)鹽堿地中含鹽量高,水在植物中的化學勢大於在鹽堿地中的化學勢,水分會從植物向土壤滲透,使農作物長勢不良。

  1. 在298 K時,有H2SO4(B)的稀水溶液,其密度為1.0603?103 kg2m-3,,H2SO4(B)的質量分數為0.0947。在該溫度下純水的密度為997.1 kg2m-3。試計算H2SO4的(1) 質量摩爾濃度(mB);(2)物質的量濃度(cB);(3)物質的量分數(xB)。 解:(1)質量摩爾濃度是指1 kg溶劑中含溶質的物質的量,設溶液質量為100 g

  解:設水為A,乙醇為B,根據偏摩爾量的集合公式,有 V = nAVA+ nBVB (1) V?

  5. 液體A與液體B形成理想液態混合物。[]在343 K時,1 mol A和2 mol B所成混合物的蒸氣壓為50.663 kPa,若在溶液中再加入3 mol A,則溶液的蒸氣壓增加到70.928 kPa,試求:

  7. 液體A和B可形成理想液態混合物。把組成為yA=0.40的二元蒸氣混合物放入一帶有活塞的氣缸中進行恒溫壓縮。已知該溫度時p?和p?分別為40530Pa和121590Pa 。 AB (1)計算剛開始出現液相時的蒸氣總壓;

  (2)求A和B的液態混合物在上述溫度和101 325 Pa下沸騰時液相的組成。 解:(1)pB?pyB

  9. 298 K和標準壓力下,將2mol苯與3mol甲苯混合,形成理想的液態混合物,求該過程

  的Q、W、ΔmixV、ΔmixU、ΔmixH、ΔmixS、ΔmixA和ΔmixG。(] 解: 根據理想液態混合物的定義

  在(2)中, C =2,濃度條件被,所以組分數為 2。 2. 純的碳酸鈣固體在真空容器中分解,這時組分數為多少?

  答:組分數為2。因為數為3,有一個平衡條件,但沒有濃度條件。因為氧化鈣與二氧化碳不處在同一個相,沒有摩爾分數累加和等於1的條件,所以組分數為 2。

  答: 三個反應有5個,方程(1))可以用方程(3)減去(2)得到,因而隻有2個的化學平衡。沒有明確的濃度條件,所以組分數為3。

  答:反應中有三個,一個平衡條件,一個濃度條件,所以組分數為1,相數為2。根據相律,度為1。即分解溫度和分解壓力兩者之中隻有一個可以發生變化。 5. 在含有氨的容器中氯化銨固體分解達平衡,指出該係統的組分數、相數和度?

  答: 反應中有三個,一個平衡條件,沒有濃度條件。所以組分數為2,相數為2,度為2。

  答:數為4,碳,氧,一氧化碳和二氧化碳,有兩個化學平衡,無濃度條件,所以組分數為2, 相數為2,度為2。[)

  答:不相同。純水的三相點是氣-液-固三相共存,其溫度和壓力由水本身性質決定,這時的壓力為610.62 Pa,溫度為273.16 K 。熱力學溫標1 K就是取水的三相點溫度的1/273.16 K 。

  水的冰點是指在大氣壓力下,水的三相共存點的溫度。由於冰點受壓力影響,在101.3 kPa壓力下,冰點下降0.00747 K,由於水中溶解了空氣,冰點又下降0.0024 K,所以在大氣壓力為101.3 kPa 時,水的冰點為273.15 K 。

  答:沸點是對純液體而言的。在大氣壓力下,純物的液-氣兩相達到平衡,氣相壓力等於大氣壓力時的溫度稱為沸點。

  恒沸點是對完全互溶的二組分係統而言的。定壓下,二組分係統的氣相和液相組成完全相同時的溫度,稱為該溶液的恒沸點。用簡單蒸餾的方法不能把二組分完全分開。在恒沸點時度為1,外壓改變,恒沸點也改變, 恒沸混合物的組成也隨之改變。當壓力固定時,條件度為零,恒沸點溫度有定值。

  答: 不是。它是完全互溶的兩個組分的混合物。在外壓固定時,它有一定的沸點,這時氣相組成和液相組成完全相同。但是,當外壓改變時,恒沸混合物的沸點和組成都隨之而改變。化合物的沸點會隨外壓改變而改變,但組成不會改變。

  答: 不能。因為水和汞是完全不互溶的兩種液體,兩者共存時,各組分的蒸氣壓與單獨存在時一樣。汞的蒸氣壓並沒有因為水層的覆蓋而下降,液麵上的總壓力等於水和汞的蒸氣壓之和。如果要蒸餾汞的話,加了水可以使混合物的沸點降低,這就是蒸氣蒸餾的原理。但是,在汞麵上加一層水不能減少汞的蒸氣壓。

  不同點:單組分係統的三相點是氣-液-固三相共存,這時的度為零,它的壓力、溫度由係統自身性質決定,不受因素影響。而二組分係統的低共熔點如T-x圖上的E點,是固體A、固體B和組成為E的液體三相共存。這時的度為1,在等壓下的條件度為零。E點的組成由A和B的性質決定,但E點的溫度受壓力影響,外壓改變,E點的溫度和組成也會隨之而改變。

  答: 不能。低共熔物不是化合物,它沒有確定的熔點,壓力改變,低共熔物的熔化溫度和組成都會改變。雖然低共熔物在金相顯微鏡下看起來非常均勻,但它仍是兩個固相的混合物,由兩相組成。

  13. 在實驗中,常用冰與鹽的混合物作為製冷劑。當將食鹽放入0℃的冰-水平衡係統中時,為什麼會自動降溫?降溫的程度是否有?為什麼?這種製冷係統最多有幾相?

  答:食鹽放入0℃的冰-水中,溶液的飽和蒸汽壓下降導致凝固點下降。有,一定條件下,食鹽在水中的溶解度是一定的。最多4相。

  

  答:(A)反應有三個,一個平衡條件,所以組分數為2,有2相共存,根據相律,度為2。[]

  (s)和FeCl327H2O(s)四種固體水合物,則平衡係統的組分數C和能夠平衡共存的最大相數P為( )。

  (A)3種 (B)2種 (C) 1種 (D)不可能有共存的含水鹽 答:(B) 係統的組分數為2,已指定溫度,根據相律,條件度為零時得最多可以共存的相數為3。現在已指定有水蒸氣存在,所以,可能有共存的含水鹽隻能有2種。

  (C)在25℃, 100 kPa下,液體 X 是穩定的 (D)在20℃時,液體 X 和固體 X 具有相同的蒸氣壓 答:(C)可以畫一張單組分係統相圖的草圖,(C)所描述的條件隻能落在氣相區,所以這種說法是不正確的。

  (A)在恒溫下增加壓力 (B)在恒溫下降低壓力 (C)在恒壓下升高溫度 (D)在恒壓下降低溫度 答:(D)臨界溫度是指在這個溫度之上,不能用加壓的方法使氣體液化,所以隻有在臨界溫度時用降低溫度的方法使之液化。

  (C)p必隨T之升高而變大 (D) p隨T之升高可變大或減少 答:(C)因為凝聚相轉變為蒸氣時總是吸熱的,根據Clausius-Clapeyron方程,等式右方為正值,等式左方也必定為正值,所以) p隨T之升高而變大。 8. 對恒沸混合物的描述,下列各種敘述中哪一種是不正確的( )。

  (A)與化合物一樣,具有確定的組成 (B)不具有確定的組成 (C)平衡時,氣相和液相的組成相同 (D)其沸點隨外壓的改變而改變 答:(A)恒沸混合物不是化合物,其沸點和組成都會隨著外壓的改變而改變。(]

  (C)對Raoult定律產生最大負偏差的雙液係 (D)部分互溶的雙液係 答:(A)接近於理想的液體混合物不會生成恒沸混合物。

  (A)固體比液體密度大些 (B)三相點的壓力大於大氣壓力 (C)固體比液體密度小些 (D)三相點的壓力小於大氣壓力 答:(B)畫一單組分係統草圖,當三相點的壓力大於大氣壓力時,在25℃和大氣壓力下處於氣相區,所以固體會。

  (A) 恒沸點 (B)熔點 (C)臨界點 (D)低共熔點 答:(C)在臨界點時,氣-液界麵消失,隻有一個相。其餘三個點是兩相或三相共存。 12. 水的三相點附近,其汽化熱和熔化熱分別為44.82 kJ2mo和5.994 kJ2mol。則在三相點附近,冰的熱約為( )。 (A)38.83 kJ2mo-1 (B)50.81 kJ2mo-1 (C)-38.83 kJ2mo-1 (D)-50.81 kJ2mo-1 答:(B)熱是汽化熱與熔化熱之和。 13. 某反應係統有的五為Ni(s)、NiO(s)、H2O(l)、H2(g)、CO(g)和CO2(g),它們之間可以達成如下三個化學平衡:

  答:(B)反應有S=6,(2)+(3)=(1)故R=2,物濃度條件,所以組分數為4,且Kp,3?Kp,1/Kp,2存。

  ( )。 (A)沸騰現象 (B)三相共存現象 (C)現象 (D)臨界現象 答:(D)f = 2,C=1故R=2,根據相律有:P = C +2- f= 1+2-2=1。

  15. NaCO3與水可生成三種水合鹽NaCO32H2O、NaCO327H2O和NaCO3210H2O,在常壓下,將NaCO3投入冰-水混合物中達三相平衡,若一相是冰,一相是NaCO3水溶液,則另一相是( )。

  成恒定, 由於一相是冰,一相是NaCO3水溶液。[]所以,共存的含水鹽隻能NaCO3210H2O。

  解:(1)S = 2;C = 2;P = 2。根據相律f = 2,在一定的溫度和壓力的範圍內,能維持固、液兩相不變。

  (2)S = 3(氨氣,水和水合氨,又稱為氫氧化銨);因為有一個平衡,故C = 2 ;有氣、液兩相,P = 2 ;根據相律f = 2,在一定的溫度和壓力的範圍內,能維持固、氣兩相不變。

  5. 結霜後的早晨冷而幹燥,在-5℃,當大氣中的水蒸氣分壓降至 266.6 Pa 時,霜會變為水蒸氣嗎? 若要使霜不,水蒸氣的分壓要有多大?

  計算得再268 K(-5℃)時冰的蒸氣壓為 401.6 Pa ,而水蒸氣分壓為 266.6 Pa ,所以這時霜要。(] 當水蒸氣分壓等於或大於 401.8 Pa 時,霜可以存在。

  7. 將氨氣壓縮到一定壓力,然後在冷凝器中用水冷卻,即可得液態氨。現已知某地區一年中最低水溫為 2℃,最高水溫為 37℃,問若要該地區的氮肥廠終年都能生產液氨,則所選氨氣壓縮機的最低壓力是多少?

  解:氨在正常沸點(273-33) K時,它的蒸氣壓等於大氣壓力,為101.325 kPa。水在275 K時,氨的蒸氣壓較低,得到液氨沒有問題。主要是計算在(273+37)K時氨的蒸氣壓。已知氨的摩爾蒸發焓為:

  根據Clausius-Clapeyron 方程,計算310 K時 氨的蒸氣壓,這就是壓縮機的最低壓力。

  解得: p2 =1408 kPa ,即在37℃時,壓縮機的最低壓力為1408 kPa,才能使氨液化。

  ˊpPa???vapHR1??C T式中C是積分。對照題中所給的方程,從固體的蒸氣壓與溫度的關係式,可計算得到二氧化碳的摩爾焓,從液體的蒸氣壓與溫度的關係式,可計算得到二氧化碳的摩爾蒸發焓:

  

  9. 根據CO2的相圖,回答下列問題: (1)OA、OB和OC 曲線以及特殊點O點與A點 的意義;

  (2)在常溫、常壓下,將 CO2高壓鋼瓶的閥門緩慢打 開少許,噴出的CO2成什麼 相態?為什麼?

  (3)在常溫、常壓下,將 CO2高壓鋼瓶的閥門迅速打 開大,噴出的CO2成什麼 相態?為什麼?

  為“幹冰”?將CO2(l)在怎樣的溫度和壓力範圍內能存在? 解:(1)OA是蒸汽壓曲線;OB是曲線; OC是CO2(s)與CO2(l)的兩相平衡曲線;O點是三相點;A點是CO2的臨界點。[]

  1. 有如下化學計量式,分別寫出用參與反應的各種物質表示的速率表達式。()設反應都是基元反應,根據質量作用定律寫出反應的速率方程式。

  答: 不能。反應級數應該從實驗中求出。化學反應方程式隻表示參與反應的各物質的量之間的關係,不代表反應機理。若注明它是基元反應,則可以運用質量作用定律,確定它是二級反應,也是雙反應。

  答: 不可能。根據微觀可逆性原理,正、應必須遵循相同的途徑。基元反應最多隻有三反應,現在應有四個,所以應不可能是基元反應,則正反應也不可能是基元反應。

  答: 不是。因為不可能有零反應。一般是由於總反應機理中的決速步與反應物的濃度無關,所以對反應物呈現零級反應的特點。零級反應一般出現在表麵催化反應中,決速步是被吸附在表麵上發生反應,與反應物的濃度無關,反應物通常總是過量的。

  答: 不一定。基元反應一定具有簡單反應級數,但具有簡單級數的反應不一定是基元反應,例如氫氣和碘發生反應生成碘化氫,實驗測得這是二級反應,但它是個總包反應,反應機理有若幹步基元反應組成。例如零級反應也不是基元反應。

  (2)總包反應中有若幹個基元反應,各反應的活化能差別較大,不同溫度區間內占主導地位的反應不同,使直線彎折。

  答:這叫做負溫度係數,這種反應不多,一般與NO氧化反應有關。反應機理中有一個放熱顯著的快反應,一個速決步。若放的熱比速決步中吸的熱還多,使整個表觀活化能為負值,所以溫度升高,速率反而下降。

  11. 氣相複合反應中,為什麼有的僅僅是雙反應,而有的卻要第三M參加? 例如:2A → A2,2Cl + M → Cl2 + M。

  答: 在原子或原子團複合時會形成化學鍵,就會能量。這能量若以光能放出,或可以分散到若幹個鍵上,就不需要M參加;如果形成的隻有一個或兩個化學鍵,就需要第三M把的能量帶走,否則,這能量為鍵的振動能,有可能導致解離。

  答:不,這兩個理論隻適用於基元反應。基元反應是一步完成的反應,這兩個速率理論是要描述這一步化學反應的過程,根據反應的各種物理和化學性質,定量計算反應速率係數。

  答:閥能Ec是兩個相對的相對平動能在連心線上的分量必須超過的臨界值,此時的碰撞才是有效碰撞。Ea?Ec?12RT

  (2)在數值上也不完全相等,對凝聚相反應,兩者差 RT;對氣相反應,差nRT,n是氣相反應物的係數和。[]

  16. 光化學初級反應的速率為什麼通常等於吸收光速率,而與反應物的濃度無關? 答: 因為在光化學初級反應中,一個光子活化一個反應物。而反應物一般是過量的,所以吸收光子的速率(即單位時間單位體積中吸收光子物質的量),就等於初級反應的速率。初級反應速率對反應物濃度呈零級反應。

  答:量子產率應該等於1。因為碘化氫吸收了一個光子,生成了一個氫(或一個碘)。但該反應的量子效率應該等於2,因為吸收了一個光子,消耗了兩個碘化氫。

  18. 現在已有科學家成功地用水光解製備氫氣和氧氣。為什麼陽光照在水麵上看不到有絲毫氫氣和氧氣生成?

  答:因為普通水中沒有光敏劑。光化學反應的發生都要靠光敏劑吸收一定波長的光使自己活化,然後將能量傳給反應物,使它發生化學反應。例如氫氣光解時的汞蒸氣和光合作用中的葉綠素都是光敏劑。

  水光解的光敏劑在實驗室規模已試製成功,如能大規模合成,而且又很便宜的話,就可以從水中提取氫氣作燃料了。

  答: 這種問法不全麵。催化劑不一定隻會加快反應速率,也可能降低反應速率,所以應該說,催化劑可以改變反應速率。

  改變反應速率的本質是改變反應曆程,使各基元步驟活化能組成的總表觀活化能降低或升高,從而改變了反應速率。所以凡有催化劑參與的反應就不是基元反應。

  20. 合成氨反應在一定溫度和壓力下,平衡率為25%。現在加入一種高效催化劑後,反應速率增加了20倍,問平衡率提高了多少?

  答:隻要其他條件保持不變,平衡率仍然是25%。因為催化劑隻能增加正、應的速率,使係統縮短到達平衡的時間,而不能改變平衡的組成。同樣,一個熱力學認為不可能進行的反應,任何催化劑都不能使它進行。

  

  (A)二級反應 (B)基元反應 (C)雙反應 (D)無確切意義 答:(D)基元反應可以用質量作用定律寫出速率方程,質量作用定律隻適用於基元反應,另外,隻有基元反應才能講數。

  2. 某化學反應的計量方程式為A+2B?k??C+D,實驗測定到其速率係數為k=0.25(mol2L-1)-12s-1,則該反應的級數為( )。

  (A)零級 (B)一級 (C)二級 (D) 答:(D)根據其速率係數k=0.25(mol2L-1)-12s-1的單位可知n =1-(-1)=2。 3. 某化學反應,已知反應的率分數y?是( )。

  (A)零級 (B)1.5 級 (C)2級 (D)1 級 答:(C)這反應符合起始物濃度相等的二級反應的特點,半衰期與起始物濃度成反比。 5. 有一放射性元素,其質量等於8g,已知它的半衰期t1/2?10d,則經過40d後,其剩餘的重量為( )。

  (A)1級 (B)2級 (C)零級 (D)1.5級反應 答:(C)零級反應的半衰期與起始物濃度成正比。

  7. 某基元反應,在等容的條件下反應,當反應進度為1mol時,吸熱50kJ,則該反應的實驗活化能Ea值得大範圍為( )。

  答:(A)在等容條件下,在數值上也不完全相等,對凝聚相反應,兩者差 RT;對氣相反應,差2RT,n是氣相反應物的係數和。[]

  答:(D)對於一般化學反應,當溫度升高時反應速率一般增大。 9. 某化學反應,溫度升高1K,反應的速率係數增加1%,則該反應的活化能的數值約( )。

  10. 有一平行反應(1)A????B,(2)A????(1) 的活化能 Ea,1?D,已知反應大於反應(2)的活化能 Ea,2,以下措施中哪一種不能改變獲得 B 和 D 的比例( )。

  (A)提高反應溫度 (B)延長反應時間 (C)加入適當催化劑 (D)降低反應溫度 答:(B)延長反應時間既不能改變反應速率係數,又不能改變反應的活化能,所以不能改變獲得 B 和 D 的比例。

  11. 有兩個都是一級的平行反應A????B,A?????C, 設開始反應時的濃度都等於零。下列哪個結論是不正確的( )。

  答:(D)根據簡單的硬球碰撞模型,隻有互撞的相對平動能在聯心線上的分量超過閾能Ec時,這時的碰撞才是有效的。 14. 在300K時,某基元反應的閥能Ec=83.68 kJ2mol-1,則有效碰撞的分數值等於( )。

  (C)碰撞的激烈程度不夠 (D)間的作用力 答:(B)有的碰撞的激烈程度單從能量角度考慮已經可以引發反應,但是由於空間的位阻效應,能量不能傳遞到要破裂的化學鍵上,所以反映仍不能發生,使校正因子P小於1。 16. 已知某液相雙反應是基元反應,它的實驗活化能為Ea,根據過渡態理論,Ea與該

  17. 在過渡態理論的計算速率係數的公式中,因子kBT/h對所有反應幾乎都一樣的,所以稱為普適因子。在通常反應溫度(設為500K)下,其值約為( )。

  答:(C)NO參與了臭氧的反應,但反應前後本身沒有變化,起了催化劑的作用。 19. 某一反應在一定條件下的平衡率為25.3%,當有催化劑存在時,其率應當是()。 (A)大於 25.3% (B)小於 25.3% (C)等於 25.3% (D)不確定

  答:(C)催化劑隻改變反應的速率,縮短到達平衡的時間,但是它不能改變平衡的組成。[) 20. 關於光化學反應,下列說法錯誤的是 ( )。

  (B)反應速率基本不受溫度的影響,甚至有負溫度係數現象 (C)反應初級過程的量子效率等於1 (D)光化學反應的平衡等於化學反應的平衡 答:(D)根據光化學反應的特征,(D)不符合其特征。

  1. 在1100 K 時,NH3(g)在鎢絲上發生分解反應,實驗測得下列數據: 氨的初始壓力 / Pa 半 衰 期 / min 求該反應的級數及速率係數。

  3. 已知物質A的分解反應是一級反應,當A起始濃度為 0.1 mol2dm時,分解 20%的A需時 50 min,試計算:

  (3)計算起始濃度為 0.02 mol2dm-3 時分解 20% 所需的時間。 解:(1)因為是一級反應,則有ln

  5. 大氣中,CO2含有量較少,但可鑒定出放射性同位素14C。一旦CO2由光合作用固定, 從大氣中拿走14C,而新的14C又不再加入, 那麼放射量會以5770年半衰期的一級過程減少。 現從某古代鬆樹的木髓取樣, 測定其14C含量是大氣中CO2的14C含量的54.9%, 求該樹年齡約多大?

  6. 某有機化合物 A,在酸的催化下發生水解反應,在 323 K,pH=5 的溶液中進行時,其半衰期為 69.3 min,在pH=4 的溶液中進行時,其半衰期為6.93 min,且知在兩個pH 值的各自條件下,t1均與 A 的初始濃度無關,設反應的速率方程為:

  14. 某些農藥水解反應是一級反應, 在293 K時,敵敵畏在酸性介質中水解反應的半衰期為61.5 d,試求它在此條件下的水解速率係數。若在343 K時的速率係數為0.173 h, 求343 K時的半衰期及該反應的活化能Ea 。

  解:一級反應的半衰期與反應物的起始濃度無關,從293 K時的半衰期表示式,求出該溫度下的速率係數:

  15. 藥物阿斯匹林水解為一級反應,在 100℃時的速率係數為 7.92 d,活化能為56.43 kJ2mol-1 。求 17℃時,阿斯匹林水解 30% 需多少時間?

  17. 某藥物分解 30% 即為失效, 若放置在 3℃ 的冰箱中,保存期為兩年。 某人購回此新藥物,因故在室溫(25℃)下擱置了兩周,試通過計算說明此藥物是否已經失效。 已知該藥物分解百分數與濃度無關,且分解活化能為 Ea = 130.0 kJ2mol-1。 解:已知反應的活化能,利用Arrhenius公式:ln

  從一個溫度下的速率係數值求另一溫度下的速率係數值,從而計算在室溫(25℃)下擱置兩周,藥物分解30%所需的時間。因為是同一藥物,反應級數相同,分解分數也相同,所以速率係數之比就等於所需的時間的反比。

  答: 電池中電勢高的電極稱為正極,電勢低的電極稱為負極。(]電流從正極流向負極,電子從負極流向正極。

  發生還原作用的電極稱為陰極,發生氧化作用的電極稱為陽極。在原電池中,陽極是負極,陰極是正極;在電解池中陽極是正極,陰極是負極。

  答: 強電解質溶液的電導率隨著濃度的增加而升高。當濃度增加到一定程度後,由於正、負離子之間的相互作用力增大,解離度下降,離子運動速率降低,電導率也降低,如HCl,KOH溶液。中性鹽如KCl由於受飽和溶解度的,濃度不能太高。 弱電解質溶液的電導率隨濃度變化不顯著,因解離平衡不變,濃度增加,其解離度下降,粒子數目變化不大。

  答:摩爾電導率由於溶液中導電物質的量已給定,都為1mol,所以,當濃度降低時,粒子之間相互作用減弱,正、負離子遷移速率加快,溶液的摩爾電導率必定升高。但不同的電解質,摩爾電導率隨濃度降低而升高的程度也大不相同。

  4. 在溫度、濃度和電場梯度都相同的情況下,氯化氫、氯化鉀、氯化鈉三種溶液中,氯離子的運動速度是否相同?氯離子的遷移數是否相同?

  答: 因為氫離子和氫氧根離子傳導電流的方式與其它離子不同,它們是依靠氫鍵來傳遞的,所以特別快。它們傳導電流時,離子本身並未移動,依靠氫鍵和水的翻轉,電荷就傳過去了。在非水溶液中,它們就沒有這個優勢。

  6. 強電解質(如CuSO4、MgCl2等氯化鎂)在其溶液濃度不大的情況下,電解質的的摩爾電

  答: 強電解質的摩爾電導率,在溶液不太濃時,等於離子摩爾電導率之和。但選取基本單元時,要使粒子的荷電量相同,若不同時要在前麵乘以因子,使等式成立。所以它們的關係是:

  7. 在電解質溶液中,如果有i種離子存在,則溶液的電導用如下那個式子計算? Mg)??m(Cl)? (1)G??

  答: 應該用(1)式計算。因為溶液的總電導等於各個離子電導的加和。在溶液中離子是並聯存在,不是存在,不能把它們的電阻累加。

  答: 不是,電極與周圍電解質溶液之間的真實電勢差是無法測量的。(]現在把各電極與標準氫電極組成電池,待測電極作還原極(即正極),並標準氫電極的電極電勢為零,這樣測出的電池電動勢就作為待測電極的電極電勢,稱為標準氫標還原電勢,簡稱為標準電極電勢,用符號E?(Ox/Red)表示。 9. 為什麼標準電極電勢的值有正有負?

