中南大学物理化学下考试.docx

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中南大学物理化学下考试

中南大学考试试卷

20092010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：

⑴

和⑵

，已知反应⑴的活化能E1大于反应⑵的活化能E2，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）3+（B）2+（C）（D）

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（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0.1·1的溶液中，和的离子迁移数的关系为tt。

（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（s）+2+（a2）2（a1）的电池：

⑴（s）|（a1）（a1）,2+（a2）|，

，

⑵（s）|2+（a2）（a1）,2+（a2）|，

，

则两个电池的ΔΘ和EΘ的关系为：

，

。

（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ü极限公式计算298K时0.01·1的3和0.001·1的（3）2混合溶液中（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

2（

）｜H24（0.01·－1）｜O2（

），

已知

。

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，Δ，Δ，Δ和；

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）用作电极电解134水溶液，298.15K。

设活度系数均为1，已知H2在电极上的超电势为2（）=0.024V，

⑴若溶液为中性，则在阴极上优先析出何物？

⑵请计算在什么条件下，只析出而H2不析出？

六、（12分）在298K、101.325下，将直径1μｍ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

，

，接触角θ＝0，重力加速度ｇ＝9.8m·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2和O2，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。

，

，

，

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：

=0.01·1，2+=0.01·1，3-=0.012·1

所以，该混合溶液中离子强度为：

I=∑2（2分）

=（0.01´12+0.001´22+0.012´12）=0.013·1（2分）

根据ü极限公式

或

得：

（2分）

，

或

，

（1分）

根据

可计算出该混合溶液中（3）2的平均质量摩尔浓度为：

（2分）

所以，该混合溶液中（3）2的离子平均活度为：

或

（1分）

由=（a±）ν得：

（1分）

或

（1分）

四、（16分）解：

⑴该电池的正、负极反应及电池反应为：

负极：

H2（

）→2（=2×0.01·1）+2e（1分）

正极：

O2（

）+2（=2×0.01·1）+2e→H2O（l）（1分）

电池反应：

H2（

）+O2（

）H2O（l）（1分）

⑵Δ==-2×1.228×96485=-236967.16J·1（2分）

或Δ==-2×1.228×96500=-237004J·1

而该电池反应就是水的生成反应，故：

（2分）

因为

所以

（2分）

而

，则电池的温度系数为：

（2分）

=TΔ=298.15×（-163.89）=-48825.04J·1（2分）

⑶若反应热不随温度变化，则Δ也不随温度变化，故：

E273.15=E298.15-ΔE=1.228-（-2.123×10-2）=1.249V（3分）

五、（8分）解：

⑴

（2分）

（2分）

由以上计算可知，

，所以在阴极上优先析出H2（2分）

⑵　若要只析出而H2不析出，就必须使

，即：

（1分）

-0.7628>-0.05916-0.024

解得：

>12.5（1分）

六、（12分）解：

水在毛细管中的上升是因为弯曲水面上的附加压强所致，

根据杨-拉普拉斯公式

，

其中rθ=5×10-7×1=5×10-7m（3分）

所以，

（2分）

再根据毛细管上升公式

（3分）

若接触角θ＝30○，则rθ=5×10-7×0.866=4.33×10-7m

故

（2分）

（2分）

七、（12分）解：

解法一、

⑴　因为总反应为：

2N2O5⇌422，所以，

（2分）

又∵

，其中3为中间产物，

则根据平衡近似和稳态近似得：

（2分）

根据稳态近似又得：

而：

（2分）

联立解得：

，

∴

（2分）

⑵因为第三步为慢步骤，所以有k2>>k3，则

（2分）

所以，表观活化能=E13–E2（2分）

解法二、

⑴　机理中的第三步为慢步骤，则根据速控步骤近似法取：

（3分）

∵

，其中3为中间产物，根据平衡近似法有：

（3分）

则：

故：

（2分）

⑵因为第三步为慢步骤，所以有k2>>k3，则

（2分）

所以，表观活化能=E13–E2（2分）