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中南大学考试试卷2008 - 2009 学年 二 学期 时间110分钟物理化学 课程 40 学时 2.5 学分 考试形式： 闭 卷专业年级： 化工、制药、应化07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、选择题（每题2分，共24分）1. 下列关于连串反应的各种说法中正确的是 ( ) (A) 连串反应进行时，中间产物的浓度一定会出现极大值(B) 连串反应的中间产物的净生成速率等于零(C) 所有连串反应都可以用稳态近似法处理(D) 在不考虑可逆反应时，达到稳定态的连串反应受最慢的基元步骤控制2某反应，无论作用物的初始浓度是多少，在相同时间和温度条件下，无论作用物的消耗浓度为定值，则该反应是 ( ) (A) 负级数反应 (B) 零级反应 (C) 一级反应 (D) 二级反应3. 下列关于催化剂的说法不正确的是 ( )(A) 催化剂不改变反应热 (B) 催化剂不改变化学平衡(C) 催化剂不参与化学反应 (D) 催化剂具有选择性4. 若向摩尔电导率为1.4×10-2S·m2·mol-1的CuSO4水溶液加入1 m3的纯水，则稀释后CuSO4水溶液的摩尔电导率将 ( )(A) 降低 (B) 增高 (C) 不变 (D) 不确定5电极电势可以改变电极反应速率，其直接原因是改变了 ( ) (A) 反应的活化能 (B) 电极过程的超电势 (C) 活性粒子的化学势 (D) 电极-溶液界面的双电层6当电流通过电池时，电极将发生极化。当电流密度增大时，通常将发生( )(A) 原电池的正极电势增高 (B) 原电池的负极电势增高(C) 电解池的阳极电势减少 (D) 无法判断7. 已知，则等于 ( )(A) 0.735V (B) 0.807V (C) 0.44 V (D) 0.699 V8下列电池中，哪个电池的反应为H+ + OH - = H2O ( )(A) Pt, H2(g) | H+ (aq) | OH -(aq) | O2(g), Pt (B) Pt, H2(g) | NaOH (aq) | O2(g), Pt(C) Pt, H2(g) | NaOH (aq) | HCl (aq) | H2(g), Pt(D) Pt, H2(g,p1) | H2O (l) | H2(g, p2), Pt9Langmuir吸附等温式有很多种形式，而最常见的是，但它不适用于( )(A) 多种分子同时被强吸附 (B) 单分子层吸附 (C) 物理吸附 (D) 化学吸附10弯曲液面所产生的附加压强一定 ( ) (A) 等于零 (B) 不等于零 (C) 大于零 (D) 小于零11溶胶与高分子溶液的主要区别在于 ( )(A) 分散相粒子大小不同 (B) 渗透压不同(C) 外观颜色不同 (D) 相状态和热力学稳定性不同12. 下列关于电泳现象的各种阐述中正确的是 ( )(A) 电泳和电解没有本质区别 (B) 外加电解质对电泳的影响很小(C) 胶粒的电泳速度与一般离子的电迁移速度差别很大 (D) 胶粒的电泳速度外加电场的电位梯度无关二、填空题（共16分）1. (3分) 链反应是由链的 、链的 和链的 三个基本步骤构成的。2. (1分) 反应速率与体系中各物质浓度标度的选择 。(填“有关”或“无关”)3. (1分) 对两个不同的化学反应而言，升高温度，活化能大的反应的速率常数的增加量比活化能小的反应的速率常数的增加量 。(填“大”或“小”)4. (2分) 离子独立运动定律适用于 电解质溶液。5. (1分) 在电极上发生反应的物质的量与通过电解池的电量成 比。(填“正”或“反”)6. (2分) 常用的甘汞电极有饱和甘汞电极、摩尔甘汞电极和0.1mol·L-1甘汞电极三种，它们的相对电极电势分别用EB、EM和EG表示，则在298K下，EB EM EG。(填“<”或“>”)7. (2分) 表面活性剂是加入 量就能显著 溶液(或溶剂)表面张力的物质。8. (2分) 溶液表面的吸附现象与固体表面吸附气体的明显区别之一是溶液表面可以产生 吸附，这是因为溶质 溶剂。(填“正”或“负”和“>”或“<”)9. (2分) 溶胶中胶体粒子的粒径在1100 范围内；溶胶一般都具有明显的丁达尔效应，产生这种现象的原因是胶体粒子对光产生了 作用。三、(10分) 某温度下纯水的电导率为4.3×10-5S·m-1，在同温度下加入AgCl，并达饱和后溶液的电导率为1.550×10-4S·m-1。