物理化学模拟试卷及答案.doc

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1、物理化学第九章模拟试卷 A班级姓名分数一、选择题 ( 共 10 题 20 分 )1. 2 分极谱分析中加入大量惰性电解质的目的是：()(A) 增加溶液电导(B) 固定离子强度(C) 消除迁移电流(D) 上述几种都是2. 2 分将铅蓄电池在 10.0 A 电流下充电 1.5 h，则 PbSO4分解的量为：（ M (PbSO )= 303 ）()r4(A) 0.1696 kg(B) 0.0848 kg(C) 0.3392 kg(D) 0.3564 kg3. 2 分在还原性酸性溶液中, Zn 的腐蚀速度较Fe 为小, 其原因是：()(A) f (Zn2+/ Zn)(平) f (Fe2+/ Fe)(平

2、)(B) f (Zn2+/ Zn) f (Fe2+/ Fe)2(C) f (H+/ H)(平, Zn) f (H+/ H)(平, Fe)2(D) f (H+/ H )(Zn) 2.06(B)pH 2.72(C)pH 7.10(D)pH 8.02析出，溶液的 pH 值至少应控制在()5. 2 分一贮水铁箱上被腐蚀了一个洞，今用一金属片焊接在洞外面以堵漏，为了延长铁箱的寿命，选用哪种金属片为好？()(A) 铜片(B) 铁片(C) 镀锡铁片(D) 锌片6. 2 分金属活性排在H2之前的金属离子, 如Na+ 能优先于H+在汞阴极上析出, 这是由于：()2(A) f$ (Na+/ Na) f $ (H+

3、/ H )2(B) h (Na) h (H )(C) f (Na+/ Na) f (H+/ H )227. 2 分铅蓄电池负极反应的交换电流密度，比正极反应的交换电流密度约小两个数量级,这表明 ：()(A) 负极反应的恢复平衡的速率大, 容易出现极化(B) 正极反应的恢复平衡的速率大, 容易出现极化(C) 负极反应的恢复平衡的速率小, 容易出现极化(D) 正极反应的恢复平衡的速率小, 容易出现极化8. 2 分下列示意图描述了原电池和电解池中电极的极化规律, 其中表示原电池阳极的是：()(A) 曲线 1(B) 曲线 2(C) 曲线 3(D) 曲线 49. 2 分298 K、0.1 moldm-3

4、 的 HCl 溶液中，氢电极的热力学电势为 -0.06 V，电解此溶液时，氢在铜电极上的析出电势 H2为：()(A) 大于 -0.06 V(B) 等于 -0.06 V(C) 小于 -0.06 V(D) 不能判定*.2 分电解金属盐的水溶液时, 在阴极上 ：()(A) 还原电势愈正的粒子愈容易析出(B) 还原电势与其超电势之代数和愈正的粒子愈容易析出(C) 还原电势愈负的粒子愈容易析出(D) 还原电势与其超电势之和愈负的粒子愈容易析出二、填空题 ( 共 9 题 18 分 )11. 2 分电解氢氧化钾溶液，制备氢气和氧气的阳极反应是； 阴极反应是。12. 2 分电解工业中, 为了衡量一个产品的经济

5、指标，需要计算电能效率, 它的表达式是 。13. 2 分将一 Pb 酸蓄电池在 10.0 A 电流下充电 1.5 h，则 PbSO4分解的质量为。（已知M(PbSO )= 303 gmol-1 ）414. 2 分电解过程中，极化作用使消耗的电能；在金属的电化学腐蚀过程中，极化作用使腐蚀速度。15. 2 分以 Cu 为电极，电解 1 moldm-3 CuSO4溶液 (pH = 3), 则在阴极上的电极反应 ，阳极上的电极反应。已知： H2在 Cu 电极上, h = 0.5 V,f $ (Cu2+/Cu)= 0.337 V ，O 在 Cu 电极上, h = 0 V,f $ (O /H+,H O)=

6、 1.229 V 。22216. 2 分从能量的利用上看，超电势的存在有其不利的方面。但在工业及分析等方面，超电势的现象也被广泛的应用, 试举出二个利用超电势的例子, 。17. 2 分从理论上分析电解时的分解电压, E强度 I 的增加而。=, 而且随电流分解18. 2 分超电势测量采用的是三电极体系, 即研究电极、辅助电极和参比电极, 其中辅助电极的作用是, 参比电极的作用是。19. 2 分氢气在金属电极上析出时, 根据条件不同, 超电势随电流密度变化关系分别可用eh =R j 或 h =a + b lgj 表示, 前者适用于情况, 而后者适用于 情况。三、计算题 ( 共 5 题 40 分 )