  答: 因為了用還原電極電勢,待測電極放在陰極,令它發生還原反應。但是比氫活潑的金屬與氫電極組成電池時,實際的電池反應是金屬氧化,氫離子還原,也就是說電池的書麵表示式自發電池,電池反應自發反應,電動勢小於零,電極電勢為負值。如果是比氫不活潑的金屬,則與氫電極組成自發電池,電極電勢為正值。 10. 某電池反應可以寫成如下兩種形式,則所計算出的電動勢E,標準摩爾Gibbs能變化值和標準平衡值是否相同?

  11. 如果標準氫電極的電極電勢為1 V,則各可逆電極的還原氫標電勢值有什麼變化?電池的電動勢有什麼變化?

  答:先設計一個電池,使其反應恰好是H2O的生成反應,查出標準電極電勢,然後計算出電池的標準電動勢,根據聯係熱力學和電化學的公式,就可計算出水的標準摩爾生成能。

  13. 設計合適的電池,計算Hg2SO4(s)的溶度(活度)積Ksp?Hg2SO4,s??

  準電極電勢,然後計算出電池的標準電動勢,根據聯係熱力學和電化學的公式,就可計算出水的標準摩爾生成能。

  答: 無論是原電池還是電解池,陽極的極化曲線向電勢增大的方向移動,陰極的極化曲線向電勢減少的方向移動。

  所不同的是,電解池中由於超電勢的存在使分解電壓變大,而原電池中由於超電勢的存在使電池的不可逆電動勢下降,作電功能力也下降。

  16. 將一根均勻的鐵棒,部分插入水中,部分露在空氣中。經若幹時間後,哪一部分腐蝕最嚴重?為什麼?

  但H+離子濃度還是很低的,發生析氫腐蝕的趨勢不大;在空氣中的部分,雖然與氧氣接觸,但無電解質溶液,構成微電池的機會較小;而在靠近水麵的部分,既有氧氣,又有微酸性的電解質溶液,所以很容易構成微電池,發生耗氧腐蝕,因而這部分腐蝕最嚴重。

  答:這實際是一個電解水的過程,硫酸鈉僅僅起了導電作用。在陽極上放出氧氣,陽極附近氫離子濃度較大,溶液呈紅色;在陰極上析出氫氣,陰極附近氫氧根離子濃度較大,溶液呈蘭色。

  答:在鍍層沒有被之前,兩種防腐的效果是一樣的。但是鍍層一旦有破損,則防腐效果就大不相同。

  鍍錫鐵俗稱馬口鐵,錫沒有鐵活潑,組成原電池,錫作陰極,稱為陰極層,而鐵作陽極,這樣腐蝕得更快;

  鍍鋅鐵俗稱白鐵,鋅比鐵活潑,組成原電池時鋅作陽極,稱為陽極層,鋅氧化,鐵作陰極,仍不被腐蝕。

  19. 在氯堿工業中電解NaCl水溶液,獲得氫氣、氯氣和氫氧化鈉等化工原料。為什麼電解時用石墨作陽極?

  答: 因為氧氣在石墨上析出有很大的超電勢,無法析出,而氯氣在石墨上析出的超電勢很小,所以在陽極上可以獲得氯氣作為化工原料。如果用其他材料,氧氣析出的超電勢變小,很可能陽極上析出的是氧氣而不是氯氣。

  答:氫、氧燃料電池的電解質溶液可以是酸性,也可以是堿性,在pH 1~14的範圍內,電極反應雖不相同,但電池反應相同,標準電動勢都是1.229 V。

  21. 當溫度和濃度為定值時,在 KNO3和 K4Fe(CN)6水溶液中,K+離子的遷移數是否相同 ?

  解: 不相同。因為離子的遷移數是離子遷移電量的分數,現在K+離子雖然相同,但是負離子不同,則兩種溶液中K+離子遷移電量的分數也不可能相同。

  

  (C) 其導電的原因是離子的存在 (D)當電流通過時在電極上有化學反應發生 答:(A)第二類導體是離子導體,溫度升高,離子水合程度下降,溶液粘度下降,電阻變小。

  (C)k減小,m減小 (D)k增加,?m減小 答:(D)電導率隨溶液的濃度增加而增加,但是摩爾電導率隨溶液的濃度增加而減小。 4. 用同一電導池分別測定濃度為(1) 0.01 mol2kg和(2)0.1 mol2kg的兩個電解質溶液,其電阻分別為 1000 ? 和 500 ?,則(1) 與()的摩爾電導率之比為( )。 (A)1 : 5 (B)5 : 1 (C)10 : 5 (D)5 : 10 答:(B)?m= k/c k=KCell /R 同一電導池的電導池相同,代入得?m(1)/?m(2)=5 : 1。 5. 下麵四種電解質溶液,濃度均為0.01 mol2dm-3,現已按它們的摩爾電導率?m 值由大到小排了次序。請根據你已有的知識,判定下麵哪個是正確的( )。

  7. 有 4 個濃度都是 0.01 mol2kg的電解質溶液,其中平均活度係數最大的是( )。

  (A)KCl (B)CaCl2 (C)Na2SO4 (D)AlCl3 答:(A)按Debye-Huckel 極限定律,離子強度越大,平均活度係數越小。這裏KCl的離子強度最小,所以平均活度係數最大。

  -答:(C)兩個電極反應中的Cl離子剛好消去,所以與電池的電動勢無關。(] 9. 用對消法(補償法)測定可逆電池的電動勢時,主要為了( )。

  答:(C)用對消法測定電池的電動勢時,電中幾乎無電流通過,所得電位降可以近似作為可逆電池的電動勢。

  答:(B)電池電動勢為負值,表明該電池自發電池,不能正向進行,而能逆向進行。 11. 某電池反應為 2 Hg(l)+O2+2 H2O(l)=2 Hg2++4 OH -,當電池反應達平衡時,電池的電動勢 E 必然是( )。

  答:(D)電池反應達平衡,Gibbs能的變化值為零,所以電動勢 E也必等於零。 12. 某電池在 298 K,標準壓力下可逆放電時,放出 100 J 的熱量,則該電池反應的焓變值?rHm為( )。 (A)100 J (B)>100 J (C)《100 J (D)-100 J 答:(C)?G = ?H - T?S 可逆放出的熱量為T?S,等於-100 J,電池能放電,?G必定小於零,所以?H必須小於-100 J。

  (A)E1 E2 (C)E1= E2 (D)不能確定 答:(C)氫-氧燃料電池隻要兩種氣體的壓力相同,電動勢就相等,與溶液的pH值無關。因為電動勢的計算公式中沒有離子濃度項。 15. 反應 Cu2+(a1)→ Cu2+(a2),已知 a1>a2,可構成兩種電池

  答:(C)兩個電池的電池反應相同,Gibbs 能的變化值相同,但是電子得失不同,(1)中有兩個電子得失,而(2)中隻有一個,所以電子得失多的電動勢反而小。 16. 298K時有如下兩個電池:

  兩個電池的電池反應都可寫成Cu(s)+ Cu2+(a2)→ 2Cu2+(a1),則兩個電池的E?與?rGm

  答:(B)兩個電池的電池反應相同,Gibbs 能的變化值相同,但是電子得失不同,(2)中有兩個電子得失,而(1)中隻有一個,所以電子得失多的電動勢反而小。 17. 以石墨為陽極,電解 0.01 mol2kg

  答:(A)因為氧氣在石墨陽極上的超電勢很大,計算電極電勢的結果,Cl2 (g)的電極電勢小,所以先在陽極析出。

  (C)考慮極化後,實際上的不可逆還原電極電勢最大者 (G)考慮極化後,實際上的不可逆還原電極電勢最小者 答:(D)實際析出電極電勢最小者,首先在陽極上氧化放電而析出。 三、習題

  1. 用惰性電極電解CuSO4的水溶液,通入 1930 C 的電量通,在陰極有 0.018 mol 的(s) 沉積出來,計算同時在陰極所產生的解:通入總的電量的物質的量為:

  3. 用界麵移動法測定H+的電遷移率(淌度),曆時760s,界麵移動了4.0cm。已知遷移管兩極之間的距離為9.6cm,電位差為16V,設電場是均勻的。試求H的電遷移率。 解:r(H)?u(H)

  4. 在某電導池內裝有兩個直徑為0.04m並相互平行的圓形銀電極,電極之間的距離為0.12m。

  若在電導池內盛滿濃度為0.1mol2dm的AgNO3溶液,施以20V的電壓,則所得電流強度為0.1976A。()試計算該電導池的電池、AgNO3溶液的電導、電導率和摩爾電導率。 解:Kcell?

  

  BaSO4飽和水溶液的電導率中有水的貢獻,因為BaSO4的溶解度很小,所以水的貢獻不能忽略,

  10. 298K時,MgCl2和ZnSO4的濃度均為0.025mol2kg-1,並假設它們都能完全電離。[]試計算這兩種溶液的①離子強度I;②離子平均質量摩爾濃度m±;③離子平均活度因子γ±,已知:A = 0.509(mol2kg-1) -1/2;④電解質的離子平均活度a±和電解質的活度aB。 解:①I?

  解:(1)反應式中,Zn(s)被氧化為ZnSO4,應作為陽極放在電池左邊,CuSO4還原為Cu(s),應作為陰極放在電池右邊,所以電池表示式為: Zn│ZnSO4(a=1)‖CuSO4(a=1)│Cu

  (2)已知電池的電動勢和溫度係數值,代入相應的計算式,就可以得到所求的熱力學函數的變化值。(]

  17. 電池(1)Cu│Cu+‖Cu+,Cu2+│Pt 和(2)Cu│Cu2+‖Cu+,Cu2+│Pt 的反應均可簡寫作: Cu + Cu2+ = 2Cu+,則此兩電池的?rGm和E?的關係如何? 解:首先應該把兩個電池的電極反應和電池反應寫出來, (1)

  另外,從電池的組成也可以看出兩個電池的E?是不相同的。兩個電池的正極相同,但是兩個電池的負極不相同,所以它們的E?也不可能相同。

  (2)298 K 時,當電池有 2F 的電量通過時,求 ?rGm、?rSm、?rHm 和QR的值。設電動勢 E 隨 T 的變化是均勻的 。

  (3)要計算AgAc(s)的活度積,首先要設計一個電池,使電池反應就是AgAc(s)的解離反應,這樣可從所設計電池的標準電動勢,計算該電池的平衡,這就是AgAc(s)的活度積。()所設計的電池為:

  答: 它們的共同點是:(1)都反映了表麵受力不均勻的情況;(2)兩者的數值相同,通常用同一符號表示。

  它們的不同點是:(1)兩者的物理意義不同,表麵能是指等溫、等壓、保持組成不變的條件下,可逆地增加單位表麵積時,係統Gibbs能的增值。表麵張力是指垂直作用於單位長度的邊界上且與表麵相切的收縮力。

  答: 肥皂泡有內外兩個球麵,附加壓力的方向都指向曲率半徑的圓心。若忽略膜的厚度,一個凸球麵和一個凹球麵的曲率半徑近似相等,則附加壓力是普通球麵附加壓力的兩倍。

  答: 液膜和液體表麵都具有表麵能,表麵能越低,係統越穩定。所以,為了降低表麵能,液體表麵都有自動收縮到最小的趨勢。而球形是相同體積的物體具有表麵積最小的一種形式,所以氣泡和小液滴都呈球形。

  溶液有兩種方法,一種是收縮,另一種是調節表麵層濃度。如果溶質是表麵活性劑,則盡可能使溶質排在表麵;如果溶質表麵活性物質,盡可能將溶質藏在體相。

  

  12. 在純水的液麵上放一紙船,紙船顯然不會自動航行。若在船尾靠水部分塗抹一點肥皂,再放入水中,情況又將如何?

  答: 紙船放入靜止的水麵,以船底為邊界,作用在的表麵張力大小相等,方向相反,紙船當然靜止不動。當船尾塗了肥皂後,由於表麵活性劑的作用,尾部表麵張力變小,頭部表麵張力未變,所以小船在這不等的表麵張力作用下,自動向前方移動。

  13. 設有內徑大小一樣大的a, b, c, d, e, f管和內徑較大的g管一起插入水中,除了f管內壁塗有石蠟外,其餘全是潔淨的玻璃管,若水在a管內液麵升高的高度為h,試估計其餘管內的水麵高度?若先將水在各管內(c,d管除外)都灌到h的高度,再讓其自動下降,結果又如何?

  14. 有一混合物,水的質量分數為75%,柴油為25%,明顯的分為兩層。如果將混合物強力攪拌得一均勻液體,但是靜止後又會分兩層,這是為什麼?如果在混合溶液中加入適量的表麵活性劑(乳化劑),在強力攪拌後,得到的均勻液體就不在分層,這又是為什麼? 答:柴油與水是互不相溶的,當二者劇烈振蕩時,可以相互分散成小液滴,這樣一來,表 麵能增大,這時又沒有能降低表麵能的第三種物質存在,因此這時為不穩定體係,體係有自動降低能量的傾向,分層後,體係能量降低,因此會自動分層。加入適量的表麵活性劑(乳化劑),改善的它們之間的作用力,使其親和力加強,故強力攪拌後,得到的均勻液體就不在分層。

  答: 洗滌劑中要加多種成份,其中三聚磷酸鈉作為助劑加入,含量可達20%以上。主要作用是提高潤濕效果、增加洗滌劑堿度、促進油汙乳化、減少不溶性沉澱在織物表麵再沉積等作用。但是,洗滌廢水排入江河以後,含磷成份促進藻類瘋長,影響魚蝦繁殖。特別是江蘇太湖受磷汙染特別嚴重,沿湖幾大城市已作出決定,自2000年1月1號開始,使用含磷洗滌劑。

  洗滌劑是印染生產中常用的表麵活性劑之一,而洗滌劑在製造過程中一般加入一定量的三聚磷酸鈉作助洗劑。三聚磷酸鈉具有較強的絡合作用,能將多價重金屬離子絡合。因此,織物在硬水中洗滌時能降低水的硬度。三聚磷酸鈉還對微細無機粒子或油脂微滴具有分散、乳化、膠溶等作用,可提高汙垢的懸浮能力,防止汙垢再沉積到織物上去,從而大大提高洗滌劑的去汙能力。三聚磷酸鈉本身無毒、生物降解性良好,但三聚磷酸鈉中的磷

  粒的 ζ 電勢越大,表明膠粒帶 電越多,其憎溶膠越穩定。[) 10 在一個 U 型管中間, 放用 AgCl 晶體組成的多孔塞, 管中放濃度為 0.001 mol.dm-3 的 KCl 溶液。多孔塞兩邊放接直流電源的電極。通電時溶液將向哪一極方向移動?將 KCl 濃度增 加 100 倍,溶液流動速度是變慢了還是變快了? 答: 因為 AgCl 晶體中 Ag+比 Cl- 溶解度大, 擴散快, AgCl 晶體又優先吸附溶液中的 Cl- 離 子,使多孔塞帶負電,介質帶正電。所以,電滲時液體介質向負極移動。KCl 濃度增加,ζ 電位下降,電滲速度變慢。當用 AgNO3 代替 KCl,AgCl 優先吸附 Ag+離子,介質帶負電,電 滲方向與剛才相反。 11. 為什麼輸油管和運送有機液體的管道要接地? 答:在用泵輸送石油或其它碳氫化合物時,由於壓差液體流動,在擴散層和管道表麵 會產生電勢差,這就是流動電勢。流動電勢太大會產生火花,引起爆炸。為了防止事故發 生,都將這種管道接地或加入有機電解質,以降低流動電勢。 12. 為什麼明礬能將渾濁的水很快? + 3+ 3+ 答: 明礬是硫酸鉀鋁複鹽。 溶於水後產生 K , 等離子。 Al 另外, Al 離子在水中發生水解, 產生 Al(OH)3 絮狀膠體。 混濁的水中有大量帶負電的泥沙膠粒,受 Al 離子作用很快凝聚,並與 Al(OH)3 膠體 發生相互作用而一起下沉。所以明礬能使混水迅速變清。但這種含 Al 離子的水不能多吃。 13. 用電解質把豆漿點成豆腐,有三種鹽:NaCl,MgCl2,CaSO4.2H2O,哪種聚沉能力最強? 答: 點豆腐是將豆漿膠粒聚沉,變成凝膠。 天然的豆漿膠粒帶負電, 電解質離子起 2+ 2+ 主要作用。顯然 NaCl 聚沉能力最弱,Mg 和 Ca 離子聚沉能力差不多,但由於 MgCl2 中 Cl 是負一價的,所以相對而言聚沉能力最強的應該是 MgCl2。 但由於 MgCl2 加多了有苦味,所 以目前較多用 CaSO2.2H2O 即生石膏點豆腐。 14. 在能見度很小的霧天飛機急於起飛,地勤人員搬來一個很大的高音喇叭,喇叭一開, 很長一段跑道上的霧就消失了,這是為什麼? 答: 這叫高音消霧。聲音是有能量的,喇叭的音波促使霧粒碰撞,使小水滴凝結成大水滴 而下降,部分更小的水滴獲得能量後氣化。所以在音波作用的較近的範圍內,霧會很快消 失。 由大學席葆樹教授研製的大喇叭, 輸出功率為 20000 聲瓦。 喇叭長 5m,直徑 2.86 m 。563+ 3+ 在霧天,這隻喇叭朝飛機跑道上大吼一聲,可以開出 500 m 到 1000 m 的清亮大道。 15. 江河入海處為什麼會形成三角洲? 答: 由於水土流失, 江水中常常夾帶大量泥沙。 到入海處河道變寬, 流速變慢, 泥沙沉積。 另一原因是江水中的泥沙微粒是帶負電的膠粒,碰到含有大量電

  移動時才能顯示出來,是指固液之間可滑 移的界麵與本體溶液之間的電位降 8. 溶膠的電學性質由於膠粒表麵帶電而產生,下列不屬於電學性質的是( ) 。[) (A)布朗運動 (B)電泳 (C)電滲 (D)沉降電勢 答: (A)布朗運動屬於溶膠的動力性質。 9. 均勻的牛奶是乳濁液,從其中沉澱脂肪和蛋白質的方法是( ) 。 (A)加入一些酒精 (B)將牛奶靜置 (C)過濾 (D)加入酸 答: (D)牛奶是乳脂分散在水中形成的乳濁液,加入酸這種強電解質會乳濁液,使脂 肪與水分離。 10. 對於有過量的 KI 存在的 AgI 溶膠,下列電解質中聚沉能力最強者是( ) 。 (A)NaCl (B)K3[Fe(CN)6] (C)MgSO4 (D)FeCl3 答: (D)AgI 膠核優先吸附碘離子,使膠粒帶負電,陽離子價數越高,聚沉能力越強。 -3 -3 11. 混合等體積的 0.08 mol2dm KI 和 0.1 mol2dm AgNO3 溶液,得到一溶膠係統,分 別加入: (1)MgSO4; (2)CaCl2; (3)Na2SO4, 則其聚沉能力大小是( ) 。 (A) (1)>(2)>(3) (B) (2)>(1)>(3) (C) (3)>(1)>(2) (D) (3)>(2)>(1) 答: (C)AgNO3 溶液過量,AgI 膠核優先吸附銀離子,使膠粒帶正電,陰離子價數越高聚沉 能力越強。 MgSO4 中陽離子價數比 Na2SO4 高, 同性離子的價數愈高, 聚沉能力愈低, 所以 Na2SO4 聚沉能力最強。 12. 用滲透壓法測大化合物的摩爾質量,這樣測得的摩爾質量屬於( ) 。 (A)質均摩爾質量 (B)數均摩爾質量 (C)Z均摩爾質量 (D)粘均摩爾質量 答: (B)滲透壓法利用的是稀溶液的依數性,所以測得的是數均摩爾質量。 13. 將大電解質 NaR 的水溶液用半透膜和水隔開,達到 Donnan 平衡時,膜外水 的 pH 值( ) 。 (A)大於 7 (B)小於 7 (C)等於 7 (D)不能確定 + + 答: (A)大電解質中的 R 離子不能透過半透膜,而 Na 和 H 可以。為了維持溶液的電 + + 中性,有 Na 出來,必有 H 進去,使膜外水的 pH 值升高。 -3 14. 對於 Fe(OH)3 的水溶膠,NaCl 的聚沉值為 512.2mmol2dm ,Na2SO4 的聚沉值為 4.31 -3 mmol2dm ,若用 ZnSO4 的將其聚沉,其聚沉值約為( ) 。 -3 -3 (A)>512.2mmol2dm (B)<4.31 mmol2dm -3 -3 (C)=4.31 mmol2dm (D)略大於 4.31 mmol2dm 答: (D)Fe(OH)3 的水溶膠為正溶膠,陰離子價數越高聚沉能力越強,則聚沉值越小。ZnSO4 中陽離子價數比 Na2SO4 高,同性離子的價數愈高,聚沉能力愈低,所以 ZnSO4 聚沉能力略大 於 Na2SO4 聚沉能力。 15. 對於 AgI 的水溶膠,三種電解質 Al(NO3)3、Mg(NO3)2 和 NaNO3 的聚沉值分別為 0.067 -3 -3 -3 mmol2dm 、2.60 mmol2dm 和 140 mmol2dm ,則 AgI 溶膠的膠粒所帶的電荷是( ) 。58

  (A)正的 (B)負的 (C)不帶電 (D)無法判斷 答: (B)聚沉值與聚沉能力成反比,則 Al(NO3)3 的聚沉能力最強,另外離子價數越高聚沉 能力越強,所以 AgI 的水溶膠為負溶膠。[] 三、習題 1. 在 FeCl3 在熱水中水解, Fe ? O H ? 3 製的溶膠後,為什麼要用半透膜進行滲析? 解:FeCl3 水解後,製得的 Fe(OH)3 溶膠中含有大量 HCl。電解質的濃度大,會使溶膠的雙 電層壓縮,?? ? 電位變小,使製得的 Fe(OH)3 溶膠不穩定,容易聚沉,所以用滲析的方法 除去過量的 HCl。 2. 用如下反應製備 BaSO4 溶膠: Ba(CNS)2 + K2SO4 = BaSO4(溶膠)+ 2KCNS 用略過量的反應物 Ba(CNS)2 作穩定劑,請寫出膠核、膠粒和膠團的結構式,並並指出膠粒 所帶的電性。 解:膠核: ? B 膠粒: ? ? B ?a4Sm O ?Sm ? n ? O2?a4?? aB? a n?x 2? ?2??2 x?2 B? a nCN2 x? ?S ? 2 Cx N?膠粒和膠團的結構式: ? ? B ?4Sm ? n ? O???x 2? ?S2CNS膠粒所帶的電性:正電荷 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 溶膠。為使其聚沉,使用下列電解質:KCl,AlCl3 和 ZnSO4,請排出聚沉值由小 到大的順序。 解:這兩種溶液混合,KCl 略過量,所以生成的 AgCl 膠核優先吸附氯離子,膠粒帶負電, 外加電解質離子電價越高,聚沉能力越強,而聚沉值越小。所以聚沉值由小到大的順 序為:AlCl3<ZnSO4<KCl 。 9. 在 H3AsO3 的稀溶液中, 通入過量的 H2S 氣體, 生成 As2S3 溶膠。 用下列物質聚沉: Al(NO3)3, MgSO4 和 K3Fe(CN)6,請排出聚沉值由大到小的順序。 解:用過量的 H2S 氣體作為穩定劑,H2S 發生一級解離,生成 HS 離子,生成的 As2S3 膠核 優先吸附 HS 離子,膠粒帶負電。外加電解質離子電價越低,聚沉能力越弱,聚沉值越 大。所以聚沉值由大到小的順序為:K3Fe(CN)6>MgSO4>Al(NO3)3 。 -3 -3 11. 混合等體積的 0.08 mol2dm KI 和 0.1 mol2dm AgNO3 溶液所得的溶膠。 (1)試寫出膠團結構式; (2)指明電泳方向; (3)比較 MgSO4,Na2SO4,CaCl2 電解質對溶膠聚沉能力的大小。 解: (1)由於 AgNO3 的濃度大於 KI 的濃度,所以等體積混合時,AgNO3 過量,生成的 AgI 膠 核優先吸附 Ag ,使膠粒帶正電,則膠團的結構式為: {[(AgI)m.nAg ],(n-x)NO 3 } 2x NO? 3+ +?x-(2)因為膠粒帶正電,電泳方向是往負極移動 (3)聚沉膠粒帶正電的溶膠,外加電解質中負離子價數(絕對值)越大,聚沉能力也越 強。 所以聚沉能力大小的次序為: Na2SO4>MgSO4>CaCl2 。 雖然前兩種電解質中負離子相同, 但由於 Na2SO4 離子是一價的,聚沉能力要

  1. 設有一電爐絲浸入水槽中(見下圖),接上電源,通以電流一段時間。分別按下列幾種情況作為體係,試問ΔU、Q、W為正、為負,還是為零?

  2. 任一氣體從同一始態出發分別經絕熱可逆膨脹和絕熱不可逆膨脹達到體積相同的終態,終態壓力相同嗎??

  答:不同。膨脹到相同體積時,絕熱可逆與絕熱不可逆的終態溫度和壓力不同。 3. 熵是量度體係無序程度大小的物理量。下列情況哪一種物質的摩爾熵值更大?

  (2)100℃的液態水與100℃的水蒸氣; (3)同一溫度下結晶完整的金屬與有缺陷的金屬;(4)1000℃的鐵塊與1600℃鐵水。 答:溫度相同的同一種物質,氣、液、固態相比(例如水蒸氣、液態水和冰相比),氣態的微觀狀態數最大,固態的微觀狀態數最小,液態居中,因此,摩爾熵氣態最大,液態次之,固態最小;同類物質,例如,氟、氯、溴、碘,量越大摩爾熵越大;結構越複雜熵越大;構象越豐富熵越大;同素異形體或同分異構體的摩爾熵也不相同。

  4. 小電解質的滲透壓與非電解質的滲透壓哪個大?為什麼?電解質的稀溶液是否有依數性?其滲透壓公式是怎樣的?

