武汉大学物理化学期末试题题库剖析
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1 / 18 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9.0 L和2.24 L(标准态下),则生成H2S2O8的物质的量为: ( ) (A) 0.1 mol (B) 0.2 mol (C) 0.3 mol (D) 0.4 mol
2. 5 分 (7149) 7149 试由管孝男速率方程式 d /dt = ka p -μ-kd 导出弗伦德利希吸附等温式 V=k p1/ n 式中 n=+
3. 5 分 (7150) 7150 试由叶洛维奇速率方程式 d /dt=kap e-g -kd eh 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= 0.576 V,则电池反应的 rGm$(298.15 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 11kk垐垎噲垐C, C + B2kP 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 2 / 18
(1) 设阳极和阴极的超电势均为 0.7 V,还原电位均为 1.20 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)= 0.799 V, (Ni2+/Ni)= -0.23 V, (Cd2+/Cd)= -0.402 V 。 H2
在 Ag 上超电势 =0.20 V,在 Ni 上, =0.24 V,在 Cd 上, =0.30 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:
2++Cu+ Cu(s)2Cuƒ
过滤后,溶液中的Cu+可歧化得到纯铜粉,已知,298 K,p下: 2++Cu+ e Cuƒ E
1
= 0.02 V
+Cu+ e Cu(s)ƒ E
2
= - 0.57 V
如果使一种含铜量为3 kg·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 = k p2 (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)/kPa p(H2)/kPa 半寿期/s T/K 1 80.0 1.33 19.2 1093 2 80.0 2.66 ? 1093 3 / 18
3 1.33 80.0 830 1093 4 2.66 80.0 ? 1093 5 80.0 1.33 10 1113 (1) 求所缺半寿期数据 (2) 求1 093 K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1 093 K时,p0(NO)=2.66 kPa, p0(H2)=1.33 kPa ,求该反应半寿期。
13. 10 分 (7712) 7712 设将某单元酸 (HR) 0.0013 kg 溶于 0.1 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() 298 K,0.1 dm3蒸馏水达到平衡时,测得膜外 pH = 3.26,膜电势为 34.9 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=400 nm单色光照含有H2+Cl2之反应池,被 Cl2吸收的光强为Ia=11×10-7 J·s-1,照射一分钟后,p(Cl2)由27.3 kPa降为20.8 kPa(已校正为273 K时之压力)求量子产率(反应池体积为100 cm3),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·p n=+ ∴ =(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 kape g =kde h (2分) e (h+g)=ka/kdp ∴ =1/(h+g)·ln(ka/kd·p)=1/·ln(A0p) (3分) 4 / 18
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)
rGm$= -zEF = -55.60 kJ·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 << k2[B]
6. 5 分 (7652) 7652 [答] (B) (A) (C) (A)
7. 5 分 (4860) 4860 [答] (1) 1.9 V ; 0.5 V (3分) (2) 高 (2分)
8. 5 分 (4476) 4476 [答] (1) 增加
(2) M1与 M2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)Tpn,,B, 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 5 / 18
三、计算题 ( 共 4题 50分 ) 11. 15 分 (6718) 6718 [答] 反应前Cu2+浓度为:3/63.55 mol·kg-1= 0.0472 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)+0.0591lg[Cu+]= E1(Cu2+|Cu+)+0.0591lg{[Cu2+]/[Cu+]} (5分) 已知E2(Cu+|Cu) –E1(Cu2+|Cu+)= -0.59 V 故lg{[Cu2+]/[Cu+]2}= -0.59/0.0591= - 9.98 即Cu2+几乎全部变为Cu+,x ≈0.0472 mol·kg-1=[Cu+] (5分) [Cu2+]=9.3×10-13 mol·kg-1 (2分) 故溶液中铜的总浓度为: 2x= 0.0994 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)=19.2 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)= 4.15 s (4分) (2) 据反应1, k(表)=kp2(NO) =0.69/19.2 =0.036 s-1 k =5.6×10-12 Pa-2·s-1 (3分) (3) 反应1与5比较 ,ln(k2/k1)=(Ea/R)(1/T1-1/T2), Ea=329.9 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:
22,22HH0
11pp = 8 k t, t1/2 =3.8×104 s
13. 10 分 (7712) 7712 [答] (1) 根据膜电势公式 △ (,) = () - () = RT/F×ln[ a(H+,)/a(H+,)] 即 pH() = pH() -△ (,) / 0.05916 = 2.67 (4分) (2) 根据 pH 值分别求得 H+ 浓度为 [H+] = 0.0005488 mol·dm-3 (2分)