2022新电化学08级考卷及答案VIP

厦门大学《物理化学（二）》课程试卷化学化工学院化学系2008年级化学、化生专业主考教师：毛秉伟方智敏试卷类型:（A卷）2011.1.13一、填空题（共10题30分，每题3分）1、原电池内部由输送电荷，外线路上 （注：填入何种荷电子及其流动方向），在电极/溶液界面上荷电粒子通过_实现转移。2、BaSO4的电化学基本量形式为 ；若离子平均活度为a、离子的化学势为四十、日）则电解质的活度a为，化学势四为±。3、强电解质溶液中离子的相互作用主要是；Deby-Huckle强电解质溶液理论的极限定律适用条件为 ；在浓度皆为0.01mol.kg-i的三种电解质溶液（LiCl，CaCl2,CuSO4）,具有最大离子平均活度系数y土的为。4、在10cm31mol.dm-3HCl溶液中加入10cm3水，其电导率变化将是 ,其摩尔电导率变化将是；该电解质溶液具有较大迁移数的离子是。5、以银为电极通电于氰化银钾（KCN+AgCN）溶液时，银在阴极上沉积。每通过1mol电子的电量，阴极失去1.40molAg+和0.8mol的CN-,得至【」0.6mol的K+。该氰化银钾配合物的化学式为,正离子的迁移数为，负离子的迁移数为。6、在电化学研究中，可以通过,和分别减小电化学极化、浓差极化和电阻极化；7、扩散和迁移的驱动力分别是和;考虑浓差时，溶液中加入大量惰性电解质的目的是_。8、将反应Cl-（%）-Cl-（a2）设计成电池的表示式为；负极反应为，正极反应为。Tafel方程的适用条件是和,且仅当为速率控制步骤时，Tafel斜率含有对称因子a或0。10、从能量的利用上看，超电势的存在有其不利的方面，但超电势的存在也有其有利的方面。试举出二个利用超电势的例子,二、简述和作图题（共6题36分，每题6分）试说明用基本量的极限摩尔电导率来比较不同电解质溶液的电导能力的意义。工业电解槽通常通过上安培的电流，可是离子在无限稀释时其电迁移率（即淌度，U-）值的数量级为10-8~10-7（m2s-1V-1）,请说明应在哪几方面采取措施使这么小的数值能满足那么大的电流输导任务，其依据是什么？3、Nernst方程可以表示为：e=RT-inKOrzFQa请说明Kae和Qa的含义，并指出何时二者相等。4、试比较电极反应的电流密度力交换电流密度j0和腐蚀电流密度的不同之处。5、已知电极（1）Pt|H2,H+,（2）Pt|Fe3+,Fe2+,和（3）Pb|H2,H+的交换电流密度j0分别为：（1）0.79mA.cm-2；（2）2.5mA.cm-2；（3）5.0x10-9mA・cm-2。简要分析这些信息对电化学研究和测量有什么指导意义。6、请在下面给出的同一坐标上粗略画出（a）、（b）条件下的二条极化曲线（忽略浓差极化和电阻极化） （a）j0大,a=0.25,（b）j0小,a=0.75三、计算和推导题（共4题34分）（8分）298K时0.0100mol-dm-3KCl溶液电导率为0.1409S-m-i,注入电导池测得电阻为300.0Q,换测0.0100mol-dm-3HAc溶液电阻为2593Q。已知Ac-迁移数为0.100,求Ac-摩尔电导率和H+摩尔电导率。（10分）298K时电解1kg水含48.34mmolCuSO4的溶液后，阳极含25.00g水和1.400mmolCuSO4。银电量计沉积了0.725mmolAg。计算Cu2+和SO42-的迁移数。（10分）298K时用Zn阴极电解0.1mol・kg』ZnSO4溶液，pH=7,设活度系数均为1,要使H2不和锌同时析出，应如何控制电流密度？已知S（Zn2+IZn）=-0.7628V,锌电极上析氢Tafel公式为n=-1.24-0.118lg[ljl/A-cm-2]。（6分）试从过渡态理论推导阳极高超电势的Tafel公式。物理化学(二)试卷答案08级一、填空题(共10题30分，每题3分)1、离子，电子从负极流向正极，电极反应。2、1/2BaSO4,a二a±2,-巴+人。3、静电相互作用，稀溶液，LiCl。4、电导率减小，摩尔电导率增大，H+离子具有较大的迁移数。5、KAg(CN)2,正离子的迁移数为0.6，负离子的迁移数为0.4.6、电极电势，搅拌，提高电解质浓度/鲁金毛细管。7、浓度梯度，电势梯度，减小电活性物种的电迁移(或减小迁移流量)。8、电池表示式:(-)Pt|Cl2(p。),Cl-(a1)||Cl-a),Cl2(p。)|Pt(+)或(一)AglAgCl(s)lCl-(a1)||Cl-(a2)AgCl(s)IAg(+) 正极反应： Cl2(p。)