大学化学计算题及答案

在某电导池中先后充以浓度均为0.001mol·dm-3的HCl,NaCl和NaNO3溶液，分别测得电阻为468Ω，1580Ω和1650Ω。已知NaNO3溶液的摩尔电导率为Λm(NaNO3)=1.21×10-2S·m2·mol-1，设这些都是强电解质，其摩尔电导率不随浓度而变。试计算：(1)浓度为0.001mol·dm-3的NaNO3溶液的电导率；(2)该电导池的常数Kcell；(3)此电导池如充以浓度为0.001mol·dm-3的HNO3溶液时的电阻及该HNO3溶液的摩尔电导率。解：（1）133122,0121.01001.01021.1333mSmmolmolmSckNaNONaNOmNaNO（2分）（2）11297.1916501021.133mmSRkKNaNONaNOCell（2分）（3）11,,,,0422.00126.00121.00427.033mSmSNaClmNaNOmHClmHNOm（2分）110427.046897.19mSmRKkCellHCl（1分）110126.0158097.19mSmRKkCellNaCl（1分）2.4730422.097.191133mSmkKRHNOCellHNO（1分）12331,0422.010001.00422.033molmSmmolmSckHNOHNOm（1分）在298K时，电池Hg(l)|Hg2Cl2(s)|HCl(a)|Cl2(pθ)|Pt(s)的电动势为1.092V，温度系数为9.427×·10-4V·K-1。(1)写出有2个电子得失的电极反应和电池的净反应；(2)计算与该电池反应相应的△rGm，△rSm，和△rHm及可逆热效应QR；(3)计算在相同的温度和压力下，与2个电子得失的电池净反应相同的热化学方程式的热效应。解：（1）负极：esClHgaCllHgCl2)()(2)(222（1分）正极：)(22)(2ClaClegCl（1分）总反应：)()()(2222sClHggCllHg（1分）（2）1176.210092.1965002molkJVmolCzFEGmr（2分）1114194.18110427.9965002KmolJKVmolCTEzFSpmr（2分）154.156molkJSTGHmrmrmr（2分）122.54molkJSTQmrR（2分）（3）焓是状态函数，所以热化学反应中热效应为:154.156molkJHQmr在298K和标准压力下，将直径为1.0μm的毛细管插入水中，问需在管内加多大压力才能防止水面上升？若不加额外的压力，让水面上升，达平衡后管内液面上升多高？已知该温度下水的表面张力为0.072N·m-1，水的密度为1000kg·m-3设接触角为0°，重力加速g=9.8m·s-2。解：10coscosoRR（2分）kPammNRps2881015.0072.02261（4分）msmmkgmNhphs39.298.91000102882323含有相同物质的量的A和B溶液，等体积相混合，发生反应CBA，在反应经过1.0h后，A已消耗了75％；当反应时间为2.0h，在下列情况下，A还有多少未反应？(1)当该反应对A为一级，对B为零级；(2)当对A,B均为一级；(3)当对A，B均为零级。解：（1）对A为一级：1139.175.011ln0.1111ln1hhytk（2分）139.111ln0.21hyh（1分）062.01y（1分）（2）aahyytak375.0175.00.11112（2分）ayyah310.21（1分）143.01y（1分）（3）ahataytxk75.00.175.00（2分）ahay75.00.2（1分）5.01y（1分）ata75.00.1ht33.1（1分）反应FOHNHCoOHFNHCoH32332233)()(是一个酸催化反应，若反应的速率方程为HFNHCokr233)(，在指定温度和起始浓度条件下，络合物反应掉1/2和3/4所用的时间分别为2/1t和4/3t，实验数据如下：实验编号30233)(dmmolFNHCo30dmmolHT/K2/1t/h4/3t/h10.100.012981.02.020.200.022980.51.030.100.013080.51.0试根据实验数据求：（1）反应的级数α和β的值；（2）不同温度时的反应速率常数k的值；（3）反应实验活化能Ea值。解：因为酸是催化剂，虽参与反应，但并不消耗，所以保持浓度不变，可以并入速率常数项，使速率方程可简化为：][,])(['233'HkkFNHCkrO(1分)(1)首先确定级数的数值，根据第1组（或第2组）实验数据，在298K温度下214321：：tt，这是一级反应的特征，所以1(1分),]01.0[][31'1dmmolkHkk]02.0[][32'2dmmolkHkk对于一级反应，kt2ln21则：12)01.0()02.0()()(33'1'2221121dmmolkdmmolkkktt125.00.1)()(221121hhtt所以1。