  答:非電解質的滲透壓大。因為非電解質不能電離,通過半透膜的幾率就小,這樣就造成膜兩側的濃差增大,使滲透壓增大。小電解質的稀溶液有依數性,但不顯著。稀溶液

  c1、c2分別為溶液一側和溶劑一側的濃度。 5. 下列物理量中,哪一組是廣度性質的狀態函數?

  (1)在水槽中放置一個盛水的封閉試管,加熱水槽中的水,使其達到沸點。試問試管中的水是否沸騰?為什麼?

  (2)可逆熱機的效率最高.在其它條件都相同的前提下,用可逆熱機去牽引火車,能否使火車的速度加快,何故?

  答:(1)不會。液體沸騰必須有一個大於沸點的熱源,槽中之水的溫度與水的沸點溫度相同無法使試管內的水沸騰。

  (2)不會。可逆過程的特點之一就是過程變化無限緩慢,因此在其它條件相同的情況下,可逆熱機帶動的機車速度最慢。

  (3)“a”相當於敞開體係,“b”相當於封閉體係。由相關定義,敞開體係有物質和能量的交換;封閉體係無物質交換,但有能量的交換。所以體係與交換的能量後者多,即“b”放熱多。

  (3)稀溶液中,組分B的濃度可用xB、bB、cB、表示,其標準態的選擇不同,則組分B的化學勢也不同;

  (5)在同一溶液中,若標準態不同,活度也不同; (6)二組分理想溶液的總蒸氣壓大於任一組分的蒸氣分壓;

  (8)298K時,A和B兩種氣體單獨在某一溶劑中溶解,平衡時相應的亨利係數為kA和kB。已知kA>kB,若A和B同時溶解在該溶劑中達到平衡,當氣相中A和B平衡分壓相等時,則溶液中A的濃度大於B的濃度;

  (12)一封閉體係,當始終態確定後:①若經曆一個絕熱過程,則功有定值;②若經曆一個等容過程,則Q有定值;③若經曆一個等溫過程,則內能有定值;④若經曆一個多方過程,則熱和功的差值有定值。

  答:(1) 不對。化學勢是某組分的偏摩爾Gibbs能。溶液可分為溶劑的化學勢或溶質的化學勢,而沒有整個溶液的化學勢。

  (3) 不對。濃度表示方式不同,則所取標準態也不同,它們的標準態時的化學勢是不相等的。但是,B物質在該溶液中的化學勢隻有一個數值,是相同的。

  (4) 不對。雖然氣體的標準態都取壓力為p、溫度為T ,且符合理想氣體行為,但對理想氣體,該標準態是真實狀態,對實際氣體,該標準狀態是假想狀態。

  (7) 不相等。滲透壓是溶液依數性的一種反映。稀溶液中,依數性隻與粒子的數目有關,而與粒子的性質無關。食鹽水中一個NaCl會離解成兩個離子,粒子數不同,且溶質離子擴散可穿過半透膜,膜兩側濃度差是不同的。

  (12) a)不一定,功不是狀態函數;b)不一定,熱不是狀態函數;c)對;d)不一定,熱功差值在非體積功為零的封閉體係,為一狀態函數——內能。

  8. 夏天將室內電冰箱門打開,接通電源緊閉門窗(設牆壁門窗均不傳熱),能否使室內溫度降低?何故?

  答:不會降低隻會升高。接通冰箱電源並打開門之後,冰箱將進入箱內的空氣冷卻,並把熱量通過散熱器放回室內,此過程的吸、放熱量是相等的。冰箱內外交換的熱量與冰箱電功之和恒定,但冰箱的電動機和製冷機在工作時,各電器部分和機械部分會因內耗而發熱,這部分熱量也散入室內,就會使室內的溫度升高。

  9. 一鋁製筒中裝有壓縮空氣,突然打開筒蓋,使氣體衝出(視為絕熱膨脹過程),當壓力與相等時,立即蓋上筒蓋,過一會兒後筒中氣體壓力將如何變化?

  答:壓縮空氣突然衝出筒外,可視為絕熱膨脹過程,終態為室內氣壓P,筒內溫度降低,蓋上筒蓋過一會兒後,溫度升至室溫,筒內壓力升高,壓力大於P。

  11. 北方人冬天吃凍梨前,先將凍梨放入涼水中浸泡,過一段時間後凍梨內部解凍了,但表麵結了一層薄冰。試解釋原因。

  答:涼水溫度比凍梨溫度高,使凍梨解凍。凍梨含有糖分,故其凝固點低於水的冰點,當凍梨內部解凍時,要吸收熱量,而解凍後的溫度仍略低於水的冰點,所以凍梨內部解凍了而表麵上凝結一層薄冰。

  1. 1mol理想氣體,始態體積為25dm3,溫度為373.15K,分別經下列過程等溫膨脹到終態體積為100dm3。試計算體係所作的功:(1)可逆膨脹;(2)向真空膨脹;(3)先在外壓等於體積為50 dm3時氣體的平衡壓力下,使氣體膨脹到50 dm3,再在外壓等於體積為100 dm3時氣體的平衡壓力下進行膨脹。

  2. 1mol單原子理想氣體,始態p1=202.65kPa,T1=298.15K,經下述兩個不同的過程達到終態p2=101.325kPa,T2=348.15K。分別計算兩個過程的Q、W、ΔU和ΔH。並指出計算結果說明什麼問題?(1)先定壓加熱再定溫可逆膨脹;(2)先定溫可逆膨脹再定壓加熱。

  由計算可知,兩個過程的功和熱不等,而狀態函數熱力學能和焓的變化值,與變化的途徑無關,隻與始終態有關。

  4. 苯的正常沸點為353K,摩爾氣化焓是ΔvapHm= 30.77 J·mol-1,在353K和p?下,將1mol液態苯向真空定溫蒸發為同溫同壓的苯蒸氣(設為理想氣體)。

  (2)求苯的摩爾氣化Gibbs能變ΔvapGm和摩爾氣化熵變ΔvapSm; (3)求的熵變;

  5. 在絕熱定壓容器中,將5mol 40℃的水與5mol 0℃的冰混合,求平衡後的溫度,以及該體係的ΔH和ΔS。已知冰的摩爾溶化熱為6024J·mol-1,水的定壓摩爾熱容為75.3 J·K-1·mol-1。

  因ΔH1+ΔH2=15.060kJ>0,冰不會全溶化,體係溫度為0℃,設冰溶化的物質的量

  ΔrHmΘ(298.15K)。設反應放出的熱有80%被吸收,某罐頭的熱容為400J·K-1, 要將其從25℃加熱到80℃,需CaO至少多少克?

  7. 298K時,在量熱計(絕熱、密閉、恒容反應器)中裝有0.500g分析純正庚烷[C7H16(l)]。於氧彈內在過量的氧[O2(g)]中完全燃燒,生成CO2(g)和H2O(l)。燃燒後量熱計溫度升高2.94K。量熱計自身及附件的熱容量為8.177 kJ·K-1。計算正庚烷的燃燒焓變(量熱計的平均溫度為298K)。正庚烷的摩爾質量為0.1002kg.mol-1。忽略引燃絲燃燒產生的熱量。

  8. 已知異戊烷C5H12的摩爾質量M = 72.15 g·mol-1,在20.3℃時蒸氣壓為77.31 kPa。現將0.0697g的難揮發性非電解質溶於0.891g異戊烷中(按稀溶液處理),測得該溶液的蒸氣壓降低了2.32 kPa。

  (1)求異戊烷為溶劑時Raoult定律中的K; (2)求加入的溶質的摩爾質量。 解: (1)求K

  9. 蛋白質的數均摩爾質量約為40kg·mol。試求在298K時,含量為0.01kg·dm-3的蛋白質水

  10. 人類血漿的凝固點為272.65K。(1)求310.15K時血漿的滲透壓;(2)若310.15K時血漿的滲透壓為729.54kPa,計算葡萄糖等滲透溶液的質量摩爾濃度(設血漿的密度為1×103 kg·m-3)。

  11. 1.22×10kg苯甲酸,溶於0.10kg乙醇後,使乙醇的沸點升高了1.13K,若將1.22×10-2kg苯甲酸溶於0.10kg苯中,則苯的沸點升高1.36K。計算苯甲酸在兩種溶劑中的摩爾質量。計算結果說明什麼問題?

  苯甲酸的摩爾質量為0.122kg.mol-1,上述計算結果表明苯甲酸在乙醇中以單形態存在,在苯中以雙締合形態存在。

  12. 在p?壓力下,把一個極小的冰塊投入0.1kg、268K的水中(過冷),結果使體係的溫度變為273K,並有一定數量的水凝結成冰。由於過程進行得很快,可以看作是絕熱的。已知冰的熔解熱為333.5 kJ·kg-1。在268K~273K之間水的熱容為4.21kJ·K-1·kg-1。

  (1)體重60 kg的人於冰麵的壓力; (2)在該壓力下冰的熔點。 解:(1) p=mg/A

  14. 假設一台電冰箱為反卡諾熱機,冰箱外溫度為25℃,內部溫度為0℃。問在冰箱內使10.00kg水由25℃變成0℃的冰需做多少功?已知水的凝固焓變為-334.7 J·g-1, 比熱容為4.184 J·K-1·g-1。

  1. 指出下列體係的相數:①空氣;②金剛石和石墨混合物;③一塊黃銅(30%Zn-70%Cu合金);④酒精水溶液;⑤油和水的混合物;⑥密閉容器中CaCO3分解並達平衡;⑦牛奶。

  答:①1相;②2相;③1相;④1相;⑤2相;⑥3相;⑦2相。 2. 對冰和幹冰分別加壓,各自熔點將怎樣變化?

  答:目的是盡量趕走鍋內的空氣,使鍋內的總壓約等於相應溫度下水的飽和蒸汽壓,從而能獲得更大的壓力。

  答:通常所說的水的冰點是0℃,此點的熱力學溫度為273.15K,當外壓改變時,冰點也隨之改變。此時雖然也是水、冰、水蒸氣三相共存,但與三相點不同。這是因為:

  (1)在通常情況下的水和冰都已被空氣所飽和,實際上已成為二組分體係。對二組分體係,當三相共存時,f=2-3+2=1,體係仍有一個度。所以當壓力改變時,冰點也隨著改變,由於空氣的溶入,液相變成為溶液,因而使冰點降低了0.00242K;

  (2)在三相點時的外壓力為610.62Pa,而通常情況下外壓約等於101325Pa。若外壓從610.62Pa改變到101325Pa,根據克拉貝龍公式的計算,冰點又降低了0.00747K。這兩種效應之和為0.00242+0.00747=0.00989≈0.01K,所以通常所說的水的冰點比三相點低了0.01K,即等於273.15K(或0℃)。

  (1)冰與水的平衡曲線在三相點附近的斜率為dT/dp=-7.432×10-8K·Pa-1。三相點是熔化線與氣化線的交點,因此三相點的溫度必然很接近於273.15K,在273.15K時水的蒸氣壓的實驗數值是610.48Pa,這個數值也一定很接近與三相點的壓力。通常有空氣存在時的外壓是101325Pa,當外壓由101325Pa變到610.48Pa時,平衡溫度也要改變。ΔT=(-7.432×10-8K·Pa-1)Δp =(-7.432×10-8K·Pa-1)(610.48-101325)Pa=0.000748K。這就是說考慮到外壓的效應,三相點的溫度比通常所說的水的冰點高0.000748K。

  (2)水中溶有空氣後,溶液的冰點也要降低。實驗測得101325Pa及273.15K時,空氣在水中的濃度為0.00130mol·kg-1,已知水的冰點降低Kf為1.855 K·kg·mol –1,所以純水的冰點應較被空氣所飽和的水的冰點高0.00130×1.855=0.00241K。

  以上兩種效應的總和為0.00989K≈0.01K。如果三相點的溫度為273.16K,則通常在101325Pa時水的冰點就是273.15K(或0℃)。

  5. 完全互溶的A、B二組分液態混合物,在xB=0.6處,平衡蒸氣壓有最高值,那麼組成xB=0.4的混合物在氣-液平衡時,xB(g)、xB(l)、xB(總)的大小順序如何?將xB=0.4的混合物進行精餾,塔頂將得到何物?

  答:不能。白酒理想的二組分液態混合物,其行為與拉烏爾定律的正偏差很大,在溫度-組成相圖上有最低恒沸點。乙醇-水恒沸混合物中乙醇的質量分數為0.9557。所以,開始如用乙醇質量分數小於0.9557的混合物進行分餾,則得不到純乙醇,隻能得到濃度0.9557的恒沸混合物。

  8. 熱分析法繪製Bi-Cd相圖時,若取5份組成不同但質量相同的溶液作步冷曲線,各步冷曲線上水平線段的長度是否相同?為什麼?

  答:不同。因為不同組成的合金溶液在同樣條件下冷卻,步冷曲線上水平線段的長度應正比於析出的共晶量。顯然,在正好達共晶組成時,析出的共晶量最多,相應的水平線段最長。

  9. 請說明在固-液平衡體係中,穩定化合物、不穩定化合物與固熔體三者的區別,它們的相圖各有何特征?

  答:穩定化合物有固定的組成和固定的熔點,存在於固相,在液相中也可能存在。當溫度低於其熔點時不會發生分解,因此在相圖上有最高點,稱為相合熔點。該溫度熔化時的液

  不穩定化合物有固定的組成,隻在固相中存在,在液相中不存在,加熱時,在其熔點之前就會分解成液相和另一種固相,新生的兩相組成與不穩定化合物的組成均不同,因此在相圖上沒有最高點,而呈“T”字形。其水平線所代表的溫度即為轉熔溫度,稱為不相合熔點。

  固熔體即固體溶液,沒有固定組成,其組成可以在一定範圍內變化,因此在相圖上固熔體可以占據一個區域。

  答:共晶過程與包晶過程的相同之處在於,它們都是兩個固相與一個液相平衡共存,度為零。不同之處在於:(1)共晶過程的液相成分介於兩固相成分之間,包晶過程的固相介於液相和另一固相之間;

  答:(1)此體係由Na2CO3(s)和H2O(l)構成,C=2。雖然可有多種固體含水鹽存在,但在每形成一種含水鹽,數增加1的同時,必然增加一個化學平衡關係式,因此,組分數不變,仍為2。指定壓力(101325Pa)下,相律為f=C-P+1=2-P+1=3-P。度不可能為負數,它最小是零。因度最小時相數最多,所以,該體係最多隻能是三相平衡共存(相當於f=0時)。在體係中已有Na2CO3水溶液及冰兩相存在的情況下,最多隻能有一種固體含水鹽與之共存。

  (2)指定溫度(293.15K)下,相律為f=C-P+1=2-φ+1=3-P。f=0時,P=3。因體係中已有水蒸氣存在,所以最多還可以有2種含水鹽與之共存。

  (7)在密閉容器中,KNO3飽和溶液與其水蒸氣呈平衡,並且存在著從溶液中析出的細小KNO3晶體。

  2. 已知CO2的臨界溫度為304.3K,臨界壓力為7.3×106Pa,三相點為216.6K,5.1×105Pa。畫出CO2的相圖(示意圖)並請說明:(1)室溫常壓下迅速從鋼瓶中放出CO2,出來的CO2

  3. 在373.2K時,己烷的蒸氣壓是2.42×105Pa,辛烷的蒸氣壓是4.67×104Pa,這兩種液體的某一混合物在373.2K,1×105Pa時沸騰,假設該混合物是理想液態混合物,求此時己烷在液相及氣相中的摩爾分數。

  (1)畫-液平衡的溫度-組成圖;(2)從圖中找出組成為xB=0.800的液相的泡點;(3)從圖中找出組成為yB=0.800的氣相的;(4) 求105.0℃時氣-液平衡兩相的組成;(5)求9 kg水和30kg醋酸組成的體係在105.0℃達到平衡時,氣、液兩相的質量。

  解:(1)以組成為橫坐標,以溫度為縱坐標,在坐標紙上描點、連線即可得到該體係的溫度-組成圖(圖略),的為氣相線(或稱為線),下麵的為液相線(或稱為泡點線);

  (4)作縱坐標溫度為105.0℃的一條等溫線,該線與液相線的交點對應的橫坐標為液相的組成,該線與氣相線的交點對應的橫坐標為氣相的組成;

  (5)過105.0℃作一條等溫線,與氣、液相線的交點對應的橫坐標分別為平衡的氣相組成和液相組成,以體係組成(xB=30/39)與等溫線的交點為支點,從圖中讀數可求得兩結線的長度,利用杠杆規則即可求出平衡的氣、液相的質量。

  5. 為提純含非揮發性雜質的甲苯,在86.0kPa壓力下用水蒸氣蒸餾。已知在此壓力下該體係的共沸點為80℃,80℃時水的飽和蒸氣壓為47.3kPa。試求:(1)氣相的組成(含甲苯的摩爾分數);(2)欲蒸出100kg純甲苯,需要消耗水蒸氣多少千克?

  解:因水和甲苯完全不互溶,所以,在一定溫度下的水-甲苯的氣液平衡體係中,蒸氣相的壓力為水和甲苯的飽和蒸氣壓之和。即:

  根據水蒸氣蒸餾公式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)的水蒸氣。現欲蒸出100kg的甲苯,則所需的水蒸氣的量為:

  6. 實驗室中某有機試劑因失去標簽而難以辨認,但已知它可能是硝基苯或甲苯。今對此試劑進行水蒸氣蒸餾,測知在大氣壓力下混合物的沸點為372.15K,餾出物冷卻分離稱量得m(H2O)=40.8g,m(有機物)=10.0g。已知水在正常沸點時,ΔvapHm=109J·K-1·mol-1。試判斷該化合物為何物。

  7. 已知鉛的熔點是327℃,銻的熔點是631℃,現製出下列六種鉛銻合金,並作出步冷曲線,其轉折點或水平線段溫度為:

  8. 用LiCl電解製金屬鋰時,因LiCl熔點太高(878K),不利於生產,常利用低共熔現象找一種比LiCl鹽難電解的鹽KCl來降低熔點,以節約能源。已知KCl的熔點為1048 K,KCl-LiCl低共熔點的KCl含量為55%(質量分數)、低共熔點為629K,又知723K時KCl含量為43%和63%的溶液分別可析出LiCl和KCl固體。

  (3)當工藝條件允許時,電解溫度可選擇在723K,試根據相圖說明如何操作,以何種方式給料比較合理;

  (4)有時在溫度高達783K時電解,還有少量固體鹽不熔,若加入少量LiCl,此固體鹽會增多。請斷定此不熔鹽是什麼;

  (4)不熔鹽隻可能是LiCl。如果是KCl,物係點將處於KCl(s)與液相區。向體係中加入少量LiCl,物係點必左移,按杠杆規則,此情況下不熔鹽的量應減少,但題中指出不熔鹽的量是增加的,這說明不熔鹽不可能是KCl;

  9. 20℃時某有機酸在水和中的分配係數為0.4。今有該有機酸5g溶於100 cm3水中形成的溶液。

  (1)若用40 cm3一次萃取(所用已事先被水飽和,因此萃取時不會有水溶於),求水中還剩下多少有機酸?

  (2)將40 cm3分為兩份,每次用20cm3萃取,連續萃取兩次,問水中還剩下多少有機酸?

  10. 今有含苯100g和甲苯200g的理想液態混合物,在100℃,101.325kPa下處於氣液平衡狀態。有關數據列於下表。

  0.0227 mol,如用隻能承受壓力202650Pa的瓶子裝含有CO2的飲料,在20℃下充裝時,CO2的最大壓力為多少才能這種瓶裝飲料可在40℃下存放?(假設溶質服從亨利定律)

  解:若用B代表CO2,根據亨利定律有 pB=km, B m B,分別代入20℃和40℃時CO2的分壓及相應組成,可得:

  12. 用高壓鍋給注射用的器具消毒時,若所用的鍋內壓力(飽和蒸氣壓力)為1.5×105Pa,則鍋內的溫度是多少?已知373.2K,105Pa時水的蒸發熱為40.5kJ·mol-1。 解:將已知數據代入Kelvin方程,有:

  從宏觀上看,達到化學平衡時各反應物和產物的量不再隨時間變化而變化,似乎反應是停止,其實微觀上,正反應和應仍在不斷地進行著,隻不過正、應速率恰好相等。

  化學反應等溫式是描述定溫下,化學反應平衡與體係Gibbs能變之間關係的方程式,它將化學熱力學與化學動力係在一起,可實現熱力學函數和動力學參數之間的互求、判斷化學反應的狀態(是處於正向還是逆向反應或已達平衡)及求算化學反應的率和產率等。

  答:不學反應在同一反應條件下平衡不同;同一化學反應在不同反應條件時平衡也不同。一般認為化學反應平衡在溫度一定時是。化學反應的平衡除了受溫度影響外,還受反應體係組成、壓力等條件影響。

  3. 由Van’t Hoff方程ln(K2/K1)= ΔrHm[(1/T1)-(1/T2)]/R是否得出:無論在什麼條件下,隻要是吸熱反應,升溫總利於反應正向進行;隻要是放熱反應,升溫總不利於反應正向進行的結論?

  熱反應,升溫總不利於反應正向進行”這樣的結論的條件是定壓下,ΔrHm為(一般T變化不太大時方能認為ΔrHm為)。

  4. 若反應SO2+?O2→SO3在溫度為T的容器內達到平衡後,通入不參與反應的惰性氣體,會不會影響平衡Kp的值和平衡產率?設氣體都是理想氣體。

  答:因為反應體係中各氣體均是理想氣體,體係發生的又是數減少的反應,故加入惰性氣體對反應正向進行不利,會使反應平衡發生移動,令正反應平衡減小,從而減低SO3的平衡產率。

  (2)通入惰性氣體D(g),保持壓力不變,體積增加一倍; (3)通入惰性氣體D(g),保持體積不變,壓力增加一倍; (4)通過C(g),保持體積不變,壓力增加一倍。

  答:設反應體係的氣體均為理想氣體。從反應計量式看,該反應是一個反應數增加的反應。在反應溫度和壓力一定條件下反應達到平衡時:

  (2)通入惰性氣體D(g),且保持壓力不變,使體積增加一倍時,對反應正向進行有利,A解離度增大;

  (3)通入惰性氣體D(g),保持體積不變,使壓力增加一倍時,對反應逆向進行有利,A解離度減小;

  (1)降低體係壓力,使反應向增加氣相物質的量的方向移動; (2)等壓下加入惰性氣體,反應向增加氣相物質的量的方向移動; (3)等容下不斷地向體係通入CO2(g)或將生成物CO(g)取走。

  7. “反應平衡改變了,化學平衡一定會移動;反之,平衡移動了,反應平衡值也一定會改變。”這種說法是否正確,為什麼?

  答:此說法不正確。平衡值改變了,平衡一定會移動;但平衡移動了,平衡值不一定改變。例如在等溫下,改變化學反應中某些組分的濃度或改變反應體係的總壓,平衡會移動,平衡值並未改變。

  8. 反應aA+bB→cC的ΔrGm=ΔrGm+RTln[cC/(cA·cB)]。從式中可見,當產物C濃度趨於0cB)]=﹣∞,即任何反應總能自發進行,那麼用ΔrGm來判斷化學反應能否自時,ln[cC/(cA·發進行還有無意義?

  (1)根據熱力學定律,熱力學函數ΔrGm是化學反應能否自發進行的最有力的判據。題 中給出的結論是通過該式判斷得來的,沒有ΔrGm,無法得出反應是否總能自發進行的結論;

  (2)通過該式能求算ΔrGm,進而得到平衡Kp(標誌反應進行的程度); (3)當反應物濃度cA和cB都趨於0時,即發生稀溶液(或低濃度氣相)反應,ΔrGm

  的數值就更為重要了,這種情況下由ΔrGm而求ΔrGm,進而求Kp,其研究價值更大了。此cB)]=﹣∞。 時,是否有ΔrGm<0,要通過該式計算才能下結論,就不一定總滿足ln[cC/(cA·

  9. 假設溫度為T時0???B的理想氣體反應的ΔrHm>0,熵變ΔrSm<0,且二者均不隨T而

  RTlnK變得越負,即升高溫度有利於化學反應。可是對於等溫反應:ΔrGm=ΔrHm-TΔrSm,由於ΔrHm>0、ΔrSm<0,且與溫度無關,所以溫度升高,-TΔrSm增大,ΔrGm變得越正。即升高溫度不利於化學反應。你認為以上兩個結論為什麼截然不同?

