南京大学物理化学下册第五版傅献彩复习题及解答.docx

1、南京大学物理化学下册第五版傅献彩复习题及解答第八章电解质溶液通电于电解质溶液之后，（1）在电极上（两相界面），发生化学变化的物质的轼与通入电荷成正比.（2）若 将几个电解池串联,通入一定的电荷量后，在各个电解池的电极上发生化学变化的物质的量都相等.Q G =壽+舟+;（2）G = 或？为什么？I答:对电解质溶液来说电导G是其导电的能力以1-1型电解质溶液为例.G=kA/1 ie=Am c稀电解质溶液仏=血+広Qii +Am）cA c+Am cX+ Am C 则 G+- =K+A/： G总=G+ G-=点+点=工盒.7.电解质与非电解质的化学势表示形式有何不同？活度因子的表示式有何不同? 答:非

2、电解质的化学势的表示形式：=/UB（T）+RTlnaw.R电解质 內=閲（丁）+RTlg3=（T+ RTlna甘。么活度因子表示式:非电解质 第电解质 刚=4甘 =d.8.为什么要引进离子强度的概念？离子强度对电解质的平均活度因子有什么影响？答:在稀溶液中，影响离子平均活度因子*的主要因素是离子的浓度和价数，并且离子价数比浓度影 响还要更大一些.且价型愈高影响愈大，因此而提出离子强度的概念.对平均活度因子的影响lgy=常数J7.9.用Deby&HiickcI极限公式计算平均活度因子时有何限制条件？在什么时候要用修正的Debye Hiickel 公式？答:限制条件为：1离子在静电引力下的分布遵从

3、Boltzmann分布公式，并且电荷密度与电势之间的关系遵从静电学中 的Poisson泊松）公式.2离子是带电荷的圆球离子电场是球形对称的，离子不极化.在极稀溶液中可看成点电荷.3离子之间的作用力只存在库仑引力，其相互吸引而产生的吸引能小于它的热运动的能量.4在稀溶液中，溶液的介电常数与溶剂的介电常数相差不大，可以忽略加人电解质后的介电常数的变 化.若不把离子看作点电荷，考虑到离子的直径，极限公式修正为：10.不论是离子的电迁移率不是摩尔电导率氢离子和氢氧根离子都比其他与之带相同电荷的离子要大得多试解释这是为什么?答:在水溶液中H十和（）H-离子的电迁移率和摩尔电导率待别大，说明和OH-在电场

4、力作用下 运动速率特别快这是因为水溶液具有氢键质子可以在水分子间转换，电流很快沿着氢犍被传导11.在水溶液中带有相同电荷数的离子，如I.i+,Na4,K+,Rb+,它们的离子半径依次增大,而迁移 速率也相应增大,这是为什么？答:Li,Na+ ,K+ ,Rb等离子带有相同的电荷，离子半径依次增大根据修正的DebyeHiickel公式lgy随着离子半径的增大而增大.所以溶液中离子溶度增加，迁移速率亦将增加.12.影响难溶盐的溶解度主要有哪些因索？试讨论AgCI在下列电解质溶液中的溶解度大小，按由巾 到大的次序排列出来(除水外，所有的电解质的浓度都垦0.1 moldm3).(DNaNQj (2)Na

5、CI (3)H2O (4)CuSCh (5)NaBr答:影响难溶盐的溶解度的主要因索有：1共同离子影响，如AgBr在NaBr中的溶解度远小于水中的溶解度.2其它电解质的影响，其它电解质的存在通过影响离子强度，影响难溶盐的活度系数,从而影响溶解 度.溶解度顺序为：(2)V(3)V(1)V(4)V(5).13用Pt电极电解一定浓度的CuSOx溶液，试分析阴极部、中部和阳极部溶液的颜色在电解过程中有 何变化？若都改用Cu电极，三部溶液颜色变化又将如何？答:Pt是惰性电极,阴极部溶液中CI+被还原生成Cu,溶液中的侬度变小，颜色变淡，阳极部溶 液中Ci?+向中部迁移，颜色变淡，中部的颜色在短时间内基本

