物理力学计算公式及物理化学下册答案化工专用

计算公式力学速度：v=,s=vt,t=质量：m==ρv,ρ=,V=重力：G=mg=ρgV,压强：P=,F=PS固体平放：F=G,P=液体：P=ρgh,F=PS浮力：F浮=G-F（称重法）F浮=ρ液gV排=ρ液gV浸=ρ液gSh浸F浮=F向上-F向下漂浮：F浮=G物功：W=Fs=Pt功率：P==Fv杠杆平衡：F1l1=F2l2或=滑轮组机械效率：η====W有=Gh，W总=Fs，s=nh斜面机械效率：η==W有=Gh，W总=FL滑轮组省力情况：不考虑滑轮重力和摩擦时：F=G物不考虑摩擦时：F=(G物+G轮)线的末端移动的距离与动滑轮移动距离的关系：s=nh二、常量、常识、单位换算1m=109nm;1g/cm3=103kg/m31m/s=3.6km/h中学生的质量：50kg。一本物理课本的质量：300g；纯水的密度:1000kg/m3或1g/cm3；一个鸡蛋的重量：0.5N；课桌的高度约：80cm；每层楼的高度约：3m；ρ铜>ρ铁>ρ铝（填“>”或“<”）一个标准大气压=1.013×105Pa=760mmHg；（1）密度、质量、体积的关系：ρ﹦m/V，m=ρV，V=m/ρ

ρ---密度---Kg/m3（千克每立方米）、m---质量---Kg（千克）、V----体积---m3（立方米）

（2）速度、路程、时间的关系：v﹦s/t，s=vt，t=s/v

v---速度---m／s（米每秒）、s---路程----m（米）、t---时间----s（秒）

（3）重力、质量的关系：G=mg，m=G/g，g=G/m

G----重力----N（牛顿）、m---质量---Kg（千克），g=9.8N/Kg

（4）杠杆的平衡条件：F1×L1=F2×L2

F1---动力---牛（N）、L1---动力臂---米（m）、F2---阻力---牛（N）、L2---阻力臂---米（m）

（5）滑轮组计算：F=(1/n)G，s=nh

F---拉力---N（牛顿）、G----物体重力---N（牛顿）、n----绳子的段数、

s----绳移动的距离---m（米）、h---物体移动的距离---m（米）

（6）压强的定义式：p=F/S（适用于任何种类的压强计算），F=pS，S=F/p

p----压强---Pa（帕）、F---压力----N（牛顿）、S---受力面积---m2（平方米）

（7）液体压强的计算：p=ρgh，ρ=p/gh，h=p/ρg

p---压强---Pa（帕）、ρ---液体密度---Kg/m3（千克每立方米）、g=9.8N/Kg、h---液体的深度---m（米物理化学下册答案化工专用7.9已知25

℃时水的离子积Kw=1.008×10-14，NaOH、HCl和NaCl的分别等于0.024811S·m2·mol-1，0.042616S·m2·mol-1和0.0212545S·m2·mol-1。（1）求25℃时纯水的电导率；（2）利用该纯水配制AgBr饱和水溶液，测得溶液的电导率κ（溶液）=1.664×10-5S·m-1，求AgBr（s）在纯水中的溶解度。已知：（Ag+）=61.9×10-4S·m2·mol-1，（Br-）=78.1×10-4S·m2·mol-1。

解：（1）水的无限稀释摩尔电导率为

纯水的电导率

即有：

（2）κ（溶液）=κ（AgBr）+κ（H2O）即：κ（AgBr）=κ（溶液）-κ（H2O）=1.664×10-5–5.500×10-6=1.114×10-5S·m-17.11现有25℃时，0.01mol·kg-1BaCl2溶液。计算溶液的离子强度I以及BaCl2的平均离子活度因子γ±和平均离子活度。

解：离子强度

根据：

7.1425

℃时，电池Zn|ZnCl2（0.555mol·kg-1）|AgCl（s）|Ag的电动势E=1.015V。已知E（Zn2+|Zn）=-0.7620V，E（Cl-|AgCl|Ag）=0.2222V，电池电动势的温度系数为：

