?2C+O2=2CO；?rGm(973) = -395806J2mol-1

（1）写出电极反应及电池反应；

（2）求混合气体中CO2/CO的比值。

解：正极：0.5O2+2e+Ca2+=CaO ；负极：CO-2e+CaO=CO2+Ca2+ （1）电池反应：CO+0.5O2=CO2

? （2）电池反应的?rGm(973)= -395388-(-395806)/2= -197485（J2mol-1）

-239650030.99= -197485+8.3143973ln

p(CO2) 0.5p(CO)?0.21p(CO2)=1.013

p(CO)

17、在1000℃时测出下列两电池的电动势：

（1）Ni,NiO(s)|ZrO2(+CaO)|PbO(l),Pb(l) E1=157.44mV；

（2）Ni,NiO(s)|ZrO2(+CaO)|SiO2-PbO(l),Pb(l) E2=151.46mV。

θ

求电池（2）中a(PbO)（以T，p下纯液态PbO为标准态) 解：电池(1)反应为：Ni(s)+PbO(l)=NiO(s)+Pb(l)

电池(2)反应为：Ni(s)+PbO(l,SiO2)=NiO(s)+Pb(l) 显然，电池（1）是电池（2）的标准态电池 0.15146=0.15744-

8.314?12731lg ，a=0.8967

2?96500a第八章 表面现象

1、计算：

（1）求20℃时球形汞滴的表面吉布斯函数。设此汞滴与其蒸气接触，汞滴半径r=1.00310-3m，汞与汞蒸气界面上表面张力σ=0.4716N2m-1。

（2）若将上述汞滴分散成r=1.00310-9m的小滴，求此时总表面吉布斯函数并与（1）比较相差几倍？

解：（1）G1=4?r??4?3.14?10?0.4716=5.923310-6（J）

2?610?918（2）小汞滴的个数为：?27?10（个）

10 G2=10?4?r??10?4?3.14?1018218?18?0.4716=5.923（J）

相差106倍。

2、20℃时甲苯表面张力为28.43310-3 N2m-1，密度为866.9kg2m-3，已知式（8-15）k为2.1310-7J2K-1，计算甲苯的临界温度。

?M解：根据σ??ρ?????2/3?k(Tc?T?6)

28.43?10?3?(92?10-3/866.9)2/3Tc??293.15?6=303+293.15+6=602.6（K） ?72.1?10

3、室温下假设树根的毛细管管径为2.00310-6m，水渗入与根壁交角为30°。求其产生的附加压力，并求水可输送的高度。（设25℃时，水的σ=75.2310-3 N2m-1，ρ=999.7 kg2m-3）

1.00?10?6解：r?=1.155310-6（m）

cos30Δp=2σ/r=2375.2310-3/1.155310-6=1.3023105（Pa）

2σ2?75.2?10?3=13.29（m） h??ρgr999.7?9.8?1.155?10?6

4、20℃时苯的蒸气凝结成雾，其液滴半径为1.00μm（10-6m），试计算其饱和蒸汽压比正常值增加的百分率。20℃时苯的密度=0.879g2cm-3。

pr2σM2?28.88?10?3?78?10-3解：ln=0.002104 ??p0ρRTr879?8.314?293?10?6 pr/p0=1.002 ，即增加了0.2%。

5、在正常沸点时，如水中仅含直径为5.0310-5m的气泡，问使这样的水沸腾需过热多少度？水在100℃时的σ=58.9310-3 N2m-1，?vapHm=40656J2mol-1。 解：使水沸腾，必须使气泡内的蒸气压p达到p??p

即 p?p??p?p?根据：ln???2σ2?0.0589?101325?=106037（Pa） -5r2.5?10pΔvapHm11?(?) ?R373T2p即 ln1060374065611?(?)

1013258.314373T2解得 T2=374.3，即过热1.3K （书上答案不对）

6、吸附曲线有哪三种类型，以图表示之。并举出应用。已知氮在194K和465kPa下，在活性炭上的吸附量为0.894dm3/kg（标准状况），在273K时需3.583103kPa始可吸附等量的氮

气。求吸附热。

解：吸附等温线，可判断单层还是多层吸附，有饱和为单层；

吸附等压线，可判断是物理吸附还是化学吸附，有拐点有化学吸附；

吸附等量线，复合克-克方程，求吸附热。

ln3580??Ha11?(?) ，?Ha= -11376（J2mol-1） 4658.314194273

7、1.00310-6m3某种活性炭，其表面积为1000m2，若全部表面积都被覆盖，问用4.5310-5m3此种活性炭可吸附多少升的氨气？（用标准状况下体积表示）。设NH3分子的截面积为9.0

-202

310m，假定被吸附的氨分子相互紧密接触。

4.5?10?5?20?1000/(9.0?10)?610?22.4=18.60（L，STP） 解：V?6.022?1023

9、用活性炭吸附CHCl3时，在0℃时的饱和吸附量为93.8dm32kg-1，已知CHCl3的分压力为13.3kPa时的平衡吸附量为82.5 dm32kg-1。求： （1）兰格缪尔公式中的b值；

（2）CHCl3分压为6.6kPa时，平衡吸附量是多少? 解：根据：V?V?bp11 得 b? ??0.549（kPa-1）1?bpp(V/V??1)13.3?(93.8/82.5?1)V?V?

