物理化学试卷
物理化学试卷
一、选择题 ( 共 9题 16分 )
1. 气体在固体表面上发生等温吸附过程, 熵如何变化? ( 2 )
(A) ∆S > 0 (B) ∆S < 0 (C) ∆S = 0 (D) ∆S ≥ 0 2. 将半径相同的三根玻璃毛细管分别插入水、乙醇水溶液和NaCl 水溶液中,三
根毛细管中液面上升高度分别为h 1,h 2,h 3,则: ( 3 )
(A) h1>h 2>h 3 (B) h 1>h 3>h 2 (C) h 3>h 1>h 2 (D) h 2>h 1>h 3 3. 将一毛细管端插入水中,毛细管中水面上升 5 cm ,若将毛细管向下移动,留了
3 cm 在水面,试问水在毛细管上端的行为是: ( 3 )
(A) 水从毛细管上端溢出 (B) 毛细管上端水面呈凸形弯月面 (C) 毛细管上端水面呈凹形弯月面 (D) 毛细管上端水面呈水平面
4. 气固相反应 CaCO3(s)CaO(s) + CO 2(g) 已达平衡。在其它条件不变的情况
下,若把 CaCO 3(s) 的颗粒变得极小,则平衡将: ( 2 )
(A) 向左移动 (B) 向右移动 (C) 不移动 (D) 来回不定移动 5. 纯水的表面张力为 γ1,某溶质的表面张力为γ2 ,且 γ2> γ1,制成水溶液后,溶
质的表面浓度为 c s ,本体浓度为 c ,则: ( 2 )
(A) c s > c (B) c s
的玻璃管内上升 h 4,令 h 1/h 2= A ,h 3/h 4= B ,则有: ( 3 )
(A) A > B (B) A
7. 已知某气体在一吸附剂上吸附热随吸附量呈对数下降,此种气体在吸附剂上的吸附满足: ( 2 )
(A) Langmuir 等温式 (B) Freundlich等温式
(C) TëMKuH 等温式 (D) 以上三种皆可以
8. 吸附理论主要用来描述 : ( 2 )
(A) 均相催化 (B) 多相催化 (C) 酸碱催化 (D) 酶催化 9. 已知 φ∃ (Zn2+,Zn) =-0.763 V, 则下列电池反应的电动势为: Zn(s)+2 H +(a =1)=Zn 2+(a =1)+H 2(p ∃) ( 2 )
(A) -0.763 V (B) 0.763 V (C) 0 V (D) 无法确定 二、填空题 ( 共 9题 24分 )
2-
10.(1) 定温下,比较 H+,⅓ La 3+,OH -,½ SO 4这四种离子在无限稀释水溶液条
件下的摩尔电导率,哪个最大?
(2) 相同温度下,各种不同钠盐的水溶液中,钠离子的迁移数是否相等? (1) H+ 最大 (2) 不等
11. 在希托夫法测定迁移数的实验中,用Pt 电极电解AgNO 3溶液,在100 g阳极部的溶液中含Ag +的物质的量在反应前后分别为a mol和b mol,在串联的铜库仑计中有c g 铜析出,则Ag +的迁移数计算式为:31.8(a -b )/c 。[M r (Cu)=64]
12. 写出 25℃时,电池 Sb(s)│Sb 2O 3(s)│KOH(m ),KCl(m ') │H 2(g,p ∃) ,Pt 的 负极反应2Sb(s) + 6OH -(m ) = Sb 2O 3(s) + 3H 2O + 6e -,正极反应 6H2O + 6e - = 3H 2(g,p ∃) + 6OH- (m ) ,
以及电池的总反应2Sb(s) + 3H2O = Sb2O 3(s) + 3H2(g,p ∃) 。
13. 已知φ ∃ (Fe2+/Fe)= -0.440 V, φ∃ (Cu2+/Cu) = 0.337 V,在 25℃, p ∃时, 以 Pt 为阴极,石墨为阳极,电解含有 FeCl2(0.01 mol·kg -1) 和 CuCl2 (0.02 mol·kg -1) 的水溶液,若电解过程不断搅拌溶液,且超电势可忽略不计,则最
