物理化學試題與答案

1、物理化學試卷1班級 姓名 分數(shù) 一、選擇題 ( 共16題 30分 )1. 2 分 (4932) 用銅電極電解 0.1mol·kg-1的 CuCl2水溶液，陽極上的反應為 ( B ) (A) 2Cl- Cl2+ 2e- (B) Cu Cu2+ 2e- (C) Cu Cu+ e- (D) 2OH- H2O + O2+ 2e- 2. 2 分 (4948) 金屬活性排在H2之前的金屬離子, 如Na+ 能優(yōu)先于H+在汞陰極上析出, 這是由于： ( D ) (A) f$ (Na+/ Na) < f $ (H+/ H2) (B) h (Na) < h (H2) (C) f (Na+/

2、Na) < f (H+/ H2) (D) H2在汞上析出有很大的超電勢, 以至于f (Na+/ Na) > f (H+/ H2) 3. 2 分 (4869) 極譜分析中加入大量惰性電解質(zhì)的目的是： ( C ) (A) 增加溶液電導 (B) 固定離子強度 (C) 消除遷移電流 (D) 上述幾種都是 4. 2 分 (4889) 下列示意圖描述了原電池和電解池中電極的極化規(guī)律, 其中表示原電池陽極的是： ( B ) (A) 曲線1 (B) 曲線2 (C) 曲線3 (D) 曲線4 5. 2 分 (4910) 以石墨為陽極，電解 0.01 mol·kg-1 NaCl 溶液，在陽極上

3、首先析出： ( A ) (A) Cl2 (B) O2 (C) Cl2與 O2混合氣體 (D) 無氣體析出 已知：f $ (Cl2/Cl-)= 1.36 V , h (Cl2)= 0 V ， f $ (O2/OH-)= 0.401V , h (O2) = 0.8 V 。 6. 2 分 (5154) 將鉛蓄電池在 10.0 A 電流下充電 1.5 h，則 PbSO4分解的量為： （ Mr(PbSO4)= 303 ） ( B ) (A) 0.1696 kg (B) 0.0848 kg (C) 0.3392 kg (D) 0.3564 kg 7. 2 分 (5102) 一貯水鐵箱上被腐蝕了一個洞，今用

4、一金屬片焊接在洞外面以堵漏，為了延長鐵 箱的壽命，選用哪種金屬片為好？ ( D ) (A) 銅片 (B) 鐵片 (C) 鍍錫鐵片 (D) 鋅片 8. 2 分 (4940) 25時, H2在鋅上的超電勢為 0.7 V，f $ (Zn2+/Zn) = -0.763 V，電解一含有 Zn2+(a=0.01) 的溶液，為了不使 H2析出，溶液的 pH值至少應控制在 ( A ) (A) pH > 2.06 (B) pH > 2.72 (C) pH > 7.10 (D) pH > 8.02 9. 2 分 (4857) 298 K、0.1 mol·dm-3的 HCl 溶液中

5、，氫電極的熱力學電勢為 -0.06 V，電解此溶液 時，氫在銅電極上的析出電勢 f為： ( C ) (A) 大于 -0.06 V (B) 等于 -0.06 V (C) 小于 -0.06 V (D) 不能判定 *. 2 分 (4946) 電解時, 在陽極上首先發(fā)生氧化作用而放電的是： ( D ) (A) 標準還原電勢最大者 (B) 標準還原電勢最小者 (C) 考慮極化后，實際上的不可逆還原電勢最大者 (D) 考慮極化后，實際上的不可逆還原電勢最小者 11. 2 分 (4924) 298K，101.325 kPa 下，以 1 A 的電流電解 CuSO4溶液，析出 0.1 mol 銅，需時間 大約是

6、： ( B ) (A) 20.2 h (B) 5.4 h (C) 2.7 h (D) 1.5 h 12. 2 分 (4947) 通電于含有相同濃度的Fe2+, Ca2+, Zn2+, Cu2+的電解質(zhì)溶液, 已知 f $ (Fe2+/ Fe) = -0.440 V ， f $ (Ca2+/ Ca) = -2.866 V f $ (Zn2+/ Zn) = -0.7628 V ， f$ (Cu2+/ Cu) = 0.337 V 當不考慮超電勢時, 在電極上金屬析出的次序是 ： ( A ) (A) Cu Fe Zn Ca (B) Ca Zn Fe Cu (C) Ca Fe Zn Cu (D) Ca

