物理化学习题

第5题（15分）在需氧氧化反应中，葡萄糖(C6H12O6)被生物细胞中的氧气完全氧化成CO2(g)和H2O(1)。另一方面，葡萄糖也可通过厌氧酵解的途径转化为乳酸(C3H6O3）。己知乳酸、C（石墨）、H2（g）的标准摩尔燃烧焓分别为-1344kJ·mol-1，-393.5kJ·mol-1-286.0kJ·mol-1，葡萄糖厌氧酵解的标准摩尔反应焓变为-112kJ·mol-1。5-1计算乳酸的标准摩尔生成焓和葡萄糖的标准摩尔燃烧焓；5-2将葡萄糖置于绝热式量热计中燃烧，已知量热计总热容为14.29kJ·K-1。量热计温度计的最大测量范围为3.000K，所称取葡萄糖质量的最大值是多少？5-3有关生物燃料电池的一个模型是：以细胞膜（类酯双层）为电池隔膜，细胞外的氧为氧化剂，细胞内的葡萄糖为燃料，离子（H+）通过膜孔内输送电流，而电子自阳极经过大分子流向阴极。请根据上述模型写出该燃料电池的电池反应式和电极反应式；5-4定义燃料电池的理论热效率为：上述葡萄糖燃料电池的理论热效率为：(a)大于1；(b)小于1；(C)等于1；(d)不能确定。5-5一正常人每天所吸取的食物若全部转化为热约为12×106J，而维持人的有机体血液循环大致需10瓦的功率，请分析人体内的能量转换是以何种形式进行的？（热机或燃料电池）(复赛题)25℃时，将一定量的碘溶解于0.100mol·dm-3的碘化钾溶液中，加入CC14并充分振荡至平衡。碘在水层中和CCl4层中的总浓度各为0.049mol·dm-3和0.080mol·dm-3，己知：碘在CC14和水溶液中的分配系数为80；。5-1计算反应I一(aq)+I2（aq）=I3一(aq)在250C的平衡常数；5-2计算电极I3一+2e-=3I一在25℃的标准电极电势。5-3将Ag/AgI和Pt电极插入上述水层中，测得15℃和25℃时的电动势为0.6861V和0.6875V。设反应焓变与温度无关，计算复赛题H2(g),CH4(g),CH3OH(l)均可作为燃料电池的燃料，其反应式及298K的标准电动势如下：A:H2(g)+1/2O2(g)===H2O(l）

B:CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)

C:CH3OH(l)+3/2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)

复赛题（1）求上述三种燃料电池的比电功（电功/质量）。作为人造卫星的电源，哪一种燃料电池最理想？（2）有人拟利用天然气中的甲烷生产用于燃料电池的H2(g)和CH3OH(l),其设想如下D:CH4(g)+H2O(l)===CH3OH(l)+H2(g)

并对该反应工艺的可行性进行初步论证。为提高反应物的转化率，你可采用何种措施？（采用高活性催化剂；提高温度；改变压力；加入惰性气体）。请计算上述反应的

和复赛题11.将固体NH4I迅速加热到308.8K，测得其蒸气压为3.666×104Pa，在此温度下气态NH4I实际上完全分解为NH3和HI，因此测得的蒸气压等于NH3和HI分压之和。如果在每一段时间内保持这个温度不变，则由于HI按下式分解：HI＝(1/2)H2+(1/2)I2

从而使NH4I(s)上方的压力增大。已知HI的分解反应在308.8K时的K=0.127，试计算达到平衡后，固体NH4I上方的总压。练习11—同时平衡[答]依题意，体系中有两个反应同时平衡，设各物质的平衡分压分别为：NH4I(s)＝NH3(g)+HI(g)

x

x-2y

HI＝(1/2)H2(g)+(1/2)I2(g).......(a)

x-2y

y

y

Kp(1)=p(NH3)p(HI)=x(x-2y).(b)Kp(2)=[p1/2(H2)p1/2(I)]/p(HI)=y/(x-2y)(c)由(b)(c)式即得：Kp(1)Kp(2)=xy(d)将(d)代入(b)式，则

Kp(1)=x2-2xy=x2-2Kp(1)Kp(2)

x=[Kp(1)(1+2Kp(2))]1/2=2.053×104Pa故总压为：p=p(NH3)+p(HI)+p(H2)+p(I2)=2x

=41060Pa练习11—同时平衡思考题1:

CO在CuCl的铜氨溶液中溶解度随温度升高而降低。当从0℃加热到70℃时，溶解度降低69.53倍。当将此溶液从0℃加热到30℃时，试确定溶解度的相对降低值，并与实验值10.9比较。试说明比较结果的原由(S(303K)/S(273K)

=1/7.83)

温度的影响说明：气体的溶解平衡与化学平衡有相似之处。即升高温度有利于吸热方向；增加压力朝体积减少方向进行。可联想热污染、二氧化碳的溶解度等。平衡常数应用HHb(aq)

H+(aq)+

(aq)pK2=8.18由HHbO2转变成HHb所增加的H+量为若要估算静脉血上方CO2(g)的分压,必须知道37℃时CO2(g)的亨利常数及每升血液中所含血红素的质量。

平衡常数应用2.肌红蛋白（Mb）是一种大量存在于潜水动物肌肉中的蛋白质，作为氧的备用供给源，肌红蛋白在呼吸中起着特殊的作用。肌红蛋白吸收氧气的平衡反应是

（1）分别写出用氧气的平衡分压和平衡浓度示的平衡常数表示式，指出联系两者的物理量。若定义氧的结合度S为Mb＋O2=MbO2平衡常数应用平衡常数应用式中，和分别是结合氧和未结合氧的肌红蛋白的浓度。（2）导出用平衡常数和氧的平衡分压表示的结合度公式。设求当氧分压从6.00kPa降低到2.00kPa时，肌红蛋白脱氧的百分数。在绝热条件下，用精密温度计测量Mb与氧结合过程的温度变化，发现结合后温度升高了。（3）以上实验结果告诉我们，当动物体温升高，则氧的结合度a.升高b降低c不变d条件不足，无法确定实验证明，以上结论也适用于血红蛋白与氧的结合。（4）在热带，人体内静脉血与动脉血的颜色差别如何？为什么？（5）请以结合度S为纵坐标，氧分压为横坐标，定性绘制结合度随氧分压及温度变化的曲线。平衡常数应用答：（1）或

两者用亨利常数相联系。或或平衡常数应用当pa,将kPa,

kPa代入得，S2=

S1=平衡常数应用（3）b．因为反应放热，则温度升高平衡向左移，S下降；另一方面，温度升高，氧溶解度下降，也造成S下降(主要考虑体系)（4）比较小。在热带，因为人体散热较少，动脉血中氧的结合度下降，因此体内静脉血与动脉血的颜色差别小。

(必须考虑环境)平衡常数应用1-----低温曲线2-----常温曲线3-----高温曲线平衡常数应用平衡