(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)
⑴
得E=-1.105V
⑵Qr=T∆rSm=2.042×104J
⑶
;
;
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,