  答:在題意條件下兩公式物理意義相矛盾的主要原因是公式推導條件不同。ΔrGm=﹣RTlnk是在很大的恒溫封閉容器中,針對等容等溫反應導出的;而公式ΔrGm=ΔrHm-TΔrSm是在等溫等壓條件下導出的。

  3. 已知298.15K時右旋葡萄糖α型及β型在80%乙醇溶液中的溶解度分別為20g·dm-3和49g·dm-3,它們的無水固體在298.15K時的ΔfGm?分別為-902.9kJ·mol -1和-901.9kJ·mol -1。求該溫度下右旋葡萄糖α型和β型相互的平衡。

  4. 在1120℃下, 赤鐵礦石(Fe2O3)被一氧化碳還原的反應和二氧化碳的分解反應同時進行:

  平衡共存的水蒸氣壓分別為2550Pa、1935Pa和1307Pa,並已知298K 時純水的飽和蒸

  當ΔrGm<0,即pH2O<pH2O時,反應正向進行(鹽失水);反之,反應逆向進行(鹽吸水)。

  6. 將1molSO2與1molO2的混合氣體,在101.325kPa及903K下通過盛有鉑絲的玻璃管,控製氣流速度,使反應達到平衡,把產生的氣體急劇冷卻,並用KOH吸收SO2及SO3。最後

  體係總的物質的量n總 =0.77+0.615+0.23=1.615mol。同體係中各氣體物質的物質的量分數之比就是其分壓之比,即:

  7. 金屬銅製品在室溫下長期在流動的大氣中,其表麵逐漸覆蓋一層黑色氧化銅CuO。當此製品被加熱超過一定溫度後,黑色氧化銅就轉變為紅色氧化銅Cu2O。在更高的溫度時,

  該反應的標準平衡K=(po2/p)0.5 =1(因控製體係壓力,即po2為標準壓力) 據題意,反應在T溫度下的ΔrGm為:

  mol,欲使鋼件在500℃的加熱爐內進行熱處理時不被氧化,應如何控製爐內O2-16.97kJ·的分壓?

  11. 乙烯水合生產乙醇的反應為:C2H4(g)+H2O(g)=C2H5OH(g)。實驗歸納出平衡Kp與溫度T和壓力p的關係為:

  答:有機蒸餾時向被蒸餾的液體中加入沸石,加熱時沸石孔隙內原來吸附的空氣被脫附、逸出,使液體蒸汽壓大增,沸點降低,因此過熱程度降低,防止過熱液體達到一定飽和蒸汽壓時發生爆沸(驟然沸騰),造成財產損失或安全事故。 2. 鋤地保墒的基本原理是什麼?

  答:鋤地從兩個方麵可起到保墒作用:①土壤毛細管可被水潤濕,水在土壤毛細管中呈上升的凹液麵。鋤地可切斷地表的毛細管,防止土壤中的水分沿毛細管上升到地表麵而蒸發。 ②水在土壤毛細管中形成的凹液麵下的附加壓力小於大氣壓。鋤地切斷的毛細管又易於使大氣中的水汽在管內凝聚,增加土壤水分。

  3. 在一個大培養皿中裝入自來水,在水麵上並排放兩根牙簽,中間有1cm~2cm的距離。然後用一根玻璃棒輕輕地在兩根牙簽中間的水麵上碰一下。另改用沾有肥皂的玻璃棒作同樣試驗。觀察發生的現象有何不同,並解釋原因。

  答:第一次用玻璃棒輕輕碰水麵時兩根牙簽無明顯運動,第二次碰時,因肥皂快速溶解,在水麵上形成一層薄膜,玻璃棒作用水麵實際是作用在液膜上,液膜有表麵壓,能傳遞力,會使牙簽發生運動。

  4. 純水在毛細管內上升的高度為h,當把毛細管折斷一半,水會不會從管頂冒出?若把?h長的毛細管頭彎曲向下,水會不會從管口滴下?為什麼?

  答:(1)毛細管折斷一半,其內的水不會冒出。因斷口處毛細管內的水受到指向毛細管內部水體相的表麵張力的作用,還有重力的作用,故水不能從管頂冒出,被折去的上段毛細管中的水也不能從其管下端滴出;

  (2)將毛細管頭彎曲向下,水也不會滴出。在細的毛細管中水的表麵張力方向指向其體相內部,比其受到的方向向下的重力大,故不會從關口滴下。 5. 多孔矽膠為何有強烈的吸水蒸汽性能?

  答:原因有二:其一是多孔矽膠有豐富的毛細管結構,能夠發生吸毛細管凝聚;二是多孔矽膠有大的比表麵積,表麵吸附能大。降低表麵能才能使其穩定,發生表麵吸附是達此目的的最佳途徑。故其接觸水蒸氣時表現出優異的吸附能力。

  6.將同樣量的兩個小水滴之一灌入玻璃毛細管中(該水滴能很好地潤濕管壁),而另一小水滴滴在荷葉上,若兩者均處於相同條件的大氣中,問最先蒸發掉的是哪種水滴?

  答:放在荷葉上的小水滴先蒸發完。根據Kelvin方程可知,凸麵液體的小液滴,其飽和蒸氣壓大於平麵液體的飽和蒸氣壓;毛細管中液體呈凹麵,凹麵液體的飽和蒸氣壓小於平麵液體,更小於凸麵液體。飽和蒸氣壓大的液體易蒸發,故放在荷葉上的小水滴較毛細管中的先蒸發完。

  7. 用同一支微量滴定管分別緩慢放出1滴:(1)水;(2)無水乙醇;(3)0.5%的Tween-80水溶

  液。液滴質量大小的次序是怎樣的?用同一支滴管滴出1mL的水、NaCl稀溶液和乙醇水溶液,滴數是否相同?

  答:根據滴重法測定液體表麵張力的計算公式W =2πrσ,表麵張力大的液體滴落的液滴質量大。上述三種情況中,液滴質量大小順序為:(1)>(2)>(3)。

  用同一支滴管滴出相同體積的水,滴數大小的順序為:乙醇>水>NaCl稀溶液。 8. 解釋毛細管凝聚現象。

  答:毛細管凝聚是指空氣中的水蒸氣凝聚在毛細管中,使毛細管中液麵升高或液量增加的現象。毛細管要被水蒸氣潤濕,水蒸汽才能在毛細管中上升並形成凹液麵。按Kelvin方程,凹液麵上的蒸汽壓比平液麵的小,故而水蒸氣能夠在這類毛細管中發生凝聚。 9. 如果將100mL水:(1)裝入100mL燒杯中;(2)裝入100mL量筒中;(3)均勻地鋪滿100cm2的玻璃板上;(4)撒在有機玻璃板上,形成100個等徑小水球。問哪種情況水蒸發得最快?哪種情況水蒸發得最慢?為何?

  答:根據Kelvin方程ln(pr?/p?)=[2σM/ρRT](1/r),小液滴的蒸汽壓比大液滴大,球狀液體的蒸汽壓比平麵液體大,平麵液體的蒸汽壓比凹麵液體大。蒸汽壓越大時水蒸發越快,否則越慢。水在量筒中呈凹液麵、單位體積水與空氣接觸麵積小;水在燒杯中可看作呈平液麵,且單位體積水與空氣接觸麵積大;水在玻璃板上呈平液麵,單位體積水與空氣接觸麵積很大;球狀水珠與空氣接觸麵呈凸液麵,且單位體積水與空氣接觸麵積最大。所以,水蒸發速率依(4)、(3)、(1)、(2)順序依次減慢。

  答:雲中沒有塵埃時,水蒸氣達到相當高的過飽和程度而不會凝結成水滴。此時水蒸氣壓力對平液麵是過飽和的,但對將要形成的小水滴則尚未飽和,故小水滴難以形成。若向雲中撒AgI粉粒作為凝結中心,使凝結水滴的初始半徑加大,這樣使將要形成的小水滴的飽和蒸汽壓小於空氣中水蒸氣的飽和蒸汽壓,小水滴較易形成,並不斷“長大”,最終成為雨滴而降落。

  11. 兩塊平板玻璃在幹燥時,疊放在一起很容易分開。若在兩接觸麵上各放些水,再疊放在一起,使之分開就很難,原因何在?

  答:兩塊幹燥的平板玻璃疊放在一起時,中間是空氣,空氣與玻璃間“吸著力”極小,故兩塊玻璃很易分開;當兩片玻璃間隙中充滿水時,因水的表麵張力大,其方向指向水內部,而水對玻璃的親和力又很強,這種親和力方向指向玻璃內部,這樣兩片玻璃中間的一層薄水膜,實際上充當了“雙麵膠”的作用,使兩片玻璃吸得很牢,不易被分開。 12. 請回答下列問題:

  (2) 在一個底部為光滑平麵的抽成真空的玻璃容器中,有半徑大小不等的兩個圓球形汞滴,經恒溫放置一段時間後,容器內仍有大小不等的汞滴共存,此時汞蒸氣的壓力與大汞滴的飽和蒸氣壓、小汞滴的飽和蒸氣壓力存在何種關係?經長時間恒溫放置,又會出現什麼現象?為什麼?

  答:(1)有的液體能潤濕毛細管壁(一般為玻璃或石英),有的則不能。能潤濕毛細管壁的液體進入毛細管後,發生毛細管上升現象,管內液麵呈凹麵,不能潤濕毛細管壁的液體進入毛細管後,發生毛細管下降現象,管內液麵呈凸麵;

  (2)根據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平液麵。長時間恒溫放置,小汞珠變得更小(直至消失),大汞珠變得更大。因為小汞滴處於亞穩狀態,熱力學不穩定。大汞珠變為小汞珠的Gibbs能變:ΔGT,P=ΔG2-ΔG1>0,其逆過程ΔGT,P<0,為自發過程。(δWr= dGT,P=σdA,對一定量的汞:汞珠半徑r變小,表麵積變化量dA也增大, 最終使dGT,P增大)

  ①作用力不同。物理吸附作用力是Vanderwaals力,化學吸附作用力是化學鍵力; ②吸附選擇性不同。物理吸附無選擇性,化學吸附有選擇性;

  ③所需的吸附能不同。物理吸附需要能量低,需要的吸附溫度低;化學吸附需要能量高(接近於化學反應熱),需要溫度較高。物理吸附是吸附質在吸附劑表麵的富集。氣體在固體上的吸附類似於其在固體表麵的液化,吸附熱數據與氣體的液化熱(即蒸發熱的相反值)相似。氣體液化是放熱過程,所以物理吸附也是放熱過程。

  13. 為什麼泉水有比較大的表麵張力?將泉水小心注入潔淨的杯子,水麵會高出杯麵,這時加一滴肥皂水會發生什麼現象?為什麼?

  答:泉水、井水具有比較大的表麵張力,是因為這樣的水礦化度高(含無機鹽),當將這樣的水裝入杯子中,因表麵張力方向向下,在一個向下的緊縮力作用下,高出杯麵的水不會溢出。當向杯中滴入一滴肥皂水(表麵活性劑水溶液)時,杯中水的表麵張力降低了,向下的緊縮力小了,不能住高出杯麵的水,這時高出杯麵的水會溢出。 14. 下雨時,雨滴落在水麵上形成一個大氣泡,它的形狀會是怎樣的?為什麼?

  答:在不考慮重力影響時,下雨時雨滴落在水中會濺起半球狀氣泡。這時因為氣泡形成的過程基本是等溫等壓過程,形成的氣泡有內外兩個表麵(即兩個g-l界麵),當氣泡達到穩定狀態時,其表麵吉布斯能最小,對應於相同體積氣泡,其表麵形狀一定是球形,故在水麵上形成半球狀氣泡。

  2. 若水中僅含有直徑為1.00×10-3mm的空氣泡,試求這樣的水開始沸騰的溫度為多少度?已知100℃以上水的表麵張力為0.0589 N·m-1、氣化熱為40.7kJ·mol-1。

  3. 水蒸汽驟冷會發生過飽和現象。在夏天的中,用飛機撒幹冰微粒,使氣溫驟降至293K,水蒸汽的過飽和度(p/p0)達到4。已知在293K時,水的表麵張力為0.07288N·m-1,密度為997kg·m-3。求:(1)開始形成雨滴的半徑;(2)每一雨滴中所含水的數目。

  6. 在25℃時,測定0.02mol·dm-3的脂肪酸鈉水溶液的表麵張力,發現在55mN·m-1以下時表

  麵張力γ與濃度c的對數呈直線關係:γ=α-βlgc。已知β=29.6 mN·m-1,求在飽和吸附時每個

  解:離子型表麵活性劑水溶液中,表麵活性離子在氣-液界麵吸附的Gibbs公式為: Γ=-[1/(2.303RT)](dγ/dlgc)

  據題意,55mN·m-1時開始無直線關係,說明此時已達飽和吸附。對式γ=α-βlgc進行微分,得:

  作γ~lnc圖,在c=2.0,4.0,6.0,7.0 mmol·dm-3處作曲線切線,斜率記為dγ/dlnc,代入Gibbs公式,求出對應的Γ,並根據a=1/(Γ·L)求得相應的a值。結果列成下表:

  由處理結果可見:當十二烷基硫酸鈉濃度大於6.0mmol·dm-3時,表麵吸附量已達最大,曲線γ~lnc開始成直線關係;達最大吸附量時每個占據麵積約為0.47nm2,遠大於直立時的理論麵積(0.25nm2),也大於在0.5 mol·dm-3NaCl溶液中的0.34 nm2,這是因為極性端基靜電斥力作用所致。

  8. 25℃時,將某蛋白質鋪展在pH=2.6的硫酸銨水溶液表麵上,測得表麵壓與每克蛋白質占據的麵積的關係如下表。求該蛋白質的摩爾質量。

  解:因表麵壓很小,可按氣態膜處理,應用氣態膜狀態方程:π(A-A0)=RT(A和A0分別為1mol成膜物質占據的麵積與其自身麵積)。改寫後為:πA=RT+πA0

  以aπ對π作圖,得直線,其截距為RT/M,由曲線截距數值即可求出摩爾質量M。 處理數據如下表所示:

  9. 在氧化鋁瓷件上需要塗銀,當加熱至1373K時,試用計算接觸角的方法判斷液態銀能否潤濕氧化鋁瓷件表麵?已知該溫度下固體Al2O3的表麵張力γs-g=1.0N·m-1,液態銀表麵張力

  (2)若已知a=13.1mN·m-1,b=19.62dm3·mol-1,試計算c=0.200mol·dm-3時的Γ; (3)當丁酸的濃度足夠大,達到bc>>1時,飽和吸附量Γm為若幹?設此時表麵上丁酸為單層吸附,試計算在液麵上每個丁酸所占的截麵積為若幹?

  11. 已知在活性炭樣品上吸附8.95310dm的氮氣(標準狀況下),吸附的平衡壓力與溫度之間的關係如下表所示:

  解:據題意,須求出Langmuir等溫式的兩個,即單層飽和吸附量Γm和吸附b。 Langmuir等溫式中的吸附量可用多種形式,本題吸附量為吸附氣體的體積,故Langmuir等溫式可表示為:

  14. 0℃時測定丁烷在6.602gTiO2粉末上的吸附量V(標準狀態下,cm3)和平衡壓力p(mmHg)的關係如下表所示:

  設在00mTiO2的密度為4.26g/cm3。試求算:(1)在全部TiO2粉末上形成飽和單層覆蓋時需要的丁烷體積數;(2)求BET二公式中C;(3)TiO2的比表麵積;(4)TiO2粉末粒子的平均直徑。

  比表麵積S=VmσmL/(22400m)式中,L為Avogadro,m為固體的質量,g。代入數據:

  15. 實驗測得2g骨炭與初始濃度為1×10-4 mol·dm-3的100mL次甲基藍水溶液達吸附平衡後,溶液濃度為4×10-5 mol·dm-3。若用4g骨炭進行上述實驗,最後染料的濃度為2×10-5mol·dm-3。設染料中的吸附服從Langmuir吸附等溫式,試計算骨炭的比表麵積。次甲基藍在炭質表麵上形成單層吸附時所占麵積為0.65nm2。

  骨炭的比表麵積S=nsmσmL(式中,L是Avogadro;σm是單吸附層中吸附劑的截麵積)

  16. 一種炭黑自下列溶劑中吸附硬脂酸,得到兩個平衡濃度(c1= 0.001mmol·dm-3,c2=

  解:在Langmuir公式中,設Γm為極限吸附量,b為吸附,c為平衡濃度。則溶質的吸附量Γ為: Γ=Γmbc/(1+bc)

  顯然,固體比表麵應為定值,所得結果的不同是由於在不同溶液中吸附時的飽和吸附量並非是單層緊密排列時的吸附量,並且吸附量受到溶劑和吸附劑性質的影響。

  17. 在291.15K的恒溫條件下,用骨炭從醋酸水溶液中吸附醋酸,在不同的平衡濃度下,1kg骨炭吸附醋酸的物質的量如下表所示:

  將所給數據處理成lgΓ和lgc(列表,此處略),以lgΓ對lgc作圖,得一直線(圖略),直線的斜率為0.56,截距為-0.85。

  1. 298K時含Al3+、Mg2+、H+和K+離子的無限稀釋水溶液中,離子摩爾電導率最大的是哪個?

  3. 在一定溫度下對於同一電解質水溶液,當其濃度逐漸增大時,下列哪個物理量將隨之增大:(1)稀溶液範圍內的電導率;(2)摩爾電導率;(3)離子平均活度係數;(4)離子電遷移速率(淌度)。

  7. 在電導、電導率、摩爾電導率和極限摩爾電導率中,混合電解質溶液性能量值不具加合性的是哪個?

  8. 用同一電導池測定濃度為0.01mol·dm-3和0.10mol·dm-3的同一電解質溶液的電阻,前者是後者的10倍,兩種濃度溶液的摩爾電導率之比為多少?

  9. 質量摩爾濃度為b的H3PO4溶液,若離子平均活度係數為γ±,問溶液中H3PO4的活度a為多少?

  11. 濃度為1mol·kg-1的CuSO4溶液的離子強度為I1,濃度為1mol·kg-1的NaCl溶液的離子強度為I2,問I1與I2的關係是怎樣的?

  12. 在電導率、摩爾電導率、離子遷移數、離子淌度和電導中,當電解質溶液稀釋時,量值增大的是哪個?

  答:鹽堿地土壤中存在大量電解質,電解質離子的存在,使土壤水(溶液)與植物體內細胞液之間存在滲透壓,電解質離子會從根部隨水擴散到植物體內,使植物從土壤中吸收水,阻力增大(水易反滲透到土壤中)。導致水向植物體內的滲透變差,植物細胞會因缺水而枯死。

  14. “電離度公式α= Λ∞m /Λm適合強電解質。因強電解質溶液中α= 1,故Λ∞m =Λm。”這句話正確嗎?為什麼?

  答:不正確。電離度公式:α= Λm/Λ∞m適用於強電解質極稀溶液,應用該式要滿足:U+ = U∞+、U- = U∞-的條件。強電解質α= 1,但在非稀溶液時Λ∞m≠Λm。

  4. 298K時,醋酸的電離平衡為1.8×10-5,試計算醋酸在濃度為1.0mol·kg-1時的電離度。設溶液活度係數為1。

  解:設已經電離的醋酸活度為x,由於醋酸的解離度很小,x與1相比可以忽略不計。 HAc = H+ + Ac- 1-x x x

  6. 有濃度均為0.10mol?dm-3的KCl、H2SO4和CuSO4三種溶液。它們的離子平均活度係數分別為0.769、0.265和0.160,試求算上述各溶液的離子平均活度和電解質活度。

  因離子的遷移數正比於離子的電導率,在一定溫度下的無限稀釋的NaCl溶液中有: 37 -m(Cl) 2-1

  2. 氫電極在堿性溶液和酸性溶液中的φ?之間關係為:??(OH-,H2)=? ?(H+,H2)–RTlnKw/F,寫出氧電極在酸性和堿性溶液中的電極反應,並指出其標準電極電勢的關係。

  答:當有電流通過電極時,因離子擴散遲緩而導致電極表麵附近的離子濃度跟本體溶液中的不同或當有電流通過時,由於電化學反應進行的遲緩造成電極帶電程度跟可逆情況時不同,導致電極電勢偏離可逆電極電勢,引起電極極化。電極極化的直接影響就是使陽極電勢增大,陰極電勢減小。

  答:不對,可逆電池所對應的化學反應不一定處於可逆狀態,ΔrGm=0是電池處於可逆狀態時的情況。

  6. 鋼鐵脫碳現象是怎樣產生的?分別寫出有關O2和H2O(g)與Fe3C發生反應的化學方程式。

  答:鋼在氧化性介質中高溫加熱時,表麵的C或Fe3C極易與介質中O2,CO2,H2O(g),H2等發生反應,使得鋼鐵性能發生改變。

  答:工業用的金屬常常含有雜質,有時為了改善金屬的力學性質或物能,還人為地加入某些微量元素,它們的還原能力都低於鐵,因此在有電解質溶液存在時容易形成腐蝕原電池,陽極由金屬構成,陰極由金屬中的碳或其它雜質構成,發生的氧化還原反應而導致電化學腐蝕。

  答:潮濕中,腐蝕性氣體(如SO2、NH3、HCl、NOx等)和鹽粒等會溶解在金屬表麵的水膜中,形成電解質溶液,因而導致了金屬的電化學腐蝕。

  答:空氣中的SO2在水蒸氣存在下,能生成亞硫酸(進一步氧化成SO3,能形成硫酸),與鐵、鋅、鉛等金屬生成亞硫酸鹽,令金屬腐蝕。

  10. 幹燥的鐵粉與活性炭混合物在空氣中能否發生反應?若發生反應,速率如何?滴加NaCl溶液起何作用?若NaCl溶液加量過多,以致完全將鐵炭混合物浸沒,又將出現什麼情況?

  滴加NaCl溶液後,使鐵粉的腐蝕反應在電解質中進行,原化學腐蝕變為電化學腐蝕,NaCl溶液在電化學反應中起到傳遞電子作用,會加劇腐蝕。

  當NaCl溶液加量過多時,它將鐵炭混合物浸沒,使鐵粉與空氣,而NaCl溶液中溶解氧很少,鐵粉的腐蝕速率會大幅度降低。

  答:含Cl的無機電解質溶液因Cl的穿透能力強,能穿透水膜,金屬鈍化膜,在腐蝕過程中生成的金屬鹽易溶解而增大導電性,其遷移速率快而使其腐蝕能力遠強於其它鹽,常發生嚴重的“點蝕”或“坑蝕”,所以能加快金屬電化學腐蝕。

  答:露天堆放的鋼材由於在空氣、雨水的中,金屬表麵形成水膜且充分接觸氧氣,極易發生電化學腐蝕;而海底沉船由於了氧氣,海水及海底汙泥中氧含量極少,金屬的氧化腐蝕速率極低,因此能夠在海底存留數十年甚至數百年。

  13. 正常使用的鐵管道內的自來水不渾濁,但當生活水因故停給數日後,再重新給水時,水管中會長時間流淌渾黃水。請解釋為何?

  答:停水後,自來水管道內壁充分於空氣(氧氣)中,氧氣與管壁金屬(鐵)發生電化學腐蝕,生成Fe(OH)2沉澱,繼而氧化成Fe(OH)3和Fe2O3,而變得渾黃。正常使用的管道中充滿自來水,管內溶解的氧氣很少,即使有輕微的腐蝕發生,因水的不斷流動和衝刷,形成的上述電化學腐蝕產物因量微而不會導致流水的混濁。

  14. 在古羅馬征服英國的遺址上有數噸鐵釘象山一樣堆放,外部的鐵釘都被腐蝕了,但中心部位鐵釘卻未被腐蝕。請說明兩者差異的原因。在日本千葉,發現古代的帶有金線眼的鐵劍都被腐蝕了,而純鐵劍卻能保存下來,請解釋原因。

  答:外部的鐵釘能夠接觸到雨水和空氣,可發生吸氧腐蝕等電化學腐蝕,中心部位的鐵釘未接觸到雨水和空氣,因此不發生電化學腐蝕。帶有金線的鐵劍構成了腐蝕電池,鐵為陽極,因此被腐蝕,而純鐵劍沒有雜質不能構成腐蝕電池,所以可以保存至今。

  (2)在什麼條件下,隻析出鋅,而H2不析出(讓Zn2+濃度降至10-7 mol?dm-3時才允許H2開始析出)?

  5. 298K和p下,某混合溶液中CuSO4濃度為0.50mol·kg-1,H2SO4濃度0.01mol·kg-1,用Pt電極進行電解,銅首先沉積到Pt電極上。若H2在Cu電極上的超電勢為0.23V,當外加電壓增至有H2在Pt電極上析出時,溶液中所剩餘的Cu2+的濃度是多少?設Cu2+和H+的活度係數均為1,H2SO4作一級電離處理。 ?

  解:根據題意,Pt電極是陰極,Cu電極是陽極。電解過程中,Cu2+被還原的同時會有相當數量的OH在陽極被氧化,導致溶液中H+濃度增大。當溶液中0.50mol·kg-1的Cu2+幾乎-

  8. 用ZrO2氧傳感器控製汽車空燃比。空氣中氧分壓為2168kPa,傳感器輸出電壓為0.05V,工作溫度為750℃。試求排氣中氧的分壓。若空燃比變小,排氣中氧分壓變為1×10-141.0325310-10 kPa

  9. 電解下述電解液時各得到什麼產品?寫出陰、陽極的電極反應。(1)Pb(NO3)2溶液,用碳做電極;(2)Pb(NO3)2溶液,用碳作陽極,鉛作陰極;(3)Pb(NO3)2溶液,用鉛作陽極,碳作陰極。

  10. 若海水中含有Na+、K+、Mg2+、Cl-、Br-和HCO3-,用碳電極電解這種組成的海水時可得到什麼產物?