（1）写出电池反应；（2）计算反应的标准平衡常数K；（3）计算电池反应的可逆热Qr,m；（4）求溶液中ZnCl2的平均离子活度因子γ±。解：（1）电池反应为Zn（s）+2AgCl（s）=Zn2++2Cl-+2Ag（s）（2）即：K=1.90×1033（3）（4）γ±=0.50997.21为了确定亚汞离子在水溶液中是以Hg+

还是以形式存在，涉及了如下电池测得在18℃

时的E

=29mV，求亚汞离子的形式。

解：设硝酸亚汞的存在形式为，则电池反应为

电池电动势为作为估算，可以取

。所以硝酸亚汞的存在形式为。7.23在电池Pt│H2（g，100kPa）│HI溶液（a=1）│I2（s）│Pt中，进行如下电池反应：（1）H2（g，100kPa）+I2（s）2HI（a=1）

（2）H2（g，p）+I2（s）HI（aq,a=1）应用表7.7.1的数据计算两个电池反应的E、和K。解：（1）电池反应为H2（g，100kPa）+I2（s）2HI（a=1）时，电池反应处于标准态，即有：E=E｛I-（a=1）│I2│Pt｝-E｛H+（a=1）│H2（g，100kPa）│Pt｝=E｛I-溶液（a=1）│I2（s）│Pt｝=0.5353V（2）电动势值不变，因为电动势是电池的性质，与电池反应的写法无关，E=0.5353VGibbs自由能的变化值降低一半，因为反应进度都是1mol，但发生反应的物质的量少了一半，即根据平衡常数与Gibbs自由能变化值的关系，7.28

已知25℃时E（Fe3+|Fe）=-0.036V，E（Fe3+，Fe2+）=0.770V。试计算25ºC时电极Fe2+|Fe的标准电极电势E（Fe2+|Fe）。

解：上述各电极的电极反应分别为Fe3++3e-=Fe（1）Fe3++e-=Fe2+（2）Fe2++2e-=Fe（3）显然，（3）=（1）-（2），因此46

气相反应的机理为试证：

证：应用稳态近似法41．

对于两平行反应：

若总反应的活化能为E，试证明：证明：设两反应均为n级反应，且指前因子相同，则反应速率方程为上式对T求导数

35．

反应的速率方程为（1）；300K下反应20s后，问继续反应20s后（2）初始浓度同上，恒温400K下反应20s后，，求活化能。解：反应过程中，A和B有数量关系，方程化为

（2）400K下

34．

某反应由相同初始浓度开始到转化率达20%所需时间，在40ºC时为15min，60ºC时为3min。试计算此反应的活化能。解：根据Arrhenius公式

由于对于任意级数的化学反应，如果初始浓度和转化率相同，则，因此25．

65ºC时气相分解的速率常数为，活化能为，求80ºC时的k及。解：根据Arrhenius公式

根据k的单位，该反应为一级反应16．

NO与进行如下反应：

在一定温度下，某密闭容器中等摩尔比的NO与混合物在不同初压下的半衰期如下：50.045.438.432.426.995102140176224求反应的总级数。解：在题设条件下，，速率方程可写作，根据半衰期和初始浓度间的关系

处理数据如下3.21893.12242.95492.78502.59904.55394.62504.94165.17055.4116

，总反应级数为2.5级。14．溶液反应

的速率方程为20ºC，反应开始时只有两反应物，其初始浓度依次为，，反应20h后，测得，求k。

解：题给条件下，在时刻t有，因此积分得

7解：设放出的CO2(g)可看作理想气体，硝基乙酸的初始量由时放出的CO2(g)算出：在时刻t,硝基乙酸的量为，列表2.283.925.928.4211.9217.471.01580.85390.69160.52850.36460.20111.1830-0.1524

-0.3260-0.5368-0.8057-1.1770-1.77191作图，由于反应不是从开始，用公式拟合得到。5对于一级反应，使证明转化率达到87.5%所需时间为转化率达到50%所需时间的3倍。对于二级反应又应为多少？

解：转化率定义为，对于一级反应，对于二级反应，1.

