中南大学考试试卷2011 -- 2012学年下学期时间110分钟(2012.5.6)物理化学课程32学时2学分考试形式：闭卷专业年级：化工、应化、制药、粉体、材化等2010级总分100分，占总评成绩70 %注：此页不作答题纸，请将答案写在答题纸上一、单选题（每题2分，共26分）1. 实验测得某二级反应速率常数，正确的是（）（A）k=5.0s-1（B）k=5.0 dm6·s-1·mol-2（C）k=5.0 s-1·mol-1（D）k=5.0 dm3·s-1·mol-1 2. 加催化剂可使化学反应的下列物理量中哪个改变（）（A）反应热(B) 平衡常数(C) 反应熵变(D) 速率常数3. 对下列电解质溶液，其中摩尔电导率最大的是（）(A) 0.001 mol·kg-1 KCl (B) 0.001 mol·kg-1 KOH(C) 0.001 mol·kg-1 HCl (D) 0.1 mol·kg-1 KCl4. 浓度为0.1mol·kg-1的MgCl2水溶液，其离子强度为( )(A) 0.1mol·kg－1(B) 0.15mol·kg-1(C) 0.2mol·kg－1，(D) 0.3mol·kg-1。
5. 对下列电解质溶液，其中平均活度系数最大的是（）（A）0.01 mol·kg-1KCl （B）0.01 mol·kg-1CaCl2（C）0.01 mol·kg-1LaCl3（D）0.001 mol·kg-1KCl6. 用补偿法测定可逆电池的电动势时，是为了( )(A) 消除电极上的副反应；(B) 减小标准电池的损耗；(C) 在可逆情况下测定电池的电动势；(D) 简便易行。
7. 恒温恒压下可逆电池放电过程（）（A）ΔH = Q（B）ΔH <Q （C）ΔH > Q （D）ΔH 、Q关系不确定8. 某电池反应为2Hg(l) + O2 + H2O → 2Hg2+ + OH -，当电池反应达到平衡时，电池的电动势E必然为( )(A) E > 0 (B) E = EΘ(C) E < 0 (D) E = 09. 电解金属盐的水溶液时，在阴极上（）（A）还原电势愈正的离子愈容易析出（B）还原电势与其超电势的代数和愈正的离子愈容易析出（C）还原电势愈负的离子愈容易析出（D）还原电势与其超电势的代数和愈负的离子愈容易析出10. 将某毛细管垂直插入水中，使毛细管露出水面的长度为8cm，此时毛细管内水面上升了5cm；若将毛细管向下移动，使毛细管露出水面的长度为3cm，则此时毛细管上端口水面的状况是（）（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11. 对于物理吸附的描述中，哪一条是不正确的（）（A）吸附力来源于范徳华力，其吸附一般不具有选择性（B）吸附层可以是单分子层或多分子层（C）吸附热较小（D）吸附速率较小12. 在稀的砷酸溶液中通入H2S制备硫化砷溶胶(As2S3)，该溶胶的稳定剂是H2S，则其胶团结构式是（）（A）[(As2S3)m·nH+,(n-x)HS-]x+ ·xHS-（B）[(As2S3)m·nHS-,(n-x)H+]x- ·xH+（C）[(As2S3)m·nH+,(n-x)HS-]x- ·xHS-（D）[(As2S3)m·nHS-,(n-x)H+]x+ ·xH+13. 对水溶液中的下列反应，加入惰性电解质能增加反应速率的是（）（A）S2O82- + 3I-→I3- +2SO42-（B）H2O2 +2H+ +2Br-→2H2O +Br2（C）蔗糖+OH-→葡萄糖+果糖（D）2H2O2→2H2O +O2↑二、填空题（共18分）1.（2分）某物质分解反应的速率常数k=4.62×10-2s -1，则该物质反应掉3/4所需要的时间为 。
2. （2分）合成氨反应在一定温度和压力下，平衡转化率为25％。
现在加入一种高效催化剂后，反应速率增加了3倍，则其平衡转化率提高 倍，此时平衡转化率为 ％。
3. （2分）实验测得反应22A B C D +−−→+的速率方程为B A r kc c =；反应历程为12()()k k A B C FA F C D+−−→++−−→+慢快则1k 与k 的关系为 。
4. （2分）若将反应Sn 2+＋Pb 2+＝Sn 4+＋Pb 设计成可逆电池反应，则其电池表达式为 。
5. （2分）电池：Pt ，H 2(10kPa )︱HCl(1.0 mo l ·kg -1)︱H 2(100kPa ），Pt 该电池的电动势E ＝ V ； 该电池是否为自发电池？ 。
6. （2分）极化作用的结果会使得阳极电势 ，阴极电势 。
7. （2分）表面超量Γ是指： 单位面积的表面层中所含溶质的物质的量与具有相同质量溶剂的本体溶液中所含溶质的物质的量之差。
若Γ>0，则称为 吸附；反之, 若 Γ<0, 则称为 吸附。
8. （2分）混合等体积的0.08 mol.dm -3KI 和0.1 mol.dm -3 AgNO 3溶液所得溶胶在电泳时，胶体粒子往 极移动；比较 MgSO 4, Na 2SO 4, CaCl 2电解质对负电溶胶的聚沉能力大小循序为 。
9. （2分）丁达尔（Dyndall)效应产生的原因是 ；丁达尔效应是鉴别 的有效方法。
三、(12分) 某气体分解反应A （g ）→2B （g ）为一级反应。
553K 下，将气体A 迅速引入一定容的容器中，751秒后测得体系压力为2.710kPa ，经很长时间反应完成后测得体系压强为4.008 kPa ；578K 下，重复实验，经过320秒后测得体系压力为2.838 kPa ，反应完成后体系压力为3.554 kPa 。
