第十章电解与极化作用练习题及答案Word下载.docx
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2.458;
(D)>
1.229。
5.电池在下列三种情况下放电,电压分别为:
(a)电流i→0,(V0);
(b)一定大小电流,(Vi);
(c)短路i→∞,(V∞)。
这三种电压的关系:
(A)V0<
Vi<
V∞;
(B)V0>
Vi>
(C)V0=Vi<
(D)V0=Vi>
V∞。
6.电极极化时,随着电流密度由小到大增加,说法
(1):
正极电位越来越大,负极的
电位越来越小;
说法
(2):
阳极电位越来越正,阴极电位越来越负。
分析以上两种
说法时,以下解释中不正确的是:
(A)无论对原电池或电解池,说法
(2)都正确;
(B)对电解池,说法
(1)与
(2)都正确;
(C)对原电池,说法
(1)与
(2)都正确;
(D)对原电池,说法
(2)正确。
7.,电解池的实际分解电压V(分)与原电池的输出电压V(输),随着电流密度由小到
大增加时,将:
(A)V(分)递增,V(输)递减;
(B)V(分)递减,V(输)递增;
(C)V(分)、V(输)递增;
(D)V(分)、V(输)递减。
8.在极化曲线的测定中,参比电极的作用是:
(A)与待测电极构成闭合回路,使电流通过电解池;
(B)作为理想的极化电极;
(C)具有较小的交换电流密度和良好的电势稳定性;
(D)近似为理想不极化电极,与被测电极构成可逆原电池.
9.Tafel公式η=a+blgi中,i的物理意义是:
(A)交换电流密度;
(B)极限电流密度;
(C)电极表面在还原方向的电流密度;
(D)电极与溶液界面上的净电流密度。
10.分别用
(1)铂黑电极,
(2)光亮铂电极,(3)铁电极,(4)汞电极,电解硫酸溶液,若电
极极片的大小和外加电压相同,则反应速度次序是:
(A)(4)>
(3)>
(2)>
(1);
(B)
(2)>
(1)>
(4);
(C)
(1)>
(D)(4)>
(1)。
11.在电解硝酸银溶液的电解池中,随着通过的电流加大,那么:
(A)阴极的电势向负方向变化;
(B)阴极附近银离子浓度增加;
(C)电解池电阻减小;
(D)两极之间的电势差减少。
12.当原电池放电,在外电路中有电流通过时,其电极电势的变化规律是:
(A)负极电势高于正极电势;
(B)阳极电势高于阴极电势;
(C)正极可逆电势比不可逆电势更正;
(D)阴极不可逆电势比可逆电势更正。
13.电极电势φ的改变可以改变电极反应的速度,其直接的原因是改变了:
(A)反应的活化能;
(B)电极过程的超电势;
(C)电极与溶液界面双电层的厚度;
(D)溶液的电阻。
14.氢超电势(η)与电流密度(j)之间的塔菲尔经验式η=a+blnj只适用于:
(A)氢气析出的电极极化过程;
(B)有气体析出的电极过程;
(C)电化学步骤是电极反应的控制步骤的过程;
(D)浓差步骤是电极反应的控制步骤的过程。
15.阴极电流密度与浓差超电势η的关系是:
16.对于活化过电势,下列叙述不正确的是:
(A)活化过电势的产生是当有电流通过时,由电化学反应进行的迟缓性所引起的;
(B)活化过电势随温度的升高而增大;
(C)活化过电势随电流密度的增大而增大;
(D)电解时阴极析出金属时(Fe、CO、Ni除外)活化过电势很小,若电极上有气体析出
时则活化过电势很大。
17.对于塔菲尔公式η=a+blgi,下列叙述不正确的是:
(A)适用于氢、氧等气体在金属电极(阴极和阳极)上的析出;
(B)a为单位电流密度的过电势,与电极材料有很大关系;
(C)对大多数金属来说,b=0.10~0.14V;
(D)气体析出的过电势与温度无关。
18.氢在金属Pb上析出反应的机理是:
(A)复合脱附机理;
(B)电化脱附机理;
(C)迟缓放电机理;
(D)以上三种机理都可能。
19.已知:
氢在某金属M上的交换电流密度i0=10-2A·
cm-2,其过电位为0.004V,那么
该过电位主要是:
(A)电阻过电位;
(B)浓差过电位;
(C)电化学过电位;
(D)活化过电位。
20.极谱分析的基本原理是利用在滴汞电极上:
(A)电阻小,电流密度大;
(B)形成浓差极化;
(C)氢超电势大;
(D)易生成汞齐。
21.用Pt电极电解CdSO4溶液时,决定在阴极上是否发生浓差极化的是:
(A)在电极上的反应速率(如果不存在浓差极化现象);
(B)Cd2+从溶液本体迁移到电极附近的速率;
(C)氧气从SO42-溶液本体到电极附近的速率;
(D)OH-从电极附近扩散到本体溶液中的速率.
