中南大学考试试卷
2009 -- 2010 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:⑴B A 1?→?k 和⑵C A 2?→?k ,已知反应⑴的活化能E 1大于反应⑵的
活化能E 2,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 )Al 3+ (B )Mg 2+ (C )H + (D )K +
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Dyndall(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0.1mol·kg -1的KCl 溶液中,K + 和Cl -
的离子迁移数的关系为t K + t Cl -。(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Cu(s) + Cu 2+(a 2) === 2 Cu +(a 1) 的电池:
⑴ Cu(s) | Cu +(a 1) || Cu +(a 1), Cu 2+(a 2) | Pt ,Θ?1m r ,G ,Θ1
E ⑵ Cu(s) | Cu 2+(a 2) || Cu +(a 1), Cu 2+(a 2) | Pt ,Θ?2m r ,G ,Θ2E
则两个电池的Δr G m Θ和E Θ的关系为:Θ?1m r ,G Θ?2m r ,G ,Θ1E Θ
2E 。(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Debye-Hückel 极限公式计算298K 时0.01mol·kg -1的NaNO 3和0.001mol·kg -1的Mg(NO 3)2混合溶液中Mg(NO 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
Pt,H 2(Θp )|H 2SO 4(0.01mol ·kg -1)|O 2(Θp ),
已知-12m f mol -285.83kJ O(l)]H ?=?Θ[H 。
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,Δr G m ,Δr H m ,Δr S m 和Q r ;
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Pt 作电极电解1mol -dm -3ZnSO 4水溶液,T =298.15K 。设活度系数均为1,已知
H 2在Pt 电极上的超电势为ηH 2(Pt) = 0.024V ,V 762802Z n/Z n .-=Θ+
E ⑴ 若溶液为中性,则在Pt 阴极上优先析出何物?
⑵ 请计算在什么pH 条件下,只析出Zn 而H 2不析出?
六、(12分)在298 K 、101.325 kPa 下,将直径1 μm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-1O H m mN 75.722?=σ,-3O H m kg 10002
?=ρ,接触角θ=0,重力加速度g=9.8 m ·s -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NO 2和O 2,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。
3252NO NO ,O N 11+??→?E k ,, 5232O N NO NO 22??→?+E
k ,, )(,慢NO O NO NO NO 223233++??→?+E k , 232NO NO NO 44??→?+E k ,
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:
m Na + = 0.01mol·kg -1,m Mg 2+ = 0.01mol·kg -1,m NO 3- = 0.03mol·kg -1 所以,该混合溶液中离子强度为:
I = ∑m i z i 2 (2分)
= (0.01?12 + 0.001?22 + 0.03?12) = 0.013 mol·kg -1 (2分) 根据Debye-Hückel 极限公式I I
z z +-=-+±15090||.lg γ 或I z z ||.lg -+±-=5090γ得: (2分)
1402001301013012509023Mg(NO ...|)(|.lg ),-=+-??-=±γ, 7867023Mg(NO .),=±γ 或11610013012509023Mg(NO ..|)(|.lg ),-=-??-=±γ,7655023Mg(NO .),=±γ (1分) 根据-+-++-+±=νννν1)(m m m 可计算出该混合溶液中Mg(NO 3)2的平均质量摩尔浓度为:
-132Mg(NO kg mol 0208003001023?=?=±...),m (2分)
所以,该混合溶液中Mg(NO 3)2的离子平均活度为:
016400208078670232323Mg(NO Mg(NO Mg(NO ...),),),=?=?=Θ±±±m m a γ 或015900208076550232323Mg(NO Mg(NO Mg(NO ...),),),=?=?=Θ±±±m m a γ (1分) 由a B =( a ±)ν 得: (1分)
633Mg(NO Mg(NO 10414016402323-±?===.).(),)a a
或633Mg(NO Mg(NO 10024015902323-±?===.).(),)a a (1分)