物理化学应用问题参考解答

1.[解] 负极反应 Zn-2e=Zn~(2+) E°_1=-0.762V 正极反应 O_2+4H~++4e=2H_2O E°_+=1.299V 电池结构 Zn/Zn~(2+),H~+,O_2;H_2O/Pt 电池反应 2Zn+2H_2O→2Zn~(2+)+4H~++O_2 电池电动势 E°=E°~+-E°_-=1.299-(-0.762)=2.061V (即在标准状态下的可逆电动势)     

1273K下LaCrO_3的标准生成自由能测定

用固体电解质电动势法测定了复合氧化物LaCrO_(3(s))在1273K下的标准生成自由能。1/2La_2O_(3(s))+1/2Cr_2O_(3(s))=LaCrO_(3(s))反应的标准自由能变化为:ΔG_(1273K)~0=-30.1±1.5kJ/mol。用氧位递增原理和经验规则对实验测得的LaCrO_(3(s))标准生成自由能进行了检验。经验公式为:ΔG_(f(LaMO_3)1273K)~0=-3177+83.3Z kJ/mol,其中M=Cr、Mn、Co、Ni;Z为M的原子序数。     

聚苯醚砜在二甲基甲酰胺中稀溶液性质的研究(Ⅱ)

本文用广角及准弹性光散射法测定了聚苯醚砜各级分在DMF中和在θ溶剂中25℃时的均才半径R_G,第二维利系数A_2,流体力学半经R_H,扩散系数D_O,扩散系数的浓度依赖性k_F以及这些参数与分子量M的关系。它们的结果如下R_G=0.031MO~(0.55) D_O(θ)=0.906×10~(-4)M~(0.5) D_0=1.445×10~(-4)M~(0.55)A_2=0.033M~(-0.35) k_D(θ)=0.5M~(0.34) k_D=2.3×10~(-6)M~(1.36)α_H=R_H/R_H(θ)=0.63M~(0.05)R_H(θ)=0.0299M~(0.5)R_H=0.0188M~(0.55) 作者讨论了静态与动态两种高分子尺寸之间的关系;三种溶胀因子α_η和、α_H、α_G之间的关系;以及摩擦系数的浓度系数k_F与流体力学体积V_H之间的关系。它们的结果满足下面各关系式: R_H/R_G=[π(v+1)(2v+1)/3]~(1/2)(2-v)(1-v)/2, α_η~3=α_(G)~2α_H, k_F=1.2A_2M+N_AV_H/M,K_F(θ)=N_AV_H/M     

乙醇-苯乙烯体系的辐解及α-羟乙基自由基反应动力学

γ射线辐照乙醇, 通过苯乙烯抑制其辐解产物的研究, 证明在乙醇介质中α-羟乙基自由基只进行重合反应, 而无歧化反应; 苯乙烯可与α-羟乙基自由基反应, 其竞争反应为Sl+CH_3 CHOH→P 2CH_3CHOH→(CH_3CHOH)_2求得动力学方程为G'=G_0 k_6/2(k_7) 1/2 (G'/Dk')[Sl] G_0为纯乙醇γ射线辐照时2、3-丁二醇的产额, G_0=2.1, k_6/(k7)~(1/2)=0.53. 假定k_7为扩散反应速率常数, 则α-羟乙基自由基与丰乙烯加成反应的速率常数为k_6=4.0×10~4 L·mol~(-1)·s~(-1).     

乙醇-苯乙烯体系的辐解及α-羟乙基自由基反应动力学

γ射线辐照乙醇,通过苯乙烯抑制其辐解产物的研究,证明在乙醇介质中α-羟乙基自由基只进行重合反应,而无歧化反应;苯乙烯可与α-羟乙基自由基反应,其竞争反应为Sl+CH_3 CHOH→P 2CH_3CHOH→(CH_3CHOH)_2求得动力学方程为G'=G_0 k_6/2(k_7) 1/2 (G'/Dk')[Sl] G_0为纯乙醇γ射线辐照时2、3-丁二醇的产额,G_0=2.1,k_6/(k7)~(1/2)=0.53.假定k_7为扩散反应速率常数,则α-羟乙基自由基与丰乙烯加成反应的速率常数为k_6=4.0×10~4 L.mol~(-1).s~(-1).     