6、保持不变.用Cu做电极时，阴极部的顏色变淡，中部基本不变，阳极部颜色变深.14.什么叫离子氛？ Debye-Huckel-Onsager电导理论说明了什么问题？答:溶液中每一个离子都被电荷符号相反的离子所包围，由于离子间的相互作用使得离子分布不均匀， 从而形成离子氛.DebyrHtickel-Onsager电导理论说明，电解质溶液的摩尔电导率与离子间相互作用、离子的性质、贏子 本身结构和溶剂能力以及介质的介电常数都有关系.第九章1、 可逆电极有哪些主要类型?每种类型试举一例，并写出该电极得还原反应。对于气体电极与氧化还 原电极在书写电极表示式时应注意什么问题？答:可逆电极有三种类型：(1)金属

7、气体电极 如 Zn(s).ZrT- (m) Zn: ( m) +2e = Zn(s)(2)金属难溶盐与金属难溶氧化物电极 如Ag( s ) AgC 1 ( s ) C 1 _(m) , AgC 1 (s) + e- = A g(s)+cr(m)氧化还原电极 如：Pt ：Fe37ml ), Fe2(m2) Fe 3+(m 1 ) +e = Fe2+(m2)对于气体电极与氧化还原电极，在书写时要标明电极反应所依附得惰性金属。2、 什么叫电池得电动势?用伏特表侧得得电池得端电压与电池得电动势就是否相同？为何在测电动 势时要用对消法？答:正、负两端得电势差叫电动势。不同。当把伏特计与电池接通后，必须有

8、适量得电流通过才 能使伏特il显示，这样电池中发生化学反应，溶液浓度发生改变，同时电池有内阻，也会有电压降, 所以只能在没有电流通过得情况下才能测量电池得电动势。3、 为什么Weslon标准电池得负极采用含有Cd得质量分数约为0、0 40、12得CdHg齐时， 标准电池都有稳定得电动势值?试用Cd-Hg得二元相图说明。标准电池得电动势会随温度而变化 吗？答:在C d-Hg得二元相图上,Cd得质量分数约为0、040、12得Cd-Hg齐落在与Cd-Hg 固溶体得两相平衡区，在一左温度下Cd-Hg齐得活度有左值。因为标准电池得电动势在立温下只 与Cd-Hg齐得活度有关，所以电动势也有泄值，但电动势会

9、随温度而改变。4、用书面表示电池时有哪些通用符号?为什么电极电势有正、有负？用实验能测到负得电动势吗？ 答:用“丨”表示不同界而，用丨丨”表示盐桥。电极电势有正有负就是相对于标准氢电极而言得。不能测到负电势。5、电极电势就是否就就是电极表而与电解质溶液之间得电势差？单个电极得电 势能否测量?如何用Ne r nst方程计算电极得还原电势？5、 电极电势就是否就就是电极表面与电解质溶液之间得电势差?单个电极得电势能否测量?如何用N e rnst方程计算电极得还原电势？答：电极电势不就是电极表而与电解质溶液之间得电势差。单个电势就是无法测量得。用Nernst 方程进行计算：6、 如果规左标准氢电极得

10、电极电势为1、0V,则各电极得还原电极电势将如何变化？电池得电动势 将如何变化？答:各电极电势都升高1，但电池得电动势值不变。7、 在公式ArGaH=-zEMF中，XG/就是否农示该电池各物都处于标准态时，电池反应得Gibbs自由能 变化值？答:在公式A rG3M=-zEKF中，ArG/表示该电池各物都处于标准态时，在T,p保持不变得条件下， 按电池反应进行lmol得反应时系统得Gibbs自由能变化值。8、 有哪些求算标准电动势E 得方法？在公式中，E”就是否就是电池反应达平衡时得电动势？ K就是否就是电池中各物质都处于标准态时得平 衡常数？答:求算标准电动势E 得方法较多，常用得有：公式 就

11、是由联系在一起，但与K”处在不同状态,E”处在标准态,不就是平衡态(在平衡态时所有得电动势都等于零，因为ArG/等于零)。Q处在平衡态,而不就 是标准态(在标准态时平衡常数都等于1)。9、 联系电化学与热力学得主要公式就是什么？电化学中能用实验测左哪些数据?如何用电动势法测 泄下述各热力学数据?试写出所设计得电池、应测得数据及计算公式。答:联系电化学与热力学得主要公式就是：ArGm二-z EF, m-zE”F电化学中用实验能测定E, E 。用电动势法测左热力学数据得关键就是能设计合适得电池,使电池反应就就是所要求得反应，显然答案不就是唯一得。现提供一个电池作参考。 +Ag (s)(6)Ag:O