22.分别测量两节用过一些时候的干电池的电压,其起始电压都在1.1伏以上。
将此两
节电池放入一支完好的手电筒内,灯泡却不发亮,究其最可能的原因是:
(A)电池电压降低;
(B)电筒电阻太大;
(C)电池内阻太大;
(D)电池内发生了严重的电化学反应。
23.对于浓差过电势,下列叙述不正确的是:
(A)浓差过电势的产生在于电极反应速率大于离子迁移速率;
(B)可用升温或搅拌的方法减小或消除浓差过电势;
(C)浓差过电势的大小与电流密度无关;
(D)浓差过电势的大小是电极极化程度的量度。
24.为了防止金属的腐蚀,在溶液中加入阳极缓蚀剂,其作用是:
(A)降低阳极极化程度;
(B)增加阳极极化程度;
(C)降低阴极极化程度;
(D)增加阴极极化程度。
25.碳钢(为阳极)在碳铵溶液中的腐蚀属于:
[已知:
φ(OH-,H2)=-0.828V,φ(OH,O2)=0.401V]
(A)析氢腐蚀;
(B)化学腐蚀;
(C)吸氧腐蚀;
(D)浓差腐蚀。
26.室温下,用铂作两极,电解1MNaOH溶液,阴极上发生的电极反应为:
(A)Na++eNa;
(B)H2O+½
O2+2e─→2OH-;
(C)2H2O+2eH2+2OH-;
(D)2OH-H2O+½
O2+2e。
27.已知:
φ(O2/OH-)=0.401V,φ(Cl2/Cl-)=1.358V,φ(Pb2+/Pb)=-0.126V,
φ(PbCl2/Pb,Cl-)=-0.262V。
当用两个Pb电极电解0.1mol·
dm-3NaCl水溶液时,若
不考虑超电势的影响,则阳极反应为:
(A)PbPb2++2e;
(B)Pb+2Cl-PbCl2+2e;
(C)2Cl-Cl2(g)+2e;
(D)4OH-O2+2H2O(l)+4e。
28.Na+、H+的还原电势分别为-2.71V和-0.83V,但用Hg作阴极电解NaCl溶液时,
阴极产物是Na-Hg齐,这个现象的解释是:
(A)Na和Hg形成液体合金;
(B)还原电势预示Na更易析出;
(C)氢在汞电极上的超电势可能超过1.5V;
(D)上述原因都不是。
29.已知氢在铜上的析出超电势为0.23V,φ(Cu2+,Cu)=0.34V,电解0.1mol·
dm-3的
CuSO4溶液,电极电势只有控制在大于下列哪个电势下,氢就不会析出:
(A)+0.13V;
(B)-0.23V;
(C)+0.23V;
(D)-0.27V。
30.已知φ(Ag+,Ag)=0.799V,φ(Pb2+,Pb)=-0.126V,在298K、p下,电解含
Ag+、Pb2+活度各为1的溶液,当Pb2+离子开始析出时,Ag+的浓度是:
(A)10-7mol·
dm-3;
(B)1mol·
(C)10-16mol·
(D)无法计算。
31.已知25℃时φ(Zn2+/Zn)=-0.763V,H2在Zn和光亮Pt上的超电压分别约为0.7V
和0.3V,若分别以Zn和光亮Pt为阴极电解1mol·
kg-1ZnSO4溶液(设为中性),在阴极
上首先析出的物质将分别为:
(A)均为H2;
(B)均为Zn;
(C)Zn和H2;
(D)H2和Zn。
32.燃烧电池的效率
,下列说法中错误的是:
(A)η小于1;
(B)η可以大于1;
(C)η等于1;
(D)η不可能大于1。
三、多选题:
1.电解时理论分解电压V(理)、实际分解电压V(实)和电解产物构成的原电池电动势E
的关系应是:
E
(A)V(实)=E>
V(理);