7、Cu Zn Fe 13. 2 分 (5105) 在還原性酸性溶液中, Zn的腐蝕速度較Fe為小, 其原因是： ( D ) (A) f (Zn2+/ Zn)(平) < f (Fe2+/ Fe)(平) (B) f (Zn2+/ Zn) < f (Fe2+/ Fe) (C) f (H+/ H2)(平, Zn) < f (H+/ H2)(平, Fe) (D) f (H+/ H2)(Zn) < f (H+/ H2)(Fe) 14. 2 分 (4921) 電解金屬鹽的水溶液時, 在陰極上 ： ( B ) (A) 還原電勢愈正的粒子愈容易析出 (B) 還原電勢與其超電勢之代數(shù)和愈正的

8、粒子愈容易析出 (C) 還原電勢愈負的粒子愈容易析出 (D) 還原電勢與其超電勢之和愈負的粒子愈容易析出 15. 1 分 (4297) 恒溫、恒壓下，可逆電池放電過程的： ( B ) (A) DH = Q (B) DH < Q (C) DH > Q (D) DH與Q的 關系不定 16. 1 分 (3864) 下面哪一個公式表示了離子獨立移動定律 ( C ) (A) a = Lm/ L (B) l= t L (C) l,+= Ll (D) Lm= k / c 二、填空題 ( 共10題 20分 )17. 2 分 (4949) 電解工業(yè)中, 為了衡量一個產(chǎn)品的經(jīng)濟指標，需要計算電能效率,

9、 它的表達式是 _電能效率 =_。 18. 2 分 (4110)常用的鉛蓄電池，工作時發(fā)生的電池反應為：_Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l)_。19. 2 分 (3900)的摩爾電導率與其離子的摩爾電導率的關系是：_。20. 2 分 (4950) 電解工業(yè)中, 為了衡量一個產(chǎn)品的經(jīng)濟指標，需要計算電流效率, 它指的是 _電流效率 =_。 21. 2 分 (4285) 已知可逆電池 Tl(Hg)TlCl(s)KCl(aq,c)Hg2Cl2(s)Hg(l) 在 25 時，電池反應的 DrSm為 72.375 J·K-1，DH 為 4878

10、0 J，則電池可逆工作時吸 收的熱量為 _Qr= TDS = 21.57 kJ·mol-1 _ 。 22. 2 分 (3892)CaCl2摩爾電導率與其離子的摩爾電導率的關系是：_。23. 2 分 (5113) 銅板上有一些鐵的鉚釘, 長期暴露在潮濕的空氣中, 在_鉚釘_ 部位特別容易生銹。 24. 2 分 (4934) 已知f $ (Fe2+/Fe)= -0.440 V, f$ (Cu2+/Cu) = 0.337 V，在 25, p$時, 以 Pt 為陰極，石墨為陽極，電解含有 FeCl2(0.01 mol·kg-1)和 CuCl2 (0.02 mol·kg-1

11、)的水溶液，若電解過程不斷攪拌溶液，且超電勢可忽略不計，則最 先析出的金屬是 _f (Fe2+/Fe) = f $+ RT/2F× ln 0.01 = -0.4992 V f (Cu2+/Cu) = f $+ RT/2F× ln 0.02 = 0.2868 V 最先析出的是 Cu _。 25. 2 分 (4909) 以 Cu 為電極，電解 1 mol·dm-3 CuSO4溶液 (pH = 3), 則在陰極上的電極反應 _陰極：Cu2+ + 2e- Cu_，陽極上的電極反應 _陽極：Cu - 2e- Cu2+_ 。 已知： H2在 Cu 電極上, h = 0.5 V

12、, f $ (Cu2+/Cu)= 0.337 V ， O2在 Cu 電極上, h = 0 V, f $ (O2/H+,H2O)= 1.229 V 。 26. 2 分 (4816) 從理論上分析電解時的分解電壓,E分解=_E分解=E可逆+h陰+h陽+IR_, 而且隨電流 強度I的增加而_增加_。 三、計算題 ( 共 3題 20分 )27. 10 分 (3692)用兩個銀電極電解AgNO3溶液，通電一定時間后，庫侖計中有5.432×10-5 kg Ag沉積下來。經(jīng)分析測定得知，電解后陰極區(qū)共有溶液2.767×10-2 kg，其中含有AgNO3 2.326×10-4 k

