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中南大学物理化学考试09,10年.doc.

一、选择题(每题2分,共24分)1. 下列关于连串反应的各种说法中正确的是 ( )(A) 连串反应进行时,中间产物的浓度一定会出现极大值(B) 连串反应的中间产物的净生成速率等于零(C) 所有连串反应都可以用稳态近似法处理(D ) 在不考虑可逆反应时,达到稳定态的连串反应受最慢的基元步骤控制2.某反应,无论作用物的初始浓度是多少,在相同时间和温度条件下,无论作用物的消耗浓度为定值,则该反应是 ( )(A) 负级数反应 (B ) 零级反应 (C) 一级反应 (D) 二级反应3. 下列关于催化剂的说法不正确的是 ( )(A) 催化剂不改变反应热 (B) 催化剂不改变化学平衡(C ) 催化剂不参与化学反应 (D) 催化剂具有选择性4. 若向摩尔电导率为1.4×10-2S·m 2·mol -1的CuSO 4水溶液加入1 m 3的纯水,则稀释后CuSO 4水溶液的摩尔电导率将 ( )(A) 降低 (B ) 增高 (C) 不变 (D) 不确定5.电极电势可以改变电极反应速率,其直接原因是改变了 ( )(A ) 反应的活化能 (B) 电极过程的超电势(C) 活性粒子的化学势 (D) 电极-溶液界面的双电层6.当电流通过电池时,电极将发生极化。

当电流密度增大时,通常将发生( )(A) 原电池的正极电势增高 (B ) 原电池的负极电势增高(C) 电解池的阳极电势减少 (D) 无法判断7. 已知V 0360Fe Fe 3./-=Θ+E ,V 771023Fe Fe ./=Θ++E ,则Θ+Fe Fe 2/E 等于 ( )(A) 0.735V (B) 0.807V (C ) -0.44 V (D) -0.699 V8.下列电池中,哪个电池的反应为H + + OH - === H 2O ( )(A) Pt, H 2(g) | H + (aq) || OH -(aq) | O 2(g), Pt(B) Pt, H 2(g) | NaOH (aq) | O 2(g), Pt(C ) Pt, H 2(g) | NaOH (aq) || HCl (aq) | H 2(g), Pt(D) Pt, H 2(g,p 1) | H 2O (l) | H 2(g, p 2), Pt9.Langmuir 吸附等温式有很多种形式,而最常见的是bpbp +=1θ,但它不适用于( ) (A ) 多种分子同时被强吸附 (B) 单分子层吸附(C) 物理吸附 (D) 化学吸附10.弯曲液面所产生的附加压强一定 ( )(A) 等于零 (B ) 不等于零 (C) 大于零 (D) 小于零11.溶胶与高分子溶液的主要区别在于 ( )(A) 分散相粒子大小不同 (B) 渗透压不同(C) 外观颜色不同 (D ) 相状态和热力学稳定性不同12. 下列关于电泳现象的各种阐述中正确的是 ( )(A ) 电泳和电解没有本质区别 (B) 外加电解质对电泳的影响很小(C) 胶粒的电泳速度与一般离子的电迁移速度差别很大(D) 胶粒的电泳速度外加电场的电位梯度无关二、填空题(共16分)1. (3分) 链反应是由链的 引发 、链的 传递 和链的 终止 三个基本步骤构成的。

2. (1分) 反应速率与体系中各物质浓度标度的选择 。

(填“有关”或“无关”)3. (1分) 对两个不同的化学反应而言,升高温度,活化能大的反应的速率常数的增加量比活化能小的反应的速率常数的增加量 。

(填“大”或“小”)4. (2分) 离子独立运动定律适用于 极稀 电解质溶液。

5. (1分) 在电极上发生反应的物质的量与通过电解池的电量成 比。

(填“正”或“反”)6. (2分) 常用的甘汞电极有饱和甘汞电极、摩尔甘汞电极和0.1mol·L -1甘汞电极三种,它们的相对电极电势分别用E B 、E M 和E G 表示,则在298K 下,E B E M E G 。

(填“<”或“>”)7. (2分) 表面活性剂是加入 少 量就能显著 降低 溶液(或溶剂)表面张力的物质。

8. (2分) 溶液表面的吸附现象与固体表面吸附气体的明显区别之一是溶液表面可以产生 吸附,这是因为σ溶质 σ溶剂。

(填“正”或“负”和“>”或“<”)9. (2分) 溶胶中胶体粒子的粒径在1~100 nm 范围内;溶胶一般都具有明显的丁达尔效应,产生这种现象的原因是胶体粒子对光产生了 散射 作用。

三、(10分) 某温度下纯水的电导率为4.3×10-5S·m -1,在同温度下加入AgCl ,并达饱和后溶液的电导率为1.550×10-4S·m -1。

若在1V·m -1电场作用下,Ag + 和Cl -离子在无限稀溶液中的迁移速率分别为5.6×10-6 cm·s -1和6.8×10-6cm·s -1,计算该温度下Ag + 和Cl -的离子淌度及AgCl 的溶度积。

