物理化学要点及模拟试题(化工版)(7)

2018-11-20 17:54

化能。已知两平行反应的活化能E1、E2分别为20kJ·mol-1和26 kJ·mol-1。

解:本题需掌握一级平行反应的规律才容易做。若没掌握,需自己推导。 (1) A的转化率x与时间的关系如下:

t = -ln(1-x)/(k1+k2) =-ln(1-0.90)/(4.65s-1+3.74s-1)= 0.2744s (2) E=(k1 E1+k2 E2)/ (k1+k2)=(4.65×20+3.74×26) kJ·mol-1/(4.65+3.74) =22.67 kJ·mol-1

127-2 连串反应A????B????C,若反应指前因子A1<A2,活化能Ea,1?Ea,2;回答下列

①k②k问题。

(1) 在同一坐标中绘制两个反应的lnk?1示意图。 T(2) 说明:在低温及高温时,总反应各由哪一步[指①或②]控制? 解:(1) 由阿仑尼乌斯方程可知,对反应①和②分别有 lnk1?? lnk2??Ea,1RTEa,2RT?lnA1

?lnA2

因为A1<A2,Ea,1?Ea,2,则上述两直线在坐标图上相交, 如图9-3,实线为lnk1?11,虚线为lnk2?。 TT(2) 化学反应速率一般由慢步骤即k小的步骤控 制。所以从图9-3可以看出:当T>T0时,即高温时,

k1>k2,则总反应由①控制;当T<T0时,即在低温 图9-3连串反应的lnk~时,k2<k1,总反应由②控制。

1关系图 T 30

第8章 电解质溶液理论

一、重要概念

阳极、阴极,正极、负极,原电池,电解池,电导,比电导,(无限稀释时)摩尔电导率,迁移数

二、重要定律与公式

1. 法拉第定律

对反应 氧化态+ z e → 还原态

Q??ZF

1 R 2. 电导 G? 电导率: ??G?l (l/A)-称为电导池常数 A 摩尔电导率:Λm??c

??Λm?Ac 摩尔电导率与浓度关系:稀的强电解质Λm 3. 离子独立定律

无限稀释溶液,电解质

??Λm?????m,?m,?

对于A??B??型电解质有 4. 电导应用

(1) 计算弱电解质的解离度和解离常数 对反应 AB ??? A+ + B-

??Λm????????m,??m,?

解离度

??Λm?Λm

2Λmc?? 平衡常数 Kc???Λm(Λm?Λm)c(2) 计算难溶盐的溶解度

难溶盐(电解质)溶液电导率的加和性

31

??(难溶盐)??(水)? ?(溶液)

c? 5. 平均活度及活度系数

电解质 M??A?????M

?(溶液)??(水)Λm

Z????AZ?

b????a?a??a,v = v + v ,a???+-?????b 6. 德拜-休克尔公式

1 lg????Az?z?I,其中 A=0.509(mol-1·kg)1/2 ,I??b2BB2 ZB三、关键的计算题类型

由摩尔电导率计算解离率和解离平衡常数相关的题型。

四、典型题示例

8-1 已知某电解池电解CuSO4时,电路中电流强度为0.6A,电解池工作时间为1500s,求此电解池在工作过程中可以析出多少克铜?

解:由法拉第定律知,析出铜的物质的量为

n?析出铜的品质为

QIt0.6?1500???0.00466mol ZFZF2?96500m?0.00466?63.5?0.296g

8-2 298.15K时,测得1×10-2mol?dm1×10-2mol?dm?3?3的CuSO4溶液的电阻为138Ω,该电导池充满

?3KCl溶液时测得其电阻为163Ω。已知298.15K时,1×10-2mol?dm?3KCl溶液的

电导率为0.1408 S·m-1,求电导池常数及1×10-2mol?dm解:由式(6-12),得

的CuSO4溶液的Λm(CuSO4)。

l

A??(已知)R(已知)

?1lA

??(KCl)?R(KCl)?163?0.1408?23.00m

32

?(CuSO4)??(KCl)由式(6-11),得

R(KCl)163??0.1408S?m?1??0.1667S?m?1

R(CuSO4)138?0.1667S?m?1?32?1Λm(CuSO4)???16.67?10S?m?mol

c(CuSO4)1?10?2?103mol?m?3?(CuSO4)8-3 由盐酸、醋酸钠及氯化钠的极限摩尔电导率Λm(HCl)、Λm(NaAc)、Λm(NaCl)]求弱电解质醋酸的极限摩尔电导率Λm(HAc)。

解:由离子独立运动规律知

???Λm(HAc)?λm(H?)?λm(Ac?)

?????????λm(H?)?λm(Cl?)?λm(Na?)?λ?m(Ac)?λm(Na)?λm(Cl)

????????Λm(HCl)?Λm(NaAc)?Λm(NaCl)

将Λm(HCl)、Λm(NaAc)、Λm(NaCl)具体数值代入上式即可得到所需结果。

8-4 298.15K时,测出AgCl饱和溶液的电导率为3.41×10-4S·m-1,溶剂水在该温度下的电导率为1.60×10-4S·m-1。试求,氯化银在298.15K时的溶解度和溶度积。

解:查表并由式(6-13)计算得

????2?1Λm(AgCl)???m(Ag)??m(Cl)?0.01383S?m?mol

???将所得已知数据代入式(6-20),得

c(AgCl)??由Ksp?(测)??(水)?Λm(AgCl)3.41?10S?m?1.60?10S?m13.83?10?3S?m2?mol?1?4?1?4?1

?1.31?10?2mol?m?3?cm?cn?cm?n,得

2?52?10 Ksp(AgCl)?c?(1.32?10)?1.72?10mol2?dm?6

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第9章 电池的电动势与极化现象

一、重要概念

可逆电池,电池的电动势,电池反应的写法,分解电压,标准电极电位、电极的类型、析出电位,电极极化,

二、重要定律与公式

1.电池热力学

?rGm(T,p)??ZFE ?rSm?ZF???E?? ?T??p??E???E??rHm??ZFE?ZFT?Q?ZFT ?p?? r??T?p??T?p2. 能斯特方程 ?rGΘm??nFE??RTlnKΘΘ?

almaLa?rGm??rG?RTlnaM baAaBΘmlmaRTaLlnaM E?E? bZFaAaBΘ 当T=298.15K时,E?E????0.05196?Bln?a?B?V ZB??3.电极电势:规定标准氢电极 H+(a H+=1) | H2(p?) | Pt 电势为0。 对于还原反应: 氧化态+ z e- → 还原态

? 电极电势 ????RTa(还原态)ln ZFa(氧化态) 电池的电动势 E4. 电池的写法

ΘΘΘ?????? E??????

(1) 正、负极由左至右排列,左负(阳极失电子),右正(阴极得电子)。

(2) 以化学式表示电池中各种物质的组成,并用s、l、g表示物质所处的状态。当物质是气体时,还应标出其压力的大小,当物质为溶液时,应当标出它们的浓度或活度。

(3) 单垂线―|‖表示相界面(有时也用逗号表示),双垂线―||‖表示盐桥。

(4) 气体作为电极,必须依赖不与气体及电池内电解质溶液发生反应的第二类导体与外界进行电子的传递。这类导体称为惰性导体,包括惰性金属和石墨。但习惯上可以不把它们标出。

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