12、(s)得标准摩尔生成焰与分解压。电池:Ag(s)+AgcO( s ) I OH (aoH-) I 0- (p)I Pt净反应:Ag=0(s)-*l/20= (p- )+2Ag(s)(7)、反应 Hg：C I 2 (s) 4-Hs ( g ) -2HCl(aq)+2Hg( 1 )得标准平衡常数 K/;电池：Pt|H=(p ) HC1 ( a hci) I Hg3Cl2(s) |Hg(l )(8)、醋酸得解离平衡常数。电池：PtlHsCp*) HAc (rnHAc), Ac- (mA-) Cl (aci-) I AgCl( s ) Ag(s)净反应:AgCl(s) +H?(pw)-*H (ai+

13、) +C 1 (aci-) +Ag (s)1 0、当组成电极得气体为非理想气体时，公式就是否成立?Nerns t方程能否使用？ 其电动势E应如何计算？答:因为就是非理想气体，所以先计算电池反应得，公式中 代人非理想气体得状态方程。然后根据XGm与电动势得关系，计算电动势ArGt=-zEF公式与N ernst方程能使用。11、什么叫液接电势?它就是怎样产生得?如何从液接电势得测定计算离子得迁移数?如何消除液 接电势？用盐桥能否完全消除液接电势？答:在两种含有不同溶质得溶液界而上，或者两种溶质相同而浓度不同得溶液界而上，存在 着微小得电位差，称为液体接界电势。产生得原因就是由于离子迁移速率得不同而

14、引起得。用 盐桥只能使液接电势降到可以忽略不计，但不能完全消除。12、根据公式 ，如果 为负值，则表示化学反应得等压热效应一部分转变成电功(-zEF),而余下部分仍以热得形式放出 。这就表明在和同得始终态条件下,化学反应得血按电池反应进行得熔变值大(指绝对值)，这种说法对不对？为什么？答:不对,H就是状态函数乩得值只与反应得始终态有关，而与反应得途径无关，不管反应经历得就 是化学反应还就是电池反应，始终态相冋时A ,H=值就是相同得。但两种反应得热效应就是不一样 得。第十章电解与极化作用1什么叫分解电压？它在数值上与理论分解电压（即原电池的可逆电动势）有何不同？实际操作时用 的分解电压要克服哪

15、几种阻力？答:分解电压是使某电解质溶液能连续不断发生电解时所必需的最小外电压从理论上讲，分解电压等 于原电池的可逆电动势，但实际上，分解电压大于可逆电压分解电压应克服相应原电池的电动如电极极 化效应及体系电阻引起的电势降表示为：E分解=E可迴+ Z1E不可逆+IR.2产生极化作用的原因主要有哪几种？原电池和电解池的极化现象有何不同？答:产生极化作用的主要原因是电化学极化和浓差极化.电解时,电流密度愈大，超电势愈大外加电圧 也要增大，所消耗的能量越多，原电池放电时,有电流在电极上通过，随着电流密度增大.由于极化作用，正 极比可逆电势愈来愈小负极比可逆电势越来越大，原电池的电动势逐渐减小，它所能作

16、的电功逐渐减小.3什么叫超电势？它是怎样产生的？如何降低超电势的数值？答:把某-电流密度下的电势仰聪与師之间的差值称为超电势,超电势产生的原因有，电化学极化 和浓差极化及电解过程中，在电极表面形成一层氧化膜或其它物质，从而对电流的通过产生阻力（电阻超 电势），在外加电压不太大的情况下,把溶液剧烈搅动可以降低浓差极化，但由于电极表面扩散层的存在不 可能把浓差极化完全除去.除此之外还可以加人去极化剂和减小体系的阴值R来降低超电势的值.4析岀电势与电极的平衡电势有何不同？由于超电势的存在，使电解池阴、阳极的析出电势如何变 化？使原电池正、负极的电极电势如何变化？超电势的存在有何不利和有利之处？答:由