先析出的金属是 Cu。 14. 下列两个反应: Pb(Hg) ─→Pb 2+(a ) + 2e-+ Hg(l) Pb ─→Pb 2+(a ) + 2e- 其电极电势公式分别为φ(Pb2+/Pb(Hg)) = φ ∃ (Pb2+/Pb) - RT /2F ×ln[a (Pb(Hg))/a (Pb2+)] 及 φ(Pb2+/Pb) = φ ∃ (Pb2+/Pb) - RT /2F ×ln[a (Pb(s))/a (Pb2+)],
这两个反应相应的φ及φ∃ 是否相同? φ 不相同, φ ∃相同
15. 采用三电极装置研究超电势时, 一般采用鲁金毛细管, 其作用为降低电阻超电势,
采用搅拌其作用为降低浓差超电势。
16. 电池 Pb(s)│H 2SO 4(m ) │PbO 2(s),作为原电池时,负极是Pb │H 2SO 4(m ) ,正极 是 PbO2│H 2SO 4(m ) ;作为电解池时,阳极是 Pb│H 2SO 4(m ) ,阴极是 PbO2│H 2SO 4(m ) 。
17. 在锌电极上 ,H 2的超电势为 0.75 V ,电解一含Zn 2+的浓度为 1×10-5 mol ·kg -1 的溶液,为了不使 H2(g) 析出,问溶液的 pH 值应控制在pH > 2.72 。 已知 25℃时, φ ∃ (Zn2+/Zn)= -0.763 V 。 18. 从能量的利用上看,超电势的存在有其不利的方面。但在工业及分析等方面,超电势
的现象也被广泛的应用, 试举出二个利用超电势的例子极谱分析的滴汞电极, 铅
蓄电池的充电, 氯碱工业, 电镀杂质的分离等。 三、计算题 ( 共 4题 40分 )
19. 18℃时,测定了下列电池的电动势E :
Hg(l)|Hg2Cl 2(s)|KCl(1 mol·dm -3)||溶液S|CaC2O 4(s)|Hg2C 2O 4(s)|Hg(l)
若溶液S 中含有0.1 mol·dm -3 NaNO 3及0.01 mol·dm -3 Ca(NO3) 2时, E 1 = 324.3 mV;当溶液S 中含有0.1 mol·dm -3 NaNO 3但含Ca 2+不同时, E 2 = 311.1 mV。 (1) 写出电极反应和电池反应;
(2) 计算在后一种情况下溶液S 中Ca 2+的浓度。
(1)负极:2Hg+2Cl -→Hg 2Cl 2+2e – 正极:Hg 2C 2O 4+Ca2++2e -→CaC 2O 4+2Hg
2+ -电池反应:Hg 2C 2O 4+Ca+2Cl→CaC 2O 4+Hg2Cl 2(s)
⑵ E=E - RT ln 21= E
2F a Cl -a Ca 2+
ln a 2+ 2
+ ln a Cl -+Ca
2F 2F
E +
RT 2RT ln a 2=0.3821 V ln a Cl -=E - Ca 2+
2F 2F
RT ln a 2=E – (E + RT ln a 2)=(0.311 – 0.3821) V= - 0.071 V
Ca 2+Cl -2F 2F
-3
a Ca 2+=3.479×10
若不考虑活度系数,则c Ca 2+=3.479×10-3 mol·dm-3
20. 气相反应 2NO2+ F2→ 2NO2F ,当 2 mol NO2和 3 mol F2在 400 dm3的反
应釜中混合,已知 300 K 时, k = 38 dm3·mol -1·s -1,反应速率方程为: r = k [NO2][F2]。试计算反应 10 s 后 ,NO 2 ,F 2 ,NO 2F 在反应釜中物质的量。 解:2NO 2(g) + F2(g) ─→ 2NO2F(g)
t =0 a b 0
