物化习题答案1.docx
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物化习题答案1
物化习题答案1
第六章胶体及界面化学部分习题简解 练习p247 3解:
ΔG=?
ΔA=×10-3×4×10-4=×10-5J4解:
Δp=2?
/r=2××10-3/×10-5=144×102Pa=kPa5解:
h=2σ/(ρgr)=2××10-3/(×103×××10-4)=m6解:
σ汞-乙醚=σ汞-水+σ乙醚-水COSζ,=+ζ COSζ=,ζ=680P257 2解:
σ=a+bc,c→0,σ0=a>0,(dσ/dc)=b, Г=-[c/(RT)](dσ/dc)=-bc/RT>0,b P265 4解:
V/V∞=Kp/(1+Kp),1/V=1/KV∞p+1/V∞ ×10-3/V∞=×105K/(1+×105K)-3-5 V-366∞=×10,K=×10 ×10/V∞=×10K/(1+×10K) =Kp/(1+Kp),p=×104Pap278 3解:
×10-5×=×10-7mol,KCl,×10-4×=5×10-7mol,AgNO3 AgNO3过量,胶粒带正电,胶团结构表示式为:
{[AgCl]m·nAg+·(n-x)NO3-}x+·xNO3-,电泳时胶粒向负极移动。
P285 4解:
(1)1-2x=moldm-3, R-Na+Cl- Na+Cl- x=dm-3 始c1 c1 0 x/c2=c2/(c1+2c2) 平c1c1+xx c1=moldm-3
(2)π=ΔcRT=(2×(+)-)××298=kPa5解:
x/c2=c2/(c1+2c2),x=/(+2×)=moldm-3 π=ΔcRT=(2×(+)-2×())××298=kPa练习题 6-1时水在湿空气中的表面张力为×10-3Nm-1,其表面张力温度系数为-×10-6Nm-1K-1;试求在恒温恒压下.系统体积不变时可逆增加2cm2的表面积时,该过程的热、功、ΔG及ΔS?
?
?
解:
ΔS=-?
?
?
ΔA=×10-10JK-1,Q=TΔS=×10-8J?
?
?
T?
A,p-5-5 W’=-σΔA=×10J,ΔG=W’=×10J 6-2有一完全浮在空气中的肥皂泡,若其直径×10-3m,已知肥皂溶液表面张力,则肥皂泡内所受的附加压力是多少?
1 解:
Δp=4σ/r= 6-3303K时,乙醇的密度为780kgm-3;乙醇与其蒸气压平衡时的表面张力为×10-2Nm-1;试计算在内径为的毛细管中它能上升的高度。
解:
h=2σ/(ρgr)= 6-4氧化铝瓷件上需要披银。
当烧至1000℃时,液态银能否润湿氧化铝表面?
已知1000℃时σσ(g-Ag)、σ(Ag-Al2O3)分别为1000×10-3Nm-1,920×10-3Nm-1,1770×10-3Nm-1。
解:
COSζ=[σ-σ(Ag-Al2O3)]/σ(g-Ag)=-,ζ=147度,不润湿。
6-520℃时水和汞的表面张力系数分别为×10-2Nm-1,m-1,汞-水界面张力为Nm-1,试判断水能否在汞的表面上铺展开来。
解:
σ>σ(水)+σ(汞-水),能铺展6-6将正丁醇(Mr=74)蒸气骤冷至0℃,发现其过饱和度p*/p*0=4时能自动凝结为液滴,若273K时正丁醇表面张力σ=;密度ρ=1000kgm-3;试计算在此过饱和度所凝结成液滴的半径及液滴所含分子数。
[×10-9m,63] 解:
r=[ρRTln(pr/p0)/(2σMr)]=×10-9m,N=4πr3ρNA/(3Mr)=63 6-7某晶体相对分子质量是80,在300K其密度为dm-3;若晶体与溶液间界面张力为。
微小晶体直径为×10-6m,.则该小晶体溶解度是大块晶体溶解度的多少倍?
解:
RTln(cr/c0)=2σMr/(ρr),ln(cr/c0)=,cr/c0= 6-819℃时丁酸水溶液的表面张力系数可以表示为σ=σ0+b1n(1+c/K′),式中σ0为水的表面张力系数、b、K′为常数,c为丁酸在水中的浓度。
试求该溶液中丁酸的表面超量Г与浓度c的关系。
若已知b=×10-4Nm-1,K′=×10-2moldm-3,试求当c=moldm-3时的Г。
计算当c/K′>>1时的Г为多少?
