物理化學(xué)第九章模擬試卷及答案

1、物理化學(xué)第九章模擬試卷 A班級(jí)姓名分?jǐn)?shù)一、選擇題 ( 10 題 20 分 )2 分極譜分析中加入大量惰性電解質(zhì)的目的是：()增加溶液電導(dǎo)固定離子強(qiáng)度消除遷移電流上述幾種都是2 分將鉛蓄電池在 10.0 A 電流下充電 1.5 h，則 PbSO4分解的量為：（M(PbSO )=303 ）()r4(A) 0.1696 kg(B) 0.0848 kg(C) 0.3392 kg(D) 0.3564 kg2 分在還原性酸性溶液中, Zn的腐蝕速度較Fe為小, 其原因是：()(A) (Zn2+/ Zn)(平) (Fe2+/ Fe)(平)(B) (Zn2+/ Zn) (Fe2+/ Fe)2(H+/H2)(平

2、, Zn) (H+/ H)(平, Fe)2(D) (H+/ H )(Zn) 2.06(B)pH 2.72(C)pH 7.10(D)pH 8.02析出，溶液的 pH 值至少應(yīng)控制在()2 分一貯水鐵箱上被腐蝕了一個(gè)洞，今用一金屬片焊接在洞外面以堵漏，為了延長(zhǎng)鐵箱的壽命，選用哪種金屬片為好？()銅片鐵片鍍錫鐵片鋅片2 分金屬活性排在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：()2(A) (Na+/ Na) (H+/ H )22(B) (Na) (H )2(C) (Na+/ Na) (H+/ H )222 分,這表明 ：()負(fù)極反應(yīng)的恢復(fù)平衡的速率大, 容易出現(xiàn)極化正極

3、反應(yīng)的恢復(fù)平衡的速率大, 容易出現(xiàn)極化負(fù)極反應(yīng)的恢復(fù)平衡的速率小, 容易出現(xiàn)極化正極反應(yīng)的恢復(fù)平衡的速率小, 容易出現(xiàn)極化2 分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(yáng)極的是：()曲線1(B) 曲線2(C) 曲線3(D) 曲線42 分298 K、0.1 moldm-3 的 HCl 溶液中，氫電極的熱力學(xué)電勢(shì)為 -0.06 V，電解此溶液時(shí)，氫在銅電極上的析出電勢(shì) H2為：()大于 -0.06 V等于 -0.06 V小于 -0.06 V不能判定*.2 分電解金屬鹽的水溶液時(shí), 在陰極上 ：()還原電勢(shì)愈正的粒子愈容易析出還原電勢(shì)與其超電勢(shì)之代數(shù)和愈正的粒子愈容易析出還原

4、電勢(shì)愈負(fù)的粒子愈容易析出還原電勢(shì)與其超電勢(shì)之和愈負(fù)的粒子愈容易析出二、填空題 ( 共 9 題 18 分 )2 分電解氫氧化鉀溶液，制備氫氣和氧氣的陽(yáng)極反應(yīng)是；陰極反應(yīng)是。2 分電解工業(yè)中, 為了衡量一個(gè)產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，需要計(jì)算電能效率, 它的表達(dá)式是 。2 分將一 Pb 酸蓄電池在 10.0 A 電流下充電 1.5 h，則 PbSO4分解的質(zhì)量為。（已知M(PbSO )=303gmol-1 ）42 分電解過(guò)程中，極化作用使消耗的電能；在金屬的電化學(xué)腐蝕過(guò)程中，極化作用使腐蝕速度。2 分以 Cu 為電極，電解 1 moldm-3 CuSO4溶液 (pH = 3), 則在陰極上的電極反應(yīng) ，陽(yáng)極上

5、的電極反應(yīng)。已知： H2在 Cu 電極上, = 0.5 V, (Cu2+/Cu)= 0.337 V ，O 在 Cu 電極上,= 0 V, (O /H+,H O)= 1.229 V 。2222 分從能量的利用上看，超電勢(shì)的存在有其不利的方面。但在工業(yè)及分析等方面，超電勢(shì)的現(xiàn)象也被廣泛的應(yīng)用, 試舉出二個(gè)利用超電勢(shì)的例子, 。2 分從理論上分析電解時(shí)的分解電壓, E強(qiáng)度I 的增加而。=, 而且隨電流分解2 分超電勢(shì)測(cè)量采用的是三電極體系, 即研究電極、輔助電極和參比電極, 其中輔助電極的作用是, 參比電極的作用是。2 分氫氣在金屬電極上析出時(shí), 根據(jù)條件不同, 超電勢(shì)隨電流密度變化關(guān)系分別可用e=

