武汉大学物理化学期末试题题库.docx
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武汉大学物理化学期末试题题库
一、选择题(共3题15分)
1.5分(3611)
3611
H2S2O8可由电解法制取,阳极反应为:
2H2SO4→H2S2O8+2H++2e-,阳极副反应为O2的析出。
阴极析氢效率为100%,已知电解产生H2,O2的气体体积分别为9.0L和2.24L(标准态下),则生成H2S2O8的物质的量为:
()
(A)0.1mol(B)0.2mol
(C)0.3mol(D)0.4mol
2.5分(7149)
7149
试由管孝男速率方程式dθ/dt=kapθ-μ-kdθγ导出弗伦德利希吸附等温式
V=kp1/n式中n=μ+γ
3.5分(7150)
7150
试由叶洛维奇速率方程式dθ/dt=kape-gθ-kdehθ导出乔姆金吸附等温式
θ=1/αln(A0p)式中α=g+h,A0=ka/kd
二、填空题(共7题35分)
4.5分(4453)
4453
可将反应Ag++Cl-─→AgCl(s)设计成电池为。
已知25℃时电池的E=0.576V,则电池反应的∆rG
(298.15K)=,
AgCl(s)的活度积Ksp=,电池反应达平衡时,电动势E等于______。
5.5分(5841)
5841
反应A+2B→P的反应机理如下∶A+B
C,C+B
P
其中A,B为反应物,P为产物,C为高活性中间物,则:
dcp/dt=,在______________条件下,总反应表现为二级。
6.5分(7652)
7652
用渗透压法测大分子化合物的摩尔质量属于_____均摩尔质量;用光散射法得到的
摩尔质量属于____均摩尔质量;沉降速度法得到_____均摩尔质量;粘度法测得的
称为粘均摩尔质量,一般近似地认为它属于____均摩尔质量。
请填:
(A)质均(B)数均(C)Z均或(D)平均
7.5分(4860)
4860
(1)设阳极和阴极的超电势均为0.7V,还原电位均为1.20V,则阳极电位等
于__________,阴极电位等于__________。
(2)电池充电时,充电电压比平衡电动势高、低还是相等_________。
8.5分(4476)
4476
(1)电解质溶液的摩尔电导率随浓度的减小而____________;
(2)电池M1(s)│M1+(a1)│M(a2)│M2(s)的电动势除了电极与导线
的接触电势外,还由哪些界面电势组成___________________________________。
9.5分(4908)
4908
某含有Ag+,Ni2+,Cd2+(活度均为1)离子的pH=2的溶液,电解时,H2与各金属在阴极析出的先后顺序为________、________、_________、__________。
(已知φ(Ag+/Ag)=0.799V,φ(Ni2+/Ni)=-0.23V,φ(Cd2+/Cd)=-0.402V。
H2在Ag上超电势η=0.20V,在Ni上,η=0.24V,在Cd上,η=0.30V)
*.5分(6611)
6611
从表面热力学的角度看,比表面吉布斯自由能表达式是________,其单位为
______,从力学平衡角度看,表面张力是_______________,其单位为_______。
三、计算题(共4题50分)
11.15分(6718)
6718
有人提出一种将不很纯的铜粉进行提纯的工艺:
将不纯的铜粉于酸化的硫酸铜溶液中反应:
过滤后,溶液中的Cu+可歧化得到纯铜粉,已知,298K,p下:
E1=0.02V
E2=-0.57V
如果使一种含铜量为3kg·m-3(以CuSO4形式存在)的溶液通过一个装有铜粉的反应器(25℃),假设反应已达到平衡,计算溶液流出反应器时Cu2+,Cu+和总的铜的浓度。
12.15分(5976)
5976
反应2NO(g)+H2(g)=N2O(g)+H2O(g)的速率方程为:
dp(N2O)/dt=kp2(NO)p(H2),实验得到如下数据为:
(反应在恒温、恒容下进行)
反应序号p0(NO)/kPap(H2)/kPa半寿期/sT/K
180.01.3319.21093
280.02.66?
1093
31.3380.08301093
42.6680.0?
