物理化学试题(华南理工本科期末).doc

物理化学试卷一、选择题 ( 共 3题 5分 )1. 基元反应 A + B - C A - B + C 的摩尔反应焓 DrHm E2，则有： ( ) (A) k1 k2 (B) k2 k1 (C) k2= k1 (D) 无法比较 k1, k2 的大小 二、填空题 ( 共14题 30分 )4. 298 K时，已知E$(Cu2+|Cu)=0.337 V，E$(Zn2+|Zn)= - 0.7628 V，则电池Zn(s)|Zn2+(a1=1)|Cu2+(a2=1)|Cu(s)的E=_，电池反应的平衡常数Ka=_，当电能耗尽时，两离子的活度比a1/a2=_。5. 电池 Ag,AgCl(s)CuCl2(m)Cu(s) 的电池反应是_, 电池 Ag(s)Ag+(aq)CuCl2(aq)Cu(s) 的电池反应是_。 6. 以 Cu 为电极，电解 1 moldm-3 CuSO4溶液 (pH = 3), 则在阴极上的电极反应 _，阳极上的电极反应 _ 。 已知： H2在 Cu 电极上, h = 0.5 V, f $ (Cu2+/Cu)= 0.337 V ， O2在 Cu 电极上, h = 0 V, f $ (O2/H+,H2O)= 1.229 V 。 7. 2NO + O2 2NO2 的反应机理拟定为： 2NO N2O2 (达到平衡，平衡常数为 K1) N2O2+ O2 2NO2 (慢，速率常数为 k2) 总包反应对 O2是 级；对 NO 是 级。 8. 在其他条件不变时，电解质溶液的摩尔电导率随溶液浓度的增加而_（填入增大、减小、先增后减）。9. H2O振动吸收频率之一为w3651 cm-1，相当光能为_。731910.可以根据超显微镜视野中光点亮度的强弱来估计胶粒的_；观察一个小体积范围内粒子数的变化情况来了解溶胶的_；根据闪光现象可以大致判断胶粒的_。 11.N2和H2合成NH3, 在400下, 动力学实验测定结果表明没有催化剂时, 其活化能为334.9 kJmol-1 ，用Fe催化时, 活化能降至167.4 kJmol-1。 假定催化和非催化反应的指前因子相等, 则两种情况下，反应速率常数之比值kc a t / k0) =_。 12. 1 molkg-1 K4Fe(CN)6溶液的离子强度为：_。13.在558 K时， 二乙酰(CH3COCOCH3)一级分解反应的DG和DH值分别是231.5 kJmol-1和264.2 kJmol-1，则DSm为_Jmol-1， 即过渡态较反应物有序性低，这是_反应的特性。14.采用32P标记的五氯化磷 t1/2 为14.3 d, 经_d后, 放射性衰变 到起始值的1/1000。 15. K3Fe(C2O4)3溶液，经光作用可使Fe3+被还原，而C2O被氧化， 已知l313 nm，F1.24 则欲使在36.5 min内产生1.310-5 mol Fe2+，吸收光强Ia应为_。16. 反应 A + BAB AB + CD (决速步) 其表观活化能与基元反应活化能的关系为 _ ，因为 _ 。 17. 化学反应：Ni(s) + 2H2O(l) = Ni(OH)2(s) + H2(g)，可以设计成电池为： _ 三、计算题 ( 共 7题 50分 )18. 对于反应H2(g)+H(g)H(g)+H2(g)，通过统计力学方法，可得指前因子A=108.94T1/2 mol-1dm3s-1。(1) 已知反应的活化能Ea=23.0 kJmol-1，请计算该反应的m及m；(2) 关于活化熵，每个运动自由度的典型值=30 JK-1mol-1，=1 JK-1mol-1，而平动活化熵=150 JK-1mol-1 ，以上均以=1 moldm-3为标准浓度。请计算反应的活化熵。19. 今有介电常数 e8, 粘度为310-3 Pas的燃料油，在30p$的 压力下于管道中泵送。管与油之间的x 电位为125 mV, 油中离子浓度很低, 相当于10-8 moldm-3 NaCl。试求管路两端产生的流动电势的大小。对其结果进行适当讨论, 设燃料油的电导率为10-6 W-1m-1。 20. 293 K 时，汞的表面张力 g = 4.8510-1 Jm-2，求在此温度及 101.325 kPa 的压力 下，将半径 R1= 1 mm 的汞滴分散成半径 R2= 10-5 mm 的微小汞滴至少需要消耗多少功？ 21.写出下列浓差电池的电池反应，计算在 298 K 时的电动势： Pt，Cl2(p$)Cl-(a=1)Cl2(2p$)，Pt Pt，Cl2(p$)Cl-(a=0.1)Cl-(a=0.01)Cl2(p$)，Pt 22. 若氢在 Cd、Hg 电极上的超电势，在所讨论电流密度范围内服从塔菲尔公式 h = a + blgj. 