中南大学物理化学下考试.docx
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中南大学物理化学下考试
中南大学考试试卷
20092010学年二学期时间100分钟
物理化学(下)课程32学时2学分考试形式:
闭卷
专业年级:
粉体、材化、应化、化工、制药、无机、矿物08级
总分100分,占总评成绩70%
注:
此页不作答题纸,请将答案写在答题纸上
一、单选题(每题2分,共20分)
1.反应2A—B+C由多个基元反应所构成,且速率方程具有幂函数形式。
对该反应,下列说法中正确的是()
(A)单分子反应(B)双分子反应(C)二级反应(D)n级反应
2.两个一级平行反应:
⑴
和⑵
,已知反应⑴的活化能E1大于反应⑵的活化能E2,以下哪一种措施不能改变获得B和C的比例?
()
(A)提高反应温度(B)延长反应时间
(C)加入适当的催化剂(D)降低反应温度
3.下列针对催化反应的描述,不正确的是()
(A)催化剂能改变反应的途径(B)催化剂能改变反应的速率
(C)催化剂能改变反应的理论产率(D)反应后催化剂的量不会改变
4.在298K下,含有下列离子的无限稀释的溶液中,离子摩尔电导率最大的是()
(A)3+(B)2+(C)(D)
5.在下列因素中,与电解质溶液中离子淌度无关的是()
(A)压强(B)温度(C)电场强度(D)溶液浓度
6.与参与电极反应某组分活度无关的是()
(A)电极电势(B)标准电极电势(C)液接电势(D)超电势
7.下列与极化现象无关的物理量是()
(A)分解电压(B)理论分解电压(C)析出电势(D)极限扩散电流
8.一般不会产生吸附现象的界面是()
(A)固-液界面(B)固-气界面(C)固-固界面(D)液-气界面
9.胶体的(丁铎尔)效应产生原因是()
(A)光折射(B)光散射(C)光吸收(D)光激发
10.溶胶的电学性质是由于胶粒带电所致,下列现象中不属于溶胶电学性质的是()
(A)布朗运动(B)电泳(C)电渗(D)沉降电势
二、填空题(每题2分,共20分)
1.强电解质溶液的摩尔电导率随浓度增加而。
(填“增加”,“减小”或“不变”)
2.浓度为0.1·1的溶液中,和的离子迁移数的关系为tt。
(填“>”,“<”或“=”)
3.电极极化的结果是使阳极的电极电势更,阴极的电极电势更。
(填“正”或“负”)
4.表面活性剂是能使水的表面张力的物质。
5.按表面张力的大小顺序排列下面四种液体:
汞,苯,蒸馏水,食盐水。
表面张力从大到小顺序排列为:
。
6.298K下,有如下两个反应均为(s)+2+(a2)2(a1)的电池:
⑴(s)|(a1)(a1),2+(a2)|,
,
⑵(s)|2+(a2)(a1),2+(a2)|,
,
则两个电池的ΔΘ和EΘ的关系为:
,
。
(填“=”或“≠”)
7.若计算得到某电池反应的电池电动势为负值,则表示该电池反应是向进行的。
(填“正”或“逆”)
8.若某反应半衰期与起始浓度无关,则该反应为 级反应。
9.某反应在一定条件下的平衡转化率为25.3%。
在相同的条件下,当有催化剂存在时,其转化率是。
10.一旦用某种方法(如用光、热、辐射等)引发,反应便通过自由基传递发生一系列的连串反应,使反应自动进行下去,这种反应被称为。
三、(12分)请用ü极限公式计算298K时0.01·1的3和0.001·1的(3)2混合溶液中(3)2的离子平均活度系数,离子平均活度和活度。
四、(16分)在298.15K时,测得下列电池的电动势E为1.228V
2(
)|H24(0.01·-1)|O2(
),
已知
。
⑴试写出该电池的正、负极反应及电池反应;
⑵试计算此电池的温度系数,Δ,Δ,Δ和;
⑶设该电池反应热在此温度范围内为常数,试求此电池在273.15K时的电动势。
五、(8分)用作电极电解134水溶液,298.15K。
设活度系数均为1,已知H2在电极上的超电势为2()=0.024V,
⑴若溶液为中性,则在阴极上优先析出何物?
