物理化學(xué)第九章模擬試卷及答案

1、物理化學(xué)第九章模擬試卷 A班級姓名分數(shù)一、選擇題 ( 10 題 20 分 )2 分極譜分析中加入大量惰性電解質(zhì)的目的是：()增加溶液電導(dǎo)固定離子強度消除遷移電流上述幾種都是2 分將鉛蓄電池在 10.0 A 電流下充電 1.5 h，則 PbSO4分解的量為：（M(PbSO )=303 ）()r4(A) 0.1696 kg(B) 0.0848 kg(C) 0.3392 kg(D) 0.3564 kg2 分在還原性酸性溶液中, Zn的腐蝕速度較Fe為小, 其原因是：()(A) (Zn2+/ Zn)(平) (Fe2+/ Fe)(平)(B) (Zn2+/ Zn) (Fe2+/ Fe)2(H+/H2)(平

2、, Zn) (H+/ H)(平, Fe)2(D) (H+/ H )(Zn) 2.06(B)pH 2.72(C)pH 7.10(D)pH 8.02析出，溶液的 pH 值至少應(yīng)控制在()2 分一貯水鐵箱上被腐蝕了一個洞，今用一金屬片焊接在洞外面以堵漏，為了延長鐵箱的壽命，選用哪種金屬片為好？()銅片鐵片鍍錫鐵片鋅片2 分金屬活性排在H2之前的金屬離子, 如Na+ 能優(yōu)先于H+在汞陰極上析出, 這是由于：()2(A) (Na+/ Na) (H+/ H )22(B) (Na) (H )2(C) (Na+/ Na) (H+/ H )222 分,這表明 ：()負極反應(yīng)的恢復(fù)平衡的速率大, 容易出現(xiàn)極化正極

3、反應(yīng)的恢復(fù)平衡的速率大, 容易出現(xiàn)極化負極反應(yīng)的恢復(fù)平衡的速率小, 容易出現(xiàn)極化正極反應(yīng)的恢復(fù)平衡的速率小, 容易出現(xiàn)極化2 分下列示意圖描述了原電池和電解池中電極的極化規(guī)律, 其中表示原電池陽極的是：()曲線1(B) 曲線2(C) 曲線3(D) 曲線42 分298 K、0.1 moldm-3 的 HCl 溶液中，氫電極的熱力學(xué)電勢為 -0.06 V，電解此溶液時，氫在銅電極上的析出電勢 H2為：()大于 -0.06 V等于 -0.06 V小于 -0.06 V不能判定*.2 分電解金屬鹽的水溶液時, 在陰極上 ：()還原電勢愈正的粒子愈容易析出還原電勢與其超電勢之代數(shù)和愈正的粒子愈容易析出還原

4、電勢愈負的粒子愈容易析出還原電勢與其超電勢之和愈負的粒子愈容易析出二、填空題 ( 共 9 題 18 分 )2 分電解氫氧化鉀溶液，制備氫氣和氧氣的陽極反應(yīng)是；陰極反應(yīng)是。2 分電解工業(yè)中, 為了衡量一個產(chǎn)品的經(jīng)濟指標，需要計算電能效率, 它的表達式是 。2 分將一 Pb 酸蓄電池在 10.0 A 電流下充電 1.5 h，則 PbSO4分解的質(zhì)量為。（已知M(PbSO )=303gmol-1 ）42 分電解過程中，極化作用使消耗的電能；在金屬的電化學(xué)腐蝕過程中，極化作用使腐蝕速度。2 分以 Cu 為電極，電解 1 moldm-3 CuSO4溶液 (pH = 3), 則在陰極上的電極反應(yīng) ，陽極上

5、的電極反應(yīng)。已知： H2在 Cu 電極上, = 0.5 V, (Cu2+/Cu)= 0.337 V ，O 在 Cu 電極上,= 0 V, (O /H+,H O)= 1.229 V 。2222 分從能量的利用上看，超電勢的存在有其不利的方面。但在工業(yè)及分析等方面，超電勢的現(xiàn)象也被廣泛的應(yīng)用, 試舉出二個利用超電勢的例子, 。2 分從理論上分析電解時的分解電壓, E強度I 的增加而。=, 而且隨電流分解2 分超電勢測量采用的是三電極體系, 即研究電極、輔助電極和參比電極, 其中輔助電極的作用是, 參比電極的作用是。2 分氫氣在金屬電極上析出時, 根據(jù)條件不同, 超電勢隨電流密度變化關(guān)系分別可用e=