7、20. 10 分2107j/Acm-2h/V6.30.65280.7341000.79Bowden 和Rideal 在 25时，用汞阴极在稀H SO中测得了下列析氢超电势。a计算该反应的 j 和 。021. 10 分298 K 时, 用Pb 为电极来电解 0.100 moldm-3HSO (g=0.265)。 在电解过程中,24把Pb 阴极与另一摩尔甘汞电极相联接， 当Pb 阴极上氢开始析出时, 测得 E=1.0685 V,分解试求H 在Pb 电极上的超电势(H SO只考虑一级电离), 已知摩尔甘汞电极的氢标电势224f=0.2800 V 。甘汞22. 10 分298 K，p$时，以 Pt 为

8、阴极，C（石墨）为阳极，电解含CdCl(0.01 molkg-1) 和CuCl2(0.02 molkg-1)的水溶液，若电解过程中超电势可忽略不计，2（设活度系数均为 1，已知f$ (Cd2+/Cd) = -0.402 V， f$ (Cu2+/Cu) = 0.337 V，f $ (Cl /Cl-) = 1.36 V，f $ (O /H O,H+) = 1.229 V ) (不考虑水解)试问：222（甲）何种金属先在阴极析出？（乙）第二种金属析出时，至少须加多少电压？（丙）当第二种金属析出时，第一种金属 离子在溶液中的浓度为若干？（丁）事实上 O(g) 在石墨上是有超电势的，若设超电势为 0.6

9、 V，则阳极上2首先应发生什么反应？23. 5 分在 1 molkg-1 的 HCl 中, 有两种不同的金属Pt 和 Hg, 今维持两者的电势相等(-0.40 V),求 298 K 时，1 h 内不同金属上H2的析出量。已知在Pt,Hg 上, 析出Ha2的交换电流密度j分别是 7.910-4 和 0.7910-12 Acm-2 (设传递系数 =0.5)。024. 5 分某仪器所需载气为氢气，拟用电解水法制备， 2HO = 2H + O当所需氢气(处222在标准状态下)流量为 210-4 m3min-1 时，问仪器工作 10 h, 电解槽需耗电量(Q) 为若干？电解槽电极（面积 A 为 0.1m

10、2）上的电流密度 (j) 为多少？四、问答题 ( 共 3 题 20 分 )25. 10 分氢析出的迟缓放电理论所述的机理，可简单地写成如下的形式：Hs+e- Hs (决速步) Hs+Hs+e-H2假设 Hs+H+, 试导出Tafel 公式 h = a + b lnj 。26. 5 分298 K 时, 某钢铁容器内盛 pH = 4.0 的溶液，试通过计算说明此时钢铁容器是否会被腐蚀？假定容器内 Fe2+浓度超过 10-6 moldm-3 时，则认为容器已被腐蚀。f已知： $ (Fe2+/Fe) = -0.4402 V，H 在铁上析出时的超电势为 0.40 V。227. 5 分H 和 O22在Ag

11、 电极上的超电势在电流密度为 0.1A cm-2 时分别为 0.87 和 0.98 V。 试问：将两个 Ag 电极，插入一稀 NaOH 溶液中电解时, 在此电流密度下的外加电压应为多少?(忽略电解池内部电压降)。 已知 E$ (O -H )=1.229 V 。22参考答案一、选择题 ( 共 10 题 20 分 )1. 2 分答 (C)(2 分)2. 2 分答 (B)3. 2 分答 (D)4. 2 分答(A)5. 2 分答(D)6. 2 分答 (D)7. 2 分答 (C)8.2 分 (答 (B)9.2 分答(C)*.2 分答(B)二、填空题 ( 共 9 题 18 分 )11. 2 分答2OH-

12、(1/2)O + H O + 2e-22H O + 2e- H22+ 2OH-212. 2 分答理 论 上 所 需 的 电 能电能效率 =实 际 消 耗 的 电 能13. 2 分答PbO+ Pb + 2H SO 2PbSO + 2H O(5 分)22442(10 A1.53600 s)/(96500 Cmol-1 )1/2303 gmol-1 = 84.8g14. 2 分答增加；减少15. 2 分答阴极：Cu2+ + 2e- Cu 阳极：Cu - 2e- Cu2+16. 2 分答 极谱分析的滴汞电极, 铅蓄电池的充电, 氯碱工业, 电镀杂质的分离等.17. 2 分答 E分解=E+h+h可逆阴+

