中南大学物理化学(下)考试.doc

Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date中南大学2010物理化学(下)考试中南大学考试试卷中南大学考试试卷2009 - 2010 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：和，已知反应的活化能E1大于反应的活化能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）Al3+ （B）Mg2+ （C）H+ （D）K+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Dyndall(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0.1mol·kg-1的KCl溶液中，K+ 和Cl- 的离子迁移数的关系为t K+ t Cl-。(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Cu(s) + Cu2+(a2) = 2 Cu+(a1) 的电池： Cu(s) | Cu+(a1) | Cu+(a1), Cu2+(a2) | Pt ， Cu(s) | Cu2+(a2) | Cu+(a1), Cu2+(a2) | Pt ，则两个电池的rGm和E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Debye-Hückel极限公式计算298K时0.01mol·kg-1的NaNO3和0.001mol·kg-1的Mg(NO3)2混合溶液中Mg(NO3)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 Pt,H2()H2SO4(0.01mol·kg1)O2()，Pt已知。 试写出该电池的正、负极反应及电池反应； 试计算此电池的温度系数，rGm，rHm，rSm和Qr； 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Pt作电极电解1mol-dm-3ZnSO4水溶液，T=298.15K。设活度系数均为1，已知H2在Pt电极上的超电势为hH2(Pt) = 0.024V， 若溶液为中性，则在Pt阴极上优先析出何物？ 请计算在什么pH条件下，只析出Zn而H2不析出？ 六、（12分）在298 K、101.325 kPa下，将直径1 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0，重力加速度9.8 m·s-2。若接触角 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NO2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。 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； 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：mNa+ = 0.01mol·kg-1，mMg2+ = 0.01mol·kg-1，mNO3- = 0.012mol·kg-1 所以，该混合溶液中离子强度为： I = ymizi2 (2分)= y (0.01´12 + 0.001´22 + 0.012´12) = 0.013 mol·kg-1 (2分)根据Debye-Hückel极限公式或得： (2分)， 或， (1分)根据可计算出该混合溶液中Mg(NO3)2的平均质量摩尔浓度为： (2分)所以，该混合溶液中Mg(NO3)2的离子平均活度为：或 (1分)由aB =( a±) 得： (1分)或 (1分)四、（16分）解： 该电池的正、负极反应及电池反应为：负极 ： H2() 2H+(mH+ =2×0.01 mol·kg-1 ) + 2e (1分)正极 ： yO2() + 2H+( mH+ =2×0.01mol·kg-1) + 2e H2O(l) (1分) 电池反应： H2() + yO2() = H2O(l) (1分) rGm = -zEF = -2×1.228×96485 = -236967.16J·mol-1 (2分)或rGm = -zEF = -2×1.228×96500 = -237004J·mol-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) Qr = TrSm = 298.15×( -163.89) = -48825.04 J· mol-1 (2分) 若反应热不随温度变化，则rSm也不随温度变化，故： E 273.15 = E 298.15 -E = 1.228 - (-2.123×10-2) = 1.249 V (3分)五、（8分） 解： (2分) (2分) 由以上计算可知，所以在Pt阴极上优先析出H2 (2分)若要只析出Zn而H2不析出，就必须使，即： (1分)-0.7628 > -0.05916pH - 0.024解得： pH > 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r =rm cos = 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 30，则r =rm cos = 5×10-7×0.866 = 4.33×10-7m 故 (2分) (2分)七、（12分）解：解法一、因为总反应为：2N2O5 4NO2+O2，所以， (2分)又 ，其中NO3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) 因为第三步为慢步骤，所以有 k2 >> k3，则 (2分)所以，表观活化能Ea = E1 +E3 E2 (2分)解法二、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NO3为中间产物，根据平衡近似法有： (3分)则：故： (2分) 因为第三步为慢步骤，所以有 k2 >> k3，则 (2分)所以，表观活化能Ea = E1 +E3 E2 (2分)-