17、于超电势的存在，使得舸.析出=伽馄+稠卩m.析出 嗣一定电流密度F，每个电极的实际析岀电势等于逆电势加上或减去电极超电势.趙电势使得电餅池的 阴阳两极随电流密度的增大阳极更正，阴极更负.外加电压变大消耗电动增多.而原电池的阳极随若电流 密度的增加而变小阴极的电势增大总体上原电池的电动势减小，所作的电动减小从能锻消耗上讲无论 原电池或是电解池.极化作用都是不利的但超电势也可以利用如极谱分析.就是利用浓差极化来分析的 一种方法.5.什么叫氢超电势？氢超电势与哪些因素有关？如何计算氢超电势？氢超电势的存在对电解过程有 何利弊？答：氢超电势:由于电极极化某一电流密度下氢的电势鸭可逆与阿逆之间的塾值.一

18、般H2在电极上析 出的超电势很大.氢超电势与电极材料溶液组成、电极表面状态及实验温度有关.1905 Tafel提出经验公式y=a+Q In （/切）电解制由于H超电绅的存在使得电解时需要更多消耗能量.电流效率降低.冇利的地方在于，某些生产过程，如湿法冶金、电解梢炼应用高趙电势的金属作阴极抑制产生氢气的 副反应也町以利用H超电势.使得本来在H，之后阴极上还原的反应也能顺利地在阴极进行.6.在电解时，阴、阳离子分别在、阴极上放电.其放电先后次序有何规律？欲使不同的金属离子用电解 方祛分离，需控制什么条件？答:电解时还原电势愈证，住阴极上.其氧化态愈先还原而析出，在阳极还原电势愈负者.还原态先氧 化

19、而析出.控制外加电压的大小可使具有不同的析出电势的金属离子分步析出而得以分离.7.金属电化学腐蚀的机理是什么？为什么铁的耗氧腐蚀经析氢腐蚀要严車得多？为什么粗锌（杂质 主要是Cu.Fe等）经纯锌在稀H2S（）t溶液中反应得更快？答:金属表面与介质（电解液等）接触时形成原电池而发生电化学作用而引起的腐蚀叫电化学腐蚀.机 理是进行原电池的电化学作用.吸氧腐蚀的夬如n+叫o）= l229V比析氢腐蚀的弼* %大得多即时屯 与0卩。的原电池电势相比屮”吟）与阳2疔组成的电池电动势小得多，所以有锁气存在时Fe的腐蚀 更严重.纯锌在稀H?sa中发生化学腐蚀而含Cu.Fe的粗锌除发生化学腐蚀外.还要发生电化

20、学腐蚀.所以 在稀H2S（）4中粗锌腐蚀较快.8.在铁锅里放一点水,哪一个部位最先出现铁锈？为什么？为什么海轮要比江轮采取更有效的防腐 措施？答：水面附近的部位先岀现铁锈因为水面以下部分是析氢腐蚀水面附近含有Q与H+发生吸氧腐 蚀，吸氧腐蚀比析氢腐浊容易发生.海水中含有电解质容易发生电化学腐蚀.所以海轮比江轮采取更有效的防腐措施.9比较镀锌铁与镀锡铁的防腐效果？ 一旦镀层有损坏两种镀层对铁的防腐效果有何不同？答:在镀层完整时两种保护层并无原则上的区别.但当镀层损坏或不完整时镀锌铁的防腐效果好于 镀锡鉄一旦镀层损坏锡保护层作为阳极与Fe构成原电池.从而加速Fe的腐蚀.但锌保护层会作为阴极先 被腐

21、蚀从而保护Fe不受腐蚀直到保护层被完全腐蚀.10-金属防腐主要有哪些方法？这些防腐方法的原理有何不同？答:金属防腐有以下方法：1非金属保护.,a.保护器保护3电化学保护b.阴极电保护lc阳极电保护4加缓蚀剂保护5钝化保护.11化学电源主要有哪几类？常用的蓄电池有哪几种？各有何优缺点？氮氧燃料电池有何优缺点？ 答:化学电原可以分为:一次电池、二次电池及燃料电池常用蘇电池有：1酸式铅蓄电池2碱式蓄电池3Ag-Zn箔电池 4金属氢化物一像电池、Fe-Ni或CdNi电池铅蓄电池厉史最早,较成熟、价廉、质屋大、保养要求严格易损坏.镰菁电池能够经受剧烈振动，比较经得起放电、保藏维护要求不高质量轻、低温性能