(B)V(理)>
E>
V(实);
(C)V(理)>
V(实)>
E;
(D)V(实)>
(E)V(实)>
V(理)>
E。
2.浓差极化和电化学极化应使:
AD
(A)原电池负极电势升高,正极电势降低;
(B)原电池负极电势降低,正极电势升高;
(C)电解池负极电势升高,正极电势降低;
(D)电解池负极电势降低,正极电势升高;
(E)电解池阴极电势和阳极电势均升高。
3.用两个光滑铂电极电解下列溶液,分解电压大小相近的溶液是:
AC
(A)H3PO4;
(B)HCl;
(C)NaOH;
(D)KI;
(E)CuSO4。
4.以下列答案中的第一个物理量表示纵坐标,则下图中曲线可以表示:
(A)电解池阳极电流密度与电势的关系;
(B)电解池阴极电流密度与电势的关系;
(C)原电池正极电流密度与电势的关系;
(D)原电池负极电流密度与电势的关系;
(E)浓差过电势与电流密度的关系。
5.用Ag电解AgNO3溶液,当电解池中通过一定电流时,电极发生极化,此时:
(A)阴极的电极电势向负方向变化;
(B)阳极附近Ag+离子浓度减少;
(D)阴极附近Ag+离子浓度减少;
(E)两极之间电势差减小。
6.关于原电池极化曲线特征的描述中正确的是:
BD
(A)同一电流密度下,η-与η+相等;
(B)极化的结果,阴极电位更负,阳极电位更正;
(C)极化的结果,负极电位更负,正极电位更正;
(D)电流密度增大时,两电极的过电势也增大;
(E)随着过电位增大,端电压也增大。
7.电极电势变负时,可以:
BC
(A)加快阳极氧化反应速率;
(B)减慢氧化反应速率;
(C)加快还原反应速率;
(D)减慢阴极还原反应速率;
(E)阴极阳极反应速率都加快。
8.通电于含有Fe2+、Ca2+、Zn2+、Cu2+的电解质溶液中,已知φ(Fe2+/Fe)=-0.4402V,
φ(Ca2+/Ca)=-2.866V,φ(Zn2+/Zn)=-0.7628V,φ(Cu2+/Cu)=0.337V,当不考
虑过电位时,在惰性电极上金属析出的次序是:
A
(A)Cu→Fe→Zn→Ca;
(B)Ca→Zn→Fe→Cu;
(C)Ca→Fe→Zn→Cu;
(D)Ca→Cu→Zn→Fe;
(E)Fe→Ca→Zn→Cu。
9.用石墨阳极和铁阴极电解浓度为4.53mol·
dm-3(活度系数为0.672)的NaCl溶液,已知
φ(O2)=0.401V,φ(Cl2)=1.36V,在电流密度为0.1A·
cm-2时,η(Cl2)=0.20V,
η(O2)=0.80V,则有:
(A)φ(Cl2)+η(Cl2)<
φ(O2)+η(O2);
(B)φ(Cl2)+η(Cl2)>
(C)在阳极析出Cl2;
(D)在阴极析出O2;
(E)在阳极析出H2。
10.要使A+与B+两种离子共同在阴极析出,形成合金镀层,其条件是:
DE
(A)φ析出(A)>
φ析出(B);
(B)φ析出(A)<
(C)φ平衡(A)=φ平衡(B);
(D)φ析出(A)≈φ析出(B);
(E)φ平衡(A)-η(A)=φ平衡(B)-η(B)。
四、主观题:
1.在1mol·
dm-3HCl溶液中,温度20℃时,H2在Pt上的析出过电位的Tefel公式:
η=a+blgi的a=0.3V,b=0.14;
而在Hg上的a=1.4V,b=0.116。
试求反应
H++e½
H2在Pt与Hg上的交换电流密度i0和阴极的传递系数α,并说明为什么
常用Pt作为氢电极材料而不能用Hg?