速率方程为HFNHCokr233)(。(2)因为速率方程实际为21'233'2ln][],)([tHkkFNHCkrO所以21][2lntHk。利用298K时的第一组数据（第二组数据应得相同结果）得(1分)113321)(3.690.101.02ln][2ln)298(hdmmolhdmmoltHKk(1分)1133).(6.1385.001.02ln)308(hdmmolhdmmolKk(1分)(3)利用Arrhenius的定积分公式计算实验活化能：211211lnTTREkka(1分)3.696.138ln30812981314.8)298()308(ln11KKKmolJEKkKka(1分)解得：189.52molkJEa在298K时，以AgClAg为电极，电解KCl的水溶液。通电前溶液中KCl的质量分数为3104941.1)(KClw，通电后在质量为120.99g的阴极部溶液中3109404.1)(KClw。串联在电路中的银库仑计有160.24mg的Ag(s)沉积出来。试分别求K+和Cl-的迁移数。（已知19.107molgMAg，16.74molgMKCl）解：通电后在120.99g阴极部溶液中，含KCl的物质的量为：molmolggn31310147.36.74109404.199.120后（2分）通电后在120.99g阴极部溶液中，含H2O的质量为ggmOH76.120)109404.199.12099.120(32（2分）通电前在120.76gH2O中含KCl的物质的量为：molmolggn313310422.26.74176.120104941.11104941.1前（2分）通入电荷的物质的量为：molmolggn31310485.19.1071024.160电解（1分）首先计算K+的迁移数，在阴极部K+是迁入的，但K+在阴极上不发生反应，阴极部K+浓度的变化仅是迁移造成的，所以molnnnK431025.710)422.2147.3(前后迁，（1分）49.010485.11025.734molmolnntK电迁（1分）51.049.011KCltt在298K和标准压力下，当电流密度21.0cmAj时，H2(g)和O2(g)在Ag(s)电极上的超电势分别为0.87V和0.98V。今用Ag(s)电极电解浓度为0.01mol·kg-1的NaOH溶液，问这时在两个银电极上首先发生什么反应？此时外加电压为多少？已知VAgOAgOH344.02，设活度因子为1。（已知，VNaNa71.2，VOHOHO401.022,）解：在阴极上有可能发生还原反应的离子为)()01.0(sNaeaNNaa(1分)VFRTVaFRTaaaaaNNNNN83.201.01ln71.21ln(1分))(2)10(2212pHeaHH(1分)VVFRTaFRTHHHHHH58.187.010ln1ln12222(1分)在阴极上还原电极电势大的H2(g)先还原析出。(1分)阳极上可能发生的反应除阴离子外，还要考虑银电极也可能发生氧化：elOHpOeaOHOH2)()(21)01.0(222(1分)VVFRTVaFRTOOHOHOHOOHOHO50.198.001.0ln401.0ln22222,,(1分)elOHsOAgaOHsAgOH2)()()01.0(2)(222(1分)VFRTVazFRTOHAgOAgOHAgOAgOH46.001.0ln344.0ln2221(1分)在阳极上发生的反应是还原电极电势较小的银电极先氧化成Ag2O(s)，外加的电压最小是：VVVE04.2)58.1(46.0阴阳分解(1298K时，已知如下电池的标准电动势VE2680.0：)()()809.0,08.0()(2212lHgsClHgkgmolHClpHPt(1)写出电极反应和电池反应；(2)计算该电池的电动势；(3)计算甘汞电极的标准电极电势。解：（1）负极:eaHpHHH2)(2)(22(1分)正极:)(2)(22)(22ClaCllHgesClHg(1分)净反应:)(2)(2)(2)()(2222ClHHaCllHgaHsClHgpH(1分)（2）BBazFRTEEln(1分)422lnln2azFRTEppaazFRTEHHCl(2分)VFRTV4086.0)08.0809.0ln(2680.02(2分)（3）VElHgsClHgCl2680.0)()(22因为标准氢电极的电极电势等于零。(2分)（其它方法，只要原理正确，结果正确，即可得分