6、R j 或 =a + b lgj 表示, 前者適用于情況, 而后者適用于e 情況。三、計(jì)算題 ( 共 5 題 40 分 )20. 10 分2107j/Acm-2/V6.30.652107j/Acm-2/V6.30.65280.7341000.79中測(cè)得了下列析氫超電勢(shì)。j 和 。021. 10 分298 K 時(shí), 用Pb 為電極來(lái)電解0.100 moldm-3SO (=0.265)。 在電解過(guò)程中,24把Pb 陰極與另一摩爾甘汞電極相聯(lián)接， 當(dāng)Pb 陰極上氫開始析出時(shí), E=1.0685 V,分解試求H 在Pb 電極上的超電勢(shì)(H SO只考慮一級(jí)電離), 已知摩爾甘汞電極的氫標(biāo)電勢(shì)224=0.

7、2800 V 。甘汞22. 10 分298 K，p時(shí)，以 Pt 為陰極，C（石墨）為陽(yáng)極，電解含CdCl(0.01 molkg-1) 和CuCl2(0.02 molkg-1)的水溶液，若電解過(guò)程中超電勢(shì)可忽略不計(jì)，2（設(shè)活度系數(shù)均為 1，已知 (Cd2+/Cd) = -0.402 V， (Cu2+/Cu) = 0.337 V， (Cl /Cl-) = 1.36 V， (O /H O,H+) = 1.229 V ) (不考慮水解)試問(wèn)：222（甲）何種金屬先在陰極析出？（乙）第二種金屬析出時(shí)，至少須加多少電壓？（丙）當(dāng)?shù)诙N金屬析出時(shí)，第一種金屬 離子在溶液中的濃度為若干？（丁）事實(shí)上 O(g)

8、 在石墨上是有超電勢(shì)的，若設(shè)超電勢(shì)為 0.6 V，則陽(yáng)極上2首先應(yīng)發(fā)生什么反應(yīng)？5 分1 molkg-1 HCl 中, 有兩種不同的金屬Pt Hg, 今維持兩者的電勢(shì)相等(-0.40 V),298 K 時(shí)，1 h 內(nèi)不同金屬上H2的析出量。已知在Pt,Hg 上, 析出H2的交換電流密度j7.910-4 0.7910-12 Acm-2 (設(shè)傳遞系數(shù) =0.5)。05 分某儀器所需載氣為氫氣，擬用電解水法制備， 2HO = 2H + O當(dāng)所需氫氣(處222在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)流量為 210-4 m3min-1 時(shí)，問(wèn)儀器工作 10 h, 電解槽需耗電量(Q) 為若干？電解槽電極（面積 A 為 0.1m2

9、）上的電流密度 (j) 為多少？四、問(wèn)答題 ( 共 3 題 20 分 )25. 10 分氫析出的遲緩放電理論所述的機(jī)理，可簡(jiǎn)單地寫成如下的形式：Hs+e- Hs (決速步)Hs+Hs+e-H2假設(shè) Hs+H+, 試導(dǎo)出Tafel公式 = a + b lnj 。5 分298 K 時(shí), 某鋼鐵容器內(nèi)盛 pH = 4.0 的溶液，試通過(guò)計(jì)算說(shuō)明此時(shí)鋼鐵容器是否會(huì)被腐蝕？假定容器內(nèi) Fe2+濃度超過(guò) 10-6 moldm-3 時(shí)，則認(rèn)為容器已被腐蝕。已知： (Fe2+/Fe) = -0.4402 V，H 在鐵上析出時(shí)的超電勢(shì)為 0.40 V。25 分H O2在Ag 0.1A cm-2 0.87 0.9

10、8 V。 試Ag NaOH 溶液中電解時(shí), 在此電流密度下的外加電壓應(yīng)為多少?(忽略電解池內(nèi)部電壓降)E (O -H )=1.229 V 。22參考答案一、選擇題 ( 10 題 20 分 )2 分答 (C)(2 分)2 分答 (B)2 分答 (D)2 分答(A)2 分答(D)2 分答 (D)2 分答 (C)8.2 分 (答 (B)9.2 分答(C)*.2 分答(B)二、填空題 ( 共 9 題 18 分 )2 分答2OH- (1/2)O + H O + 2e-22H O + 2e- H22+ 2OH-22 分答電能效率 =實(shí)際消耗的電能2 分答PbO+ Pb + 2H SO 2PbSO + 2H

