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物理化学练习题与答案

第七章电解质溶液

 一、选择题

1.

用同一电导池分别测定浓度为0.01mol·kg-1和0.1mol·kg-1的两个电解质溶液,

其电阻分别为1000和500,则它们依次的摩尔电导率之比为(B)

(A)1:

5

(B)5:

1

(C)10:

5

(D)5:

10

 

2.298K时,0.005mol·kg-1的KCl和0.005mol·kg-1的NaAc溶液的离子平均活

度系数分别为,1和,2,则有(A)

(A),1=,2(B),1>,2

(C),1<,2(D),1≥,2

 

3.在HAc解离常数测定的实验中,总是应用惠斯顿电桥。

作为电桥平衡点的指零仪器,结合本实验,不能选用的是:

(D)

(A)耳机(B)电导率仪

(C)阴极射线示波器(D)直流桥流计

 

4.1-1型电解质溶液的摩尔电导率可以看作是正负离子的摩尔电导率之和,这一规律只适用于:

(C)

(A)(A)强电解质

(B)(B) 弱电解质

(C)(C)无限稀释电解质溶液

(D)(D)摩尔浓度为1的溶液

 

二、填空题(共7题14分)

11.2分(3892)

3892

CaCl2摩尔电导率与其离子的摩尔电导率的关系是:

_____________________________。

 

12.2分(4069)

4069

0.3mol·kg-1Na2HPO4水溶液的离子强度是_____0.9_____________mol·kg-1。

 

13.2分(4070)

4070

浓度为0.1mol·kg-1的MgCl2水溶液,其离子强度为______0.3_____________mol·kg-1。

 

14.2分(3822)

3822

有下列溶液:

(A)0.001mol·kg-1KCl

(B)0.001mol·kg-1KOH

(C)0.001mol·kg-1HCl

(D)1.0mol·kg-1KCl

其中摩尔电导率最大的是(C);最小的是(D)。

 

三、计算题

125℃时,浓度为0.01,mol·dm-3的BaCl2水溶液的电导率为0.2382,

,而该电解质中的钡离子的迁移数t(Ba2+)是0.4375,计算钡离子和氯离子的电迁移率U(Ba2+)和U(Cl-)。

 

2.25℃时,KCl和NaNO3溶液的无限稀释摩尔电导率及离子的无限稀释迁移数如下:

/(S·m2·mol-1)t,+

KCl1.4985×10-20.4906

NaNO31.2159×10-20.4124

计算:

(1)氯化钠溶液的无限稀释摩尔电导率

(NaCl)

(2)氯化钠溶液中Na+的无限稀释迁移数t(Na+)和无限稀释淌度U(Na+)。

 

参考答案

 

一、选择题

1.[答](B)

2.[答](A)

 3.[答](D)4.[答](C)二、填空题

1[答]

2.[答]0.93.[答]0.3(2分)

4.[答](C)(D)

 

三、计算题

1[答]

(3分)

2[答]

(NaCl)=

(Na+)+

(Cl-)

=t

(NaNO3)+t

(KCl)

=1.2647×10-2S·m2·mol-1

t

=

(Na+)/

(NaCl)=0.3965

U

=

(Na+)/F=5.200×10-8m2·s-1·V-1

 

 

 

第八章可逆电池的电动势及其应用

 

 

一、选择题

1.常用的甘汞电极的电极反应Hg2Cl2(s)+2e-

2Hg(l)+2Cl-(aq)

设饱和甘汞电极、摩尔甘汞电极和0.1mol·dm-3甘汞电极的电极电势相应地为

1、2、3,则298K时,三者之相对大小是:

(B)

(A)1>2>3

(B)1<2<3

(C)2>1>3

(D)3>1=2

 

2.有下列两个浓差电池(a1

(1)Cu(s)│Cu2+(a1)‖Cu2+(a2)│Cu(s)

(2)Pt│Cu2+(a1),Cu+(a')‖Cu2+(a2),Cu+(a')│Pt

它们的电池反应与电动势E1和E2之间的关系为:

(D)

(A)电池反应相同,E1=E2

(B)电池反应不同,E1=E2

(C)电池反应相同,E1=2E2

(D)电池反应相同,E2=2E1

 

3.Ag棒插入AgNO3溶液中,Zn棒插入ZnCl2溶液中,用盐桥联成电池,其自发电池的

书面表示式为:

(B)

(A)(A)Ag(s)|AgNO3(m1)||ZnCl2(m2)|Zn(s)

(B)(B) Zn(s)|ZnCl2(m2)||AgNO3(m1)|Ag(s)

(C)(C)Ag(s)|AgNO3(m1)|ZnCl2(m2)|Zn(s)