若在1V·m-1电场作用下，Ag + 和Cl-离子在无限稀溶液中的迁移速率分别为5.6×10-6 cm·s-1和6.8×10-6cm·s-1，计算该温度下Ag + 和Cl-的离子淌度及AgCl的溶度积。设离子活度系数均为1。四、(16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，并写出表观速率常数与各元反应速率常数(k1、k2、k3等) 的关系式，及表观反应活化能与各元反应活化能(E1、E2、E3等)的近似关系式。 ，五、(14分) 反应Zn(s) + CuSO4(a=1) = Cu(s) + ZnSO4(a=1)在电池中进行，298K下，测得电池的电动势E=1.0934V，电动势温度系数。写出该电池表达式和电极反应；求该电池反应的rGm、rSm、rHm和Qr。六、(10分) 用电解沉积Cd2+ 的方法分离某中性水溶液中的Cd2+和Zn2+。已知该溶液中Cd2+和Zn2+的浓度均为0.1mol·kg-1，H2在Cd和Zn上的超电压分别为0.48 V和0.70V。试问在298.15K时分离效果怎样?有没有氢析出干扰? (设Cd2+和Zn2的活度近似等于浓度；已知，)七、(10分) 配制某表面活性剂的水溶液，其稀溶液的表面张力随溶液浓度的增加而线性下降，当表面活性剂的浓度为10-4mol·L-1时，表面张力下降了3×10-3N·m-1。请计算293K下该浓度下溶液的表面吸附量和表面张力。已知293K下纯水的表面张力为0.0728 N·m-1。参考答案一、选择题（每题2分，共24分）1. (D) 2.(B) 3. (C) 4. (B) 5.(A) 6.(B) 7. (C) 8.(C) 9.(A) 10.(B) 11.(D) 12. (A) 二、填空题（共16分）1. (3分) 引发 、 传递 和 终止 2. (1分) 有关 3. (1分) 大 4. (2分) （极） 稀 5. (1分) 正 6. (2分) < < 7. (2分) 少 降低 8. (2分) 负 ， < 9. (2分) nm 散射 三、(10分) 解：电势梯度为1 V·m-1时离子的迁移速率称作离子淌度，故Ag+ ： U+ = 5.6×10-4 cm2 ·s-1·V-1 = 5.6×10-8 m2 ·s-1·V-1 (2分)Cl -： U- = 6.8×10-4 cm2 ·s-1·V-1 = 6.8×10-8 m2 ·s-1·V-1 (2分) m,i =ziFUi (1分)Ag +和Cl - 的zi=1，所以 (2分) (2分) (1分)四、 (16分) 解：因为总反应为：2N2O5 4NO2+O2，所以最慢步骤为速控步骤，即 （3分）根据稳定近似有： （2分） （2分）由以上方程解得：，代入速率方程得： （3分）因此，表观速率常数 （2分）又步骤3为最慢步骤，所以 k2>> k3，则， （2分）故表观活化能 E = E1+E3E2 （2分）五、 (14分) 反应Zn(s) + CuSO4(a=1) = Cu(s) + ZnSO4(a=1)在电池中进行，298K下，测得电池的电动势E=1.0934V，电动势温度系数。写出该电池表达式和电极反应；求该电池反应的rGm、rSm、rHm和Qr。解：（1）正极反应：Cu2+(a=1) + 2e Cu(s) （1分）负极反应：Zn(s) Zn2+ (a=1) + 2e （1分）电池表达式： Zn| Zn2+ (a=1) | Cu2+(a=1) | Cu （2分）（2）根据能斯特公式有： （2分）所以：rGm = -zEF = -2×1.0934×96485 = -210993.398J·mol-1 （2分） （2分）rHm = rGm + TrSm = -210993.398 + 298×(-82.78) = -235661.838J·mol-1 （2分）Qr = TrSm = 298×(-82.78)= -24669.67 J·mol-1 （2分）六、(10分)解： 先计算各物质在电极上放电的电极电势，在Cd电极上H2的析出电势： （1分）在Zn电极上H2的析出电势： （1分）而Cd和Zn的析出电势为： （2分） （2分）Cd和Zn的析出电势都大于H2的析出电势，所以没有H2析出干扰，且Cd优先析出 （2分）当Zn析出时，Cd2+浓度应该降为：，解得6.64×10-14 mol·dm-3 （2分）七、(10分)解：依题意有 （3分） 则根据吉布斯吸附等温式得： （3分）因为 = 0， （2分）所以，此浓度条件下溶液的表面张力为： =0 = 0.0728 0.003 = 0.0698 N·m-1 （2分）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)