  雖然電位稍正於Br的氧化標準電位(??Br2, Br- =1.066V),但由於H2O的量遠遠大於-

  Br的量,故O2的實際電位負於Br的氧化電位。因此,得到的產物為氫氣、氧氣和二氧化碳(釋出的氧與碳電極作用而來)。

  解:可利用標準電極電位或pH-電位圖,來判斷金屬是否被腐蝕,後者可從圖上直接判斷出金屬發生腐蝕的pH值,前者需計算出電極電位。

  根據pH-電位圖(此處略,可參考書中相關內容)判斷如下(以濃度>10-6mol·dm-3為腐蝕界線):

  (1)在pH=1的溶液中,金、銀、銅不被腐蝕,而鐵、鉛、鋁分別溶解為Fe2+、Pb2+和Al3+。

  (2)在pH=14的溶液中,金、銀、鐵、鉛不被腐蝕,鋁、銅分別被溶解為AlO2和CuO--。

  (3)在pH=6的溶液中,金、銀、銅、鉛不被腐蝕,鋁表麵生成Al2O3·3H2O,鐵溶解為Fe2+。

  (4)在pH=8的溶液中,金、銀、鉛不被腐蝕,銅表麵生成Cu2O,鋁表麵生成Al2O3·3H2O,鐵溶解為Fe2+(濃度低於pH=6的溶液)。

  12. 在含1×10-4mol?dm-3Zn2+的溶液中電沉積鋅時,不希望有氫析出,已知氫在鋅電極上析出的超電位是0.72V。設氫超電位與溶液中電解質濃度無關。問溶液的pH值應控製在什麼範圍?

  13. 在某鐵桶內盛裝pH=3.0的某食品酸味劑水溶液,計算並討論鐵桶的腐蝕情況。一般以a(Fe2+)>10-6作為腐蝕標準。

  因φ(H+,H2)-φ(Fe2+,Fe)>0,形成的腐蝕原電池中,負極Fe被氧化成Fe2+,正極析

  14. 將鈉離子選擇電極浸入25mL未知溶液中,以飽和甘汞電極為參比電極,測得電位為0.2631V。當加入5.00mL的0.010 mol?dm-3的Na+標準溶液時,電位減小至0.1921V。計算未知溶液的Na+濃度。

  7. 簡述電化學分析(極譜分析、庫侖分析、伏安法、電化學傳感器、生物傳感器及離子選擇電極)的應用原理及應用領域。

  答:將鋼鐵工件放入含NaOH和NaNO2等藥品的濃溶液中,在一定溫度範圍內使工件表麵生成一層很薄(0.5μm~1.5μm)的藍黑色氧化膜的過程叫發藍(發黑)處理。這層氧化膜組織致密,能牢固地與金屬表麵結合,而且色澤美觀,有較大的彈性和潤滑性,能防止

  若有氣泡生成或銅斑出現,說明生成的氧化膜不致密,否則說明膜致密,處理效果好。 10. 金屬陽極防腐法中的陽極材料的還原性與鐵比如何?常用什麼材料?

  答:因為FeCl3溶液能溶解銅,其反應是Fe(aFe)+ Cu(s)= Fe(aFe)+ Cu(aCu)。 12. 為防止鐵質地下水管道或豎立在海港中的起重機鋼架被腐蝕,請提出一種防護方法。 答:(1)在不改變鐵管狀態及表麵結構前提下,防止地下鐵質水管被腐蝕。其腐蝕主要來自於差異充氧腐蝕和吸氧腐蝕。防止前者腐蝕,要使鐵管周圍土壤(土壤組分、粒度、濕度、孔隙度等)盡量相同;防止後者腐蝕,要避免或減少鐵管內壁於空氣,盡量保持高的水pH值和低的氧溶解度(加入pH值調節劑和除氧劑),或加入化學防腐劑。

  (2)用耐腐蝕的鋼材製造起重機鋼架; (3)對鋼架表麵進行電鍍或其他鍍層處理; (4)噴漆; (5)陽極; (6)陰極; (7)保持鋼架表麵光亮;

  (8)防止或減輕鋼架表麵接觸海水; (9)盡量減小鋼架的溫度驟變; (10)減小鋼架表麵濕度。

  2. 在電導池為29.05m-1的電導池中,測得0.01mol?dm-3的醋酸溶液電阻為1982Ω,計算該濃度下醋酸的摩爾電導率、電離度和電離。

  3. 在測定坑道水的BOD實驗中,將空氣通入250cm3水樣中連續除去CO2。在298K下讓322mA電流通過電解池PtCuSO4(aq)Pt,所產生的氧氣足以氣體壓力減小。試計算坑道水的BOD。

  4. 欲從鍍銀廢液中回收金屬銀,廢液中AgNO3的濃度為1?10-6mol?kg-1,其中還有少量Cu2+。今以銀為陰極,石墨為陽極,用電解法回收銀,要求銀的回收率達99%。試問:(1)陰極電位應控製在什麼範圍?(2)Cu2+離子濃度應低於多少才不致使銅和銀同時析出?(設所有活度係數為1)。

  (1)為該化學反應設計一可逆電池,並寫出其電極和電池反應進行驗證; (2)計算該電池的電動勢E。設活度係數均為1; (3)計算Ag2SO4的離子活度積Ksp。

  解:(1)在給定的化學反應式中,Ag2SO4(s)被還原成Ag(s),應作正極;H2被氧化成H+,應作負極。故可設計成電池:

  所設計的電池的E?﹤0,自發電池,若要使它成為自發電池,隻要把正、負極交換一下即可。這時電池反應是Ag2SO4解離反應的應,用E?算出的平衡是Kap?的倒數。

  解:用25℃時純水的電導率κ和無限稀釋摩爾電導Λm∞的值,求出已電離的水的濃度c: c = κ/Λm = κ/Λm∞ = c(H+) = c(OH-)

  的緩衝溶液時,測得E1=0.2280V,在溶液為待測pH值的溶液時,測得E2=0.3451V。試計算待測溶液的pH值。

  1.2 氣櫃儲存有121.6kPa,27℃的氯乙烯(C2H3Cl)氣體300m3,若以每小時90kg的流量輸往使用車間,試問儲存的氣體能用多少小時?

  1.4 一抽成真空的球形容器,質量為25.0000g。充以4℃水之後,總質量為125.0000g。若改充以25℃,13.33kPa的某碳氫化合物氣體,則總質量為25.0163g。試估算該氣體的摩爾質量。水的密度按1 g.cm-3計算。 解:球形容器的體積為V=(125-25)g/1 g.cm-3=100 cm3

  1.5 兩個容器均為V的玻璃球之間用細管連接,泡內密封著標準狀況下的空氣。若將其中一個球加熱到100℃,另一個球則維持0℃,忽略連接細管中的氣體體積,試求該容器內空氣的壓力。

  1.8 試證想混合氣體中任一組分B的分壓力pB與該組分單獨存在於混合氣體的溫度、體積條件下的壓力相等。 解:根據道爾頓定律 分壓力

  1.10 氯乙烯、氯化氫及乙烯構成的混合氣體中,各組分的摩爾分數分別為0.89,0.09及0.02。於恒定壓力101.325kPa下,用水吸收其中的氯化氫,所得混合氣體中增加了分壓力為2.670kPa的水蒸汽。試求洗滌後的混合氣體中C2H3Cl及C

  爾後將釜內混合氣體排出直至恢複常壓,重複三次。求釜內最後排氣至恢複常壓時其中氣體含氧的摩爾分數。設空氣中氧、氮摩爾分數之比為1:4。 解:根據題意未通氮之前:

  1.12 CO2氣體在40℃時的摩爾體積為0.381dm3.mol-1。設CO2為範德華氣體,試求其壓力,並比較與實驗值5066.3kPa的相對誤差。

  1.15 試由波義爾溫度TB的定義式,證明範德華氣體的TB可表示為TB=a/(bR) 式中a,b為範德華。

  1.16 25℃時飽和了水蒸氣的濕乙炔氣體(即該混合氣體中水蒸氣分壓力為同溫度下水的飽和蒸氣壓)總壓力為138.705kPa,於恒定總壓下冷卻到10℃,使部分水蒸氣凝結為水。試求每摩爾幹乙炔氣在該冷卻過程中凝結出水的物質的量。已知25℃及10℃時水的飽和蒸氣壓分別為3.17kPa及1.23kPa。

  每摩爾幹乙炔氣在10℃時含水量為:n水=0.008868/0.9911=0.008947mol 每摩爾幹乙炔氣在該冷卻過程中凝結出水的物質的量為:

  1.17 一密閉剛性容器中充滿了空氣,並有少量的水。當容器於300K條件下達平衡時,容器內壓力為101.325kPa。若把該容器移至373.15K的沸水中,試求容器中達到新平衡時應有的壓力。設容器中始終有水存在,且可忽略水的任何體積變化。300K時水的飽和蒸氣壓為3.567kPa。

  (1)狀態給定後,狀態函數就有定值,狀態函數固定後,狀態也就固定了。 答:是對的。因為狀態函數是狀態的單值函數。 (2)狀態改變後,狀態函數一定都改變。

  (3)因為ΔU=QV,ΔH=Qp,所以QV,Qp 是特定條件下的狀態函數? 這種說法對嗎? 答:是對的。?U,?H 本身不是狀態函數,僅是狀態函數的變量,隻有在特定條件下與QV,Qp的數值相等,所以QV,Qp不是狀態函數。

  (4)根據熱力學第一定律,因為能量不會,所以1個係統如要對外,必須從吸收熱量。

  答:是錯的。根據熱力學第一定律?U?Q?W,它不僅說明熱力學能(ΔU)、熱(Q)和功(W)之間可以,有表述了它們是的定量關係,即能量守恒定律。所以功的形式不僅有熱,也可為熱力學能係。

  (5)在等壓下,用機械攪拌某絕熱容器中的液體,是液體的溫度上升,這時ΔH=Qp=0 答:是錯的。這雖然是1個等壓過程,而此過程存在機械功,即Wf≠0,所以ΔH≠Qp。 (6)某一化學反應在燒杯中進行,熱效應為Q1,焓變為ΔH1。如將化學反應安排成反應相同的可逆電池,使化學反應和電池反應的始態和終態形同,這時熱效應為Q2,焓變為ΔH2,則ΔH1=ΔH2。

  答:是對的。Q狀態函數,由於經過的途徑不同,則Q值不同,焓(H)是狀態函數,隻要始終態相同,不考慮所經過的過程,則兩焓變值?H1和?H2相等。

  (1)可逆熱機的效率最高,在其它條件相同的前提下,用可逆熱機去牽引貨車,能否使火車的速度加快? 答?不能。熱機效率???

  無限小。因此用可逆熱機牽引火車的做法是不實際的,不能增加火車的速度,隻會降低。 (2)Zn與鹽酸發生反應,分別在敞口和密閉容器中進行,哪1種情況放熱更多? 答:在密閉容器中進行的反應放熱多。在熱化學中有Qp = QV+ Δng(RT),而Zn(s)+ H2SO4(aq)= Zn SO4 (aq)+ H2(g)的Δng =1,又因該反應為放熱反應Qp 、 QV的值均為負值,所以∣QV∣>∣Qp∣。

  (3)在1個導熱材料製成的圓筒中裝有壓縮氣體,圓筒中的溫度與達成平衡。如果突然打開圓筒,是氣體衝出去,當壓力與相等時,立即蓋上筒蓋。過一段時間,筒中氣體的壓力有何變化?

  答:筒內壓力變化過程:當壓縮氣體衝出,在絕熱可逆過程有p1??T??,當氣體的壓力與相等時,筒中溫度降低。立即蓋上筒蓋,過一會兒,係統與的溫度完全相等,筒內溫度上升,則壓力也升高,即大於的標準大氣壓。

  (4)在裝有催化劑的合成氨反應室中,N2(g)與H2(g)的物質的量的比為1:3,反應方程式為,N2(g)+ H2(g)N H3(g)。在溫度為T1和T2的條件下,實驗測定放出的熱量分別為Qp(T1)和Qp(T2).但是用Kirchhoff定律計算時

  得的數值是反應達到平衡時發出的熱量,此時??<1mol,因此經過計算使用Kirchhoff定律計算的結果與實驗不符。

  3. 理想氣體絕熱可逆和絕熱不可逆過程的功,都可用公式W?CV?T計算,那2種過程的功是否一樣?

  答:不一樣。過程不同,終態不相同,即ΔT不一樣,因此絕熱可逆和絕熱不可逆兩過程所不一樣。

  (1)?H?Qp (2)?U?QV (3)W?nRTln答:(1)式適用於不作非膨脹功的等壓過程。

  5. 用熱力學概念判斷下列各過程中功、熱、熱力學能和焓的變化值。 第一定律數學表示式為ΔU = Q + W。 (1) 理想氣體膨脹

  ?U = 0 因為溫度不變,理想氣體的熱力學能僅是溫度的函數。 ?H = 0 因為溫度不變,理想氣體的焓也僅是溫度的函數。

  ?H ?0 根據焓的定義式可判斷,係統的熱力學能增加,焓值也增加。 (3)W ?0 放出的氫氣推動活塞,係統克服外壓對作功。

  ?H ? 0 因為這是不做非膨脹功的等壓反應,?H = Qp。 (4)W = 0 在剛性容器中是恒容反應,不作膨脹功。 Q = 0 因為用的是絕熱鋼瓶

  ?U = 0 根據熱力學第一定律,能量守恒,熱力學能不變。 ?H ?0 因為是在絕熱剛瓶中發生的放熱反應,氣體數沒有減少, 鋼

  ?U ?0 係統既放熱又對外作功,熱力學能下降。 ?H ? 0 因為這是等壓相變,?H = Qp 。

  6. 在相同的溫度和壓力下,一定量氫氣和氧氣從4種不同的途徑生成水:(1)氫氣在氧氣中燃燒;(2)爆鳴反應;(3)氫氧熱爆炸;(4)氫氧燃料電池。在所有反應中,保持反應始態和終態都相同,請問這4種變化途徑的熱力學能和焓的變化值是否相同?

  答:應該相同。因為熱力學能和焓是狀態函數,隻要始終態相同,無論通過什麼途徑,其變化值一定相同。這就是:異途同歸,值變相等。

  7. 一定量的水,從海洋蒸發變為雲,雲在高山上變為雨、雪,並凝結成冰。冰、雪熔化變成水流入江河,最後流入大海,一定量的水又回到始態。問曆經整個循環,水的熱力學能和焓的變化是多少?

  答:水的熱力學能和焓的變化值都為零。因為熱力學能和焓是狀態函數,不論經過怎樣的循環,其值都保持不變。這就是:周而複始,數值還原。

  8. 298 K,101.3 kPa壓力下,一杯水蒸發為同溫、同壓的氣是不可逆過程,試將它設計成可逆過程。

  (3)對應於某一狀態,熱力學能隻有1個數值,不可能有2個或2個以上的數值 (4)狀態改變時,熱力學能一定跟著改變

  (A)(1),(2) (B)(3),(4) (C)(2),(4) (D)(1),(3) 答:(D) 熱力學能是狀態的單值函數,其絕對值無法測量。

  2. 有一高壓鋼筒,打開活塞後氣體噴出筒外,當筒內壓力與筒外壓力相等時關閉活塞,此時筒內溫度將( )。 (A)不變 (B)升高 (C)降低 (D)無法判定 答:(C)氣體膨脹對外作功,熱力學能下降。 3. 有一真空鋼筒,將閥門打開時,大氣(視為理想氣體)衝入瓶內,此時瓶內氣體的溫度將( )。

  (A)不變 (B)升高 (C)降低 (D)無法判定 答:(B)大氣對係統作功,熱力學能升高。

  5. 在1個密閉絕熱的房間裏放置一台電冰箱, 將冰箱門打開, 並接通電源使其工作, 過一段時間之後, 室內的平均氣溫將如何變化( )?

  (C)ΔU< 0,ΔH< 0 (D)ΔU = 0,ΔH不確定 答:(D) 熱力學能是能量的1種,符合能量守衡定律,在孤立係統中熱力學能保持不變。而焓雖然有能量單位,但它不是能量,不符合能量守衡定律。例如,在絕熱鋼瓶裏發生1個放熱的氣相反應,ΔH可能回大於零。

  (A)升高 (B)降低 (C)不變 (D)不一定 答:(C)對於理想氣體而言,內能僅僅是溫度的單值函數,經真空絕熱膨脹後,內能不變,因此體係溫度不變。

  8. 某氣體的狀態方程pVm= RT+bp(b是大於零的),此氣體向真空絕熱膨脹,溫度將( )。 (A)升高 (B)降低 (C)不變 (D)不一定 答:(C)由氣體狀態方程pVm= RT+bp可知此實際氣體的內能隻是溫度的函數,經真空絕熱膨脹後,內能不變,因此體係溫度不變(狀態方程中無壓力校正項,說明該氣體膨脹時,不需克服間引力,所以恒溫膨脹時,熱力學能不變)。 9. 公式?H = Qp適用於哪個過程( )。

  12. 欲測定有機物燃燒熱Qp,般使反應在氧彈中進行,實測得熱效應為QV ,公式 Qp= QV +

  (A)生成物與反應物總物質的量之差 (B)生成物與反應物中氣相物質的量之差 (C)生成物與反應物中凝聚相物質的量之差 (D)生成物與反應物的總熱容差

  答:(B)ΔngRT一項來源於Δ(pV)一項,若假定氣體是理想氣體,在溫度不變時Δ(pV)就等於ΔngRT。

  答:(C)在標準態下,有穩定單質生成1mol物質B產生的熱效應為該物質B的摩爾生成焓;在標準態下,1mol物質B完全燃燒產生的熱效應為該物質B燃燒焓,故有

  (A)大於零 (B)小於零 (C)等於零 (D)不能確定 答:(C)根據標準摩爾生成焓定義,穩定單質的標準摩爾生成焓為零。碳的穩定單質製定為石墨。

  15. 石墨(C)和金剛石(C)在 298 K ,標準壓力下的標準摩爾燃燒焓分別為-393.4 kJ2mol

  和-395.3 kJ2mol-1,則金剛石的標準摩爾生成焓?fHm(金剛石, 298 K)為( )。 (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)的標準摩爾燃燒焓就是二氧化碳的標準摩爾生成焓,為-393.4 kJ2mol-1,金剛石的標準摩爾燃燒焓就是金剛石(C)燃燒為二氧化碳的摩爾反應焓變,等於二氧化碳的標準摩爾生成焓減去金剛石的標準摩爾生成焓,所以金剛石的標準摩爾生成焓就等於-393.4 kJ2mol– (-395.3 kJ2mol)= 1.9 kJ2mol。 16. 某氣體的狀態方程pVm= RT+bp(b是大於零的),則下列結論正確的是( )。

  1. (1)一係統的熱力學能增加了100kJ,從吸收了40kJ的熱,計算係統與的功的交換量;(2)如果該係統在膨脹過程中對做了20kJ的功,同時吸收了20kJ的熱,計算係統熱力學能的變化值。

  2. 在300 K時,有 10 mol理想氣體,始態壓力為 1000 kPa。計算在等溫下,下列3個過程做膨脹功:

  4. 在一絕熱保溫瓶中,將100 g0 °C的冰和100 g50 °C的水混合在一起,試計算:

  (1)係統達平衡時的溫度;(2)混合物中含水的質量。(已知:冰的熔化熱Qp=333.46J2g,水的平均比熱Cp=4.184 J2K-12g-1)

  解: 設平衡時溫度為T,有質量為x的冰變為水 100 g0 °C的冰溶化成水,需吸熱 Q1=33 346 J

  9. 在300 K時,4 g Ar(g)(可視為理想氣體,其摩爾質量MAr=39.95 g2mol),壓力為506.6 kPa。今在等溫下分別按如下兩過程:202.6 kPa的恒定外壓進行膨脹。(1)等溫為可逆過程;(2)等溫、等外壓膨脹,膨脹至終態壓力為202.6 kPa。試分別計算2種過程的Q,W,ΔU和ΔH。

  13. 300 K時,將1.53 mol Zn溶於過量稀鹽酸中。反應若分別在開口燒杯和密封容器中進行。哪種情況放熱較多?多出多少?

  解:在開口燒杯中進行時熱效應為Qp。在密封容器中進行時熱效應為QV。後者因不做膨脹功故放熱較多。

  14. 在373K和101.325kPa時,有1glH2O經(l)等溫、等壓可逆氣化;(2)在恒溫373K的真空箱中突然氣化,都變為同溫、同壓的H2O(g)。分別計算2個過程的Q、W、ΔU和ΔH的值。已知水的氣化熱2259J2g-1,可以忽略液態水的體積。 解:(1)水在同溫同壓條件下的蒸發

  1. 自發過程一定是不可逆的,所以不可逆過程一定是自發的。這說法對嗎? 答: 前半句是對的,後半句卻錯了。因為不可逆過程不一定是自發的,如不可逆壓縮過程。 2. 空調、冰箱不是可以把熱從低溫熱源吸出、放給高溫熱源嗎,這是否與第二定律矛盾呢? 答: 不矛盾。Claususe說的是“不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體,而不引起其他變化”。而冷凍機係列,作了電功,卻得到了熱。熱變為功是個不可逆過程,所以發生了變化。

  答:不能一概而論,這樣說要有前提,即:絕熱係統或隔離係統達平衡時,熵值最大。等溫、等壓、不作非膨脹功,係統達平衡時,Gibbs能最小。

  4. 某係統從始態出發,經1個絕熱不可逆過程到達終態。為了計算熵值,能否設計1個絕熱可逆過程來計算?

  答:不可能。若從同一始態出發,絕熱可逆和絕熱不可逆2個過程的終態絕不會相同。反之,若有相同的終態,2個過程絕不會有相同的始態,所以隻有設計除絕熱以外的其他可逆過程,才能有相同的始、終態。

  5. 對處於絕熱瓶中的氣體進行不可逆壓縮,過程的熵變一定大於零,這種說法對嗎? 答: 說法正確。根據Claususe不等式dS?6. 相變過程的熵變可以用公式?S?

  答:說法不正確,隻有在等溫等壓的可逆相變且非體積功等於零的條件,相變過程的熵變可以用公式?S?

  答:對氣體和絕大部分物質是如此。但有例外,4攝氏度時的水,它的Cp,m等於CV,m。 8. 將壓力為101.3 kPa,溫度為268.2 K的過冷液體苯,凝固成同溫、同壓的固體苯。已知苯的凝固點溫度為278.7 K,如何設計可逆過程?

  答: 適用於組成不變的封閉體係、熱力學平衡態、不作非膨脹功的一切過程。不一定是可逆過程。因為公式推導時雖引進了可逆條件,但是由於都是狀態函數,對於不可逆過程也可以設計可逆過程進行運算。 二、概念題

  答:(C)理想氣體等溫膨脹,體積增加,熵增加,但要從吸熱,故熵減少。 2. 在絕熱條件下,用大於氣缸內的壓力迅速推動活塞壓縮氣體,此過程的熵變( )。

  (A)大於零 (B)小於零 (C)等於零 (D)不能確定 答:(A)封閉係統絕熱不可逆過程,熵增加。 3. H2和 O2在絕熱鋼瓶中生成水的過程( )。

  (A)ΔH = 0 (B)ΔU = 0 (C)ΔS = 0 (D)ΔG = 0 答:(B)因為鋼瓶恒容,並與無功和熱的交換,所以能量守衡,ΔU = 0。

  4. 在273.15 K和101 325 Pa條件下,水凝結為冰,判斷係統的下列熱力學量中何者一定為零( )。

  (A)ΔU (B)ΔH (C)ΔS (D)ΔG 答:(D)等溫、等壓、不作非膨脹功的可逆相變,Gibbs能不變。

  答:(B)因為Q=0,W=0,即ΔU=0,則體係溫度不變,可設置為等溫膨脹過程,QR=-WR= nRTln

  6. 在 N2和 O2混合氣體的絕熱可逆壓縮過程中,係統的熱力學函數變化值在下列結論確的是( )。

  7. 單原子理想氣體的CV, m =(3/2)R,溫度由T1變到T2時,等壓過程係統的熵變ΔSp與等容過程熵變ΔSV之比是( )。

  8. 1310 kg 水在 373 K,101325 Pa 的條件下汽化為同溫同壓的水蒸氣,熱力學函數變量為 ΔU1,ΔH1和 ΔG1;現把 1310-3 kg 的 H2O(溫度、壓力同上)放在恒 373 K 的真空箱中,控製體積,使係統終態蒸氣壓也為101325 Pa,這時熱力學函數變量為ΔU2,ΔH2和 ΔG2。問這兩組熱力學函數的關係為( )。

  (C)ΔU1= ΔU2,ΔH1= ΔH2,ΔG1= ΔG2 (D)ΔU1= ΔU2,ΔH1> ΔH2,ΔG1= ΔG2 答:(C)係統始態與終態都相同,所有熱力學狀態函數的變量也都相同,與變化途徑無關。 9. 298 K時,1 mol 理想氣體等溫可膨脹,壓力從 1000 kPa變到100 kPa,係統Gibbs能變化為多少( )。

  (A)(dS)T, U≥0 (B)(dS)p, U≥0 (C)(dS)U, p≥0 (D)(dS)U, V≥0 答:(D)隔離係統的U,V不變。 11. 甲苯在101.3kPa時的正常沸點為110℃,現將1mol甲苯放入與110℃的熱源接觸的真空容器中,控製容器的容積,使甲苯迅速氣化為同溫、同壓的蒸汽。下列描述該過程的熱力學變量正確的是( )。

  (A)ΔvapU=0 (B)ΔvapH=0 (C)ΔvapS=0 (D)ΔvapG=0 答:(D)因為ΔGT,p=0,本過程的始態、終態與可逆相變化的始態、終態相同。

  12. 某氣體的狀態方程為pVm = RT +αp,其中α為大於零的,該氣體經恒溫膨脹,其熱力學能( )。

  (A)不變 (B)增大 (C)減少 (D)不能確定 答:(A)狀態方程中無壓力校正項,說明該氣體膨脹時,不需克服間引力,所以恒溫膨脹時,熱力學能不變。

  答:(A)這就是把Helmholtz能稱為功函的原因。 14. 熱力學第三定律也可以表示為( )。

  (C)在0 ℃時,任何晶體的熵等於零 (D)在0 ℃時,任何完整晶體的熵等於零 答:(B)完整晶體通常指隻有1種排列方式,根據熵的本質可得到,在0K時,完整晶體的熵等於零。

  16. 在-10℃、101.325kPa下,1mol水凝結成冰的過程中,下列公式仍使用的是( )。

  1. 熱機的低溫熱源一般是空氣或水,平均溫度設為293K,為提高熱機的效率,隻有盡可能提高高溫熱源的溫度。如果希望可逆熱機的效率達到60%,試計算這時高溫熱源的溫度。高溫熱源一般為加壓水蒸氣,這時水蒸氣將處於什麼狀態?已知水的臨界溫度為647K。 解:(1)∵ ??1?