11、 O(5 分)22442(10 A1.53600 s)/(96500 Cmol-1 )1/2303 gmol-1 = 84.8g2 分答增加；減少2 分答陰極：Cu2+ + 2e- Cu陽(yáng)極：Cu - 2e- Cu2+2 分答 極譜分析的滴汞電極, 鉛蓄電池的充電, 氯堿工業(yè), 電鍍雜質(zhì)的分離等.2 分答E分解=E+可逆陰+IR陽(yáng)增加2 分答 提供電流, 使研究電極極化; 測(cè)量研究電極的超電勢(shì)值。2 分答 低超壓(1 分)高超壓(1 分)三、計(jì)算題 ( 共 5 題 40 分 )20. 10 分答 =lnj +(RT/ F)lnj(1)(4 分)0根據(jù)直線方程(1)及所列數(shù)據(jù),可得0.650.7

12、30.79lnj-14.28-12.79由此可得 =0.51-11.51(3分) =3.95 Acm-20(3分)21. 10 分答 氫剛在Pb 極上析出時(shí), 陰極電勢(shì)為 (H )= (甘汞)-E(分解) =0.2800 V-1.0685 V= -0.7885 V(2 分)2而氫電極的平衡電勢(shì)為 2 (H) / p$ 2 (H+/H ) =-0.05915lg (H + ) 0.05915lg (H+)2=H+/H , 平) -H) =0.6952 V=-0.0933 V(4 分)陰22氫氣逸出, 其壓力 p(H )p.2(4 分)22. 10 分答(1) (Cd2+/Cd) = -0.461

13、2 V (Cu2+/Cu) = 0.2868 V (H+/H ) = -0.413 V2所以陰極上首先是 Cu2+ 還原成 Cu。(3 分)(2) 陽(yáng)極反應(yīng)：H2O 2H+ (1/2)O + 2e-2銅析出后 H+ = 20.02 molkg-1 (O /HO) = (O/H O) + RT/2Flna2(H+) = 1.1463 V2所以2= (O22/H O) - (Cd2+/Cd) = 1.6075 V(3 分)分解22(3) (Cd2+/Cd) = (Cu2+/Cu)= (Cu2+/Cu) + 0.05915/2lg a(Cu2+)Cu2+ = 0.10310-26 molkg-1(2

14、 分)(4)(O/H O) = (O /H O)+(O )2222可逆= 1.415 V ,(Cl-/Cl ) = 1.4323 V5 分陽(yáng)極上先發(fā)生 H2O 氧化反應(yīng) 。2(2 分)答 F 0.5 0.40 96500j jexp =jexp8.314 298 =2416j(2 分)0W(H0j 3600M (H 2) =9650020(1分)27.9 104 2416 36002Pt:W=965002 =0.0712 gcm-2h-10.79 1012 2416 36002 Hg:W=965002 =7.1210-11gcm-2h-15 分答(1 分)(1分)1 mol H2氫氣質(zhì)量：x的

15、標(biāo)準(zhǔn)態(tài)體積為 0.0224 m3 ，= (1.0082210-4 )/0.02241設(shè)該流量下，氫氣為 x時(shí)所需電量為 x；96500 : 1.008 =x : xx = (Fx1221)/1.00821儀器工作 10 小時(shí)，電解消耗電量 Q = x 6010 = 1.03392106 C(4 分)2電流密度 j = Q/A = 1.03392107Cm -2(1 分)四、問(wèn)答題 ( 共 3 題 20 分 )25. 10 分答j=FkHs+(2 分)=FAexp(-/RT) Hs+a代入 =0 - F, 假定 Hs+ H+,整理得：aaaj=FAexp(-0 /RT)H+ exp( F/RT)aFa兩邊取對(duì)數(shù) lnj=lnFAexp(-0 /RT)+lnH+ RTaRTRTRTa整理得： = -F lnFAexp(-0 /RT) -F lnH+ +F lnjaRTRTRTa其中 a= -F lnFAexp(