反应为一级气相反应，320ºC时。问在320ºC加热90min的分解分数为若干？解：根据一级反应速率方程的积分式

答：的分解分数为11.2%2.

某一级反应的半衰期为10min。求1h后剩余A的分数。解：同上题，答：还剩余A1.56%。三、计算1、测得300C时某蔗糖水溶液的渗透压为252KPa。求（1）该溶液中蔗糖的质量摩尔浓度；（2）该溶液的凝固点降低值；（3）在大气压力下，该溶液的沸点升高值已知Kf=1.86Kmol–1Kg–1,Kb=0.513Kmol–1Kg–1，△vapH0m=40662Jmol–12、有理想气体反应2H2(g)+O2(g)=H2O(g)，在2000K时，已知K0=1.55×1071、计算H2和O2分压各为1.00×104Pa,水蒸气分压为1.00×105Pa的混合气体中，进行上述反应的△rGm，并判断反应自发进行的方向。2、当H2和O2分压仍然分别为1.00×104Pa时。欲使反应不能正向自发进行，水蒸气分压最少需多大？装订装订线△rGm=-1.6﹡105Jmol–1；正向自发；P（H2O）=1.24﹡107Pa。在真空的容器中放入固态的NH4HS，于250C下分解为NH3（g）与H2S（g），平衡时容器内的压力为66.6kPa。（1）当放入NH4HS时容器中已有39.99kPa的H2S（g），求平衡时容器内的压力；（2）容器中已有6.666kPa的NH3（g），问需加多大压力的H2S（g），才能形成NH4HS固体。1）77.7kPa2）P（H2S）大于166kPa。4、已知250C时φ0(Fe3+/Fe)=-0.036V，φ0(Fe3+/Fe2+)=-0.770V求250C时电极Fe2+|Fe的标准电极电势φ0(Fe2+/Fe)。答案:φ0(Fe2+/Fe)=-0.439V5、0.01moldm-3醋酸水溶液在250C时的摩尔电导率为1.62×10-3Sm2mol–1，无限稀释时的摩尔电导率为39.07×10-3Sm2mol–1计算（1）醋酸水溶液在250C，0.01moldm-3时的pH值。（2）250C，0.001moldm-3醋酸水溶液的摩尔电导率和pH值。答案:（1）pH=3.38；（2）摩尔电导率=0.520×10-3Sm2mol–1pH=2.886、溴乙烷分解反应的活化能为229.3KJmol–1，650K时的速率常数k=2.14×10-4S-1，求：（1）该反应在679K条件下完成80%所需时间。（2）该反应在679K时的半衰期。答案:k=1.31×10-3S-1；t=1.23×103S,t1/2=529S。7、环氧乙烷在3800C时的反应是一级反应，其半衰期为363min，反应的活化能为217.57KJmol–1，欲使该反应在15min內完成75%，问将反应温度应控制在多少度。答案:K1=1.91*10–3min–1，K2=9.24*10–2min–1 T2=723.2K t1/2=7.5min8、250C时，电池（Pt）H2（1P0）｜HCl（b=0.1molKg–1）｜AgCl－Ag(s)，其电池动势E=0.3524V，求该HCl溶液中的离子平均活度系数r±。（φ0Ag/AgCl=0.2224V）答案: r±=0.7969、250C时氯化银饱和水溶液的电导率为3.41*10-4Sm-1。已知同温下配制此溶液所用的水的电导率为1.60*10-4Sm-1，银离子的极限摩尔电导率为61.92*10-4Sm2mol–1,氯离子的极限摩尔电导率为76.34*10-4Sm2mol–1。计算250C时氯化银的溶解度和溶度积。 c=0.01309mol/m3；Ksp=(0.01309mol/m3)210、200C时HCl溶于苯中达平衡。气相中HCl的分压为101.325KPa时，溶液中HCl的摩尔分数为0.0425。已知200C时苯的饱和蒸气压为10.0KPa，若200C时HCl和苯蒸气总压为101.325KPa，求100g苯中溶解多少克HCl，11、已知水在1000C时的饱和蒸气压为101.325KPa，气化热为2260Jg–1。