6、R j 或 =a + b lgj 表示, 前者適用于情況, 而后者適用于e 情況。三、計算題 ( 共 5 題 40 分 )20. 10 分2107j/Acm-2/V6.30.652107j/Acm-2/V6.30.65280.7341000.79中測得了下列析氫超電勢。j 和 。021. 10 分298 K 時, 用Pb 為電極來電解0.100 moldm-3SO (=0.265)。 在電解過程中,24把Pb 陰極與另一摩爾甘汞電極相聯(lián)接， 當Pb 陰極上氫開始析出時, E=1.0685 V,分解試求H 在Pb 電極上的超電勢(H SO只考慮一級電離), 已知摩爾甘汞電極的氫標電勢224=0.

7、2800 V 。甘汞22. 10 分298 K，p時，以 Pt 為陰極，C（石墨）為陽極，電解含CdCl(0.01 molkg-1) 和CuCl2(0.02 molkg-1)的水溶液，若電解過程中超電勢可忽略不計，2（設(shè)活度系數(shù)均為 1，已知 (Cd2+/Cd) = -0.402 V， (Cu2+/Cu) = 0.337 V， (Cl /Cl-) = 1.36 V， (O /H O,H+) = 1.229 V ) (不考慮水解)試問：222（甲）何種金屬先在陰極析出？（乙）第二種金屬析出時，至少須加多少電壓？（丙）當?shù)诙N金屬析出時，第一種金屬 離子在溶液中的濃度為若干？（丁）事實上 O(g)

8、 在石墨上是有超電勢的，若設(shè)超電勢為 0.6 V，則陽極上2首先應(yīng)發(fā)生什么反應(yīng)？5 分1 molkg-1 HCl 中, 有兩種不同的金屬Pt Hg, 今維持兩者的電勢相等(-0.40 V),298 K 時，1 h 內(nèi)不同金屬上H2的析出量。已知在Pt,Hg 上, 析出H2的交換電流密度j7.910-4 0.7910-12 Acm-2 (設(shè)傳遞系數(shù) =0.5)。05 分某儀器所需載氣為氫氣，擬用電解水法制備， 2HO = 2H + O當所需氫氣(處222在標準狀態(tài)下)流量為 210-4 m3min-1 時，問儀器工作 10 h, 電解槽需耗電量(Q) 為若干？電解槽電極（面積 A 為 0.1m2

9、）上的電流密度 (j) 為多少？四、問答題 ( 共 3 題 20 分 )25. 10 分氫析出的遲緩放電理論所述的機理，可簡單地寫成如下的形式：Hs+e- Hs (決速步)Hs+Hs+e-H2假設(shè) Hs+H+, 試導(dǎo)出Tafel公式 = a + b lnj 。5 分298 K 時, 某鋼鐵容器內(nèi)盛 pH = 4.0 的溶液，試通過計算說明此時鋼鐵容器是否會被腐蝕？假定容器內(nèi) Fe2+濃度超過 10-6 moldm-3 時，則認為容器已被腐蝕。已知： (Fe2+/Fe) = -0.4402 V，H 在鐵上析出時的超電勢為 0.40 V。25 分H O2在Ag 0.1A cm-2 0.87 0.9

10、8 V。 試Ag NaOH 溶液中電解時, 在此電流密度下的外加電壓應(yīng)為多少?(忽略電解池內(nèi)部電壓降)E (O -H )=1.229 V 。22參考答案一、選擇題 ( 10 題 20 分 )2 分答 (C)(2 分)2 分答 (B)2 分答 (D)2 分答(A)2 分答(D)2 分答 (D)2 分答 (C)8.2 分 (答 (B)9.2 分答(C)*.2 分答(B)二、填空題 ( 共 9 題 18 分 )2 分答2OH- (1/2)O + H O + 2e-22H O + 2e- H22+ 2OH-22 分答電能效率 =實際消耗的電能2 分答PbO+ Pb + 2H SO 2PbSO + 2H

