物理化学试题及答案

四．计算题

1. （本题12分）写出下列电池的电极反应、电池反应。

Cd(s)|Cd2?(aCd2??0.01)||Cl?(aCl??0.5)|Cl2(g,101.325Kpa),Pt

计算25℃，101.325Kpa时此电池的标准电动势E，电动势E，

?电池反应的标准平衡常数K及ΔrGm，已知?Cl??2/Cl??1.3580V，

??Cd2?/Cd?-0.4028V。

解:

负极反应：Cd(s) - 2e- ? Cd2+(aCd2??0.01) （1分） 正极反应：Cl2（p=100Kpa）+ 2e- ? 2Cl-（aCl??0.5） （1分） 电池反应：Cd(s)+Cl2（p=100Kpa?Cd2+(aCd2??0.01)+2Cl（aCl??0.5）

-

（1分）

???E???? 25℃, ???1.3580?(?0.4028)?1.7608V （2分）

? E?E?RT8.314?298.152ln(aCd2??aCl)?1.7608?ln(0.01?0.52)?1.8378V ?2F2?96485（3分）

??rGmZFE?2?96485?1.7608K?exp(?)?exp()?exp()?3.392?1059RTRT8.314?298?

（2分）

?1?G??ZFE??2?96485?1.8378??354.64KJ?mol rm

（2分）

2.（10分）电池Zn(s)|ZnCl2(b=0.05mol.Kg-1)|AgCl(s)+Ag(s) 的电动势E=[1.015-4.92×10-4（T/K-298）]V。试写出电池放电2F的电极反应与电池反应，并计算电池反应在298K时的△rGm、△rHm、△rSm及QR。

3. （本题10分）气相反应A?B?C为一级反应，500K时将0.0122molA引入0.76dm3的真空容器中，经1000s后测得系统总压为119990pa ,试计算该温度下反应的速率常数k及半衰期t1/2。

A?B?C

t=0时 pA,0 0 0

t=1000s时 pA pA,0- pA pA,0- pA p总=2pA,0- pA

?pA,0nRT0.0122?8.315?500???66738.8pa?3V0.76?10

?pA?2pA,0?p总?2?66738.8?119990?13487.6pa

lnpA,0pA?kt

1pA,0166738.8?k?ln?ln?1.599?10?3s?1 tpA100013487.6?t1/2

ln2??433.5s k4.（本题10分） 醋酸酐的分解反应是一级反应，该反应的活化能为Ea=144348J.mol-1。已知284℃时该反应的速率常数为3.3×10-2s-1。现在要控制此反应在10min内转化率达90％，试问反应温度应控制在多少度？

1ln?k2?10?60解：根据一级反应的速率方程：1?90%

?3k?3.8?10s 解得： 2k2Ea11ln?(?) ,得出：

根据阿伦尼乌斯公式：kRT1T21ln3.8?10?33.3?10?214434811?(?)8.314557.15T2

解得： T2?521K