(D)(D)AgNO3(m1)|Ag(s)||Zn(s)|ZnCl2(m2)

 

4.一个电池反应确定的电池,E值的正或负可以用来说明:

(C)

(A)电池是否可逆(B)电池反应是否已达平衡

(C)电池反应自发进行的方向(D)电池反应的限度

 

二、填空题

1.已知(Zn2+,Zn)=-0.763V,(Fe2+,Fe)=-0.440V。

这两电极排成自发电

池时,E=_0.323_______V,当有2mol电子的电量输出时,电池反应的K=_8.53x1010_______。

 

2.  将反应Hg22++SO42-→Hg2SO4(s)设计成电池的表示式为:

____________________________________________________________________。

 

3.  将反应H2(g)+PbSO4(s)→Pb(s)+H2SO4(aq)设计成电池的表示式为:

___________________________________________________________________。

 

4.将反应H+(a1)→H+(a2)设计成电池的表示式为:

___________________________________________。

 

三、计算题

1.298K时,有下列电池:

Pt,Cl2(p)|HCl(0.1mol·kg-1)|AgCl(s)|Ag(s),试求:

(1)电池的电动势;

(2)电动势温度系数和有1mol电子电量可逆输出时的热效应;

(3)AgCl(s)的分解压。

已知∆fHm(AgCl)=-1.2703×105J·mol-1,Ag(s),AgCl(s)和Cl2(g)的规定熵值Sm分别为:

42.70,96.11和243.87J·K-1·mol-1。

 

2.在298K,将金属银Ag插在碱溶液中,在通常的空气中银是否会被氧化?

(空气中氧气分压为0.21p)试设计合适的电池进行判断。

如果在溶液中加入大

量的CN-,情况又怎样?

已知:

[Ag(CN)2]-+e-─→Ag(s)+2CN-,=-0.31V

(O2,OH-)=0.401V,(Ag2O,Ag)=0.344V

四、问答题

在25℃时,利用下述反应设计电池,怎样才能使该可逆电池的电动势变为零?

H2(g,101.325kPa)+Cu2+[a(Cu2+)]─→2H+(a

)+Cu(s)

已知25℃时,Cu2+/Cu的标准电极电位为0.337V。

 

参考答案

 

一、选择题

1.[答](B)=-RT/F×lna(Cl-)

 2.[答](D)

 3.[答](B)

 4.[答](C)

 

二、填空题

1.[答]E=0.323VK=8.46×1010

 2.[答]Hg(l)|Hg2SO4(s)|SO42-(aq)||Hg22+(a)|Hg(l)3.[答]Pt,H2(g)|H2SO4(aq)|PbSO4(s)|Pb(s)

4.[答]Pt,H2(p)|H+(a2)||H+(a1)|H2(p),Pt三、计算题

1

[答]电池反应为:

AgCl(s)→Ag(s)+

Cl2(p)

得E=-1.105V

⑵Qr=T∆rSm=2.042×104J

 

2

 

[答]

Ag2O(s)│Ag(s)│OH-(a)│O2(0.21p)│Pt

电池反应:

2Ag(s)+(1/2)O2(0.21p)─→Ag2O(s)

E=E-RT/2F×ln(1/a(O2))1/2

=(O2,OH-)-(Ag2O,Ag)-0.05915/2×lg1/(0.21)1/2

=0.0470V

E>0电池为自发的,表明Ag在OH-溶液中会被氧化,加入CN-

后,(Ag(CN),Ag)=-0.31V<(Ag2O,Ag),这时负极发生Ag

氧化成Ag(CN)

的反应,而不是生成Ag2O的反应。

四、问答题

[答]

设计电池:

H2(g,101.325kPa)│HCl(a1)‖CuSO4(a2)│Cu(s)

E=E-RT/2F×ln[a2(H+)/a(Cu2+)]

=(Cu2+/Cu)-0.05916/2lg[a2(H+)/a(Cu2+)]

(1)对HCl而言:

a=()2(m/m)2,若取a+=a-,=1

则(a+)2=(m/m)2

(2)对CuSO4而言:

a=()2(m/m)2,若取a+=a-,=1

则a+=m/m

E=(Cu2+/Cu)-0.02958lg[(m(HCl))2/m(CuSO4)]

欲使E=0必须满足

(m(HCl))2/m(CuSO4)=2.48×1011

 

第九章电解与极化

 

 

一、选择题

1.极谱分析中加入大量惰性电解质的目的是:

(C)

(A)增加溶液电导

(B)固定离子强度

(C)消除迁移电流

(D)上述几种都是

 

2.298K、0.1mol·dm-3的HCl溶液中,氢电极的热力学电势为-0.06V,电解此溶液

时,氢在铜电极上的析出电势

为:

(C)

(A)大于-0.06V

(B)等于-0.06V

(C)小于-0.06V

(D)不能判定

 

3.25℃时,H2在锌上的超电势为0.7V,(Zn2+/Zn)=-0.763V,电解一含有

Zn2+(a=0.01)的溶液,为了不使H2析出,溶液的pH值至少应控制在(A)

(A)pH>2.06

(B)pH>2.72

(C)pH>7.10

(D)pH>8.02

 

4.通电于含有相同浓度的Fe2+,Ca2+,Zn2+,Cu2+的电解质溶液,已知

(Fe2+/Fe)=-0.440V,(Ca2+/Ca)=-2.866V

(Zn2+/Zn)=-0.7628V,(Cu2+/Cu)=0.337V

当不考虑超电势时,在电极上金属析出的次序是:

(A)

(A)Cu→Fe→Zn→Ca

(B)Ca→Zn→Fe→Cu

(C)Ca→Fe→Zn→Cu

(D)Ca→Cu→Zn→Fe

 

二、填空题

1.电解过程中,极化作用使消耗的电能________;在金属的电化学腐蚀过程中,极

化作用使腐蚀速度________。

 

2.电解工业中,为了衡量一个产品的经济指标,需要计算电能效率,它的表达式是

________________________________________。

 

3.已知电极

(1)Pt│H2,H+,

(2)Pt│Fe3+,Fe2+,和(3)Pb│H2,H+的交换电流密度je分别为:

(1)0.79mA·cm-2;

(2)2.5mA·cm-2;(3)5.0×10-12A·cm-2。

当它们在298K处于平衡态时,每秒有多少电子或质子通过双电层被输送?

(1)_____________cm-2·s-1;

(2)_____________cm-2·s-1;(3)_____________cm-2·s-1。

 

4已知(Fe2+/Fe)=-0.440V,(Cu2+/Cu)=0.337V,在25℃,p时,

以Pt为阴极,石墨为阳极,电解含有FeCl2(0.01mol·kg-1)和CuCl2

(0.02mol·kg-1)的水溶液,若电解过程不断搅拌溶液,且超电势可忽略不计,则最

先析出的金属是______。

 

三、计算题

1在25℃时,用铜片作阴极,石墨作阳极,对中性0.1mol·dm-3的CuCl2溶液进行电解,

若电流密度为10mA·cm-2,

(1)问:

在阴极上首先析出什么物质?

已知在电流密度为

10mA·cm-2时,氢在铜电极上的超电势为0.584V。

(2)问:

在阳极上析出什么物质?

已知氧气在石墨电极上的超电势为0.896V。

假定氯气在石墨电极上的超电势可忽略不计。

已知:

(Cu2+/Cu)=0.337V,(Cl2/Cl-)=1.36V,(O2/H2O,OH-)=0.401V。

 

2用Pt做电极电解SnCl2水溶液,在阴极上因H2有超电势故只析出Sn(s),在阳极

上析出O2,已知

=0.10,

=0.010,氧在阳极上析出的超电势为0.500V,

已知:

(Sn2+/Sn)=-0.140V,(O2/H2O)=1.23V。

(1)写出电极反应,计算实际分解电压

(2)若氢在阴极上析出时的超电势为0.500V,试问要使

降至何值时,才开始析

出氢气?

 

四、问答题

解释理论分解电压和实际分解电压,并简要说明其不一致的原因

 

 

参考答案

 

一、选择题

1.[答](C)

2.[答](C)

3.[答](A)

4.[答](A)

二、填空题

1.[答]增加;减少

2.[答]

电能效率=

3.

[答]电子的电流密度是je/e,因每个电子携带电量大小为e,则:

(1)4.94×1015cm-2·s-1

1.56×1016cm-2·s-1

(3)3.12×107cm-2·s-1

4.[答]

(Fe2+/Fe)=+RT/2F×ln0.01=-0.4992V

(Cu2+/Cu)=+RT/2F×ln0.02=0.2868V

最先析出的是Cu

 

三、计算题(共6题60分)

1[答]阴极:

(Cu2+/Cu)=(Cu2+/Cu)+(RT/F)ln(Cu2+)=0.308V.