13、g，另由中部取出1.948×10-2 kg溶液，經(jīng)分析其中含有AgNO31.326×10-4 kg,計算遷移數(shù)t(Ag+)和t(NO3-)。 答 n(電) =5.034×10-4 mol n(后) =1.369×10-3 mol n(前)=1.107×10-3 mol n(遷)=2.414×10-4 mol t(Ag+)=n(遷)/n(電)=0.4795 t(NO3-)=0.520528. 5 分 (4937) Cd2+Cd電極的標準電勢為 -0.403 V，而 Pt,H2H+ 電極的交換電流密度為 j0= 0.79 mA·

14、cm-2，問 298 K時， 在含有Cd2+(a=1) 和 H+(a=1) 的溶液中，需要多大 電流密度，才能使Cd2+離子在 Pt 電極上沉積出來 ? （H+ 離子的傳遞系數(shù) a = 0.5） 答 使氫電極極化至 -0.403 V j = j0 exp(na Fh/RT) = 0.79 exp(1×0.5×0.403/0.0257) = 2.01 A/cm2 當電流密度達到 2.01 A/cm2 以上時，Cd2+ 才開始沉積在陰極上。 29. 5 分 (4560) 兩個氫電極插在某一鹽酸溶液中, 電動勢為 0.0464 V, 設某一氫電極的氫氣壓力為 101.325 kP

15、a, 則在 298 K 時, 另一氫電極的氫氣壓力為多少?(寫出所有可能的答案) 答 PtH2(p1)H+H2(p2)Pt E=(RT)/(2F) ln(p1/p2)=0.0464 V 若 p1= 101.325 kPa, 則 p2= 2.729 kPa 若 p2= 101.325 kPa, 則 p1= 372.5 kPa 四、問答題 ( 共 4題 30分 )30. 10 分 (3875) 有三種配合物 A、B、C ,它們是硝基氨合鈷 ()八面體配體的氯化物,可寫為 Co() (NH3)x(NO2)y Clz,但其中有一個配合物 y = 0 ,三種配合物分別是 1-1 價、1-2 價、1-3

16、價電解質(zhì)。請根據(jù)摩爾電導的測定值,并根據(jù)盎薩格理論 Lm= LK 確定 A、B、C 三種配合物的型式,并寫出分子式。 已知 c/ mol·dm-3 Lm / ( S·m2·mol-1) A B C 0.00391 128.7 155.7 106.8 0.00781 123.1 147.9 102.9答 K值是電解質(zhì)不同類型隨濃度改變對電導的影響或者是在一定濃度范圍內(nèi)庫侖 引力強弱的反映。 根據(jù)盎薩格公式 K = ( Lm,1 - Lm,2) / () 由上式求得 KA= 216 KB= 301 KC=150 即 KB KA KC 可得 B 3-1型電解質(zhì) Co()

17、(NH3)6Cl3 A 2-1型電解質(zhì) Co()(NH3)5(NO2) Cl2 C 1-1型電解質(zhì) Co()(NH3)4(NO2)2 Cl 31. 10 分 (4615) 在 25時，利用下述反應設計電池，怎樣才能使該可逆電池的電動勢變?yōu)榱悖?H2(g,101.325 kPa) + Cu2+a(Cu2+) 2H+(a) + Cu(s) 已知 25時，Cu2+/Cu 的標準電極電位為 0.337 V。 答 設計電池： H2(g,101.325kPa)HCl(a1)CuSO4(a2)Cu(s) (2分) E = E$- RT/2F×lna2(H+)/a(Cu2+) = f $ (Cu2+

18、/Cu) - 0.05916/2 lga2(H+)/a(Cu2+) (2分) (1) 對 HCl 而言： a = (g±)2(m/m$)2，若取 a+ = a-，g±=1 則 (a+)2 = (m/m$)2 (2分) (2) 對 CuSO4 而言： a =(g±)2(m/m$)2，若取 a+ = a-，g±=1 則 a+ = m/m$ (2分) E = f $ (Cu2+/Cu) - 0.02958 lg(m(HCl)2/m(CuSO4) 欲使 E = 0 必須滿足 (m(HCl)2/m(CuSO4) = 2.48×1011 (2分) 32. 5 分 (4956) 在電流密度為0.1 A·cm-2條件下, H2在Pb, Zn電極上的超電勢分別為0.4 V, 0.75 V，已知：f$ (Pb2+/ Pb)=-0.126 V, f$ (Zn2+/ Zn)=-0.763 V。 試寫出在一混合溶液中插入Ni電極作為陰極電解時, 混合