（1）求553K 和578K 下，此反应的半衰期；（2）求此反应的活化能。
四、(10分) 某气相反应A+C==P 的反应历程为 12A D k k −−→←−−，3D+C P k −−→，试用稳态近似法导出反应的速率方程 Pdc dt=？；并证明反应在高压下为一级，在低压下为二级。
五、(12分) 对电池 Pt ，H 2(g ，p Θ)︱H 2SO 4(0.01mol· kg -1) ︱O 2(g ，p Θ)，Pt在298K 时测得其电动势及电池的温度系数分别为E =1.229V ，p E T ∂⎛⎫ ⎪∂⎝⎭= -8.493×10-4 V·K -1。
（1）写出电池反应；（2）求电池反应在298K 时的r m G ∆、r m H ∆及r m S ∆； （3）该电池在298K 可逆放电时的热效应。
六、(10分) 在298K 时，电解0.5 mol· L -1 的CuSO 4溶液(pH=2)，使Cu 镀到Pt 片上。
若H 2 在Cu 上的超电势为0.23V ，当外电压增加到有H 2在电极上析出时，溶液中Cu 2+的浓度为多少？已知298K 时，2/0.340V Cu CuE +Θ=。
七、(12分) 已知373K 时，水的表面张力为58.9×10-3 N· m -1，密度为958.4 kg· m -3。
（1）373K 时直径为1×10-7 m 的气泡内的水蒸气压为多少？该气泡能否从373K 的常压水中长大逸出？（2）在373K 及 202.650kPa 的水蒸气相中，能自然凝结出的最小水珠的半径为多少？参考答案一，选择题：1D；2D；3C；4D；5D；6C；7B；8D；9B；10C；11D；12B；13A二，填空题：1.（2分）30 s 。
2. （2分，每空1分） 0 ； 25% 。
3. （2分，）k1=k。
4. （2分，）Pt︱Sn4+（a1），Sn2+（a2）‖Pb2+（a3）︱Pb（s）。
5. （2分，每空1分）-0.0295 ，非自发。
6. （2分，每空1分）_ 升高_，_ 降低_。
7. （2分，每空1分）_ 正_，_ 负_。
8. （2分，每空1分）_ 正电_，_ Na2SO4>MgSO4>CaCl2_。
9. （2分，每空1分）_ 光散射_，_ 胶体_。
三、(12分) 解：（1） ,02A p p ∞=(1分) ,0,011ln ln A A AtC p p k tC t p p ∞∞-==- (2分) 553K 时，4111 4.008 2.004()ln 5.78310751 4.008 2.710k T s ---==⨯- (1分) 秒3411110198.110783.5693.0)(693.0)(2ln )(21⨯=⨯===-T k T k T t (2分)578K 时，3121 3.554 1.777()ln 2.84110320 3.554 2.838k T s ---==⨯- (1分) 122321ln 20.6930.693()244()() 2.84110t T k T k T -====⨯秒 (1分) （2） 212211()ln ()a RT T k T E T T k T =- (2分) -1-121()578553ln 169.2kJ K mol 578553()k T R k T ⨯⨯==⋅⋅- (2分)四、(10分) 解：D 为中间产物，用稳态法则有： （1分）1230DD D A C dc k c k c k c c dt=--= （2分） 所以有：123D ACc k c k k c =+ （1分）又因：13233A CCP D C k k c c k k c dc k c c dt +== （2 分） 在高压下：23C k k c ， （1分）所以：11323A A CCP k c k k c c k k c dc dt =+= 反应为一级 （1分） 在低压下：23C k k c ， （1分）所以：1313232A C A CC P k k c c k k c c k k c k dc dt =+= 反应为二级 （1分） 五、(12分) 解：（1）H 2(g ，p Θ)+1/2O 2(g ，p Θ)= H 2O(l) （3分） (2) r m G zEF ∆=- （1分）12 1.22998500242.113kJ mol -=-⨯⨯=-⋅ （1分）r m pE H zEF zFT T ∂⎛⎫∆=-+ ⎪∂⎝⎭ （2分） 41242.113298500298(8.49310)291.97kJ mol --=-+⨯⨯⨯-⨯=⋅ （1分）r m pE S zF T ∂⎛⎫∆= ⎪∂⎝⎭ （1分） 4112985008.49310167.3J K mol ---=-⨯⨯⨯=-⋅⋅ （1分）(3) r r m Q T S =∆ （1分）298167.349.855kJ =-⨯=- （1分）六、(10分) 解：当外电压增加到有H 2在电极上析出时，阴极上的析出电势为：22,2ln 0.232H H H a RT E F a -=--析 （3分） 2ln 0.23ln100.230.336V H RT RT a F F--=-=-=- （2分） 此时对应Cu 的析出，则有：22,/ln 0.3362Cu Cu Cu CuCu a RTE EF a ++Θ=-=-析 （3分） 即：210.34ln 0.3362Cu RT F c +-=-， 所以：22414.5310mol L Cu c +--=⨯⋅ （2分） 此时Cu 已基本析出完全。