2.用Pb作阴极,用摩尔甘汞电极作阳极,电解0.1m的H2SO4(γ±
=0.265)溶液,测得其
电动势E为1.0685V,求H2在Pb上的过电位是多少?
巳知φ(摩当甘汞)=0.2800V。
3.某普通钢铁容器中,盛有pH=3.0的溶液,问此条件下,容器能否被腐蚀?
4.要自某溶液中析出Zn,直到溶液中Zn2+浓度不超过10-4mol·
dm-3,同时要求Zn析出
过程中没有H2析出,问溶液的pH值至少应为多少?
巳知H2在Zn上的过电位为
η=0.72V,并假定η与浓度无关。
5.某一溶液中含KBr和KI浓度均为0.1m,今将溶液放于带有Pt电极的多孔磁杯中,
将杯放在一个较大的器皿中,器皿中有一Zn电极与大量0.1mZnCl2溶液,设H2在
Zn上析出的过电位是0.70V,O2在Pt上过电位是0.45V,不考虑溶液接界电位,Zn、
I2、Br2的析出过电位可忽略,问:
(1)析出99%的I2时所需外加电压是多少?
(2)析出99%的Br2时所需外加电压是多少?
(3)当开始析出O2时,溶液中Br-浓度是多少?
6.298K、p时以Pt为电极,电解含有FeCl2(0.01m)和CuCl2(0.02m)的水溶液,若电解
过程不断搅拌,并不考虑过电位,试问:
(1)何种金属先析出?
(2)第二种金属析出时,至少加多少电压?
(3)第二种金属开始析出时,第一种金属的浓度为多少?
第十章电解与极化作用——练习题答案
一、判断题答案:
1.对。
2.对。
3.错。
4.错。
5.错。
6.对。
7.对。
8.错。
9.错。
10.对。
11.错,实际电解时电极发生极化。
二、单选题答案:
1.C;
2.D;
3.B;
4.D;
5.B;
6.C;
7.A;
8.D;
9.D;
10.C;
11.A;
12.C;
13.A;
14.A;
15.D;
16.B;
17.D;
18.C;
19.B;
20.B;
21.D;
22.C;
23.C;
24.B;
25.C;
26.C;
27.B;
28.C;
29.D;
30.C;
31.C;
32.D。
三、多选题答案:
四、主观题答案:
1.解:
η=a+blgi,η=-2.303RT/αnF·
lgi0+2.303RT/αnF·
lgi
(1)在Pt上,a=-blgi0
lgi0=-a/b=-0.3/0.14=-2.14,i0=7.19×
10-3A·
cm-2
2.303RT/αnF=b,n=1
α=2.303RT/bF=2.303×
8.314×
293.2/(0.14×
96500)=0.416
(2)在Hg上,lgi0=-a/b=-1.4/0.116=-12.069,i0=8.53×
10-13A·
cm-2
α=2.303×
293.2/(0.116×
96500)=0.502
(3)Pt上的交换电流密度i0比Hg上交换电流密度大得多。
做氢电极,要求可逆性好,
不易极化,i0大的材料才行,因此用Pt而不用Hg。
2.解:
E=φ(摩尔甘汞)-φ(不)
φ(不)=0.2800-E=0.2800-1.0685=-0.7885V
φ(H+/H2)=φ+0.05915lga(H+)=0.05915lg(2×
0.1×
0.265)=-0.07546V
η=φ(H+/H2)-φ(不)=-0.07546+0.7885=0.713V
3.解:
pH=3.0,酸性溶液
φ(H+/H2)=φ+0.05915lg[H+]=-0.05915pH=-0.05915×
3=-0.1775V
