物理化学练习题与答案.doc

1 第七章第七章 电解质溶液电解质溶液 一 选择题 1 用同一电导池分别测定浓度为 0 01 mol kg 1和 0 1 mol kg 1的两个电解质溶液 其电阻分别为 1000 和 500 则它们依次的摩尔电导率之比为 B A 1 5 B 5 1 C 10 5 D 5 10 2 298 K 时 0 005 mol kg 1 的 KCl 和 0 005 mol kg 1 的 NaAc 溶液的离子平 均活 度系数分别为 1和 2 则有 A A 1 2 B 1 2 C 1 2 D 1 2 3 在 HAc 解离常数测定的实验中 总是应用惠斯顿电桥 作为电桥平衡点的指零仪器 结合本实验 不能选用的是 D A 耳机 B 电导率仪 C 阴极射线示波器 D 直流桥流计 4 1 1 型电解质溶液的摩尔电导率可以看作是正负离子的摩尔电导率之和 这一规律只适用于 C A A 强电解质 B B 弱电解质 C C 无限稀释电解质溶液 D D 摩尔浓度为 1 的溶液 二 填空题 共 7 题 14 分 11 2 分 3892 3892 CaCl2摩尔电导率与其离子的摩尔电导率的关系是 12 2 分 4069 4069 0 3 mol kg 1 Na2HPO4水溶液的离子强度是 0 9 mol kg 1 13 2 分 4070 4070 浓度为 0 1 mol kg 1 的 MgCl2水溶液 其离子强度为 0 3 mol kg 1 14 2 分 3822 3822 有下列溶液 A 0 001 mol kg 1 KCl B 0 001 mol kg 1 KOH C 0 001 mol kg 1 HCl D 1 0 mol kg 1 KCl 其中摩尔电导率最大的是 C 最小的是 D 2 三 计算题 1 25 时 浓度为 0 01 mol dm 3的 BaCl2水溶液的电导率为 0 2382 1 mS 而该电解质中的钡离 子的迁移数 t Ba2 是 0 4375 计算钡离子和氯离子的电迁移率 U Ba2 和 U Cl 2 25 时 KCl 和 NaNO3溶液的无限稀释摩尔电导率及离子的无限稀释迁移数如下 m S m2 mol 1 t KCl 1 4985 10 2 0 4906 NaNO3 1 2159 10 2 0 4124 计算 1 氯化钠溶液的无限稀释摩尔电导率 m NaCl 2 氯化钠溶液中 Na 的无限稀释迁移数 t Na 和无限稀释淌度 U Na 参考答案参考答案 一 选择题 1 答 B 2 答 A 3 答 D 4 答 C 二 填空题 1 答 Cl 2 Ca CaCl m 2 m2m 2 答 0 9 3 答 0 3 2 分 4 答 C D 三 计算题 1 答 1 22 22 1 m molmS10191 1 2 BaCl c 1222 22 1 m 2 2 1 m molmS10521 0 Ba BaCl Ba t 3 分 122 22 1 m m molmS10670 0 Cl BaCl Cl t 2 1 282 1 1m2 Ba Ba 5 40 10 msVU F 82 1 1 m Cl Cl 6 94 10 msVU F 2 答 m NaCl m Na m Cl tNa m NaNO3 tCl m KCl 1 2647 10 2 S m2 mol 1 tNa m Na m NaCl 0 3965 UNa m Na F 5 200 10 8 m2 s 1 1 3 第八章第八章 可逆电池的电动势及其应用可逆电池的电动势及其应用 一 选择题 1 常用的甘汞电极的电极反应 Hg2Cl2 s 2e 2Hg l 2Cl aq 设饱和甘汞电极 摩尔甘汞电极和 0 1 mol dm 3甘汞电极的电极电势相应地为 1 2 3 则 298 K 时 三者之相对大小是 B A 1 2 3 B 1 2 1 3 D 3 1 2 2 有下列两个浓差电池 a1 0 电池为自发的 表明 Ag 在 OH 溶液中会被氧化 加入 CN 后 Ag CN Ag 0 31 V 2 06 B pH 2 72 C pH 7 10 D pH 8 02 4 通电于含有相同浓度的 Fe2 Ca2 Zn2 Cu2 的电解质溶液 已知 6 Fe2 Fe 0 440 V Ca2 Ca 2 866 V Zn2 Zn 0 7628 V Cu2 Cu 0 337 