设离子活度系数均为1。

解:电势梯度为1 V·m -1时离子的迁移速率称作离子淌度,故Ag + : U + = 5.6×10-4 cm 2 ·s -1·V -1 = 5.6×10-8 m 2 ·s -1·V -1 (2分) Cl -: U - = 6.8×10-4 cm 2 ·s -1·V -1 = 6.8×10-8 m 2 ·s -1·V -1 (2分) ∵ λm,i =|z i |FU i (1分) Ag +和Cl - 的|z i |=1,所以-1288Cl Ag AgCl m,mol m S 01196.096485)108.6106.5()(⋅⋅=⨯⨯+⨯=+=+=---+-+FU U Λλλ (2分)3-664AgCl m,O H l 64OH l AgCl m,dm mol 106.1201196.01000103.41055.110001000103.41055.1100022⋅⨯=⨯⨯-⨯=-=⨯-⨯=-=-----Λc c Λκκκκ (2分) 102621059110612--⨯=⨯===+.).(-Cl Ag sp c a a K四、(16分) 五氧化二氮的分解为典型的一级反应,分解产物为NO 2和O 2,下面的复杂反应历程推断较之单分子反应历程推断来得正确。

试按复杂反应历程推导分解速率方程式,并写出表观速率常数与各元反应速率常数(k 1、k 2、k 3等) 的关系式,及表观反应活化能与各元反应活化能(E 1、E 2、E 3等)的近似关系式。

3252NO NO O N +−→−1k ,5232O N NO NO −→−+2k, )(NO O NO NO NO 2232慢++−→−+3k ,232NO NO NO −→−+4k 解:因为总反应为:2N 2O 5 ⇌ 4NO 2+O 2,所以tc t cd d d d O O N 22521=⋅- ∵最慢步骤为速控步骤,即 322NO NO 3O d d c c k tc = (3分) 根据稳定近似有:0d d 332NO NO 4NO NO 3NO =-=c c k c c k tc (2分) 0d d 33232523NO NO 4NO NO 3NO NO 2O N 1NO =---=c c k c c k c c k c k tc (2分)由以上方程解得:32O N 1NO NO 25232k k c k c c +=,代入速率方程得: 52522O N O N O d d kc k k c k k t c =+=32312 (3分) 因此,表观速率常数32312k k k k k += (2分) 又步骤3为最慢步骤,所以 k 2>> k 3,则3231k k k k ≈, (2分) 故表观活化能 E = E 1+E 3-E 2 (2分)五、(14分) 反应Zn(s) + CuSO 4(a=1) ==== Cu(s) + ZnSO 4(a=1)在电池中进行,298K 下,测得电池的电动势E =1.0934V ,电动势温度系数1K V .)(--⋅⨯-=∂∂410294T TE 。

⑴写出该电池表达式和电极反应;⑵求该电池反应的△r G m Θ、△r S m Θ、△r H m Θ和Q r 。

反应Zn(s) + CuSO 4(a=1) ==== Cu(s) + ZnSO 4(a=1)在电池中进行,298K 下,测得电池的电动势E =1.0934V ,电动势温度系数1K V .)(--⋅⨯-=∂∂410294p TE 。

⑴写出该电池表达式和电极反应;⑵求该电池反应的△r G m Θ、△r S m Θ、△r H m Θ和Q r 。

解:(1)正极反应:Cu 2+(a =1) + 2e → Cu(s) (1分)负极反应:Zn(s) → Zn 2+ (a =1) + 2e (1分)电池表达式: Zn| Zn 2+ (a =1) || Cu 2+(a =1) | Cu (2分)(2)根据能斯特公式有:V .lg .44CuSO ZnSO 0934********==-=ΘΘE a a E E (2分) 所以:△r G m Θ = -zE ΘF = -2×1.0934×96485 = -210993.398J·mol -1 (2分)11m r mr mol K J .).()()(---ΘΘΘ⋅⋅-=⨯-⨯⨯=∂∂=∂∆∂-=∆7882102949648524p p TE zF TG S (2分) △rH m Θ = △r G m Θ + T △r S m Θ = -210993.398 + 298×(-82.78) = -235661.838J·mol -1 (2分) Q r = T △r S m Θ = 298×(-82.78)= -24669.67 J·mol -1 (2分)六、(10分) 用电解沉积Cd 2+ 的方法分离某中性水溶液中的Cd 2+和Zn 2+。

已知该溶液中Cd 2+和Zn 2+的浓度均为0.1mol·kg -1,H 2在Cd 和Zn 上的超电压分别为0.48 V 和0.70V 。

试问在298.15K 时分离效果怎样?有没有氢析出干扰? (设Cd 2+和Zn 2+的活度近似等于浓度;已知V .Cd /Cd 240260-=Θ+E ,V .Z /Z 276280-=Θ+nn E ) 先计算各物质在电极上放电的电极电势,在Cd 电极上H 2的析出电势:V 894104807059160-pH 059160/Cd H Cd)/HH 22....(-=-⨯-=-=+ηE (1分) 在Zn 电极上H 2的析出电势: V ...-pH ./Zn H Zn)(/H H 221141707059160059160-=-⨯-=-=+ηE (1分)而Cd 和Zn 的析出电势为:V 431601020591*******/Cd Cd 2..lg ..-=+-=+E V 792401020591*******/Z n Z n 2..lg ..-=+-=+E (2分) Cd 和Zn 的析出电势都大于H 2的析出电势,所以没有H 2析出干扰,且Cd 优先析出(2分)当Zn 析出时,Cd 2+浓度应该降为:++-2Cd 20591*******c lg ..≤79240.-,解得+2Cd c ≤6.64×10-14 mol·dm -3 (2分) 七、(10分) 配制某表面活性剂的水溶液,其稀溶液的表面张力随溶液浓度的增加而线性下降,当表面活性剂的浓度为10-4mol·L -1时,表面张力下降了3×10-3N·m -1。

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