  3. 某蛋白質在323K時變性,並達到平衡狀態,即天然蛋白質變該變性過程的摩爾焓變ΔrHm= 29.288kJ2mol-1,求該反應的摩爾熵變ΔrSm。 解:等溫等壓條件下, Qp=ΔH,即有: ΔrSm=

  8. 人體活動和生理過程是在恒壓下做廣義電功的過程。問1mol 葡萄糖最多能供應多少能量來供給人體動作和維持生命之用。

  9. 某化學反應在等溫、等壓下(298 K, p?)進行,放熱 40?00 kJ,若使該反應通過可逆電池來完成,則吸熱 4?00 kJ。

  (1)計算該化學反應的ΔrSm; (2)當該反應自發進行時(即不做電功時),求的熵變及總熵變;

  16. 1mol理想氣體在122K等溫的情況下恒定的外壓,從10dm3膨脹到終態。已知在該過程中,係統的熵變為19.14J2K-1,求該膨脹過程係統外壓pe和終態的體積V2,並計算ΔU、ΔH、ΔG、ΔA、熵變ΔSsur和孤立係統的熵變ΔSiso。 解:理想氣體等溫可逆膨脹:ΔT = 0 ,ΔU = 0 ,ΔH =0

  24. 已知甲苯在正常沸點383K時的摩爾氣化焓?vapH =13.343kJ2mol-1,設氣體為理想氣體,m 凝聚態的體積與氣體體積相比可忽略不計。

  (1)1mol甲苯在正常沸點383K,可逆蒸發為同溫、同壓(101.325kPa)的蒸汽,計算該過程的Q,W,?U,?H,?S ,?A和?G;

  (2)如果是向真空蒸發變為同溫、同壓的蒸汽,計算該過程的Q,W,?U,?H,?S ,?A和?G;

  答:偏摩爾量(XB)是指1個均相多組分係統在等溫、等壓下,保持除B以外的其它物質組成不變時,係統任一廣度性質X(如:V、U、H、S、A和G等)隨B物質的量改變而改變的變化率稱為偏摩爾量。用公式表示為:

  答:通常所說的化學勢是指它的狹義定義,即偏摩爾Gibbs能是偏摩爾量之一。在等溫、等壓下,保持除B以外的其它物質組成不變時,Gibbs能隨B物質的量改變而改變的變化率稱為化學勢。用公式表示為:

  3. Roult 定律和Henry定律的表示式和適用條件分別是什麼? 答:Roult 定律的表示式為:式中

  公式適用條件為:定溫、稀溶液、非揮發性溶質,後來推廣到液態混合物。 Henry定律的表示式為:

  式中kx,km和kc是用於物質B用不同濃度表示時的Henry係數,Henry係數與溫度、壓力、溶質和溶劑的性質有關。

  Henry定律說明揮發性溶質在液體裏的溶解度與其平衡分壓成正比。隻有溶質在氣相和液相中狀態相同時才能使用該定律。對於液態混合物,Henry定律與Roult定律是等效的。

  答: 稀溶液依數性是指在溶劑的種類和數量固定後,這些性質隻取決於所含溶質粒子的數目,而與溶質的本性無關。

  答:不對。化學勢是某組分的偏摩爾Gibbs能。溶液中可以分為溶劑的化學勢或溶質的化學勢,而沒有整個溶液的化學勢。

  7. 在同一稀溶液中,溶質B的濃度可用xB,mB和cB表示,則其標準態的選擇也就不同,那相應的化學勢也不同,這樣說對不對?

  答:不對。濃度表示方式不同,則所取標準態也不同,它們的標準態時的化學勢是不相等的。但是,B物質在該溶液中的化學勢隻有1個數值,是相同的。

  8. 二組分理想溶液的總蒸氣壓,一定大於任一組分的蒸氣分壓,這樣說對不對? 答: 對。因為二組分理想溶液的總蒸氣壓等於2個組分的蒸氣壓之和。 9. 在室溫下,物質的量濃度相同的蔗糖溶液與食鹽水溶液的滲透壓是否相等?

  答: 不相等。滲透壓是溶液依數性的1種反映。依數性隻與粒子的數目有關,而與粒子的性質無關。食鹽水中,NaCl會離解成2個離子,所以物質的量濃度相同的食鹽水的滲透壓可以是蔗糖溶液的兩倍。

  答: 這是由於水份在莊稼體內和土壤中化學勢不等,發生滲透造成的。當土壤中肥料或鹽類的濃度大於在植物中的濃度時,水在植物中的化學勢比在土壤中的要高,水就要通過細胞壁向土壤中滲透,所以植物就會枯萎,甚至燒死。

  答: 混合時體積不變,總體積等於各個液態物質體積的加和;內能不變;焓值不變;混合熵增加;混合Gibbs能下降,即:

  麵結了一層薄冰。試解釋原因? 答:涼水溫度比凍梨溫度高,可使凍梨解凍。凍梨含有糖分,故凍梨內部的凝固點低於水的冰點。當凍梨內部解凍時,要吸收熱量,而解凍後的凍梨內部溫度仍略低於水的冰點,所以凍梨內部解凍了,而凍梨表麵上仍凝結一層薄冰。 二、概念題

  4. 已知373 K時,液體A的飽和蒸氣壓為133.24 kPa,液體B的飽和蒸氣壓為66.62 kPa。設A和B 形成理想液態混合物,當A在溶液中的摩爾分數為0.5時,在氣相中A的摩爾分

  5. 298 K,標準壓力下,苯和甲苯形成理想液態混合物。第一份混合物體積為2 dm3,苯的摩爾分數為0.25,苯的化學勢為?1,第二份混合物的體積為1 dm3,苯的摩爾分數為0.5,化學勢為μ2,則( )。 (A)?1>μ2 (B)?1 <μ2 (c)?1="μ2" (d)不確定 答:(b)化學勢是偏摩爾gibbs能,是強度性質,與混合物的總體積無關,而與混合物的濃度有關。第一份的濃度低於第二份的濃度,故化學勢小。< p>

  6. 在溫度 T 時,純液體 A 的飽和蒸氣壓為 pA,化學勢為?A,並且已知在大氣壓力下的凝固點為 Tf,當 A 中溶入少量與 A 不形成固態溶液的溶質而形成為稀溶液時,上述三物理量分別為 pA,?A和Tf ,則( )。

  答:(D)純液體 A 的飽和蒸氣壓和化學勢比稀溶液中的大,加入溶質後,稀溶液的凝固點會下降。

  7. 在 298 K 時,A和B2種氣體單獨在某一溶劑中溶解,遵守Henry定律,Henry分別為 kA和 kB,且知 kA> kB,則當 A 和 B 壓力(平衡時的)相同時,在一定量的該溶劑中所溶解的關係為( )。

  (A)A 的量大於 B 的量 (B)A 的量小於 B 的量 (C)A 的量等於 B 的量 (D)A 的量與 B 的量無法比較 答:(B)根據Henry定律,當平衡壓力相同時,Henry大的溶解量反而小。

  8. 在400 K時,液體A的蒸氣壓為 43104Pa,液體B的蒸氣壓為 63104Pa,兩者組成理想液態混合物,平衡時溶液中A的摩爾分數為0.6,則氣相中B的摩爾分數為( )。 (A)0.60 (B)0.50 (C)0.40 (D)0.31 答:(B)用Roult定律算出總蒸氣壓,再把B的蒸氣壓除以總蒸氣壓。

  9. 在50℃時,液體A的飽和蒸氣壓是液體B飽和蒸氣壓的3倍,A和B兩液體形成理想液態混合物。氣液平衡時,在液相中A的摩爾分數為0.5,則在氣相中B的摩爾分數為( )。

  10. 298 K,標準壓力下,兩瓶含萘的苯溶液,第一瓶為2 dm3(溶有0.5 mol萘),第二瓶

  答:(D)化學勢是偏摩爾Gibbs能,是強度性質,與混合物的總體積無關,而與混合物的濃度有關。兩份的濃度相同,故化學勢相等。

  11. 在273K,200kPa時,H2O(l)的化學勢為μ(H2O,l),H2O(s)的化學勢為μ(H2O,s),兩者的大小關係為( )。

  12. 兩隻燒杯各有 1 kg水,向 A 杯中加入 0.01 mol 蔗糖,向 B 杯內溶入0.01 mol NaCl,兩隻燒杯按同樣速度冷卻降溫,則有( )。

  (C)兩杯同時結冰 (D)不能預測其結冰的先後次序 答:(A)稀溶液的依數性隻與粒子數有關,而與粒子的性質無關。B 杯內溶入 NaCl,NaCl解離,其粒子數幾乎是A 杯中的兩倍,B 杯的凝固點下降得多,所以A 杯先結冰。

  13. 在恒溫抽空的玻璃罩中,封入兩杯液麵相同的糖水(A杯)和純水(B杯)。經曆若幹時間後,兩杯液麵的高度將是( )。

  (A)A 杯高於 B 杯 (B)A 杯等於 B 杯 (C)A 杯低於 B 杯 (D)視溫度而定

  答:(A) 純水的飽和蒸氣壓大於糖水,純水不斷蒸發,蒸氣在含糖水的A 杯中不斷凝聚,所以A 杯液麵高於 B 杯。

  (A)增加混凝土的強度 (B)防止建築物被腐蝕 (C)降低混凝土的固化溫度 (D)吸收混凝土中的水份 答:(C)混凝土中加入少量鹽類後,凝固點下降,防止混凝土結冰而影響質量。 15. 鹽堿地的農作物長勢不良,甚至枯萎,其主要原因是什麼( )。

  答:(D)鹽堿地中含鹽量高,水在植物中的化學勢大於在鹽堿地中的化學勢,水分會從植物向土壤滲透,使農作物長勢不良。

  1. 在298 K時,有H2SO4(B)的稀水溶液,其密度為1.0603?103 kg2m-3,,H2SO4(B)的質量分數為0.0947。在該溫度下純水的密度為997.1 kg2m-3。試計算H2SO4的(1) 質量摩爾濃度(mB);(2)物質的量濃度(cB);(3)物質的量分數(xB)。 解:(1)質量摩爾濃度是指1 kg溶劑中含溶質的物質的量,設溶液質量為100 g

  解:設水為A,乙醇為B,根據偏摩爾量的集合公式,有 V = nAVA+ nBVB (1) V?

  5. 液體A與液體B形成理想液態混合物。在343 K時,1 mol A和2 mol B所成混合物的蒸氣壓為50.663 kPa,若在溶液中再加入3 mol A,則溶液的蒸氣壓增加到70.928 kPa,試求:

  7. 液體A和B可形成理想液態混合物。把組成為yA=0.40的二元蒸氣混合物放入一帶有活塞的氣缸中進行恒溫壓縮。已知該溫度時p?和p?分別為40530Pa和121590Pa 。 AB (1)計算剛開始出現液相時的蒸氣總壓;

  (2)求A和B的液態混合物在上述溫度和101 325 Pa下沸騰時液相的組成。 解:(1)pB?pyB

  9. 298 K和標準壓力下,將2mol苯與3mol甲苯混合,形成理想的液態混合物,求該過程

  的Q、W、ΔmixV、ΔmixU、ΔmixH、ΔmixS、ΔmixA和ΔmixG。 解: 根據理想液態混合物的定義

  在(2)中, C =2,濃度條件被,所以組分數為 2。 2. 純的碳酸鈣固體在真空容器中分解,這時組分數為多少?

  答:組分數為2。因為數為3,有1個平衡條件,但沒有濃度條件。因為氧化鈣與二氧化碳不處在同1個相,沒有摩爾分數累加和等於1的條件,所以組分數為 2。

  答: 3個反應有五個,方程(1))可以用方程(3)減去(2)得到,因而隻有兩個的化學平衡。沒有著明確的濃度條件,所以組分數為3。

  答:反應中有3個,1個平衡條件,1個濃度條件,所以組分數為1,相數為2。根據相律,度為1。即分解溫度和分解壓力兩者之中隻有1個可以發生變化。 5. 在含有氨的容器中氯化銨固體分解達平衡,指出該係統的組分數、相數和度?

  答: 反應中有3個,1個平衡條件,沒有濃度條件。所以組分數為2,相數為2,度為2。

  答:數為4,碳,氧,一氧化碳和二氧化碳,有2個化學平衡,無濃度條件,所以組分數為2, 相數為2,度為2。 7. 水的三相點與冰點是否相同?

  答:不相同。純水的三相點是氣-液-固三相共存,其溫度和壓力由水本身性質決定,這時的壓力為610.62 Pa,溫度為273.16 K 。熱力學溫標1 K就是取水的三相點溫度的1/273.16 K 。

  水的冰點是指在大氣壓力下,水的三相共存點的溫度。由於冰點受壓力影響,在101.3 kPa壓力下,冰點下降0.00747 K,由於水中溶解了空氣,冰點又下降0.0024 K,所以在大氣壓力為101.3 kPa 時,水的冰點為273.15 K 。 8. 沸點和恒沸點有何不同?

  答:沸點是對純液體而言的。在大氣壓力下,純物的液-氣兩相達到平衡,氣相壓力等於大氣壓力時的溫度稱為沸點。

  恒沸點是對完全互溶的二組分係統而言的。定壓下,二組分係統的氣相和液相組成完全相同時的溫度,稱為該溶液的恒沸點。用簡單蒸餾的方法不能把二組分完全分開。在恒沸點時度為1,外壓改變,恒沸點也改變, 恒沸混合物的組成也隨之改變。當壓力固定時,條件度為零,恒沸點溫度有定值。

  答: 不是。它是完全互溶的2個組分的混合物。在外壓固定時,它有一定的沸點,這時氣相組成和液相組成完全相同。但是,當外壓改變時,恒沸混合物的沸點和組成都隨之而改變。化合物的沸點會隨外壓改變而改變,但組成不會改變。 10. 在汞麵上加了一層水能減少汞的蒸氣壓嗎?

  答: 不能。因為水和汞是完全不互溶的2種液體,兩者共存時,各組分的蒸氣壓與單獨存在時一樣。汞的蒸氣壓並沒有因為水層的覆蓋而下降,液麵上的總壓力等於水和汞的蒸氣壓之和。如果要蒸餾汞的話,加了水可以使混合物的沸點降低,這就是蒸氣蒸餾的原理。但是,在汞麵上加一層水不能減少汞的蒸氣壓。 11. 單組分係統的三相點與低共熔點有何異同點? 答: 共同點:都是三相共存。

  不同點:單組分係統的三相點是氣-液-固三相共存,這時的度為零,它的壓力、溫度由係統自身性質決定,不受因素影響。而二組分係統的低共熔點如T-x圖上的E點,是固體A、固體B和組成為E的液體三相共存。這時的度為1,在等壓下的條件度為零。E點的組成由A和B的性質決定,但E點的溫度受壓力影響,外壓改變,E點的溫度和組成也會隨之而改變。

  答: 不能。低共熔物不是化合物,它沒有確定的熔點,壓力改變,低共熔物的熔化溫度和組成都會改變。雖然低共熔物在金相顯微鏡下看起來非常均勻,但它仍是2個固相的混合物,由兩相組成。

  13. 在實驗中,常用冰與鹽的混合物作為製冷劑。當將食鹽放入0℃的冰-水平衡係統中時,為什麼會自動降溫?降溫的程度是否有?為什麼?這種製冷係統最多有幾相?

  答:食鹽放入0℃的冰-水中,溶液的飽和蒸汽壓下降導致凝固點下降。有,一定條件下,食鹽在水中的溶解度是一定的。最多4相。

  (s)和FeCl327H2O(s)4種固體水合物,則平衡係統的組分數C和能夠平衡共存的最大相數P為( )。

  (A)三種 (B)兩種 (C) 一種 (D)不可能有共存的含水鹽 答:(B) 係統的組分數為2,已指定溫度,根據相律,條件度為零時得最多可以共存的相數為3。現在已指定有水蒸氣存在,所以,可能有共存的含水鹽隻能有兩種。

  (C)在25℃, 100 kPa下,液體 X 是穩定的 (D)在20℃時,液體 X 和固體 X 具有相同的蒸氣壓 答:(C)可以畫一張單組分係統相圖的草圖,(C)所描述的條件隻能落在氣相區,所以這種說法是不正確的。

  (A)在恒溫下增加壓力 (B)在恒溫下降低壓力 (C)在恒壓下升高溫度 (D)在恒壓下降低溫度 答:(D)臨界溫度是指在這個溫度之上,不能用加壓的方法使氣體液化,所以隻有在臨界溫度時用降低溫度的方法使之液化。

  (C)p必隨T之升高而變大 (D) p隨T之升高可變大或減少 答:(C)因為凝聚相轉變為蒸氣時總是吸熱的,根據Clausius-Clapeyron方程,等式右方為正值,等式左方也必定為正值,所以) p隨T之升高而變大。 8. 對恒沸混合物的描述,下列各種敘述中哪1種是不正確的( )。

  (A)與化合物一樣,具有確定的組成 (B)不具有確定的組成 (C)平衡時,氣相和液相的組成相同 (D)其沸點隨外壓的改變而改變 答:(A)恒沸混合物不是化合物,其沸點和組成都會隨著外壓的改變而改變。

  (C)對Raoult定律產生最大負偏差的雙液係 (D)部分互溶的雙液係 答:(A)接近於理想的液體混合物不會生成恒沸混合物。

  (A)固體比液體密度大些 (B)三相點的壓力大於大氣壓力 (C)固體比液體密度小些 (D)三相點的壓力小於大氣壓力 答:(B)畫一單組分係統草圖,當三相點的壓力大於大氣壓力時,在25℃和大氣壓力下處於氣相區,所以固體會。

  (A) 恒沸點 (B)熔點 (C)臨界點 (D)低共熔點 答:(C)在臨界點時,氣-液界麵消失,隻有1個相。其餘3個點是兩相或三相共存。 12. 水的三相點附近,其汽化熱和熔化熱分別為44.82 kJ2mo和5.994 kJ2mol。則在三相點附近,冰的熱約為( )。 (A)38.83 kJ2mo-1 (B)50.81 kJ2mo-1 (C)-38.83 kJ2mo-1 (D)-50.81 kJ2mo-1 答:(B)熱是汽化熱與熔化熱之和。 13. 某反應係統有的五為Ni(s)、NiO(s)、H2O(l)、H2(g)、CO(g)和CO2(g),它們之間可以達成如下3個化學平衡:

  答:(B)反應有S=6,(2)+(3)=(1)故R=2,物濃度條件,所以組分數為4,且Kp,3?Kp,1/Kp,2存。

  ( )。 (A)沸騰現象 (B)三相共存現象 (C)現象 (D)臨界現象 答:(D)f = 2,C=1故R=2,根據相律有:P = C +2- f= 1+2-2=1。

  15. NaCO3與水可生成3種水合鹽NaCO32H2O、NaCO327H2O和NaCO3210H2O,在常壓下,將NaCO3投入冰-水混合物中達三相平衡,若一相是冰,一相是NaCO3水溶液,則另一相是( )。

  成恒定, 由於一相是冰,一相是NaCO3水溶液。所以,共存的含水鹽隻能NaCO3210H2O。 三、習題

  解:(1)S = 2;C = 2;P = 2。根據相律f = 2,在一定的溫度和壓力的範圍內,能維持固、液兩相不變。

  (2)S = 3(氨氣,水和水合氨,又稱為氫氧化銨);因為有1個平衡,故C = 2 ;有氣、液兩相,P = 2 ;根據相律f = 2,在一定的溫度和壓力的範圍內,能維持固、氣兩相不變。

  (1)在 303 K 時液體苯的蒸氣壓,設摩爾氣化焓在此溫度區間內是; (2)苯的摩爾焓;

  5. 結霜後的早晨冷而幹燥,在-5℃,當大氣中的水蒸氣分壓降至 266.6 Pa 時,霜會變為水蒸氣嗎? 若要使霜不,水蒸氣的分壓要有多大?

  ΔfusHm(273.16 K) = 6.01 kJ2mol。設相變時摩爾焓變在此溫度區間內是。 解: 冰的摩爾焓等於摩爾熔化焓加摩爾汽化焓

  計算得再268 K(-5℃)時冰的蒸氣壓為 401.6 Pa ,而水蒸氣分壓為 266.6 Pa ,所以這時霜要。 當水蒸氣分壓等於或大於 401.8 Pa 時,霜可以存在。

  7. 將氨氣壓縮到一定壓力,然後在冷凝器中用水冷卻,就可以得液態氨。現已知某地區一年中最低水溫為 2℃,最高水溫為 37℃,問若要該地區的氮肥廠終年都能生產液氨,則所選氨氣壓縮機的最低壓力是多少?

  解:氨在正常沸點(273-33) K時,它的蒸氣壓等於大氣壓力,為101.325 kPa。水在275 K時,氨的蒸氣壓較低,得到液氨沒有問題。主要是計算在(273+37)K時氨的蒸氣壓。已知氨的摩爾蒸發焓為: ?vapHm?1368 J?g

  根據Clausius-Clapeyron 方程,計算310 K時 氨的蒸氣壓,這就是壓縮機的最低壓力。

  解得: p2 =1408 kPa ,即在37℃時,壓縮機的最低壓力為1408 kPa,才能使氨液化。 8. CO2的固態和液態的蒸氣壓,分別由以下2個方程給出:

  式中C是積分。對照題中所給的方程,從固體的蒸氣壓與溫度的關係式,可計算得到二氧化碳的摩爾焓,從液體的蒸氣壓與溫度的關係式,可計算得到二氧化碳的摩爾蒸發焓:

  9. 根據CO2的相圖,回答下列問題: (1)OA、OB和OC 曲線以及特殊點O點與A點 的意義;

  (2)在常溫、常壓下,將 CO2高壓鋼瓶的閥門緩慢打 開少許,噴出的CO2成什麼 相態?為什麼?

  (3)在常溫、常壓下,將 CO2高壓鋼瓶的閥門迅速打 開大,噴出的CO2成什麼 相態?為什麼?

  為“幹冰”?將CO2(l)在怎樣的溫度和壓力範圍內能存在? 解:(1)OA是蒸汽壓曲線;OB是曲線; OC是CO2(s)與CO2(l)的兩相平衡曲線;O點是三相點;A點是CO2的臨界點。

  1. 有如下化學計量式,分別寫出用參與反應的各種物質表示的速率表達式。設反應都是基元反應,根據質量作用定律寫出反應的速率方程式。

  答:根據質量作用定律上述式子的出反應的速率方程式如下: (1)r = k [A][B] (2)r = k [A]2[B]

  答: 不能。反應級數應該從實驗中求出。化學反應方程式隻表示參與反應的各物質的量之間的關係,不代表反應機理。若注明它是基元反應,則可以運用質量作用定律,確定它是二級反應,也是雙反應。

  3. 化學反應化學計量方程為AB3= A + 3B,這樣的反應是否可能為基元反應? 答: 不可能。根據微觀可逆性原理,正、應必須遵循相同的途徑。基元反應最多隻有三反應,現在應有4個,所以應不可能是基元反應,則正反應也不可能是基元反應。

  答: 不是。因為不可能有零反應。一般是由於總反應機理中的決速步與反應物的濃度無關,所以對反應物呈現零級反應的特點。零級反應一般出現在表麵催化反應中,決速步是被吸附在表麵上發生反應,與反應物的濃度無關,反應物通常總是過量的。

  答: 不一定。基元反應一定具有簡單反應級數,但具有簡單級數的反應不一定是基元反應,例如氫氣和碘發生反應生成碘化氫,實驗測得這是二級反應,但它是個總包反應,反應機理有若幹步基元反應組成。例如零級反應也不是基元反應。

  7. 對一級、二級(a = b)和(a = b = c)反應,當反應物消耗50%,75% 和 87.5% 時,3個所需時間之比 t1/2 :t3/4 :t7/8各為何值? 答: 對一級反應,該比值等於1:2 :3 對二級反應,等於1 :3 :7 對反應,等於1 :5 :21

  (2)總包反應中有若幹個基元反應,各反應的活化能差別較大,不同溫度區間內占主導地位的反應不同,使直線彎折。

  答:這叫做負溫度係數,這種反應不多,一般與NO氧化反應有關。反應機理中有1個放熱顯著的快反應,1個速決步。若放的熱比速決步中吸的熱還多,使整個表觀活化能為負值,所以溫度升高,速率反而下降。

  11. 氣相複合反應中,為什麼有的僅僅是雙反應,而有的卻要第三M參加? 例如:2A → A2,2Cl + M → Cl2 + M。

  答: 在原子或原子團複合時會形成化學鍵,就會能量。這能量若以光能放出,或可以分散到若幹個鍵上,就不需要M參加;如果形成的隻有1個或2個化學鍵,就需要第三M把的能量帶走,否則,這能量為鍵的振動能,有可能導致解離。 12. 試盡可能完全總結一級反應的特點? 答:(1) ln (a-x) 與t呈線性關係; (2)速率係數 k 的單位僅是[時間]-1;

  (4)對同一反應,在相同的反應條件下,時間間隔相等,c與c0的比值不變; (5)反應物1/2,3/4和7/8所需時間的比值為: 1 :2 :3; (6)所有的分數衰期在定溫下有定值。

  答:不,這2個理論隻適用於基元反應。基元反應是1步完成的反應,這2個速率理論是要描述這1步化學反應的過程,根據反應的各種物理和化學性質,定量計算反應速率係數。

  14. 碰撞理論中的閥能Ec的物理意義是什麼?與Arrhenius活化能Ea在數值上有什麼關係?