+e=2Cl-(a2)负极反应：2Cl-(a1)-e=Cl2(p。)9、电化学控制，高超电势，电荷传递。10、平衡电位较氢析出电位负的金属电沉积，减小金属腐蚀电流。二、简述和作图题(共6题36分，每题6分)1、答：(1)电解质溶液的导电能力与离子的数目、荷电数和离子间相互作用力有关，(2)而数目、荷电数和离子间相互作用与离子的价态和浓度有关，(3)为了合理比较电解质溶液的导电能力，应该将导电粒子的数目和荷电数及作用力归一化，(4)而极限摩尔电导率为含1摩尔无限稀的电解质溶液，此时，离子的数目确定，作用力确定(-0)，因此可用于公平地比较和讨论电解质溶液地导电能力。(答对(1)、(2)每点得1分，答对(3)、(4)每一点得2分，全部答对得6分)2、答：(1)(3分)电解质溶液正负离子的载流量为, VV，I=(U+U)—AacF+ -li(2)从式中可知，其大小不仅与离子淌度有关，而且与电场强度、电极面积和溶液浓度有关，可从增大电场电场强度、电极面积和溶液浓度三方面采取措施，使其满足所需的电流输导任务。(3分)3、答：Kj为电池反应的平衡常数，(2分)Qa为带有密指数的产物浓度积与反应物浓度积之比,(2分)化学平衡时，二者的数值相等。(2分)4、答:(1)电极反应的电流密度j是净电流密度，实验上可以直接测量，理论上可以通过B-V方程或Tafel公式计算；(2分)(2)交换电流密度/0是平衡电位下，正向分过程和负向分过程的电流密度，实验上无法直接测量，但可以通过对j和"作图并外推到"=0获得；(2分)(3)腐电流则是指原电池工作时的短路电流，实验上无法直接测量，理论上可以通过分析阴极和阳极的极化曲线估算。(2分)5、答:电极1(Pt)和电极3(Pb)上发生氢析出反应，但电极1的交换电流密度较电极3大约8个数量极，而电极2的交换电流密度最大，说明Pt对氢析出反应有较好的催化活性，实际应用中应该选择Pt作为氢气析出反应的电极材料；(2分)Pb对氢析出反应产生不利，其上发生的氢析出反应具有较大的超电势，有利于研究平衡电位较氢析出平衡电位负的电极反应；(2分)当考虑选择参考电极时，理论上将电极2应该作为首选。(2分)。三、计算和推导题(共4题34分)(8分)解：K=K(KCl)R(KCl)=0.1409x300.0=42.27m-1k(HAc)=K/R(HAc)=42.27/2593=1.63x10-2m-1 2分Am(HAc)=k(HAc)/c(HAc)=1.63x10-2/(0.0100x103)=1.630x10-3S-m2mol-1A^(Ac-)=Am(HAc)t(Ac-)=1.630x10-3x0.100=1.630x10-4S-m2mol-1A：(H+)=Am(HAc)-Am(Ac-)=1.63x10-3-1.630x10-4=1.467x10-3S-m2mol-1 6(10分)解法1：阳极1/2Cuf1/2Cu2++e(阳极区Cu2+:n后=n前-n迁出+n电生，n为1/2Cu2+的物质的量)设电解前后阳极区水的质量不变，n前=2n(前CuSO4)/n(前水)xn(阳水)=2x48.34/1000x25.00=2.417mmol3n迁=n电+n前-n后=0.725+2.417-2x1.400=0.342mmol 3t(Cu2+)=n迁/n电=0.342/0.725=0.472t(SO42-)=1-t(Cu2+)=1-0.472=0.528 4(10分)解法2：(阳极区SO42-:n后=n前+n迁入，n为1/2SO42-的物质的量)设电解前后阳极区水的质量不变，n前=2n(前CuSO4)/n(前水)xn(阳水)=2x48.34/1000x25.00=2.417mmol 3n迁=n后-n前=2x1.400-2.417=0.383mmol 3t(SO42-)=n迁/n电=0.383/0.725=0.528t(Cu2+)=1-t(SO42-)=1-0.528=0.472 4(10分)解：阴极Zn2+(a+)+2e-fZn(s),2H+(a+)+2e-fH2(pe)cp(Zn2+IZn)=cpe(Zn2+IZn)+RT/zFlna(Zn2+)=-0.7628+0.05916/2IgO.l二-0.7924V3cp(H+IH2)=-0.05916pH+r|(H2)=-0.05916x7-1.24-0.118Iglj\=-1.654-0.118Iglj\3要使H2不和锌同时析出，应控制中旧+1凡)vcp(Zn2+IZn)-1.654-0.118lgljl<-0.7924Ij\>4.99x10-8A-cm-2j<-4.99x10-8A-c