对于这两个电极, 其 b 值都为 0.118 V，但两电极的 a 值不同。氢 在这些电极上析出时的传递系数 a 均为 0.5。电极反应得失电子数均为 1。氢在 Cd 和 Hg 上的交换电流 j。分别是 110-7Am-2 和 610-9 Am-2。求在 298 K时，两 电极通过相同的电流密度情况下，氢在 Hg、Cd 两电极上的超电势的差值。 23. 某化合物分解是一级反应，反应活化能为E=144.3 kJmol-1，已知557 K时反应速率常数为3.310-2 s-1，欲控制反应在10 min内转化率达90%，试问反应温度应控制在多少度？24. 298 K 时，0.1 moldm-3 的 KCl 的电导率为 1.289 Sm-1，用某一电导池测得 0.1 moldm-3 的 KCl 的电阻为 24.69 W，0.01 moldm-3的 HAc 溶液的电阻为 1982 W，试求该 HAc 溶液的摩尔电导率和电离常数。已知： L(HAc) = 390.7210-4 Sm2mol-1。 四、问答题 ( 共 2题 15分 )25.实验表明：氧化亚氮(N2O)均相分解的主反应的化学计量式为：N2O N2+O2, 速率方程为： -dN2O/dt = k1N2O2 / (1+ k2N2O), 式中： k1 = 1019. 69exp(-342.3103/RT), k2=108. 69exp(-118.8103/RT) (A) 问这反应的活化能是多少? (B) 求极限情况下的活化能 26.设计一浓差电池以求 Zn-Cu合金中 Zn的活度,要写出电池表达式、电池反应的电动势 计算公式。 8. 答 减小9. 答 7.25310-20 J E =hn =hc/l =hcw =(6.62610-342.9981083651102) J =7.25310-20 J20.答 大小是否均匀 涨落现象 形状 11. 答 k(cat)/k0 =exp-E(cat)-E/RT=1013 12. 答 10 molkg-113. 答 58.6 Jmol-1K-1， 单分子分解反应。14. 答 143 d t = - 15. 答 4.810-9 mols-1 dn(Fe2+)/dt =1.310-5 mol/(36.560) =5.910-9 mols-1， Ia=dn(Fe2+)/dt/F16. 答 k(表) = k2k1/k-1 E(表) = E2+ E1- E-1 17. 答 Ni(s)Ni(OH)2(s)NaOH(aq)H2(g)Pt 三、计算题 ( 共 7题 50分 )18. 答 (1) =18.0 kJmol-1 = -67 JK-1mol-1 (2) Sm(H)=150 Jmol-1K-1 , Sm(H2)=(150+230+1)=211 JK-1mol-1 (H3)=(150+230+3) JK-1mol-1=213 JK-1mol-1 =(213150+211) JK-1mol-1= -148 JK-1mol-1 差别很大（二倍），后者是一般的方法，H2显然与典型值差别很大。19. 答 由流动电势公式 Es(ez p)/(hk) Es(88.85410-120.12530101325)/(310-310-6) 8970 V Es与管径无关, 为减小Es较大带来易燃的危险, 应在油中加入油溶性电解质, 增加介质 电导。 20. 答 A1= 4pR12， A2= N(4pR22) N = (R1/R2)3 , A2= 4pR12(R1/R2) W = g4pR12 (R1/R2- 1) = 0.609 J 21. 答 (1) 电池反应 1/2Cl2(2p$) 1/2Cl2(p$) E = -RT/Fln(1/2)1/2 = 0.00890 V (2) 电池反应 Cl-(a=0.1) Cl-(a=0.01) E = -RT/Fln(0.01/0.1) = 0.0591 V 22. 答 hm = - 2.303RT/a zFlg j(m) + 2.303RT/a zFlg j h (Hg) - h (Cd)= 2.303RT/a zFlg j(Cd)/j(Hg)= 0.333 V 23. 答 ln=kt ln T2=520 K 24. 答k(HAc)/k(KCl)=R(KCl)/R(HAc) 求得： k(HAc) = 0.01623 Sm-1 Lm(HAc) = k(HAc)/c = 0.001623 Sm2mol-1 a = Lm/L= 0.04154 K = (c/c$)a2/1-a = 1.810-5 四、问答题 ( 共 2题 15分 )25. 答 (A) 因为