1-丁烯齐聚反应:Ⅶ.乙酸镍/氯化乙基铝催化的α烯烃齐聚反应

研究了乙酸镍/有机氯化铝催化α-烯烃(1-C_n~z,n=3,4,6,7,8,10)的齐聚反应。1-C_B~z齐聚转化率、烯烃双键位置移动(简称异构反应)、转化率和二聚物线性率等随n的增加而减小;二聚选择性随n增加而增加。在1-C_n~=齐聚物中有C_(n+2)~=烯烃存在,加氢后则生成烷烃C_(n+2)~0的两种异构体,支链的i-C_(n+2)~0和正构的n-C_(n+2)~0。i-C_(n+2)~0/n-C_(n+2)~0也随着n增加而增大。C_(n+2)~=的存在支持了金属氢化物催化烯烃齐聚反应的机理。     

高碘酸盐氧化硫脲的非线性动力学行为和机理

在酸性介质中,高碘酸盐氧化硫脲的非线性反应呈现多种不同的化学计量方程 式。当[KIO_4]_0/[SC(NH_2)_2]_0 > 4时,计量方程为4IO_4~- + SC(NH_2)_2 + 3H_2O = 4IO_3~- + SO_4~(2-) + CO_3~(2-) + 2H~+ + 2NH_4~+;当[KIO_4]_0/ [SC(NH_2)_2]_0 = 8:7时,计量方程为8IO_4~- + 7SC(NH_2)_2 + 17H_2O = 4I_2 + 7SO_4~(2-) + 7CO_3~(2-) + 6H~+ + 14NH_4~+;而当[KIO_4]_0/[SC(NH_2)_2] _0 < 1时,反应的主要计量方程为IO_4~- + 4SC(NH_2)_2 + 8H_2O = I~- + 4S + 4CO_3~(2-) + 8NH_4~+。同时反应体系在氧化剂过量的条件下碘钟产生的诱导期 与1/[H~+]~2成正比;而当还原剂过量时,体系I_2逐渐累积至极值的诱导期与体系 初始pH呈线性关系。运用包含质子平衡反应、碘化合物自身反应、碘化合物-硫化 合物反应以及硫-硫反应的15步反应机理较好地模拟出封闭体系中pH,[I~-]以及 [I_2]的准振荡行为。     

Fe—Sn—Ce溶液的热力学性质研究

本文研究了1550～1670℃温度范围内Fe-Sn-Ce溶液体系的热力学性质。在溶液中存在微量铈、氧、锡、硫条件下,未发现铈与锡的金属间化合物,而是铈与氧硫建立平衡。求得反应Ce_2O_2S=2[Ce]+2[O]+[S]的平衡常数及Ce_2O_2S的标准生成自由能。铈与锡的一阶、二阶相互作用系数与温度的关系式分别为:lgK=-29420/T+1.58;ΔG°=-563150+30.24T;e_(Sn)~(Ce)=95889/T+48.50T;γ_(Sn)~(Ce)=21132/T-10.44。     

青蒿素及其衍生物电化学性质的研究 Ⅰ.青蒿素在汞电极上的电化学还原

青蒿素及其衍生物代表着一类新型抗疟药.青蒿素分子中过氧基与抗疟活性密切相关.本文采用多种电化学方法研究了青蒿素分子中过氧基在Hg电极上的还原,还原电位在0.OV(vs.Ag/AgCl)附近,电极过程为不可逆还原.反应电子数n=2,半波电位E_(1/2)=0.012V,电子转移系数α=0.66,表观标准电极反应速率常数k_s~’=6.34×10~(-6)cm/s,扩散系数D=4.3×10~(-6)cm~2/s反应产物在电极表面具有吸附性.文中提出了可能的电化学反应机理.     

电泳中介微分析法测定铁(Ⅱ)和铜(Ⅱ)

利用电泳中介微分析通过与邻菲罗啉的络合反应完成了对Fe2+与Cu2+的同时测定。在压差作用下,淌度较小的邻菲罗啉在金属离子区带之前首先进样,加高电压后,两区带电泳在磷酸缓冲液中 (pH=4. 5)混合、反应形成络合物并实现电泳分离。研究了缓冲液pH、试剂和样品区带长度对分离效果的影响。对于Fe2+与Cu2+两离子,方法的检出限(S/N=3)分别为 1. 6和 11μmol/L;线性范围分别为 5. 0×10-6 ~3. 0×10-4 mol/L(r=0. 9979)和 8. 0×10-5 ~3. 0×10-4 mol/L(r=0. 9996)。采用标准矿样验证了测定Fe2+的可行性。     