0.545?6.6bp=V?93.8?=73.0（dm32kg-1）

1?0.549?6.61?bp9、19℃时丁酸水溶液的表面张力σ?σ0?a'ln(1?b'c)，式中σ0为纯水的表面张力，a’、b’为常数。求：

（1）溶液中丁酸的表面超量Γ 和浓度c的关系式。（2）当已知a’=1.31310-2 N2m-1，b’= 19.62 dm32mol-1，计算c=0.150mol2dm-3时的表面超量。（3）若已知在19℃时，纯水表面张力σ0=72.8310-3 N2m-1，求c=0.150mol2dm-3时的丁酸水溶液的表面张力。 解：（1）

dσa'b'ca'b'?? ，Γ= dc1?b'cRT(1?b'c)0.1501.31?10?2?19.62（2）Γ==4.03310-6（mol2m-2）

8.314?292(1?19.62?0.150) （3）σ?0.0728?0.0131?ln(1?19.62?0.150)=0.0548（N2m-1）

10、在某温度下，乙醚-水、汞-乙醚、汞-水的界面张力分别为0.011、0.379、0.375 N2m-1，在乙醚与汞的界面上滴一滴水，试求其接触角。

解：根据杨氏方程：σ（汞-乙醚）=σ（汞-水）+σ（乙醚-水）cosθ

cosθ?0.379?0.375=0.3636 ，θ=68.68°

0.011

11、20℃时，水的表面张力为0.0728 N2m-1，汞的表面张力0.483 N2m-1，而汞和水的界面张力为0.375 N2m-1，试计算判断是汞在水面上铺展还是水在汞表面上铺展？

解：S（汞/水）=0.0728-0.375-0.483= -0.7852（N2m-1）<0；汞在水表面上不能铺展 S（水/汞）=0.483-0.375-0.0728=0.0352（N2m-1）>0；水在汞表面上能铺展

第九章 化学动力学基础

1、放射性Na的半衰期是54000s，注射到一动物体中，文放射能力降到原来的1/10需多长时间？

解：k=ln2/t1/2=ln2/54000=1.2836310-5 ln1?1.2836?10?5t ；t=179385（s） 1/10 2、有一级反应，速率系数等于2.06310-3min-1，求25分钟后有多少原始物质分解？分解95%需多少时间？ 解：ln1?2.06?10?3?25；x=5% 1-x1ln?2.06?10?3?t；t=1454（min） 1-0.95

3、在760℃时加热分解N2O5，当起始压力p0为38.663kPa时，半衰期t1/2=255s，p0=46.663kPa时，t1/2=212s，求反应级数及p0=101.325kPa时的t1/2。 解：易知t1/2与p0成反比，二级反应。

t1/2=38.6633255/101.325=97.5（s）

4、环氧乙烷的热分解是一级反应：C2H4O=CH4+CO，377℃时，半衰期为363min。求： （1）在377℃，C2H4O分解掉99%需要多少时间？

（2）若原来C2H4O为1mol，377℃经10h，应生成CH4多少摩尔？ （3）若此反应在417℃时半衰期为26.3min，求反应的活化能？ 解：（1）k=ln2/t1/2=ln2/363=1.91310-3（min-1）

ln1?1.91?10?3?t；t=2411（min）

1-0.99 （2）ln1?1.91?10?3?10?60；x=0.682（mol） 1-x （3）k=ln2/t1/2=ln2/26.3=26.36310-3 （min-1）

Ea26.36?10?311-1

ln?(?)；解得：E=244681（J2mol） a?38.3146506901.91?10

5、1molA和1molB混合。若A+B=产物是二级反应，并在1000s内有一半A作用掉，问在2000s时，尚有多少A剩余？

解：k2=1/(t1/2c0)=1/(100031) =10-3 （dm32mol-12min-1）

11??10?3?2000；x=1/3（mol） x1mol数和浓度不是等同的，本题题目稍有问题。

6、钢液含碳量低时，[C]+[O]=CO为一级反应：?dc[C]dt?kc[C]，k=0.015min-1。

（1）计算钢水中[C]的百倍质量分数[%C]分别为1.0，0.50，0.15时的反应速率。 （2）根据上述计算，如欲脱掉1%的[C]，需要多长时间？ 解：（1）数据代入微分式易求得r1=0.015；r2=0.0075；r3=0.00225（%2min-1）

（2）ln1?0.015?t；t=0.67（min）

1-0.01书上答案有三个时间是不对的。

7、反应CH3CH3NO2+OH-=H2O+CH3CH=NO2-是二级反应，在0℃时的反应速率系数k=39.1dm32mol-12min-1。若有0.005mol/cm3硝基乙烷与0.003mol/cm3NaOH的水溶液，问有99%的OH-被中和需要多少时间？ 解：代入公式即可

10.003(0.005?0.003?99%)ln?39.1t；解得：t=47.36（min）

0.005?0.0030.005(0.003?0.003?99%)

8、现在天然铀矿中238U：235U=139：1，已知238U和235U的核衰变反应速率系数分别为1.52310-10 a-1和9.72310-10 a-1。问在20亿年以前238U和235U的比率为多少? 解：lnc0c'?k1t；ln0?k2t 。两式相减得 cc'lnc'0cc'139?(k2?k1)t 即ln0?(9.72?10?10?1.52?10?10)?2?109 c'c0c01 解得c0/c’0=27，即238U /235U=27：1