若此时表面层丁酸成单分子层吸附,试计算丁酸分子的截面积?
解:
(dσ/dc)=b/(K′+c),Г=-[c/(RT)](dσ/dc)=bc/[RT(K′+c)]
(2)Г=×10-8molm-2,c/K′>>1时Г∞=b/(RT)=×10-8molm-2,A0=1/(Г∞NA)=×10-17m26-9某温度下,铜粉对氢气吸附服从Langmuir公式,其具体形式为 V/(dmkg)?
(p/Pa)?
(p/Pa),式中V是铜粉对氢气的吸附量, p是氢气压力。
已知氢分子横截面积为×10-22m3,求1kg铜粉的表面积。
解:
V=V∞Kp/(1+Kp),求出V∞=dm3kg-1,a0=V∞A0NA/=48m2kg-1 6-10在-℃时,用硅胶吸附N2气。
测定在不同平衡压力下,每千克硅胶吸附N2的体积如下:
p/(kPa) 2 V/(dm3) 已知-℃时N2的饱和蒸气压为,N2分子截面积为×10-20m2,用BET公式求所用硅胶比表面积。
解:
处理数据,以p/[V(p*-p)]对p/p*作图,直线的斜率=×10-3dm-3,截距=×10-3dm-3,V∞=1/(斜率+截距)=dm3,a0=V∞A0NA/=×105m2kg-1 6-11含Fe2Oa浓度为kgm-3的溶胶,稀释10000倍后,在超显微镜下观察,数出视野中颗粒平均为个,已知质点的密度p为×103kgm-3,设胶粒为球形,试计算此胶粒平均半径。
解:
4πr3/3=cV/(ρN),求出r=×10-7m 6-12Fe(OH)3溶胶于298K通电45分钟,界面移动10mm.电场强度为2Vcm-1.已知水的相对电容率为79,粘度为×10-3Pas,求溶胶的δ电势?
解:
δ=[ηu/(?
0D)](dφ/dl)-1= 6-13在298K时,膜两边离子初始浓度分布如下,左边RCl溶液浓度为dm-3,体积为1dm3,右边NaCl溶液浓度为dm-3,体积为2dm3,问达到膜平衡后,其渗透压为多少?
(RCl为高分子电解质,假设完全电离,达到膜平衡前后,两边溶液体积不变)。
解:
膜平衡(+2x)2x=()2,解出x=moldm-3,Δc=moldm-3π=ΔcRT=320kPa 6-14某一大分子溶液在300K时,测得有关渗透压的数据为 c/(gdm-3) (π/c)/(Pag-1dm3) 试求此大分子的数均分子量。
解:
以(π/c)对c作图,直线的截距=98Pag-1dm3,Mn=RT/截距=×104gmol-1 第七章基元化学反应动力学 练习p305 3解:
(1)2NH3==N2+3H2,四分子反应是不存在的,故逆向不是基元反应,根据微观可逆性原理,说明正向也不是基元反应。
(2)N2O5==2NO2+1/2O2,反应分子数没有分数,故逆向不是基元反应,根据微观可逆性原理,正向也不是基元反应。
(3)2H+2O==H2O2,四分子反应是不存在的,故正向不是基元反应,根据微观可逆性原理,说明逆向也不是基元反应。
(4)2HI==H2+I2,理论和实践均证实该反应不是基元反应。
3 4解:
kp=×104(kPa·min)-1,说明是二级反应,-dc/dt=kcc2,-dp/dt=kpp2, p=cRT,则kc=kpRT=×104××500=×107mol-1·dm3·min-1 p316 2解:
2A(g)+B(g)—→E(g),三分子反应,r=kcA2cB r1/2/r0=k(1/2cA,0)2(1/2cB,0)/(k(cA,0)2(cB,0))=1:
8 3解:
A —→ B+ C, 总压 t=0 p0,A p0,B p0,B p0=p0,A+2p0,B t=t pt,A p0,A-pt,A+p0,B p0,A-pt,A+p0,B pt=2p0,A+2p0,B-pt,A t=∞ 0 p0,A+p0,B p0,A+p0,B p∞=2p0,A+2p0,B总压关系知:
p∞-p0=p0,A,p∞-pt=pt,A则:
ln p0,Apt,A?
lnp?