  答:閥能Ec是2個相對的相對平動能在連心線上的分量必須超過的臨界值,此時的碰撞才是有效碰撞。Ea?Ec?

  答:(1)物理意義不同,?rHm是指反應物生成活化絡合物時的焓變, Ea是指活化的平均能量與反應物平均能量的差值。

  (2)在數值上也不完全相等,對凝聚相反應,兩者差 RT;對氣相反應,差nRT,n是氣相反應物的係數和。

  16. 光化學初級反應的速率為什麼通常等於吸收光速率,而與反應物的濃度無關? 答: 因為在光化學初級反應中,1個光子活化1個反應物。而反應物一般是過量的,所以吸收光子的速率(即單位時間單位體積中吸收光子物質的量),就等於初級反應的速率。初級反應速率對反應物濃度呈零級反應。

  答:量子產率應該等於1。因為碘化氫吸收了1個光子,生成了1個氫(或1個碘)。但該反應的量子效率應該等於2,因為吸收了1個光子,消耗了2個碘化氫。

  18. 現在已有科學家成功地用水光解製備氫氣和氧氣。為什麼陽光照在水麵上看不到有絲毫氫氣和氧氣生成?

  答:因為普通水中沒有光敏劑。光化學反應的發生都要靠光敏劑吸收一定波長的光使自己活化,然後將能量傳給反應物,使它發生化學反應。例如氫氣光解時的汞蒸氣和光合作用中的葉綠素都是光敏劑。

  水光解的光敏劑在實驗室規模已試製成功,如能大規模合成,而且又很便宜的話,即可從水中提取氫氣作燃料了。

  答: 這種問法不全麵。催化劑不一定隻會加快反應速率,也可能降低反應速率,所以應該說,催化劑可以改變反應速率。

  改變反應速率的本質是改變反應曆程,使各基元步驟活化能組成的總表觀活化能降低或升高,從而改變了反應速率。所以凡有催化劑參與的反應就不是基元反應。

  20. 合成氨反應在一定溫度和壓力下,平衡率為25%。現在加入1種高效催化劑後,反應速率增加了20倍,問平衡率提高了多少?

  答:隻要其他條件保持不變,平衡率仍然是25%。因為催化劑隻能增加正、應的速率,使係統縮短到達平衡的時間,而不能改變平衡的組成。同樣,1個熱力學認為不可能進行的反應,任何催化劑都不能使它進行。

  (A)二級反應 (B)基元反應 (C)雙反應 (D)無確切意義 答:(D)基元反應可以用質量作用定律寫出速率方程,質量作用定律隻適用於基元反應,另外,隻有基元反應才能講數。

  2. 某化學反應的計量方程式為A+2B?k??C+D,實驗測定到其速率係數為k=0.25(mol2L-1)-12s-1,則該反應的級數為( )。

  (A)零級 (B)一級 (C)二級 (D) 答:(D)根據其速率係數k=0.25(mol2L-1)-12s-1的單位可知n =1-(-1)=2。 3. 某化學反應,已知反應的率分數y?是( )。

  (A)零級 (B)1.5 級 (C)2級 (D)1 級 答:(C)這反應符合起始物濃度相等的二級反應的特點,半衰期與起始物濃度成反比。 5. 有一放射性元素,其質量等於8g,已知它的半衰期t1/2?10d,則經過40d後,其剩餘的重量為( )。

  (A)1級 (B)2級 (C)零級 (D)1.5級反應 答:(C)零級反應的半衰期與起始物濃度成正比。

  7. 某基元反應,在等容的條件下反應,當反應進度為1mol時,吸熱50kJ,則該反應的實驗活化能Ea值得大範圍為( )。

  答:(A)在等容條件下,在數值上也不完全相等,對凝聚相反應,兩者差 RT;對氣相反應,差2RT,n是氣相反應物的係數和。

  答:(D)對於一般化學反應,當溫度升高時反應速率一般增大。 9. 某化學反應,溫度升高1K,反應的速率係數增加1%,則該反應的活化能的數值約( )。

  10. 有一平行反應(1)A????B,(2)A????(1) 的活化能 Ea,1?D,已知反應大於反應(2)的活化能 Ea,2,以下措施中哪1種不能改變獲得 B 和 D 的比例( )。

  (A)提高反應溫度 (B)延長反應時間 (C)加入適當催化劑 (D)降低反應溫度 答:(B)延長反應時間既不能改變反應速率係數,又不能改變反應的活化能,所以不能改變獲得 B 和 D 的比例。

  11. 有2個都是一級的平行反應A????B,A?????C, 設開始反應時的濃度都等於零。下列哪個結論是不正確的( )。

  答:(D)根據簡單的硬球碰撞模型,隻有互撞的相對平動能在聯心線上的分量超過閾能Ec時,這時的碰撞才是有效的。 14. 在300K時,某基元反應的閥能Ec=83.68 kJ2mol-1,則有效碰撞的分數值等於( )。

  (C)碰撞的激烈程度不夠 (D)間的作用力 答:(B)有的碰撞的激烈程度單從能量角度考慮已經可以引發反應,但是由於空間的位阻效應,能量不能傳遞到要破裂的化學鍵上,所以反映仍不能發生,使校正因子P小於1。 16. 已知某液相雙反應是基元反應,它的實驗活化能為Ea,根據過渡態理論,Ea與該

  17. 在過渡態理論的計算速率係數的公式中,因子kBT/h對所有反應幾乎都一樣的,所以稱為普適因子。在通常反應溫度(設為500K)下,其值約為( )。

  答:(C)NO參與了臭氧的反應,但反應前後本身沒有變化,起了催化劑的作用。 19. 某一反應在一定條件下的平衡率為25.3%,當有催化劑存在時,其率應當是()。 (A)大於 25.3% (B)小於 25.3% (C)等於 25.3% (D)不確定

  答:(C)催化劑隻改變反應的速率,縮短到達平衡的時間,但是它不能改變平衡的組成。 20. 關於光化學反應,下列說法錯誤的是 ( )。

  (B)反應速率基本不受溫度的影響,甚至有負溫度係數現象 (C)反應初級過程的量子效率等於1 (D)光化學反應的平衡等於化學反應的平衡 答:(D)根據光化學反應的特征,(D)不符合其特征。

  1. 在1100 K 時,NH3(g)在鎢絲上發生分解反應,實驗測得下列數據: 氨的初始壓力 / Pa 半 衰 期 / min 求該反應的級數及速率係數。

  3. 已知物質A的分解反應是一級反應,當A起始濃度為 0.1 mol2dm時,分解 20%的A需時 50 min,試計算:

  (3)計算起始濃度為 0.02 mol2dm-3 時分解 20% 所需的時間。 解:(1)因為是一級反應,則有ln

  5. 大氣中,CO2含有量較少,但可鑒定出放射性同位素14C。一旦CO2由光合作用"固定", 從大氣中拿走14C,而新的14C又不再加入, 那麼放射量會以5770年半衰期的一級過程減少。 現從某古代鬆樹的木髓取樣, 測定其14C含量是大氣中CO2的14C含量的54.9%, 求該樹年齡約多大?

  6. 某有機化合物 A,在酸的催化下發生水解反應,在 323 K,pH=5 的溶液中進行時,其半衰期為 69.3 min,在pH=4 的溶液中進行時,其半衰期為6.93 min,且知在2個pH 值的各自條件下,t1均與 A 的初始濃度無關,設反應的速率方程為:

  (3)在 323 K 時, 在 pH=3 的水溶液中,A 水解 80%需多少時間。 解:因為酸是催化劑,反應前後其濃度不變,可並入速率係數項,即

  7. 298 K時,乙酸乙酯與 NaOH 的皂化作用,反應的速率為6.36 dm32mol-12min-1,若起始時酯和堿的濃度均為 0.02 mol2dm,試求 10 min後酯的水解分數。 解法1:是1個反應物起始濃度相等的二級反應,它的速率方程和速率係數的表示式分別為:

  解法2:是1個反應物起始濃度相等的二級反應,它的速率方程和速率係數的表示式分別為: y1?y

  14. 某些農藥水解反應是一級反應, 在293 K時,敵敵畏在酸性介質中水解反應的半衰期為61.5 d,試求它在此條件下的水解速率係數。若在343 K時的速率係數為0.173 h, 求343 K時的半衰期及該反應的活化能Ea 。

  解:一級反應的半衰期與反應物的起始濃度無關,從293 K時的半衰期表示式,求出該溫度下的速率係數: k(293K)?

  15. 藥物阿斯匹林水解為一級反應,在 100℃時的速率係數為 7.92 d,活化能為56.43 kJ2mol-1 。求 17℃時,阿斯匹林水解 30% 需多少時間? 解: 利用速率係數與溫度的關係式,首先求出17℃(290.2 K)時的速率係數

  17. 某藥物分解 30% 即為失效, 若放置在 3℃ 的冰箱中,保存期為兩年。 某人購回此新藥物,因故在室溫(25℃)下擱置了兩周,試通過計算說明此藥物是否已經失效。 已知該藥物分解百分數與濃度無關,且分解活化能為 Ea = 130.0 kJ2mol-1。 解:已知反應的活化能,利用Arrhenius公式:ln

  從1個溫度下的速率係數值求另一溫度下的速率係數值,從而計算在室溫(25℃)下擱置兩周,藥物分解30%所需的時間。因為是同一藥物,反應級數相同,分解分數也相同,所以速率係數之比就等於所需的時間的反比。

  答: 電池中電勢高的電極稱為正極,電勢低的電極稱為負極。電流從正極流向負極,電子從負極流向正極。

  發生還原作用的電極稱為陰極,發生氧化作用的電極稱為陽極。在原電池中,陽極是負極,陰極是正極;在電解池中陽極是正極,陰極是負極。 2. 電解質溶液的電導率隨著電解質濃度的增加有什麼變化?

  答: 強電解質溶液的電導率隨著濃度的增加而升高。當濃度增加到一定程度後,由於正、負離子之間的相互作用力增大,解離度下降,離子運動速率降低,電導率也降低,如HCl,KOH溶液。中性鹽如KCl由於受飽和溶解度的,濃度不能太高。 弱電解質溶液的電導率隨濃度變化不顯著,因解離平衡不變,濃度增加,其解離度下降,粒子數目變化不大。

  答:摩爾電導率由於溶液中導電物質的量已給定,都為1mol,所以,當濃度降低時,粒子之間相互作用減弱,正、負離子遷移速率加快,溶液的摩爾電導率必定升高。但不同的電解質,摩爾電導率隨濃度降低而升高的程度也大不相同。

  4. 在溫度、濃度和電場梯度都相同的情況下,氯化氫、氯化鉀、氯化鈉3種溶液中,氯離子的運動速度是否相同?氯離子的遷移數是否相同?

  答: 因為氫離子和氫氧根離子傳導電流的方式與其它離子不同,它們是依靠氫鍵來傳遞的,所以特別快。它們傳導電流時,離子本身並未移動,依靠氫鍵和水的翻轉,電荷就傳過去了。在非水溶液中,它們就沒有這個優勢。

  6. 強電解質(如CuSO4、MgCl2等氯化鎂)在其溶液濃度不大的情況下,電解質的的摩爾電導率與它的離子摩爾電導率之間是什麼關係?

  答: 強電解質的摩爾電導率,在溶液不太濃時,等於離子摩爾電導率之和。但選取基本單元時,要使粒子的荷電量相同,若不同時要在前麵乘以因子,使等式成立。所以它們的關係是:

  答: 應該用(1)式計算。因為溶液的總電導等於各個離子電導的加和。在溶液中離子是並聯存在,不是存在,不能把它們的電阻累加。

  答: 不是,電極與周圍電解質溶液之間的真實電勢差是無法測量的。現在把各電極與標準氫電極組成電池,待測電極作還原極(即正極),並標準氫電極的電極電勢為零,這樣測出的電池電動勢就作為待測電極的電極電勢,稱為標準氫標還原電勢,簡稱為標準電極電勢,用符號E?(Ox/Red)表示。 9. 為什麼標準電極電勢的值有正有負?

  答: 因為了用還原電極電勢,待測電極放在陰極,令它發生還原反應。但是比氫活潑的金屬與氫電極組成電池時,實際的電池反應是金屬氧化,氫離子還原,也就是說電池的書麵表示式自發電池,電池反應自發反應,電動勢小於零,電極電勢為負值。如果是比氫不活潑的金屬,則與氫電極組成自發電池,電極電勢為正值。 10. 某電池反應可以寫成如下2種形式,則所計算出的電動勢E,標準摩爾Gibbs能變化值和標準平衡值是否相同?

  11. 如果標準氫電極的電極電勢為1 V,則各可逆電極的還原氫標電勢值有什麼變化?電池的電動勢有什麼變化?

  答:先設計1個電池,使其反應恰好是H2O的生成反應,查出標準電極電勢,然後計算出電池的標準電動勢,根據聯係熱力學和電化學的公式,就可計算出水的標準摩爾生成能。

  13. 設計合適的電池,計算Hg2SO4(s)的溶度(活度)積Ksp?Hg2SO4,s??

  準電極電勢,然後計算出電池的標準電動勢,根據聯係熱力學和電化學的公式,就可計算出水的標準摩爾生成能。

  (2)由於2個電極上發生極化而產生的超電勢,通常稱為不可逆電動勢; (3)克服電池內阻必須付出的電位降。 E(分解)= E(理論)+η(陽)+ η(陰)+IR 15. 在電解池和原電池中,極化曲線有何異同點?

  答: 無論是原電池還是電解池,陽極的極化曲線向電勢增大的方向移動,陰極的極化曲線向電勢減少的方向移動。

  所不同的是,電解池中由於超電勢的存在使分解電壓變大,而原電池中由於超電勢的存在使電池的不可逆電動勢下降,作電功能力也下降。

  16. 將一根均勻的鐵棒,部分插入水中,部分露在空氣中。經若幹時間後,哪一部分腐蝕最嚴重?為什麼?

  答:在靠近水麵的部分腐蝕最嚴重。因為水下部分雖然有CO2等酸性氧化物溶於水中,但H+離子濃度還是很低的,發生析氫腐蝕的趨勢不大;在空氣中的部分,雖然與氧氣接觸,但無電解質溶液,構成微電池的機會較小;而在靠近水麵的部分,既有氧氣,又有微酸性的電解質溶液,所以很容易構成微電池,發生耗氧腐蝕,因而這部分腐蝕最嚴重。

  17. 以金屬鉑為電極,電解Na2SO4水溶液。在兩極附近的溶液中各滴加數滴石蕊試液,觀察在電解過程中,兩極區溶液顏色有何變化?為什麼?

  答:這實際是1個電解水的過程,硫酸鈉僅僅起了導電作用。在陽極上放出氧氣,陽極附近氫離子濃度較大,溶液呈紅色;在陰極上析出氫氣,陰極附近氫氧根離子濃度較大,溶液呈蘭色。

  答:在鍍層沒有被之前,2種防腐的效果是一樣的。但是鍍層一旦有破損,則防腐效果就大不相同。

  鍍錫鐵俗稱馬口鐵,錫沒有鐵活潑,組成原電池,錫作陰極,稱為陰極層,而鐵作陽極,這樣腐蝕得更快;

  鍍鋅鐵俗稱白鐵,鋅比鐵活潑,組成原電池時鋅作陽極,稱為陽極層,鋅氧化,鐵作陰極,仍不被腐蝕。

  19. 在氯堿工業中電解NaCl水溶液,獲得氫氣、氯氣和氫氧化鈉等化工原料。為什麼電解時用石墨作陽極?

  答: 因為氧氣在石墨上析出有很大的超電勢,無法析出,而氯氣在石墨上析出的超電勢很小,所以在陽極上可以獲得氯氣作為化工原料。如果用其他材料,氧氣析出的超電勢變小,很可能陽極上析出的是氧氣而不是氯氣。

  答:氫、氧燃料電池的電解質溶液可以是酸性,也可以是堿性,在pH 1~14的範圍內,電極反應雖不相同,但電池反應相同,標準電動勢都是1.229 V。

  21. 當溫度和濃度為定值時,在 KNO3和 K4Fe(CN)6水溶液中,K+離子的遷移數是否相同 ?為什麼?

  解: 不相同。因為離子的遷移數是離子遷移電量的分數,現在K+離子雖然相同,但是負離子不同,則2種溶液中K+離子遷移電量的分數也不可能相同。

  (C) 其導電的原因是離子的存在 (D)當電流通過時在電極上有化學反應發生 答:(A)第二類導體是離子導體,溫度升高,離子水合程度下降,溶液粘度下降,電阻變小。

  (C)k減小,m減小 (D)k增加,?m減小 答:(D)電導率隨溶液的濃度增加而增加,但是摩爾電導率隨溶液的濃度增加而減小。 4. 用同一電導池分別測定濃度為(1) 0.01 mol2kg和(2)0.1 mol2kg的2個電解質溶液,其電阻分別為 1000 ? 和 500 ?,則(1) 與()的摩爾電導率之比為( )。 (A)1 : 5 (B)5 : 1 (C)10 : 5 (D)5 : 10 答:(B)?m= k/c k=KCell /R 同一電導池的電導池相同,代入得?m(1)/?m(2)=5 : 1。 5. 下麵4種電解質溶液,濃度均為0.01 mol2dm-3,現已按它們的摩爾電導率?m 值由大到小排了次序。請根據你已有的知識,判定下麵哪個是正確的( )。

  7. 有 4 個濃度都是 0.01 mol2kg的電解質溶液,其中平均活度係數最大的是( )。

  (A)KCl (B)CaCl2 (C)Na2SO4 (D)AlCl3 答:(A)按Debye-Huckel 極限定律,離子強度越大,平均活度係數越小。這裏KCl的離子強度最小,所以平均活度係數最大。

  -答:(C)2個電極反應中的Cl離子剛好消去,所以與電池的電動勢無關。 9. 用對消法(補償法)測定可逆電池的電動勢時,主要為了( )。

  答:(C)用對消法測定電池的電動勢時,電中幾乎無電流通過,所得電位降可以近似作為可逆電池的電動勢。

  答:(B)電池電動勢為負值,表明該電池自發電池,不能正向進行,而能逆向進行。 11. 某電池反應為 2 Hg(l)+O2+2 H2O(l)=2 Hg2++4 OH -,當電池反應達平衡時,電池的電動勢 E 必然是( )。

  答:(D)電池反應達平衡,Gibbs能的變化值為零,所以電動勢 E也必等於零。 12. 某電池在 298 K,標準壓力下可逆放電時,放出 100 J 的熱量,則該電池反應的焓變值?rHm為( )。 (A)100 J (B)>100 J (C)《100 J (D)-100 J 答:(C)?G = ?H - T?S 可逆放出的熱量為T?S,等於-100 J,電池能放電,?G必定小於零,所以?H必須小於-100 J。

  (A)E1 E2 (C)E1= E2 (D)不能確定 答:(C)氫-氧燃料電池隻要2種氣體的壓力相同,電動勢就相等,與溶液的pH值無關。因為電動勢的計算公式中沒有離子濃度項。 15. 反應 Cu2+(a1)→ Cu2+(a2),已知 a1>a2,可構成2種電池

  答:(C)2個電池的電池反應相同,Gibbs 能的變化值相同,但是電子得失不同,(1)中有2個電子得失,而(2)中隻有1個,所以電子得失多的電動勢反而小。 16. 298K時有如下2個電池:

  答:(B)2個電池的電池反應相同,Gibbs 能的變化值相同,但是電子得失不同,(2)中有2個電子得失,而(1)中隻有1個,所以電子得失多的電動勢反而小。 17. 以石墨為陽極,電解 0.01 mol2kg

  答:(A)因為氧氣在石墨陽極上的超電勢很大,計算電極電勢的結果,Cl2 (g)的電極電勢小,所以先在陽極析出。

  (C)考慮極化後,實際上的不可逆還原電極電勢最大者 (G)考慮極化後,實際上的不可逆還原電極電勢最小者 答:(D)實際析出電極電勢最小者,首先在陽極上氧化放電而析出。 三、習題

  1. 用惰性電極電解CuSO4的水溶液,通入 1930 C 的電量通,在陰極有 0.018 mol 的(s) 沉積出來,計算同時在陰極所產生的解:通入總的電量的物質的量為:

  3. 用界麵移動法測定H+的電遷移率(淌度),曆時760s,界麵移動了4.0cm。已知遷移管兩極之間的距離為9.6cm,電位差為16V,設電場是均勻的。試求H的電遷移率。 解:r(H)?u(H)

  4. 在某電導池內裝有2個直徑為0.04m並相互平行的圓形銀電極,電極之間的距離為0.12m。

  若在電導池內盛滿濃度為0.1mol2dm的AgNO3溶液,施以20V的電壓,則所得電流強度為0.1976A。試計算該電導池的電池、AgNO3溶液的電導、電導率和摩爾電導率。 解:Kcell?

  BaSO4飽和水溶液的電導率中有水的貢獻,因為BaSO4的溶解度很小,所以水的貢獻不能忽略,

  10. 298K時,MgCl2和ZnSO4的濃度均為0.025mol2kg-1,並假設它們都能完全電離。試計算這2種溶液的①離子強度I;②離子平均質量摩爾濃度m±;③離子平均活度因子γ±,已知:A = 0.509(mol2kg-1) -1/2;④電解質的離子平均活度a±和電解質的活度aB。 解:①I?

  解:(1)反應式中,Zn(s)被氧化為ZnSO4,應作為陽極放在電池左邊,CuSO4還原為Cu(s),應作為陰極放在電池右邊,所以電池表示式為: Zn│ZnSO4(a=1)‖CuSO4(a=1)│Cu

  另外,從電池的組成也可以看出2個電池的E?是不相同的。2個電池的正極相同,但是2個電池的負極不相同,所以它們的E?也不可能相同。

  (2)298 K 時,當電池有 2F 的電量通過時,求 ?rGm、?rSm、?rHm 和QR的值。設電動勢 E 隨 T 的變化是均勻的 。

  (3)要計算AgAc(s)的活度積,首先要設計1個電池,使電池反應就是AgAc(s)的解離反應,這樣可從所設計電池的標準電動勢,計算該電池的平衡,這就是AgAc(s)的活度積。所設計的電池為:

  答: 它們的共同點是:(1)都反映了表麵受力不均勻的情況;(2)兩者的數值相同,通常用同一符號表示。

  它們的不同點是:(1)兩者的物理意義不同,表麵能是指等溫、等壓、保持組成不變的條件下,可逆地增加單位表麵積時,係統Gibbs能的增值。表麵張力是指垂直作用於單位長度的邊界上且與表麵相切的收縮力。

  (2)兩者的單位不同,表麵能的單位是J2m-2,而表麵張力的單位是N2m-1。 2. 1個飄蕩在空氣中的肥皂泡上,所受的附加壓力為多少?

  答: 肥皂泡有內外2個球麵,附加壓力的方向都指向曲率半徑的圓心。若忽略膜的厚度,1個凸球麵和1個凹球麵的曲率半徑近似相等,則附加壓力是普通球麵附加壓力的兩倍。 3. 自然界中為什麼氣泡、小液滴都呈球形?

  答: 液膜和液體表麵都具有表麵能,表麵能越低,係統越穩定。所以,為了降低表麵能,液體表麵都有自動收縮到最小的趨勢。而球形是相同體積的物體具有表麵積最小的1種形式,所以氣泡和小液滴都呈球形。

  溶液有2種方法,1種是收縮,另1種是調節表麵層濃度。如果溶質是表麵活性劑,則盡可能使溶質排在表麵;如果溶質表麵活性物質,盡可能將溶質藏在體相。

  答: 有機溶液溶解空氣很少。沸點是指液體飽和蒸氣壓等於外壓時的溫度。蒸氣泡的內表麵是凹麵,凹麵的曲率半徑取負值。根據Kelvin公式,氣泡越小,曲率半徑越小,蒸氣壓也越小。到達正常沸點溫度時,氣泡內的壓力仍小於外壓,有機溶液不會沸騰。繼續升溫,氣泡長大,所受附加壓力變小,曲率半徑變大,氣泡內蒸氣壓也變大,又加上氣泡上升時液柱壓力隨之變小。這時有機溶液的溫度已超過它的正常沸點,所有液體都想變成蒸氣衝出,這就是暴沸。

  沸石是多孔固體,儲存在小孔中的空氣可提供成泡中心,使初形成的蒸氣泡不是太小,氣泡內的蒸氣壓與平麵上的蒸氣壓相差不大,到達沸點時氣泡上升,攪動溶液,保持正常的沸騰狀態,所以,加了沸石可以防止暴沸。 6. 噴灑農藥時,為什麼要在農藥中加表麵活性劑?

  答: 植物有自身功能,在葉子表麵有蠟質物,可防止被雨水潤濕,避免莖葉折斷。如果農藥是普通水溶液,與葉子表麵的接觸角大於90°,噴在植物上不能潤濕葉子,成水滴淌下,達不到殺蟲效果;加了表麵活性劑以後,使農藥表麵張力下降,與葉子表麵的接觸角小於90°,能潤濕葉子,提高殺蟲效果。現在,有的農藥在製備時就加了表麵活性劑,製成乳劑等。

  答: 不相同。因為在密度相差不大的情況下,液滴的大小與表麵張力有關。一般表麵張力越大,在管端能懸掛的液滴體積也越大。所以,液體體積相同的情況下,表麵張力最大的NaCl稀溶液的液滴最大,滴數最少。水居中,乙醇溶液的液滴最小,滴數最多。若液體密度相差大,還要考慮密度的影響。

  8. 在水平放置的玻璃毛細管中分別加入少量的純水和汞。毛細管中的液體兩端的液麵分別呈何種形狀?如果分別在管外的右端處微微加熱,管中的液體將向哪一方向移動?