13、IR阳增加18. 2 分答 提供电流, 使研究电极极化; 测量研究电极的超电势值。19. 2 分答 低超压(1 分)高超压(1 分)三、计算题 ( 共 5 题 40 分 )20. 10 分答 h =lnj +(RT/a F)lnj(1)(4 分)0根据直线方程(1)及所列数据,可得h0.650.730.79lnj-14.28-12.79由此可得 =0.51-11.51(3 分) =3.95 Acm-20(3 分)21. 10 分答 氢刚在Pb 极上析出时, 阴极电势为f (H )=f (甘汞)-E(分解) =0.2800 V-1.0685 V= -0.7885 V(2 分)2而氢电极的平衡电势

14、为 p 1 / 2 (H) / p $ 2f (H+/H ) =f$-0.05915lga (H + ) 0.05915lga (H+)2h=f (H+/H , 平) -f (H) =0.6952 V=-0.0933 V(4 分)阴22氢气逸出, 其压力 p(H )p$.2(4 分)22. 10 分答(1) f (Cd2+/Cd) = -0.4612 Vf (Cu2+/Cu) = 0.2868 Vf (H+/H ) = -0.413 V2所以阴极上首先是 Cu2+ 还原成 Cu。(3 分)(2) 阳极反应：H2O 2H+ (1/2)O + 2e-2铜析出后 H+ = 20.02 molkg-1

15、f (O /HO) = f $ (O/H O) + RT/2Flna2(H+) = 1.1463 V2所以E2= f (O22/H O) - f (Cd2+/Cd) = 1.6075 V(3 分)分解22(3) f (Cd2+/Cd) = f (Cu2+/Cu)= f $ (Cu2+/Cu) + 0.05915/2lg a(Cu2+) Cu2+ = 0.10310-26 molkg-1(2 分)(4) f (O/H O) = (O /H O)+(O )fh2222可逆2= 1.415 V ,f (Cl-/Cl ) = 1.4323 V23. 5 分阳极上先发生 H2O 氧化反应 。2(2 分)

16、答 - a h F 0.5 0.4 0 9 6 5 0 0 j jexp R T =jexp 8.3 1 4 2 9 8 =2416j(2 分)0W(H0j 3 6 0 0M ( H 2) =9 6 5 0 020(1 分)27 .9 1 0 - 4 2 4 1 6 3 6 0 02Pt:W=9 6 5 0 0 2 =0.0712 gcm-2h-10.7 9 1 0 - 1 2 2 4 1 6 3 6 0 02 Hg:W=9 6 5 0 0 2 =7.1210-11 gcm-2h-124. 5 分答(1 分)(1 分)1 mol H2氢气质量：x的标准态体积为 0.0224 m3 ，= (1.

17、0082210-4 )/0.02241设该流量下，氢气为 x时所需电量为 x；96500 : 1.008 = x : xx = (Fx1221)/1.00821仪器工作 10 小时，电解消耗电量 Q = x 6010 = 1.03392106 C(4 分)2电流密度 j = Q/A = 1.03392107Cm -2(1 分)四、问答题 ( 共 3 题 20 分 )25. 10 分e答j=FkHs+(2 分)=FAexp(-/RT) Hs+a代入 e =e 0 -a F, 假定 Hs+ H+,整理得：aaaj=FAexp(-e 0 /RT)H+ exp(a Fh/RT)a F ha两边取对数

18、lnj=lnFAexp(-e 0 /RT)+lnH+ R TR TR TR Ta整理得： h = - a F lnFAexp(-e 0 /RT) -a F lnH+ + a F lnjR TR TR Ta其中 a= - a F lnFAexp(-e 0 /RT)-a F lnH+, b= a F(4 分)(4 分)26. 5 分f答(H+/H ) = (- 0.05916 pH - 0.40)V = -0.6366 V2f (Fe2+/Fe) = -0.6177 V(1 分)(1 分)f (Fe2+/Fe) f (H+/H)， Fe2+ 易还原为 Fe，H被氧化为 H+，2故容器不被腐蚀。2(3 分)27. 5 分答Ag, H(p$)NaOH(稀溶液)O(p$), AgE$=1.229 V V=E2+ h2+ h =1.229+0.87+0.98 =3.08 V(5 分)R+-