?
p0p?
?
pt?
kt 4解:
一级反应:
t1/2=ln2/k,t3/4=ln(1/(1-3/4))/k=ln4/k=2ln2/k=2t1/2,t3/4/t1/2=2。
=ln(1/())/k=ln100/k=2ln10/k,/t1/2=2ln10/ln2= 二级反应:
t1/2=1/kc0,t3/4=(1/(1/4c0)-1/c0)/k=3/kc0,t3/4/t1/2=3。
=(1/(c0)-1/c0)/k=99//kc0,/t1/2=(99//kc0)/(1/kc0)=99 5解:
A→P,t1/2=ln2/k=,k=,ln(1/())=kt,t=ln5/=6解:
t7/8/t1/2=3,是一级反应:
t7/8=(1/(1-7/8))/k=ln8/k=3ln2/k=3t1/2。
7解:
(NO2)CH2COOH(l)→CH3NO2(l)+CO2(g) t=0 t=t0 c0 0 t=t ct Vt t=∞ 0 V∞ c0∝V∞,ct∝V∞-Vtln lnV?
?
Vt,1V?
?
Vt,2?
k(t2?
t1),k?
1t2?
t1lnV?
?
Vt,1V?
?
Vt,2c0ct?
lnV?
V?
?
Vt?
k(t?
t0),lnV?
V?
?
Vt,2?
lnV?
V?
?
Vt,1?
k(t2?
t1) ∞ t/minV/cm3k/min-1平均:
k=min-1 4 8解:
lnk2k1?
Ea(T2?
T1)R?
T2?
T1,?
?
10?
4?
4?
Ea(308?
298)?
308?
298,Ea=mol-1 k=Aexp(-Ea/RT),×10-4=Aexp(-86110/(×308)),A=×1011s-1 ×10-4=Aexp(-86110/(×298)),A=×1011s-1,A=×1011s-19解:
t1/2=ln2/k1,k1=/600=×10-3min-1 ln(1/)=k2×30,k2=min-1 lnk2k1?
Ea?
11?
?
11?
ln?
?
?
?
?
T2=1235K?
?
?
3R?
T1T2?
?
?
1073T2?
p322页 1证明:
ZAA=1/2π(rA+rA)2(8kT/πμ)1/2NA2,μ=mA2/2mA=mA/2 ZAA=8rA2(πkT/mA)1/2NA2 3解:
(1)q=exp[-Ec/(RT)],q=exp[-100000/(×400)],q=×10-14 q=exp[-120000/(×400)],q=×10-16
(2)q2/q1=exp[ΔEc/(RT)]=exp[10000/(×400)]= (3)q2/q1=exp[-100000/(×1000)]/exp[-100000/(×400)]=×107p329页3证明:
k= ?
lnk?
T?
kThKc?
lnk=ln ?
?
lnKc?
TkTh?
+lnKc≠, RTRT2EaRT2= 1T?
?
?
rUmRT2?
?
?
,Ea=?
r?
Um+RT ?
?
?
?
双分子气相反应:
?
r?
Hm=?
r?
Um+(1-2)RT,?
r?
Um=?
r?
Hm+RT?
?
Ea=?
r?
Um+RT=?
r?
Hm+2RT ?
?
?
?
?
?
?
?
?
S?
H?
?
exp?
rm?
exp?
?
rm?
Ea=?
rHm+RT,4证明:
对于气相反应A→B:
kT=hRT?
?
R?
?
kT ?
?
?
?
Sm?
ekT?
Ea?
rexp?
阿仑尼乌斯公式:
kT=Aexp?
?
?
?
,对比:
A=hRRT?
?
?
?
基元反应动力学练习题 -3k?
?
B(g)+D(g),在623K、初始浓度为dm7-1双分子反应2A(g)?
时,半衰期为105s,请求出
(1)反应速率系数k
(2)A(g)反应掉90%所需时间为多少?
(3)若反应的活化能为140kJmol-1,573K时的最大反应速率为多少?
5
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