试求：（1）水在950C时饱和蒸气压；（2）水在110.00KPa时的沸点。12、800C时纯苯的蒸气压为100KPa，纯甲苯的蒸气压为38.7KPa。两液体可形成理想液态混合物。若有苯-甲苯的气-液平衡混合物，800C时气相中苯的摩尔分数y（苯）=0.300，求液相中苯和甲苯的摩尔分数。 答案: x（苯）=0.142，x（甲苯）=0.858。13、已知醋酸酐的分解反应为一级反应，其速度常数K（S-1）与温度T(K)具有关系式,试问（1）欲使此反应在10分钟内转化率达到90%温度应控制多少度？（2）求该温度下的速度常数K（S-1）。（3）求该温度下的半衰期。（4）求该反应的活化能。答案:(1)T=522K（2）K=3.84×10-3S–1（3）t1/2=182S（4）Ea=144.3KJmol–11.14、00C时某有机酸在水和乙醚中的分配系数为0.4。今有该有机酸5g溶于100cm3水中形成的溶液。（1）若用40cm3乙醚一次萃取（所用乙醚已事先被水饱和，因此萃取时不会有水溶于乙醚）求水中还剩下多少有机酸？（2）将40cm3乙醚分为两份，每次用20cm3乙醚萃取，连续萃取两次，问水中还剩下多少有机酸？答案：(1)W1=2.5g；（2）W2=2.25g。装装订线15、（9分）250C时，电池：Ag|AgCl(s)|HCl(b)|Cl2(g，100KPa)|Pt的电动势E=1.136V，电动势温度系数(əE/əT)P=-5.95×10-4VK-1。电池反应为：Ag+1/2Cl2(g，100KPa)=AgCl(s)计算250C时该反应的△rHm、△rSm、△rGm,以及电池恒温可逆放电时该反应过程的Qr.m。16、某金属钚的同位素进行β放射，14d后，同位素活性下降了6.85%。试求该同位素的：(1)蜕变常数，(2)半衰期，(3)分解掉90%所需时间。17、乙烷可按下式脱氢：CH3CH3（g）═CH2CH2（g）+H2（g）(设反应的△rCp=0)试计算（1）在标准压力及298K时，求该反应的△rH0m；△rG0m；△rS0m；K0（298K）；（2）在标准压力及1000K时，求该反应的K0（2000K）；乙烷的平衡转化率是多少？热力学数据（298K）：△fH0m/(KJmol–1)△fG0m/(KJmol–1)S0m/(JK–1mol–1)CH3CH3(g)-84.67-32.886229.49CH2CH2(g)52.29268.178219.45H2(g)00130.587 △rH0m=136.96KJmol–1；△rG0m=101.06KJmol–1；△rS0m=120.55JK–1mol–1。K0（298K）=1.93﹡10-18；K0（2000K）=0.138；α=34.9%18、（11分）共4页，第4页一般化学反应的活化能在40～400kJmol-1共4页，第4页(1)若活化能为100kJmol-1，试估算温度由300K上升10K、由400K上升10K时，速率常数k各增至多少倍。设指前因子A相同。(2)若活化能为150kJmol-1，作同样的计算。(3)将计算结果加以对比，并说明原因。（1）、K310K/K300K=3.64；K410K/K400K=2.08；（2）、K310K/K300K=6.96；K410K/K400K=3.00；（3）、lnk与T2成反比；活化能高的反应对温度更敏感一些19、（10分）250C时有两种溶液(1)：a(Sn2+)=1.0,a(Pb2+)=1.0；(2)：a(Sn2+)=1.0，a(Pb2+)=0.1,当将金属Pb放入溶液时，能否从溶液中置换出金属Sn。已知φ0（Sn2+|Sn）=-0.136V,φ0（Pb2+|Pb）=-0.126V。△rGm>0，不可以；△rGm<0，可以。20、（17分）固态氨的饱和蒸气压为：lnP=–3754/T+27.92 液态氨的饱和蒸气压为：lnP=–3063/T+24.38