自制简易气体量管系列在中学科学素质教育中的应用(二)——Mg、Zn、Fe、Al等金属原子量的测定

2　有关金属原子量测定 (装置同前 )2 1　简易气体量管的制作 (原图 1)2 2　测定原理 (原图 2～ 3所示 )由反应 :Ｍｅ +ｍＨＣｌＭｅＣｌｍ+ｍ/ 2Ｈ2 ↑(ａ)反应前 :Ｐ空 Ｖ0 =ｎ0 ＲＴ0 　Ｐ水 =Ｈ/Ｌ　Ｐ空 +Ｐ水 =1ｎ0 ＲＴ0 =(1-Ｈ/Ｌ)Ｖ0 (1)(ｂ)反应终了 :Ｗｉｇ的Ｍｅ与过量 5ｍｏｌ/ＬＨＣｌ反应 ,生成Ｈ2物质的量为ｎｉ 水位下降了Ｙｉｃｍ ,可有 (2 )成立 :Ｐ混(Ｖ0 +ＳＹｉ) =(ｎ0 +ｎｉ)ＲＴ0Ｐ′水 =(Ｈ -Ｙｉ) /ＬＰ混 +Ｐ′水 =1(ｎ0 +ｎｉ)ＲＴ0 / (Ｖ0 +ＳＹｉ) -Ｙｉ/Ｌ =1-Ｈ/Ｌ (2 )∵Ｙｉ/Ｌ =0∴ (ｎ0 +ｎｉ)ＲＴ0 …     

金球电极阴极伏安法测定钼矿中的钼

我们探索了钼在金电极上的阴极伏安过程,发现于HCl-HNO_3介质中,在-0.26伏有个清晰导数波。 MoO_3~(2-)+HNO_3=MoO_4~(2-)+HNO_2 MoO_4~(2-)+2H~++2e=moO_3~(2-)+H_2O 在滴汞电极上,钼无此波,因为: 2Mo~(6+) +2Hg+2C1~-=2MoO~(5+) +Hg_2Cl_2我们加入硫脲使钼波峰电位由-0.26伏正移至-0.12伏,免除了铜和氧的干扰。这时的电极反应是:     

钠快离子导体Na1+xZr2-yTiySixP3-xO12系统研究(Ⅰ)

以Na_3PO_4、ZrP_2O_7、SiO_2、ZrO_2、TiO_2为反应原料,在1173K—1473K的高温下进行固相反应,制备了钠快离子导体Na_(1 x)Zr_(2-y)Ti_ySi_xP_(3-x)O_(12)系统中x=1、y=0—2.0的一系列合成物。研究了它们的相变关系;测定了两个单纯相—211相和202相的电导率和电导激活能。 室温时,211相的电导率σ_(RT)=1.52×10~(-4)(Ω·cm)~(-1),202相的σ_(TR)=0.53×10~(-4)(Ω·cm)~(-1);623K时,211相的电导率σ_(623)=1.21×10~(-1)(Ω·cm)~(-1),202相的σ_(623)=0.88×10~(-2)(Ω·cm)~(-1)。 在523K～673K温区里,211相的电导激活能E_a为31.87kJ/mole,202相的E_a为33.16kJ/mole。     

共轭芳烃分子的定域电负性标度及亲电反应活性

本文基于MO理论的基本结果提出了一个标度共轭分子定域电负性的公式: LE_j=-0.168(sum from i to 占 n_i C_(ij)~2E_i/sum from i to 占 n_iC_(ij)~2+1.23)运用此式计算了部分共轭芳烃分子的定域电负性,并讨论了其亲电取代反应的区域选择性,得到了与实验一致的结论。     

电位滴定法测定混合稀土中的铈含量

容量法测定混合稀土中铈的含量,通常系采用硫酸亚铁铵法,应用此法,测定条件不易控制,重现性差。本文提出用电位滴定法测定。测定原理为:在pH值为4—5的溶液中,铈(Ⅳ)与钼磷酸能形成稳定的三元杂多酸阴离子[CeL_2]~(10-)(L=PMo_(11)O_(39)~(7-)),导致铈(Ⅳ)氧化还原电位锐降(E_[CeL2]~0~(10-)/[CeL2]~(11-)=0.72伏),因此不必按照硫酸亚铁铵法那样需用Ag~+离子为催化剂即可容易地将铈(Ⅲ)定量地氧化成高价态。但所形     