一般认为,[Fe2+]浓度起过10-6M作为腐蚀标准,那么,
φ(Fe2+/Fe)=φ+0.05915lg[Fe2+]/2=-0.440+0.02958lg10-6=-0.617V
E=-0.1775+0.617=0.4395V>
0,ΔGm=-nFE<
0,
Fe能置换酸中H+,这时铁容器会被腐蚀。
4.解:
当[Zn2+]=10-4M,Zn的析出电位为:
φ(Zn)=φ+0.05915lg[Zn2+]/2=-0.7628+0.02958lg10-4=-0.8811V
φ(H2)=φ+0.05915lg[H+]-η=-0.05915pH-η
-0.05915pH-0.72≤-0.8811解之,pH≥2.724
5.解:
阴极上,Zn2+、H+可能放电:
φ(Zn)=φ+0.02958lg[Zn2+]=-0.763+0.02958lg0.1=-0.793V
φ(H2)=φ+0.05915lg[H+]-η=0.05915lg10-7-0.70=-1.114V
因此,阴极上Zn首先析出。
阳极上,Br-、I-、OH-可能放电:
φ(I2)=φ-0.05915lg[I-]=0.536-0.05915lg0.1=0.595V
φ(Br2)=φ-0.05915lg[Br-]=1.066-0.5915lg0.1=1.125V
φ(O2/OH-)=φ-0.05915lg[OH-]+η=0.401-0.5915lg10-7+0.45=1.261V
因此,阳极上放电的顺序为I-、Br-、OH-。
(1)99%的I2析出,[I-]=0.1×
1%=10-3
φ(I2)=0.536-0.05915lg10-3=0.713V
外加电压E=φ(I2)-φ(Zn)=0.713-(-0.793)=1.506V
(2)99%的Br2析出,[Br-]=0.1×
φ(Br2)=1.065-0.05915lg10-3=1.242V
外加电压E=φ(Br2)-φ(Zn)=1242+0.793=2.035V
(3)O2析出时,φ(O2)=1.261V1.261=1.065-0.05915lg[Br-]
[Br-]=4.852×
10-4mol·
dm-3
6.解:
(1)阴极上,
φ(Fe)=φ+0.02958lg[Fe2+]=-0.44-0.02958lg0.01=-0.4992V
φ(Cu)=φ+0.02958lg[Cu2+]=0.337-0.02958lg0.02=0.287V
因此Cu先放电。
(2)阳极上,Cl-、OH-可能放电:
φ(O2)=φ-0.05915lg[OH-]=0.401-0.05915lg10-7=0.815V
φ(Cl2)=φ-0.05915lg[Cl-]=1.359-0.05915lg0.06=1.431V
阳极上,OH-(H2O)先放电。
则阴极:
Cu2++2eCu,阳极:
H2O-2e2H++½
O2
总反应:
Cu2++H2O=Cu(s)+2H++½
O2(g)
溶液的[H+]浓度随Cu2+的不断析出而增加,当Fe2+放电时,Cu2+巳基本反应完,
[H+]=2×
0.02=0.04M
φ(O2)=φ-0.05915lg[OH-]=0.401-0.05915lg(10-14/0.04)=1.1463V
或φ(O2)=φ-0.05915lg[H+]=1.229-0.05915lg0.04=1.2
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- 第十 电解 极化 作用 练习题 答案