V 当不考虑超电势时 在电极上金属析出的次序是 A A Cu Fe Zn Ca B Ca Zn Fe Cu C Ca Fe Zn Cu D Ca Cu Zn Fe 二 填空题 1 电解过程中 极化作用使消耗的电能 在金属的电化学腐蚀过程中 极 化作用使腐蚀速度 2 电解工业中 为了衡量一个产品的经济指标 需要计算电能效率 它的表达式是 3 已知电极 1 Pt H2 H 2 Pt Fe3 Fe2 和 3 Pb H2 H 的交换电流 密度 je分别为 1 0 79 mA cm 2 2 2 5 mA cm 2 3 5 0 10 12 A cm 2 当它们在 298 K 处于平衡态时 每秒有多少电子或质子通过双电层被输送 1 cm 2 s 1 2 cm 2 s 1 3 cm 2 s 1 4 已知 Fe2 Fe 0 440 V 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 三 计算题 1 在 25 时 用铜片作阴极 石墨作阳极 对中性 0 1 mol dm 3的 CuCl2溶液进行电解 若电流密度为 10 mA cm 2 1 问 在阴极上首先析出什么物质 已知在电流密度为 10 mA cm 2时 氢在铜电极上的超电势为 0 584 V 2 问 在阳极上析出什么物质 已知氧气在石墨电极上的超电势为 0 896 V 假定氯气 在石墨电极上的超电势可忽略不计 已知 Cu2 Cu 0 337 V Cl2 Cl 1 36 V O2 H2O OH 0 401 V 2 用 Pt 做电极电解 SnCl2水溶液 在阴极上因 H2有超电势故只析出 Sn s 在阳极 上析出 O2 已知 Sn2 0 10 H 0 010 氧在阳极上析出的超电势为 0 500 V 已知 Sn2 Sn 0 140 V O2 H2O 1 23 V 1 写出电极反应 计算实际分解电压 2 若氢在阴极上析出时的超电势为 0 500 V 试问要使 Sn2 降至何值时 才开始析 出氢气 四 问答题 解释理论分解电压和实际分解电压 并简要说明其不一致的原因 参考答案参考答案 一 选择题 7 1 答 C 2 答 C 3 答 A 4 答 A 二 填空题 1 答 增加 减少 2 答 电能效率 理论上所需的电能 实际消耗的电能 3 答 电子的电流密度是 je e 因每个电子携带电量大小为 e 则 1 4 94 1015 cm 2 s 1 1 56 1016 cm 2 s 1 3 3 12 107 cm 2 s 1 4 答 Fe2 Fe RT 2F ln 0 01 0 4992 V Cu2 Cu RT 2F ln 0 02 0 2868 V 最先析出的是 Cu 三 计算题 共 6 题 60 分 1 答 阴极 Cu2 Cu Cu2 Cu RT F ln Cu2 0 308 V H H2 H H2 RT F ln H H2 0 998 V 所以在阴极上首先析出 Cu 阳极 Cl2 Cl Cl2 Cl RT F ln Cl 1 40 V O2 H2O OH O2 H2O OH RT F ln OH O2 1 71 V 所以在阳极上首先析出 Cl2 2 答 1 阴极 Sn2 2e Sn s 阳极 H2O 2e 1 2O2 g 2H 阴 Sn2 Sn RT 2F ln Sn2 0 170 V 阳 O2 H2O RT 2F ln 2 H O2 1 612 V E 分解 阳 阴 1 78 V 2 当 H2析出时 H H2 H2 Sn2 Sn H 0 01 0 1 Sn2 2 Sn2 H 0 21 Sn2 2 9 10 14 四 问答题 答 理论分解电压 可逆电解时的分解电压 在数值上等于可逆电池的电动势 实际分解电压 实际电解时的最小分解电压 在数值上等于电流 电压曲线 上直线部分外延到电流为零处的电压 两者不一致的原因 电流 I 0 时 电极有极化 第十章第十章 化学动力学基础 一 化学动力学基础 一 8 一 选择题 1 反应 A BC AB C 的焓变 rHm 0 A C 是自由基 AB BC 是分子 AB BC 的摩尔键焓 以下哪个关系式可以近似估算该反应的活化能 Ea A 0 055 AB B 0 055 AB rHm C 0 055 BC D 0 055 BC rHm 2 若反应 A B C D 正逆向均为二级反应 则平衡常数 