芳氧功能化咪唑基五氯化铕[HO-4,6-di-tBu-C6H2-2-CH2{CH（NCHCHNiPr）}]2+[EuCl5（THF）]2-的合成与结构

芳氧功能化咪唑盐L+Cl-(L=HO-4,6-di-tBu-C6H2-2-CH2{CH[iPrNCHCHN]})与无水EuCl3分别按照摩尔比为1∶2和1∶3反应成功合成相同芳氧功能化咪唑基五氯化铕L+2[EuCl5(THF)]2-,产物通过元素分析、IR、X-ray射线衍射表征。晶体结构数据表明此配合物属于单斜晶体,空间群P21/c,晶胞参数a=0.96664(8)nm,b=1.63312(12)nm,c=3.6850(3)nm,β=97.600(2)°,V=5.7662(8)nm3,Mr=1060.30,Z=4,Dc=1.221 Mg/m3,μ(MoKα)=1.36 mm-1,F(000)=2200。目标化合物是由阴离子[EuCl5(THF)]2-和[HO-4,6-di-tBu-C6H2-2-CH2{CH(iPrNCHCHN)}]2+通过氢键作用而形成的空间网状结构的晶体,阴离子中中心金属(Eu)是由五个氯原子以及来自THF的氧原子形成扭曲八面体的构型。     

催化动力学直接光度法测定α,α′-联吡啶

本文研究了稀氨水溶液中,微量α,α′-联吡啶加速过氧化氢氧化茜素褪色的指示反应及其动力学条件,证明了本反应的反应级数为假一级反应,速率常数K=1.698×10~(-3)/s,半衰期t_(1/2)=6.8min。建立了动力学直接光度法测定微量α,α′-联吡啶的新方法,灵敏度为1.35×10~(-8)mol/L,测定范围0～16×10~(-4)mol/L,操作简便、快速。     

辣根过氧化酶在磁性纳米修饰的离子注入电极上的电化学和电催化行为

辣根过氧化酶(HRP)在Co/NH2/ITO离子注入电极上有一对良好的氧化还原峰,峰电位分别为Epc=-0.2 V,Epa=-0.01 V(vsAg/AgCl)。该修饰电极对H2O2具有催化作用,可以用作H2O2的生物传感器,峰电流与H2O2的浓度分别在1.0×10-10~2.0×10-8mol/L和2.0×10-8~1.0×10-7mol/L范围内呈线性关系,线性回归方程分别为Ip(mA)=2.2986+0.06632c(nmol/L)和Ip(mA)=3.5788+7.3053E-4c(nmol/L),相关系数分别为0.9972和0.9688。检出限为1.0×10-10mol/L。     

金-钼酸铵-罗丹明B体系显色反应的研究

研究了在高氯酸和聚乙烯醇(PVA)存在下金与钼酸盐和罗丹明B(RB)的显色反应,其适宜条件为C_(HClO)=0.81mol/L,C_(MoO)~(2-)=1.4×10~(-3)mol/L,C_(RB)=3.3×10~(-5)mol/L及0.08％PVA。λ_(max)=570nm,表观摩尔吸光系数C为2.65×10~5L·mol~(-1)·cm~(-1),服从比耳定律范围0～10μg Au/25ml。缔合物至少稳定2周,摩尔比Au:RB=1:2。考察了39种共存离子的影响,大多数贱金属不干扰。泡沫塑料分离富集金后,用于岩矿及冶金产品中金的测定,结果满意。     

[Li(THF)_4][GdCl_4(THF)_2]的晶体结构

氯化钆与对-甲基苯基锂在四氢呋喃中反应得到产物之一为[Li(THF)_4][GdCl_4-(THF)_2],(M_r=738.2),在-70℃下进行X-射线衍射研究。其晶体属单斜晶系,P2/n空间群。晶体学参数为a=13.263(2),b=8.474(1),c=14.961(0);β=99.72(1)°,V=1657.23(?)~3,Z=2,D_c=1.48g/cm~3,F(000)=750,μ_c=24.2cm~(-1),最终偏离子为R=0.0614。研究结果表明,本题晶体是离子型晶体,围绕Gd~(3+)的四个Cl~-离子和两个THF分子的氧原子构成畸变的八面体。Li~+周围的四个THF分子的氧原子构成一个近似的四面体。