t =t a -x b -(x /2) x 可得积分速率方程
a (b -1x ) ln[]=kt
2b -a b (a -x )
x = 4.9×10-3 mol·dm -3
n (NO2F) = V ·x = 1.96 mol n (NO2) = 0.04 mol n (F2) = 2.02 mol
21. 乙炔热分解反应是双分子反应,其临界能为 190.2 kJ ·mol -1,分子直径5×10-8 cm,求∶
(a) 800 K、101 325 Pa 下在单位时间、单位体积内分子碰撞数Z ; (b) 反应速率常数; (c) 初始反应速率。
[答] (a) Z (AA) = 2L 2 πd 2(RT /π μ)1/2 c A 2 =3.77×1034次·m -3·s -1 (b) k = 2L πd 2(RT /πμ) 1/2exp(-E a /RT )= 1.03×10-4 m 3·mol -1·s -1 = 0.103 dm 3·mol -1·s -1
(c) r = kc 2= 2.39×10-2 mol·m -3·s -1= 2.39×10-5 mol·dm -3·s -1 22. 有一单体和二聚体达成平衡的体系 2P
P 2, 已知单体的摩尔质量为
M =1.00
kg ·mol -1, 用渗透压法测出该体系的数均摩尔质量为n =1.25 kg·mol -1, 试
求该平衡
常数。 [答] 设单体的物质的量为 n 1=1.00 mol, 二聚体为 n 2, M 2=2M n =∑ n i M i /(∑n i ) =(1.00 mol×M +n 2×2 M )/(1.00 mol+n 2)
解得 n 2=0.33 mol K =[P2]/[P]2=n 2/n 12=0.33 四、问答题 ( 共 3题 20分 )
23. A和B 按化学计量反应生成P, 即A+B ─→ P。若混合0.01 mol·dm -3 A 和 10 mol·dm -3 B, 发现A 浓度的对数对时间作图是一直线。 (A) 问A 的反应级数 (B) 写出与动力学和化学计量相一致的机理 (C) 按所写的机理, B的反应级数是多少 ?
(D) A消耗的半衰期是100 s, 若B 的浓度从10 mol·dm -3变到20 mol·dm -3, 半衰期会是多少?
(E) 由(D)所给的半衰期, 计算A 与B 反应的速率常数并标明单位 [答] (A) A的反应级数为一级。 (B) A+B ─→ P
(C) B的反应级数为一级。
[A]0
(D) ln =k ' t =k [B]t
[A]
10×100 =20×t ' 1/2 t ' 1/2 =50 s
0. 693
(E) k = =6.93×10-4 mol -1·m 3·s -1
10⨯100
24. 乳化剂为什么能使乳状液稳定存在?
[答] 乳化剂之所以能使乳状液稳定,主要有以下几种因素:
(1) 在分散相的液滴周围形成牢固的保护膜; (2) 降低了界面张力; (3) 形成了双电层。
(4) 根据体系的不同,可以是上述因素的一种或几种同时起作用。
25. 由热力学关系式证明下式成立:
⎛∂U ⎫⎛∂γ⎫ =γ-T ⎪ ⎪
∂A ∂T ⎝⎭T , V , n ⎝⎭A , V , n
[证] d U =T d S -p d V +γd A +∑μB d n B
B
⎛∂U ⎫⎛∂S ⎫ =T ⎪ ⎪+γ
⎝∂A ⎭T, V,n ⎝∂A ⎭T, V,n
又 d F =-S d T -p d V +γd A +∑μB d n B
B
⎛∂S ⎫⎛∂γ⎫
=-⎪ ⎪
⎝∂A ⎭T, V,n ⎝∂T ⎭A, V,n ⎛∂U ⎫⎛∂γ⎫
=γ-⎪ ⎪
∂A ∂T ⎝⎭T, V,n ⎝⎭A, V,n