22、好、结构复杂、制造 费用高.Ag-Zn蕃电池单位质量、单位容虽所蓄电能高、能大电流放电经受机械振动、费用昂贵、使用寿命短. 燃料电池的优点：能量转换率高、减少大气污染、比能量岛、髙度的稳定.缺点是:使用电极材料贵重电解液的腐蚀性比较强等.12.试述电解方法在工业上有哪些应用，并举例说明之.答:电解制备2金属离子的分离3电镀4污水处理5铝及其合金的电化学氧化和表面着色.第十一章1、请根据质量作用泄律写出下列基元反应得反应速率表示式(试用各种物质分别表示)。(1 )A+B 二 2P(2)2A+B=2P A + 2B二P+2S(4) 2C 1 +M二C4+M2、(梧季反剂於弘谢就是观姐丿払出II仙

23、翩風丿附甲$両淀就是基元反应?反应Pb(CA)-= Pb+4?： 就是否可推为基元戒应？ 山 零级反应不可能就是基元反应，因为没有零分子反应。一般就是由于总反应机理中得决速步与反应 物得浓度无关，所以对反应物呈现零级反应得特点。零级反应一般岀现在表而催化反应中，决速步就 是被吸附分子在表而上发生反应，与反应物得浓度无关，反应物通常总就是过疑得。基元反应一左具有简单反应级数，但具有简单级数得反应不一定就是基元反应，如比套)+1：(呂)二2111 (g)就是二级反应，但就是一个复杂反应。Pb（GH5）,= Pb+4CJ【,，不可能就是基元反应。根据微观可逆性原理，正、逆反应必须遵循相同得途 径。基

24、元反应最多只有三分子反应，现在逆反应有五个分子，所以逆反应不可能就是基元反应，则正反 应也不可能就是基元反应。3、在气相反应动力学中，往往可以用压力来代替浓度,若反应aA-P为n级反应。式中-就是 以压力表示得反应速率常数,以就是A得分压。所有气体可瞧作理想气体时，请证明（RT） o4、对于一级反应，列式表示当反应物反应掉1/n所需要得时间t就是多少?试证明一级反应得转 化率分别达到5 0 %, 7 5 %, 87、5%所需得时间分别为t , 2 t l/2, 3 t心5、对反应A P,当A反应掉3/4所需时间为A反应掉1/2所需时间得3倍，该反应就是几级 反应?若当A反应掉3/4所需时间为A

25、反应掉1 / 2所需时间得5倍，该反应就是几级反应?请用汁 算式说明。所以，对a二b得二级反应，t 3/4 =3 t 1/50同理，对a二b二c得三级反应=5皿。6、 某一反应进行完全所需时间就是有限得，且等于c0/k（c0为反应物起始浓度），则该反应就 是几级反应？零级7、 请总结零级反应、一级反应与二级反应各有哪些特征?平行反应、对峙反应与连续反应又有 哪些特征？零级反应:c?t作图为直线，斜率为k0,k0得呈:纲为浓度时间厂二t,2二a/2 k。、 一级反应:lnc/t作图为直线,斜率为-k.毗得量纲为时间二t“ln2/ki、 二级反应：1/6t作图为直线，斜率为k“ k得量纲为浓度z

26、时间广，tz= 1/ k=a8、 某总包反应速率常数k与各基元反应速率常数得关系为2応（3/24）山,则该反应得表观活 化能Ea与指前因子与各基元反应活化能与指前因子得关系如何？9、 某泄容基元反应得热效应为10 0 k Jmo 1 _1则该正反应得实验活化能Ea得数值将大于、 等于还就是小于100 kJmol 或就是不能确定？如果反应热效应为-1 0 0 kJmol二则E&得数 值又将如何？对于吸热反应，E大于等于100 kJ - mol _1;对于放热反应,匕值无法确定。10、 某反应得匸值为19 0kJ mo：T,加入催化剂后活化能降为136 kJ设加入催化 剂前后指前因子A值保持不变，则在773K时，加入催化剂后得反应速率常数就是原来得多少倍？ 根据A r rhenius