1093
580.01.33101113
(1)求所缺半寿期数据
(2)求1093K时的k值
(3)求反应活化能
(4)提出一个只涉及双分子步骤的反应机理,由此机理可得上述规律
(5)如果1093K时,p0(NO)=2.66kPa,p0(H2)=1.33kPa,求该反应半寿期。
13.10分(7712)
7712
设将某单元酸(HR)0.0013kg溶于0.1dm3的稀盐酸溶液后完全解离,如果将
此溶液置于半透膜(β)中,与膜外(α)298K,0.1dm3蒸馏水达到平衡时,测得膜外
pH=3.26,膜电势为34.9mV,试计算:
(1)膜内溶液的pH值
(2)该单元酸的相对分子质量
假定溶液可视作理想溶液。
14.10分(6506)
6506
用λ=400nm单色光照含有H2+Cl2之反应池,被Cl2吸收的光强为Ia=11×10-7J·s-1,照射一分钟后,p(Cl2)由27.3kPa降为20.8kPa(已校正为273K时之压力)求量子产率Φ(反应池体积为100cm3),并由Φ对反应历程提出你的分析。
一、选择题(共3题15分)
1.5分(3611)
3611
[答](C)(5分)
2.5分(7149)
7149
[答]吸附达平衡时dθ/dt=0
kapθ-μ=kdθγ(2分)
θn=ka/kd·pn=μ+γ
∴θ=(ka/kd)1/np1/n=kp1/n
其中k=(ka/kd)1/n(3分)
3.5分(7150)
7150
[答]吸附达平衡时dθ/dt=0
kapegθ=kdehθ(2分)
e(h+g)θ=ka/kdp
∴θ=1/(h+g)·ln(ka/kd·p)=1/α·ln(A0p)(3分)
二、填空题(共7题35分)
4.5分(4453)
4453
[答]
Ag│AgCl(s)│KCl(aq)‖Ag+(aq)│Ag(s)(2分)
∆rG
=-zEθF=-55.60kJ·mol-1(1分)
Ksp=1.8×10-10(1分)
E=0(1分)
5.5分(5841)
5841
[答]d[P]/dt=k1k2[A][B]2/(k-1+k2[B])
k-1< 6.5分(7652) 7652 [答](B) (A) (C) (A) 7.5分(4860) 4860 [答] (1)1.9V;0.5V(3分) (2)高(2分) 8.5分(4476) 4476 [答] (1)增加 (2)M 与M 间液接电势,M1、M2与溶液间的界面电势 9.5分(4908) 4908 [答]Ag;Ni;H2;Cd *.5分(6611) 6611 [答](∂G/∂A) ,J·m-2; 作用在单位边界指向液体内部与表面相切的力;N·m-1 三、计算题(共4题50分) 11.15分(6718) 6718 [答] 反应前Cu2+浓度为: 3/63.55mol·kg-1=0.0472mol·kg-1(2分) 经铜粉处理并平衡后,设反应量为x,即铜的总浓度为2x。 E(Cu+|Cu)=E(Cu2+|Cu+) 即E2(Cu+|Cu)+0.0591lg[Cu+]=E1(Cu2+|Cu+)+0.0591lg{[Cu2+]/[Cu+]}(5分) 已知E2(Cu+|Cu)–E1(Cu2+|Cu+)=-0.59V 故lg{[Cu2+]/[Cu+]2}=-0.59/0.0591=-9.98 即Cu2+几乎全部变为Cu+,x≈0.0472mol·kg-1=[Cu+](5分) [Cu2+]=9.3×10-13mol·kg-1(2分) 故溶液中铜的总浓度为: 2x=0.0994mol·kg-1(1分) 12.15分(5976) 5976 [答] (1)反应1和2中,NO过量,反应3,4中,H2过量 所以反应2的t1/2 (2)=19.2s反应4的t1/2=1/[k(表)·p0(NO)], 反应4的t1/2是反应3的一半,即t1/2(4)=4.15s(4分) (2)据反应1,k(表)=kp2(NO)=0.69/19.2=0.036s-1 k=5.6×10-12Pa-2·s-1(3分) (3)反应1与5比较,ln(k2/k1)=(Ea/R)(1/T1-1/T2),Ea=329.9kJ·mol-1(3分) (4)2NO N2O2(快速平衡) N2O2+H2=N2O+H2O(速控步)(4分) (5)按计量比进料(5分) dp(N2O)/dt=4kp3(H2)=dp(H2)/dt积分得: =8kt,t1/2=3.8×104s 13.10分(7712) 7712 [答] (1)根据膜电势公式△φ(α,β)=φ(α)-φ(β) =RT/F×ln[a(H+,β)/a(H+,α)] 即pH(β)=pH(α)-△φ(α,β)/0.05916=2.67(4分) (2)根据pH值分别求得H+浓度为 [H+]α=0.0005488mol·dm-3(2分) [H+]β=0.002136mol·dm-3(2分) ∵([H+][Cl-])α=([H+][Cl-])β ∴[Cl-]β=1.41×10-4mol·dm-3 故HR的摩尔质量M(HR)=0.0013/([HR]×0.1)=6.516kg·mol-1(2分) 14.10分(6506) 6506 [答]反应分子数为nr=(pi-pf)V/RT=2.86×10-4mol(2分) 吸收的光子为n0=Itλ/hcL=2.20×10-10mol(3分) Φ=nr/n0=1.3×106≥1(2分) 反应历程应为光引发的链反应,即 ①Cl2 2Cl ②Cl+H2 HCl+H ③H+Cl2 HCl+Cl ④Cl+Cl+M Cl2+M(3分) 一、选择题(共1题5分) 1.5分(4084) 4084 在298K时,0.002mol·kg-1的CaCl2溶液的平均活度系数γ±,1与0.002mol·kg-1的CaSO4溶液的平均活度系数γ±,2相比较是: () (A)γ±,1>γ±,2(B)γ±,1<γ±,2 (C)γ±,1=γ±,2(D)无法比较 二、填空题(共9题45分) 2.5分(7719) 7719 半透膜两边电解质的起始浓度为: c(NaP)/mol·dm-3c(KCl)/mol·dm-3 0.010.1 其中NaP电离出的P-为不能透过半透膜的大离子,膜平衡的条件是________________________ _________________________________________________________________。 3.5分(5352) 5352 反应A(g)→2B(g)在一个恒容容器中进行,反应的温度为373K,测得不同 时间系统的总压如下: t/min051025∞ p/kPa35.59739.99742.66346.66353.329 t=∞时,A全部消失。 (1)试导出A的浓度与系统总压的关系 (2)求该二级反应的速率常数k(单位用: dm3·mol-1·s-1表示) 4.5分(4196) 4196 298K时,已知E(Cu2+|Cu)=0.337V,E(Zn2+|Zn)=-0.7628V,则电池 Zn(s)|Zn2+(a1=1)||Cu2+(a2=1)|Cu(s)的E=______________,电池反应的平衡常数Ka=_________________,当电能耗尽时,两离子的活度比a1/a2=____________________。 5.5分(4967) 4967 1.00mol·dm-3的CdSO4溶液在25℃时,用面积各为50cm2的Ni阴极和Pt阳极在0.05A 的恒电流下电解,若H+活度为1,当阴极上刚析出H2时,Cd2+的浓度将是__________ ____________________________。 已知: H++e-──→ H2在Cd上的超电势为0.65V,φ(Cd2+/Cd)=-0.403V。 6.5分(4076) 4076 某电解质溶液浓度m=0.05mol·kg-1,其离子强度I=0.15mol·kg-1,则该电解质是_________________型。 7.5分(3839) 3839 (1)定温下,比较H+,⅓La3+,OH-,½SO 这四种离子在无限稀释水溶液条件下的摩尔电导率,哪个最大? (2)相同温度下,各种不同钠盐的水溶液中,钠离子的迁移数是否相等? 8.5分(3687) 3687 在HCl浓度为c1与BaCl2浓度为c2的混合溶液中,若已知 (H+)、 (K+)、 (Cl-),则氢离子迁移数可表示成: ________________________________________________________。 9.5分(4851) 4851 电化学中电极反应的速度以______表示,极化是_________________________ 的现象,极化主要有_________,_________。 超电势是。 *.5分(4015) 4015 (a)德拜-休克尔极限公式为, 适用条件是。 (b)测迁移数的方法有,,和。 三、计算题(共4题50分) 11.15分(4322) 4322 从下列298.15K,p下的数据,求Pt│S2O S4O 的电极电势. 1molNa2S2O3·5H2O溶于大量水中,吸热46.735kJ·mol-1; 1molNa2S2O3·5H2O溶于过量I3-的溶液中,吸热28.786kJ·mol-1; 1molI2(s)溶于过量I-的溶液中,吸热3.431kJ·mol-1; (以上均为无限稀释溶液的数据) S2O S4O I-I2(s) S /(J·K-1·mol-1)33.47146105.9116.7 Pt│I2(s)│I-φ=-0.534V 12.15分(5437) 5437 在溶液中,A和B两个化合物之间的反应对B是一级。 