物理化学练习题与答案.docx
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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) 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,
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