  9. 用三通活塞,在玻璃管的兩端吹2個大小不等的肥皂泡,當將2個肥皂泡相通時,2個泡的大小有什麼變化?

  這是因為肥皂泡是曲麵,表麵上有指向曲麵圓心的附加壓力。曲率半徑越小,附加壓力越大。小泡受的附加壓力比大泡大,則內部的平衡壓力也比大泡大。當活塞打開後,小泡中部分空氣向大泡轉移,所以小泡變小,大泡變大,直到兩邊曲率半徑相等。 10. 在1個幹燥潔淨的茶杯中放入優質山泉水,快滿時小心一顆一顆加入潔淨沙子,會看到什麼現象?若這時在液麵上加一滴表麵活性劑,情況又將如何?

  答:小心加入沙子後,杯口液麵會凸出杯麵。因為優質山泉水中有豐富的礦物質,這些無機鹽表麵活性劑,使水的表麵張力增大而能維持凸出杯麵的水的重量。當加入表麵活性劑後,表麵張力迅速下降,無法維持凸出杯麵水的重量,水沿杯壁淌下,凸麵消失。 11. 在一盆清水的表麵,平行放兩根火柴棍。水麵靜止後,在火柴棍之間滴一滴肥皂水,兩棍間距離是加大了還是縮小了?

  答: 純水的表麵張力為γ0,火柴棍放入後由於棍的兩邊的表麵張力都是γ0,大小相等,方向相反,所以火柴棍能靜止在水麵不動。當兩棍之間滴入肥皂水後,使這區域的表麵張

  通常將γ0 -γ12. 在純水的液麵上放一紙船,紙船顯然不會自動航行。若在船尾靠水部分塗抹一點肥皂,再放入水中,情況又將如何?

  答: 紙船放入靜止的水麵,以船底為邊界,作用在的表麵張力大小相等,方向相反,紙船當然靜止不動。當船尾塗了肥皂後,由於表麵活性劑的作用,尾部表麵張力變小,頭部表麵張力未變,所以小船在這不等的表麵張力作用下,自動向前方移動。

  13. 設有內徑大小一樣大的a, b, c, d, e, f管和內徑較大的g管一起插入水中,除了f管內壁塗有石蠟外,其餘全是潔淨的玻璃管,若水在a管內液麵升高的高度為h,試估計其餘管內的水麵高度?若先將水在各管內(c,d管除外)都灌到h的高度,再讓其自動下降,結果又如何?

  a管相似;da自動下降時,其餘不變,結果隻有有變化,管的液麵與管的液麵一樣高。 14. 有一混合物,水的質量分數為75%,柴油為25%,明顯的分為兩層。如果將混合物強力攪拌得一均勻液體,但是靜止後又會分兩層,這是為什麼?如果在混合溶液中加入適量的表麵活性劑(乳化劑),在強力攪拌後,得到的均勻液體就不在分層,這又是為什麼? 答:柴油與水是互不相溶的,當二者劇烈振蕩時,可以相互分散成小液滴,這樣一來,表 麵能增大,這時又沒有能降低表麵能的第3種物質存在,因此這時為不穩定體係,體係有自動降低能量的傾向,分層後,體係能量降低,因此會自動分層。加入適量的表麵活性劑(乳化劑),改善的它們之間的作用力,使其親和力加強,故強力攪拌後,得到的均勻液體就不在分層。

  答: 洗滌劑中要加多種成份,其中三聚磷酸鈉作為助劑加入,含量可達20%以上。主要作用是提高潤濕效果、增加洗滌劑堿度、促進油汙乳化、減少不溶性沉澱在織物表麵再沉積等作用。但是,洗滌廢水排入江河以後,含磷成份促進藻類瘋長,影響魚蝦繁殖。特別是江蘇太湖受磷汙染特別嚴重,沿湖幾大城市已作出決定,自2000年1月1號開始,使用含磷洗滌劑。

  洗滌劑是印染生產中常用的表麵活性劑之一,而洗滌劑在製造過程中一般加入一定量的三聚磷酸鈉作助洗劑。三聚磷酸鈉具有較強的絡合作用,能將多價重金屬離子絡合。因此,織物在硬水中洗滌時能降低水的硬度。三聚磷酸鈉還對微細無機粒子或油脂微滴具有分散、乳化、膠溶等作用,可提高汙垢的懸浮能力,防止汙垢再沉積到織物上去,從而大大提高洗滌劑的去汙能力。三聚磷酸鈉本身無毒、生物降解性良好,但三聚磷酸鈉中的磷

  卻是引起水體富營養化現象的1個重要因素。由於大量的含磷和含氮化合物流入江河等水體中,將引起水中藻類和浮遊生物急劇生長與繁殖,隨著藻類叢生、藻類層的加厚,陽光照射不到藻類層底部,致使底部藻類死亡而分解。而某些藻類在分解過程中還能產生毒素,造成魚、蝦等中毒、病變、死亡。這種現象稱為水體富營養化現象。 16. 鋤地保墒是什麼意思?

  答:大雨過後,泥土潤濕,團粒結構受毛細壓力作用彼此靠緊,形成無數毛細管並彼此聯接,直通地麵。地下水由於毛細作用順著毛細管上升,到地麵蒸發,直致耗盡,莊稼就會枯死。所以,雨過天晴後,一定要把土地表麵的泥土鋤鬆,切斷與深層聯結的毛細管,保持地下水不被蒸發,供莊稼使用。表層含有水份的毛細管也分散在植物周圍,泥土是能被水潤濕的,空氣中的水份也可以在泥土的毛細管中凝結,這樣保持了土壤的水分,使莊稼茂盛生長。 二、概念題

  (A)溫度 (B)液體密度 (C)重力加速度 (D)大氣壓力 答:(D)由於彎曲液麵下有附加壓力,使液體在毛細管中上升或下降,上升或下降的高度隻與液體的性質和毛細管的半徑等因素有關。而與大氣壓力無關。

  答:(B)凹麵的附加壓力方向與外壓相反,曲率半徑取負值,附加壓力與外壓相減,所以凹麵下液體所受的總壓力小於平麵液體所受的壓力。

  4. 將一毛細管端插入水中,毛細管中水麵上升 5 cm,若將毛細管向下移動,留了 3 cm 在水麵,試問水在毛細管上端的行為是( )。

  (A)水從毛細管上端溢出 (B)毛細管上端水麵呈凸形彎月麵 (C)毛細管上端水麵呈凹形彎月麵 (D)毛細管上端水麵呈水平麵 答:(C)水在毛細管中上端水麵的形狀決定於接觸角,水能潤濕玻璃毛細管,上端水麵呈凹形彎月麵,這不會因毛細管的長短而改變。

  5. 有一飄蕩在空氣中的球形液膜,內部也是空氣。若其直徑為 2310m,表麵張力為 0.07 N2m-1,則液膜所受總的附加壓力為( )。 (A)0.14 kPa (B)0.28 kPa (C)0.56 kPa (D)0.84 kPa 答:(B)飄蕩在空氣中的球形液膜有2個氣-液界麵,1個凸球麵和1個凹球麵,附加壓力都指向球心,液膜所受總的附加壓力是相同半徑球形液膜的兩倍。

  6. 在相同溫度和壓力下, 凹麵液體的飽和蒸氣壓 pr與水平麵液體的飽和蒸氣壓 p0相比(同1種液體)( )。

  答:(B)凹麵的附加壓力方向與外壓相反,曲率半徑取負值,根據Kelvin 公式計算,凹麵液體的飽和蒸氣壓小於平麵液體的飽和蒸氣壓。

  7. 用同一滴管分別滴下 1 cmNaOH 水溶液、 水、乙醇水溶液, 各自的滴數為( )。

  (D)三者的滴數皆為18 滴 答:(C)因為在密度相差不大的情況下,液滴的大小與表麵張力有關。一般表麵張力越大,在管端能懸掛的液滴體積也越大。NaOH 表麵活性劑,其水溶液的表麵張力比水大,滴數應該最少,其次是水,乙醇是表麵活性劑,其水溶液的表麵張力比水小,所以液滴最少。 8. 下麵說法不正確的是( )。

  (C)液滴越小其飽和蒸氣壓越小 (D)液滴越小其飽和蒸氣壓越大 答:(C)液滴表麵是凸麵,曲率半徑取正值,根據Kelvin公式,半徑越小,其飽和蒸氣壓越大。

  (A)大塊顆粒大 (B)粉狀顆粒大 (C)一樣大 (D)無法比較 答:(B)顆粒表麵是凸麵,曲率半徑取正值,根據Kelvin公式,半徑越小,其飽和溶液的濃度越大,溶解度也越大。

  10. 在1個真空的玻璃罩內放置若幹內徑不等的潔淨的毛細管,然後將水蒸氣不斷通入鍾罩內,可以觀察到在哪種玻璃毛細管中最先凝聚出液體( )。

  (A)在內徑最大的毛細管 (B)在內徑最小的毛細管 (C)在所有的毛細管中同時凝結 (D)無法判斷 答:(B)在毛細管內小液滴的表麵是凹麵,曲率半徑取負值,根據Kelvin公式,半徑越小,其飽和蒸汽壓越小,則在內徑最小的毛細管的水蒸氣最先凝聚。 11. 當表麵活性物質加入溶劑後,所產生的結果是( )。

  答:(A)表麵活性物質加入溶劑後,使溶液的表麵張力明顯降低,表麵張力隨表麵活性物質的濃度增加而下降,表麵濃度高於本體濃度,發生正吸附。

  (C)不影響液體表麵張力 (D)能顯著降低液體表麵張力 答:(D)有機物一般都能降低水的表麵張力,隻有那些能顯著降低液體表麵張力的,才被稱為表麵活性物質。

  (C)理想的氣體行為 (D)吸脫附的活化能均為零 答:(A)Langmuir 在導出他的吸附等溫式時,引進了假定,其中1個假定是認為固體表麵

  14. 氣相色譜法測定多孔固體的比表麵,通常是在液氮溫度下使樣品吸附氮氣,然後在室溫下脫附,這種吸附屬於下列哪1類吸附( )。

  (A)物理吸附 (B)化學吸附 (C)混合吸附 (D)無法確定 答:(A)液氮在多孔固體表麵吸附主要靠之間作用力,故屬於物理吸附。 13. 298K時,苯蒸汽在石墨上的吸附符合吸附Langmuir吸附等溫式,苯蒸汽的壓力為40Pa,石墨表麵的覆蓋度θ=0.05。如果要使覆蓋度θ=0.5,則此時苯蒸汽的壓力應控製在( )。

  1. 293 K時,若將半徑為 0.5 cm的汞珠分散成半徑為 0.1 μm的許多小汞珠,需消耗的最小功是多少?表麵Gibbs能增加多少? 已知 293 K 下,汞的 ? = 0.476 N2m-1。 解:小汞珠的個數: N?小汞珠的總麵積:

  (已知:298 K時水的表麵張力為 72.14310-3 N2m-1,密度ρ=0.9973103 kg2m-3。) 解:防止水麵上升需要加的壓力,就等於毛細管中水形成彎月麵的附加壓力,即:

  15. 在298K時,某表麵活性劑B的稀水溶液,在濃度cB<0.050mol2dm-3的範圍內,其表麵張力隨濃度的增加而線性下降符合如下公式:

  N2m-1,汞-空氣的表麵張力為 0.4865 N2m-1。判斷水能否在汞的表麵上鋪展開來。 解:能鋪展,因為汞-空氣的表麵張力遠大於水-空氣的表麵張力,水在汞的表麵上鋪展以後,使整個係統的Gibbs 能下降,所以水在汞的表麵上鋪展是自發過程。 ?汞?空氣>?汞?水??水?空氣

  1. 憎液溶膠有哪些特征? 答:(1)特有的分散程度。膠粒的大小一般在1~100 nm之間,所以有動力穩定性強、散射作用明顯、不能通過半透膜、滲透壓低等特點。

  (3)熱力學不穩定性。由於膠粒小、表麵積大、表麵能高,有自動聚結降低表麵能的趨勢。所以要有穩定劑存在,由於帶電的溶劑化層存在,可膠粒不聚沉。 2. 有穩定劑存在時膠粒優先吸附哪種離子?

  答:穩定劑一般是略過量的某一反應物。膠核首先吸附與膠核中相同的那個離子。例如,製備 AgI 溶膠時,若 KI 略過量,膠核優先吸附 I- 離子,利用同離子效應膠核不被溶解。若穩定劑是另外的電解質,膠核優先吸附的是使自己不被溶解的離子,或轉變成溶解度更小的沉澱的離子。一般優先吸附水化作用較弱的陰離子,所以自然界的天然膠粒如泥沙、豆漿、橡膠等都帶負電。

  3. 把人工培育的珍珠長期收藏在幹燥箱內,為什麼會失去原有的光澤? 能否再恢複? 解:珍珠是1種膠體分散係統,其分散相為液體水,分散介質為蛋白質固體。珍珠長期在幹燥箱中存放, 分散相水逐漸被幹燥箱吸收, 膠體分散係統被,故失去光澤。 此變化是不可逆的,不能再恢複。 4. 當一束會聚光通過溶膠時,站在與入射光線垂直方向的同學,看到光柱的顏色是淡藍色;而站在入射光180o方向的同學看到的是橙紅色,這是為什麼?

  答:站在與入射光線垂直方向(即側麵)的同學,看到的是膠粒的散射光。根據瑞利公式,入射光波長越短,散射光越強。所以,藍色、紫色光容易散射,散射光呈淡藍色。而對著入射光看的同學,看到的是透射光。在白光中,波長較短的藍色、紫色光已被散射,剩下的透射光主要是波長較長的光,所以看到的透射光是橙紅色的。 5. 為什麼有的煙囪冒出的是黑煙,有的卻是青煙?

  答:有的煙灰粒子很大,屬粗分散係統,主要發生光反射和吸收,所以看到的是黑色。這種粒子很快會沉降。而有的灰粒極小,小於可見光波長,主要發生光散射。而短波長的藍光、紫光的散射光強,所以看到的是青煙。實際上,看到的不是灰粒的本身,而是它的散射光。

  答:太陽光由七色光組成。空氣中有灰層微粒和小水滴,當陽光照射地球時,波長較短的藍光、紫光被微粒散射後的散射光較強,所以,看到的天空呈藍色,實際上看到的是這種散射光。而在日出、日落時,太陽接近地平線,陽光要穿過厚厚的大氣層我們才能看到。陽光中短波長的青色、藍色、紫色光被大氣層中的微粒散射掉了,我們看到的是散射較弱的紅色、橙色的透射光,所以特別絢麗多彩。

  答:因為紅色光波長很長,不容易散射,傳得遠,可以讓人在很遠時就能看到信號。霧天,如果用白色霧燈,其中一部分短波長的光被霧滴散射,光線就會變弱。而光波長較長,不容易散射。所以霧天在高速公上,必須把後霧燈打開,的霧燈很遠就能看見,可以防止汽車追尾相撞。

  答: 因為在蔗糖水解時,主要測定其旋光度的變化,而不希望有散射因素幹擾。鈉光燈放出的是單一的、波長較長的光,不容易發生散射。

  9. 什麼是ζ電勢?ζ電勢的正、負號是如何確定的?ζ電勢的大小與熱力學電勢有什麼區別?ζ電勢與憎溶膠的穩定性有什麼關係?

  答:ζ電勢為雙電層的電勢,是指膠粒移動時,從滑移界麵到本體溶液的電位降稱為動電電勢。ζ電勢的正負則根據吸附離子的電荷符號來決定,膠粒表麵吸附正離子,則ζ電勢為正;表麵吸附負離子,則ζ電勢為負。熱力學電勢(φ0)是固體表麵至介質本體部分總的電勢差,即電勢差等於零的地方,其值主要取決與溶液中與固體成平衡的離子濃度,而ζ電勢會隨著溶劑化層中離子濃度的改變而改變。憎溶膠膠粒的ζ電勢越大,表明膠粒帶電越多,其憎溶膠越穩定。

  10 在1個U型管中間,放用AgCl晶體組成的多孔塞,管中放濃度為0.001 mol.dm-3的KCl溶液。多孔塞兩邊放接直流電源的電極。通電時溶液將向哪一極方向移動?將KCl濃度增加100倍,溶液流動速度是變慢了還是變快了?

  答: 因為AgCl晶體中Ag+比Cl- 溶解度大,擴散快,AgCl晶體又優先吸附溶液中的Cl- 離子,使多孔塞帶負電,介質帶正電。所以,電滲時液體介質向負極移動。KCl濃度增加,ζ電位下降,電滲速度變慢。當用AgNO3代替KCl,AgCl優先吸附Ag+離子,介質帶負電,電滲方向與剛才相反。

  答:在用泵輸送石油或其它碳氫化合物時,由於壓差液體流動,在擴散層和管道表麵會產生電勢差,這就是流動電勢。流動電勢太大會產生火花,引起爆炸。為了防止事故發生,都將這種管道接地或加入有機電解質,以降低流動電勢。 12. 為什麼明礬能將渾濁的水很快? 答:明礬是硫酸鉀鋁複鹽。溶於水後產生K+,Al3+等離子。另外, Al3+離子在水中發生水解,產生Al(OH)3 絮狀膠體。

  混濁的水中有大量帶負電的泥沙膠粒,受Al3+離子作用很快凝聚,並與Al(OH)3 膠體發生相互作用而一起下沉。所以明礬能使混水迅速變清。但這種含Al3+離子的水不能多吃。 13. 用電解質把豆漿點成豆腐,有3種鹽:NaCl,MgCl2,CaSO4.2H2O,哪種聚沉能力最強? 答: 點豆腐是將豆漿膠粒聚沉,變成凝膠。 天然的豆漿膠粒帶負電, 電解質離子起主要作用。顯然NaCl聚沉能力最弱,Mg2+和Ca2+離子聚沉能力差不多,但由於MgCl2中Cl-是負一價的,所以相對而言聚沉能力最強的應該是MgCl2。 但由於MgCl2加多了有苦味,所以目前較多用CaSO2.2H2O即生石膏點豆腐。

  14. 在能見度很小的霧天飛機急於起飛,地勤人員搬來1個很大的高音喇叭,喇叭一開,很長一段跑道上的霧就消失了,這是為什麼?

  答: 這叫高音消霧。聲音是有能量的,喇叭的音波促使霧粒碰撞,使小水滴凝結成大水滴而下降,部分更小的水滴獲得能量後氣化。所以在音波作用的較近的範圍內,霧會很快消失。

  由大學席葆樹教授研製的大喇叭,輸出功率為20000聲瓦。喇叭長5m,直徑2.86 m 。

  在霧天,這隻喇叭朝飛機跑道上大吼一聲,可以開出500 m 到1000 m 的清亮大道。 15. 江河入海處為什麼會形成三角洲? 答: 由於水土流失,江水中常常夾帶大量泥沙。到入海處河道變寬,流速變慢,泥沙沉積。另一原因是江水中的泥沙微粒是帶負電的膠粒,碰到含有大量電解質的海水就凝聚下沉。這樣長時間的沉積就形成了三角洲。 二、概念題

  1. 在稀的砷酸溶液中,通入 H2S 以製備硫化砷(As2S3)溶膠,該溶膠的穩定劑是 H2S,則其膠團結構式是( )。

  (A)滲透法 (B)擴散 (C)沉降平衡 (D)電泳 答:(D)電泳不屬於溶膠的動力性質,屬於溶膠的電學性質。 4. Tyndall 現象是發生了光的什麼的結果( )。

  答:(A)由於膠粒半徑遠小於入射光的波長,發生光的散射現象,這就是Tyndall 現象,是憎液溶膠的特有性質。

  (C)波長長, 透射作用顯著 (D)波長長, 散射作用顯著 答:(C)太陽光透過厚厚的大氣層時,散射作用顯著的短波長光如藍光、紫光等已被散射,剩下透射作用顯著的長波長光,如、黃光等。

  (C)電動電位相對於溶液本體為 (D)Stern 麵處電位相對溶液本體為正 答:(B)異電性相吸。

  答(D)Zeta 電勢又稱為動電電勢,隻有膠粒在移動時才能顯示出來,是指固液之間可滑移的界麵與本體溶液之間的電位降

  (A)布朗運動 (B)電泳 (C)電滲 (D)沉降電勢 答:(A)布朗運動屬於溶膠的動力性質。

  (A)加入一些酒精 (B)將牛奶靜置 (C)過濾 (D)加入酸 答:(D)牛奶是乳脂分散在水中形成的乳濁液,加入酸這種強電解質會乳濁液,使脂肪與水分離。

  (A)NaCl (B)K3[Fe(CN)6] (C)MgSO4 (D)FeCl3 答:(D)AgI 膠核優先吸附碘離子,使膠粒帶負電,陽離子價數越高,聚沉能力越強。 11. 混合等體積的 0.08 mol2dmKI 和 0.1 mol2dmAgNO3溶液,得到一溶膠係統,分別加入:(1)MgSO4;(2)CaCl2;(3)Na2SO4, 則其聚沉能力大小是( )。 (A)(1)>(2)>(3) (B)(2)>(1)>(3)

  (C)(3)>(1)>(2) (D)(3)>(2)>(1) 答:(C)AgNO3溶液過量,AgI 膠核優先吸附銀離子,使膠粒帶正電,陰離子價數越高聚沉能力越強。MgSO4中陽離子價數比Na2SO4高,同性離子的價數愈高,聚沉能力愈低,所以Na2SO4聚沉能力最強。

  12. 用滲透壓法測大化合物的摩爾質量,這樣測得的摩爾質量屬於( )。 (A)質均摩爾質量 (B)數均摩爾質量

  (C)Z均摩爾質量 (D)粘均摩爾質量 答:(B)滲透壓法利用的是稀溶液的依數性,所以測得的是數均摩爾質量。

  13. 將大電解質 NaR 的水溶液用半透膜和水隔開,達到 Donnan 平衡時,膜外水 的 pH值( )。 (A)大於7 (B)小於7 (C)等於7 (D)不能確定 答:(A)大電解質中的R- 離子不能透過半透膜,而Na+ 和H+ 可以。為了維持溶液的電中性,有Na+出來,必有H+進去,使膜外水的 pH值升高。

  答:(D)Fe(OH)3的水溶膠為正溶膠,陰離子價數越高聚沉能力越強,則聚沉值越小。ZnSO4中陽離子價數比Na2SO4高,同性離子的價數愈高,聚沉能力愈低,所以ZnSO4聚沉能力略大於Na2SO4聚沉能力。

  答:(B)聚沉值與聚沉能力成反比,則Al(NO3)3的聚沉能力最強,另外離子價數越高聚沉能力越強,所以AgI的水溶膠為負溶膠。 三、習題

  1. 在FeCl3在熱水中水解,Fe?OH?3製的溶膠後,為什麼要用半透膜進行滲析? 解:FeCl3水解後,製得的 Fe(OH)3溶膠中含有大量 HCl。電解質的濃度大,會使溶膠的雙電層壓縮,? 電位變小,使製得的Fe(OH)3溶膠不穩定,容易聚沉,所以用滲析的方法除去過量的HCl。

  用略過量的反應物Ba(CNS)2作穩定劑,請寫出膠核、膠粒和膠團的結構式,並並指出膠粒所帶的電性。 解:膠核:?B

  解:這2種溶液混合,KCl 略過量,所以生成的AgCl膠核優先吸附氯離子,膠粒帶負電,外加電解質離子電價越高,聚沉能力越強,而聚沉值越小。所以聚沉值由小到大的順序為:AlCl3<ZnSO4<KCl 。 9. 在 H3AsO3的稀溶液中,通入過量的H2S氣體,生成 As2S3溶膠。用下列物質聚沉:Al(NO3)3,MgSO4和K3Fe(CN)6,請排出聚沉值由大到小的順序。

  解:用過量的 H2S 氣體作為穩定劑,H2S發生一級解離,生成HS離子,生成的As2S3膠核優先吸附HS- 離子,膠粒帶負電。外加電解質離子電價越低,聚沉能力越弱,聚沉值越大。所以聚沉值由大到小的順序為:K3Fe(CN)6>MgSO4>Al(NO3)3 。

  (3)比較 MgSO4,Na2SO4,CaCl2電解質對溶膠聚沉能力的大小。 解:(1)由於AgNO3的濃度大於KI的濃度,所以等體積混合時,AgNO3過量,生成的AgI膠核優先吸附Ag+ ,使膠粒帶正電,則膠團的結構式為:{[(AgI)m.nAg+],(n-x)NO3}x-2x NO

  (3)聚沉膠粒帶正電的溶膠,外加電解質中負離子價數(絕對值)越大,聚沉能力也越強。所以聚沉能力大小的次序為: Na2SO4>MgSO4>CaCl2 。雖然前2種電解質中負離子相同,但由於Na2SO4離子是一價的,聚沉能力要比正離子是二價的稍大一些。

版權聲明:以上文章中所選用的圖片及文字來源於網絡以及用戶投稿,由於未聯係到知識產權人或未發現有關知識產權的登記,如有知識產權人並不願意我們使用,如果有侵權請立即聯係:1214199132@qq.com,我們立即下架或刪除。

熱門文章