在300K时,从动力学 实验得到如下结果: [B]o=1.0mol·dm-3 [A]/mmol1.0000.6920.4780.290.1580.110 t/s0204070100120 (A)试求A的反应级数,并计算这个反应的速率常数 (B)如果B的初始浓度等于0.5mol·dm-3,A的半衰期会不同吗? (C)如果活化能是83.6kJ·mol-1,当A和B的浓度都是0.1mol·dm-3时,试 计算在323K时反应的速率。 13.10分(7678) 7678 蛋白质的数均分子质量约为40kg·mol-1,试求在298K时,含量为1.00×10-2kg·dm-3的蛋白质水溶液的冰点降低、蒸气压降低和渗透压。 已知298K时水的饱和蒸气压为3.168kPa,Kf=1.86kg·K·mol-1,ρ(H2O)=1.0kg·dm-3。 设溶液的密度近似为纯水的密度。 14.10分(6382) 6382 溶液中离子间的反应速率正比于活化络合物的活度,请推导反应速率常数与离子强度和离子电荷数间的关系式,设反应式为AZa+BZb X≠ P。 一、选择题(共1题5分) 1.5分(4084) 4084 [答](B)(5分) 二、填空题(共9题45分) 2.5分(7719) 7719 [答][Na+]内[Cl-]内=[Na+]外[Cl-]外,(2.5分) [K+]内[Cl-]内=[K+]外[Cl-]外(2.5分) 3.5分(5352) 5352 [答]A(g)────→2B(g)总压力 t=0p p p0=p +p .... (1) t=tp -pxp +2pxpt=p +p +px... (2) t=∞0p +2p p∞=p +2px....(3) (2)- (1)得px=pt-p0 (3)- (1)得p =p∞-p0 (3)- (2)得p -px=p∞-pt(以上各1分) 二级反应: 1/cA-1/c0.A=kt....(4)∵c=n/V=p/RT(2分) ∴c0,A=p /RT=(p∞-p0)/RT cA=(p -px)/RT=(p∞-pt)/RT(2分) 将其代入(4)式,整理得: k= 将各组数据代入上式,计算平均值: k平均=0.193dm3·mol-1·s-1(3分) 4.5分(4196) 4196 [答] E=E=1.0998V;(2分) Ka=1.52×1037(2分) a1/a2=1.52×1037(1分) 5.5分(4967) 4967 [答]4.5×10-9mol·dm-3(5分) 6.5分(4076) 4076 [答]A2B,(A正一价,B负二价)(2分) 7.5分(3839) 3839 [答] (1)H+最大 (2)不等 8.5分(3687) 3687 [答] (5分) 9.5分(4851) 4851 [答] 电流密度;电极电位偏离平衡电位或静止电位;浓差极化,电化学极化,有电流通过时,电极电位对平衡电位的偏离。 *.5分(4015) 4015 [答] (lgγi=-Az12I1/2) 极稀溶液 希托夫法,界移法,电动势法。 (各1分) 三、计算题(共4题50分) 11.15分(4322) 4322 解: Na2S2O3·5H2O(s)+∞H2O─→2Na++S2O +∞aq (1) ∆rH 1=46.735kJ·mol-1 2Na2S2O3·5H2O(s)+I (∞aq)─→4Na++S4O +3I-+∞aq (2) ∆rH =2∆rH 2=2×28.786kJ (1)×2- (2)S4O +3I-─→2S2O +I (3) ∆rH 3=2∆rH 1-∆rH =35.898kJ·mol-1(5分) 2I-(∞aq)─→I2(s)+2e-(4) ∆rG =-zFφ=103.159kJ·mol-1 ∆rS 1=-95.1J·K-1·mol-1 ∆rH 4=-74.805kJ·mol-1 I2(s)+I-(∞aq)─→I (∞aq)(5) ∆rH 5=3.431kJ·mol-1 (4)+(5)3I-(∞aq)─→I (∞aq)+2e-(6) ∆rH 6=78.236kJ·mol-1(5分) (3)-(6)S4O +2e-─→2S2O (∞aq)(7) ∆rH 7=-42.338kJ·mol-1 ∆rS 7=-79.06J·K-1·mol-1 ∆rG 7=∆rH 7-T∆rS 7=-18.766kJ·mol-1 φ=-∆rG 7/(2F)=0.0972V 2S2O ─→S4O +2e-φ=-0.0972V(5分) 12.15分(5437) 5437 [答](A)对A是一级,k=0.018s-1,t1/2=39s(5分) (B)t'1/2=78s(5分) (C)300K时,k2=0.018mol-1·dm3·s-1(5分) 323K时,k'2=0.193mol-1·dm3·s-1, ln r=k2[A][B]=0.00193mol·dm-3·s-1 13.10分(7678) 7678 [答]溶液的质量摩尔浓度为: =c2(质量浓度)/ (3分)
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