⑵请计算在什么条件下,只析出而H2不析出?
六、(12分)在298K、101.325下,将直径1μm的毛细管插入水中,在管内需加多大压强才能防止水面上升?
若不加额外压强,则管内液面能升多高?
已知该温度下
,
,接触角θ=0,重力加速度g=9.8m·2。
若接触角θ=30○,结果又如何?
七、(12分)五氧化二氮的分解为典型的一级反应,分解产物为2和O2,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。
⑴试按复杂反应历程推导分解速率方程式,请说明推导过程中所采用的近似处理方法;⑵通过合理处理,给出五氧化二氮分解反应表观活化能与各元反应活化能的关系。
,
,
,
参考答案
一、单选题(每题2分,共20分)
1.(D)2.(B)3.(C)4.(C)5.(A)6.(B)7.(B)8.(C)9.(B)10.(A)
二、填空题(每题2分,共20分)
1.减小;2.=;3.正,负;4.显著降低;5.汞>食盐水>蒸馏水>苯 ;
6.=,≠;7.逆;8. 1 ;9.25.3%;10.链反应。
三、(12分)解:
依题意,该混合溶液中各离子的浓度分别为:
=0.01·1,2+=0.01·1,3-=0.012·1
所以,该混合溶液中离子强度为:
I=∑2(2分)
=(0.01´12+0.001´22+0.012´12)=0.013·1(2分)
根据ü极限公式
或
得:
(2分)
,
或
,
(1分)
根据
可计算出该混合溶液中(3)2的平均质量摩尔浓度为:
(2分)
所以,该混合溶液中(3)2的离子平均活度为:
或
(1分)
由=(a±)ν得:
(1分)
或
(1分)
四、(16分)解:
⑴该电池的正、负极反应及电池反应为:
负极:
H2(
)→2(=2×0.01·1)+2e(1分)
正极:
O2(
)+2(=2×0.01·1)+2e→H2O(l)(1分)
电池反应:
H2(
)+O2(
)H2O(l)(1分)
⑵Δ==-2×1.228×96485=-236967.16J·1(2分)
或Δ==-2×1.228×96500=-237004J·1
而该电池反应就是水的生成反应,故:
(2分)
因为
所以
(2分)
而
,则电池的温度系数为:
(2分)
=TΔ=298.15×(-163.89)=-48825.04J·1(2分)
⑶若反应热不随温度变化,则Δ也不随温度变化,故:
E273.15=E298.15-ΔE=1.228-(-2.123×10-2)=1.249V(3分)
五、(8分)解:
⑴
(2分)
(2分)
由以上计算可知,
,所以在阴极上优先析出H2(2分)
⑵ 若要只析出而H2不析出,就必须使
,即:
(1分)
-0.7628>-0.05916-0.024
解得:
>12.5(1分)
六、(12分)解:
水在毛细管中的上升是因为弯曲水面上的附加压强所致,
根据杨-拉普拉斯公式
,
其中rθ=5×10-7×1=5×10-7m(3分)
所以,
(2分)
再根据毛细管上升公式
(3分)
若接触角θ=30○,则rθ=5×10-7×0.866=4.33×10-7m
故
(2分)
(2分)
七、(12分)解:
解法一、
⑴ 因为总反应为:
2N2O5⇌422,所以,
(2分)
又∵
,其中3为中间产物,
则根据平衡近似和稳态近似得:
(2分)
根据稳态近似又得:
而:
(2分)
联立解得:
,
∴
(2分)
⑵因为第三步为慢步骤,所以有k2>>k3,则
(2分)
所以,表观活化能=E13–E2(2分)
解法二、
⑴ 机理中的第三步为慢步骤,则根据速控步骤近似法取:
(3分)
∵
,其中3为中间产物,根据平衡近似法有:
(3分)
则:
故:
(2分)
⑵因为第三步为慢步骤,所以有k2>>k3,则
(2分)
所以,表观活化能=E13–E2(2分)
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