K 与正逆向速率常数 k k 间的关系为 A K k k B K cA 0 r k cA k kcB 用一级反应尝试 k A 0 0 At AA11 lnln AA c tct 代入 298 K 的数据 k1 5 74 10 3 min 1 k2 5 81 10 3 min 1 可视为常数 1 k 平均 5 775 10 3 min 1 10 1 2 1 2 B 0 1 2B 0 ln2 120 ln2 30 t ck tkc 2 298 K k1 k c2B 0 57 75 min 1 mol dm 3 2 同理 308 K k2 200 min 1 mol dm 3 2 Ea ln k2 k1 RT1T2 T2 T1 94 79 kJ mol 1 2 答 甲 lnk lnA Ea RT 对照已知条件 Ea R 7284 4 K Ea 60 56 kJ mol 1 乙 ln k 1 643 k 5 17 mol 1 dm3 min 1 t1 2 1 k2a 24 18 min 四 问答题 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 D ln A A 0 k t k B t 10 100 20 t 1 2 t 1 2 50 s E k 0693 10100 6 93 10 4 mol 1 m3 s 1 第十一章第十一章 化学动力学基础 二 化学动力学基础 二 一 选择题 1 光化学与热反应相同之处为 A A 反应都需要活化能 B 反应都向 rGm T p P 2 P 3 B P 1 P 3 P 2 C P 1 P 2 P 3 D P 1 P 3 P 2 二 填空题 1 在波长为 214 nm 的光照下 发生下列反应 NH3 H2O h N2 NH2OH 当吸收光的强度 Ia 1 00 10 7 Einstain dm 3 s 1 照射 39 38 min 后 测得 N2 NH2OH 24 1 10 5 mol dm 3 则量子效率 为 2 吸引型势能面的鞍点靠近 表示反应物 时就 释放能量 3 过渡态理论速率常数的统计力学表达式中过渡态的配分函数可分解为不同形式运动自由度的配分函数 n 个分子线性过渡态的q 线 n 个分子非线性过渡态的q 非线 4 根据碰撞理论 反应速率随温度而升高 主要原因是 三 计算题 1 O HO2 OH O2 T1 298 K k1 6 10 10 11 cm3 s 1 T2 229 K k2 7 57 10 11 cm3 s 1 1 1 求 Ea 2 2 用 TST 计算 298 K 时的 Um Hm Sm Gm 2 有一酸催化反应 A B H C D 已知该反应的速率公式为 d C dt k H A B 当 A 0 B 0 0 01 mol dm 3 时 在 pH 2 的条件下 298 K 时的反应半衰期为 1 h 若其它条件均不变 在 288 K 时 t 1 2 2 h 试计算 甲 在 298 K 时反应的速率常数 k 值 乙 在 298 K 时反应的活化吉布斯自由能 活化焓 活化熵 设 kBT h 1013 s 1 四 问答题 NOCl 的光化分解历程可能有下面两种情况 A NOCl h NO Cl Cl NOCl NO Cl2 B NOCl h NOCl NOCl NOCl 2NO Cl2 1 估计每一个历程的量子产率 2 已知下列实验事实 使分解有效进行的波长范围为 365 0 640 0 nm NOCl 在 250 0 nm 以上有确定的吸收光谱 但无连续吸收区域 分解为 NO 及 Cl 所需的最小离解 能为 194 1 kJ mol 1 试据以说明何者是可能的历程 参考答案参考答案 一 选择题 1 答 A 2 12 答 C 3 答 C 4 2 分 答 B 二 填空题 共 7 题 14 分 1 答 1 02 10 7 1 00 10 7 1 02 2 答 反应物入口山谷一侧 互相靠近 3 答 fff n trv 3236 fff n trv 3337 4 答 活化分子比例增加 或 有效碰撞分数增加 或 相对平动能在连心线上分量大于 EC的碰撞增多 三 计算题 共 4 题 45 分 1 答 1 ln kkER TT 212 1 1 1 a 31 a 1 62 10 J molE 2 HERT ma 2658 kJ