(H+/H2)=(H+/H2)+(RT/F)ln(H+)-(H2)=-0.998V

所以在阴极上首先析出Cu

阳极:

(Cl2/Cl-)=(Cl2/Cl-)-(RT/F)ln(Cl-)=1.40V

(O2/H2O,OH-)=(O2/H2O,OH-)-(RT/F)ln(OH-)+(O2)=1.71V

所以在阳极上首先析出Cl2

 

2[答]

(1)阴极:

Sn2++2e-──→Sn(s)

阳极:

H2O-2e-──→

O2(g)+2H+

阴=(Sn2+/Sn)+(RT/2F)ln(Sn2+)=-0.170V

阳=(O2/H2O)+(RT/2F)ln2(H+)+(O2)=1.612V

E(分解)=阳-阴=1.78V

(2)当H2析出时

(H+/H2)-(H2)=(Sn2+/Sn)

(H+)=0.01+[0.1-(Sn2+)]×2(Sn2+)《(H+)

=0.21

=>(Sn2+)=2.9×10-14

四、问答题

[答]理论分解电压------可逆电解时的分解电压,在数值上等于可逆电池的电动势.

实际分解电压------实际电解时的最小分解电压,在数值上等于电流-电压曲线

上直线部分外延到电流为零处的电压。

两者不一致的原因:

电流I≠0时,电极有极化

 

 

第十章化学动力学基础

(一)

 

 

一、选择题

1.反应A+BC→AB+C的焓变rHm>0,A,C是自由基,AB,BC

是分子AB,BC的摩尔键焓。

以下哪个关系式可以近似估算该反应的活化能Ea?

()

(A)0.055AB(B)0.055AB+rHm

(C)0.055BC(D)0.055BC-rHm

 

2.若反应A+B==C+D正逆向均为二级反应,则平衡常数K与正逆向速率常数k+,k-间的关系为:

()

(A)K>k+/k-

(B)K

(C)K=k+/k-

(D)K与k+/k-关系不定

 

3.某二级反应,反应物消耗1/3需时间10min,若再消耗1/3还需时间为:

()

(A)10min

(B)20min

(C)30min

(D)40min

 

4.化学反应速率常数的Arrhenius关系式能成立的范围是:

()

(A)对任何反应在任何温度范围内

(B)对某些反应在任何温度范围内

(C)对任何反应在一定温度范围内

(D)对某些反应在一定温度范围内

 

二、填空题

1.反应aA→P,已知反应物消耗5/9所需时间是它消耗1/3所需时间的2倍,

则该反应的级数为_______,其计算式为。

 

2.2A+B=2C已知反应某一瞬间,rA=12.72mol·dm-3·h-1,则

rB=,rC=___________________。

 

3.在300K时,鲜牛奶5h后即变酸,但在275K的冰箱里,可保存50h,牛

奶变酸反应的活化能是______________________________________。

 

4.丁二烯的液相聚合反应,实验已确定对丁二烯为一级,并测得在323K时,其速率常数为3.300×10-2min-1,当丁二烯的转化率为80%时,反应时间为__________________。

 

三、计算题

1某溶液中的反应A+B→P,当[A0]=1×10-4mol·dm-3,

[B0]=1×10-2mol·dm-3时,实验测得不同温度下吸光度随时间的变化如下表:

t/min057130∞

298KA(吸光度)1.3901.0300.7060.100

308KA(吸光度)1.4600.5420.2100.110

当固定[A0]=1×10-4mol·dm-3,改变[B0]时,实验测得t

随[B0]的变化

如下:

(298K)

[B0]/mol·dm-31×10-22×10-2

t

/min12030

设速率方程为r=k[A][B],求,及k和Ea。

 

2硝基异丙烷在水溶液中与碱的中和反应是二级反应,其速率常数可用下式表示:

lnk=-7284.4/(T/K)+27.383

时间以min为单位,浓度用mol·dm-3表示

(甲)计算反应的活化能Ea

(乙)在283K时,若硝基异丙烷与碱的浓度均为0.008mol·dm-3,求反应的半衰期。

 

四、问答题

A和B按化学计量反应生成P,即A+B─→P。

若混合0.01mol·dm-3A和

10mol·dm-3B,发现A浓度的对数对时间作图是一直线。

(A)问A的反应级数

(B)写出与动力学和化学计量相一致的机理

(C)按所写的机理,B的反应级数是多少?

(D)A消耗的半衰期是100s,若B的浓度从10mol·dm-3变到20mol·dm-3,

半衰期会是多少?

(E)由(D)所给的半衰期,计算A与B反应的速率常数并标明单位。

 

 

参考答案

一、选择题

1.

[答](B)

 

2.[答](D)

 

3.[答](C)

 

4.[答](D)

二、填空题

1[答]

 

2.[答]rB=6.36mol·dm-3·h-1,rC=12.72mol·dm-3·h-1

 

3.[答]63.1kJ·mol-1

ln(k2/k1)=ln(50/5)=(Ea/8.314)(1/275-1/300)

 

4.[答]t=(1/k)ln(c0/c)=48.78min

三、计算题

1[答]cB,

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