11、 O(5 分)22442(10 A1.53600 s)/(96500 Cmol-1 )1/2303 gmol-1 = 84.8g2 分答增加；減少2 分答陰極：Cu2+ + 2e- Cu陽極：Cu - 2e- Cu2+2 分答 極譜分析的滴汞電極, 鉛蓄電池的充電, 氯堿工業(yè), 電鍍雜質(zhì)的分離等.2 分答E分解=E+可逆陰+IR陽增加2 分答 提供電流, 使研究電極極化; 測量研究電極的超電勢值。2 分答 低超壓(1 分)高超壓(1 分)三、計算題 ( 共 5 題 40 分 )20. 10 分答 =lnj +(RT/ F)lnj(1)(4 分)0根據(jù)直線方程(1)及所列數(shù)據(jù),可得0.650.7

12、30.79lnj-14.28-12.79由此可得 =0.51-11.51(3分) =3.95 Acm-20(3分)21. 10 分答 氫剛在Pb 極上析出時, 陰極電勢為 (H )= (甘汞)-E(分解) =0.2800 V-1.0685 V= -0.7885 V(2 分)2而氫電極的平衡電勢為 2 (H) / p$ 2 (H+/H ) =-0.05915lg (H + ) 0.05915lg (H+)2=H+/H , 平) -H) =0.6952 V=-0.0933 V(4 分)陰22氫氣逸出, 其壓力 p(H )p.2(4 分)22. 10 分答(1) (Cd2+/Cd) = -0.461

13、2 V (Cu2+/Cu) = 0.2868 V (H+/H ) = -0.413 V2所以陰極上首先是 Cu2+ 還原成 Cu。(3 分)(2) 陽極反應(yīng)：H2O 2H+ (1/2)O + 2e-2銅析出后 H+ = 20.02 molkg-1 (O /HO) = (O/H O) + RT/2Flna2(H+) = 1.1463 V2所以2= (O22/H O) - (Cd2+/Cd) = 1.6075 V(3 分)分解22(3) (Cd2+/Cd) = (Cu2+/Cu)= (Cu2+/Cu) + 0.05915/2lg a(Cu2+)Cu2+ = 0.10310-26 molkg-1(2

14、 分)(4)(O/H O) = (O /H O)+(O )2222可逆= 1.415 V ,(Cl-/Cl ) = 1.4323 V5 分陽極上先發(fā)生 H2O 氧化反應(yīng) 。2(2 分)答 F 0.5 0.40 96500j jexp =jexp8.314 298 =2416j(2 分)0W(H0j 3600M (H 2) =9650020(1分)27.9 104 2416 36002Pt:W=965002 =0.0712 gcm-2h-10.79 1012 2416 36002 Hg:W=965002 =7.1210-11gcm-2h-15 分答(1 分)(1分)1 mol H2氫氣質(zhì)量：x的

15、標準態(tài)體積為 0.0224 m3 ，= (1.0082210-4 )/0.02241設(shè)該流量下，氫氣為 x時所需電量為 x；96500 : 1.008 =x : xx = (Fx1221)/1.00821儀器工作 10 小時，電解消耗電量 Q = x 6010 = 1.03392106 C(4 分)2電流密度 j = Q/A = 1.03392107Cm -2(1 分)四、問答題 ( 共 3 題 20 分 )25. 10 分答j=FkHs+(2 分)=FAexp(-/RT) Hs+a代入 =0 - F, 假定 Hs+ H+,整理得：aaaj=FAexp(-0 /RT)H+ exp( F/RT)aFa兩邊取對數(shù) lnj=lnFAexp(-0 /RT)+lnH+ RTaRTRTRTa整理得： = -F lnFAexp(-0 /RT) -F lnH+ +F lnjaRTRTRTa其中 a= -F lnFAexp(