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
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)mol(B)mol
(C)mol(D)mol
2.5分(7149)
7149
试由管孝男速率方程式d/dt=kap-μ-kd导出弗伦德利希吸附等温式
V=kp1/n式中n=+
3.5分(7150)
7150
试由叶洛维奇速率方程式d/dt=kape-g-kdeh导出乔姆金吸附等温式
=1/ln(A0p)式中=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=V,则电池反应的rG
K)=,
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V,还原电位均为V,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(Ag+/Ag)=V,(Ni2+/Ni)=V,(Cd2+/Cd)=V。
H2在Ag上超电势=V,在Ni上,=V,在Cd上,=V)
*.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=V
E2=-V
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
11093
2?
1093
38301093
4?
1093
5101113
(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)=kPa,p0(H2)=kPa,求该反应半寿期。
13.10分(7712)
7712
设将某单元酸(HR)0.0013kg溶于dm3的稀盐酸溶液后完全解离,如果将
此溶液置于半透膜()中,与膜外()298K,dm3蒸馏水达到平衡时,测得膜外
pH=,膜电势为mV,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=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kPa降为kPa(已校正为273K时之压力)求量子产率(反应池体积为100cm3),并由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d/dt=0
kap-=kd(2分)
n=ka/kd·pn=+
∴=(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d/dt=0
kapeg=kdeh(2分)
e(h+g)=ka/kdp
∴=1/(h+g)·ln(ka/kd·p)=1/·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
=-zEF=kJ·mol-1(1分)
Ksp=×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)V;V(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/mol·kg-1=mol·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)+[Cu+]=E1(Cu2+|Cu+)+{[Cu2+]/[Cu+]}(5分)
已知E2(Cu+|Cu)–E1(Cu2+|Cu+)=V
故lg{[Cu2+]/[Cu+]2}==-
即Cu2+几乎全部变为Cu+,x≈mol·kg-1=[Cu+](5分)
[Cu2+]=×10-13mol·kg-1(2分)
故溶液中铜的总浓度为:
2x=mol·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)=s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)=s(4分)
(2)据反应1,k(表)=kp2(NO)==s-1
k=×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=kJ·mol-1(3分)
(4)2NON2O2(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=×104s
13.10分(7712)
7712
[答]
(1)根据膜电势公式△(,)=()-()
=RT/F×ln[a(H+,)/a(H+,)]
即pH()=pH()-△(,)/=(4分)
(2)根据pH值分别求得H+浓度为
[H+]=mol·dm-3(2分)
[H+]=mol·dm-3(2分)
∵([H+][Cl-])=([H+][Cl-])
∴[Cl-]=×10-4mol·dm-3
故HR的摩尔质量M(HR)=([HR]×=6.516kg·mol-1(2分)
14.10分(6506)
6506
[答]反应分子数为nr=(pi-pf)V/RT=×10-4mol(2分)
吸收的光子为n0=It/hcL=×10-10mol(3分)
=nr/n0=×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,mol·kg-1的CaCl2溶液的平均活度系数±,1与mol·kg-1的CaSO4溶液的平均活度系数±,2相比较是:
()
(A)±,1>±,2(B)±,1<±,2
(C)±,1=±,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
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/kPa
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)=V,E(Zn2+|Zn)=-V,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
mol·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V,(Cd2+/Cd)=V。
6.5分(4076)
4076
某电解质溶液浓度m=mol·kg-1,其离子强度I=mol·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K,p下的数据,求Pt│S2O
S4O
的电极电势.
1molNa2S2O3·5H2O溶于大量水中,吸热kJ·mol-1;
1molNa2S2O3·5H2O溶于过量I3-的溶液中,吸热kJ·mol-1;
1molI2(s)溶于过量I-的溶液中,吸热kJ·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)146
Pt│I2(s)│I-=-V
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=mol·dm-3
[A]/mmol
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mol·dm-3,A的半衰期会不同吗?
(C)如果活化能是kJ·mol-1,当A和B的浓度都是mol·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×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kPa,Kf=1.86kg·K·mol-1,(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,(分)
[K+]内[Cl-]内=[K+]外[Cl-]外(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/=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=dm3·mol-1·s-1(3分)
4.5分(4196)
4196
[答]
E=E=V;(2分)
Ka=×1037(2分)
a1/a2=×1037(1分)
5.5分(4967)
4967
[答]×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]
(lgi=-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=kJ·mol-1
2Na2S2O3·5H2O(s)+I
(∞aq)─→4Na++S4O
+3I-+∞aq
(2)
rH
=2rH
2=2×kJ
(1)×2-
(2)S4O
+3I-─→2S2O
+I
(3)
rH
3=2rH
1-rH
=kJ·mol-1(5分)
2I-(∞aq)─→I2(s)+2e-(4)
rG
=-zF=kJ·mol-1
rS
1=-J·K-1·mol-1
rH
4=-kJ·mol-1
I2(s)+I-(∞aq)─→I
(∞aq)(5)
rH
5=kJ·mol-1
(4)+(5)3I-(∞aq)─→I
(∞aq)+2e-(6)
rH
6=kJ·mol-1(5分)
(3)-(6)S4O
+2e-─→2S2O
(∞aq)(7)
rH
7=-kJ·mol-1
rS
7=-J·K-1·mol-1
rG
7=rH
7-TrS
7=-kJ·mol-1
=-rG
7/(2F)=V
2S2O
─→S4O
+2e-=-V(5分)
12.15分(5437)
5437
[答](A)对A是一级,k=s-1,t1/2=39s(5分)
(B)t'1/2=78s(5分)
(C)300K时,k2=mol-1·dm3·s-1(5分)
323K时,k'2=mol-1·dm3·s-1,
ln
r=k2[A][B]=mol·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)
(2分)
(3分)
(2分)
14.10分(6382)
6382
[答]K≠=([X≠]/[A][B])·(≠/AB)
因为r=k[X≠]≠=kK≠[A][B]AB=k0AB[A][B]----
(1)(5分)
据lgi=-Azi2
代入
(1)式
k=k0AB,lgk=lgk0+lg(AB)----
(2)
即得lgk=lgk0-A(zA2+zB2)
(5分)
一、选择题(共2题10分)
1.5分(7376)
7376
介电常数的量纲是:
()
(A)LM-1TI-2
(B)L-1MT2I-1
(C)L-2MT3I
(D)L-3M-1T4I2
2.5分(3910)
3910
18℃时,纯水的
×10-2
,此时水中m(H+)=m(OH-)=×10-8mol·kg-1
,则18℃时纯水的电导率为:
()
(A)×10-6S·m-1
(B)×10-8S·m-1
(C)×10-7S·m-1
(D)×10-5S·m-1
二、填空题(共8题40分)
3.5分(4643)
4643
可将反应Ag++Cl-─→AgCl(s)设计成电池______________________,
已知298K时电池的E=V,则电池反应的rG