物理化学第九章模拟试卷C

物理化学第九章模拟试卷C一、选择题(共10题20分)1.极谱分析中加入大量惰性电解质的目的是：()(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.用铜电极电解0.1mol·kg-1的CuCl2水溶液，阳极上的反应为()(A)2Cl-─→Cl2+2e-(B)Cu─→Cu2++2e-(C)Cu─→Cu++e-(D)2OH-─→H2O+12O2+2e-3.极谱分析仪所用的测量阴极属于下列哪一种？()(A)浓差极化电极(B)电化学极化电极(C)难极化电极(D)理想可逆电极4.电解金属盐的水溶液时,在阴极上：()(A)还原电势愈正的粒子愈容易析出(B)还原电势与其超电势之代数和愈正的粒子愈容易析出(C)还原电势愈负的粒子愈容易析出(D)还原电势与其超电势之和愈负的粒子愈容易析出5.电解时,在阳极上首先发生氧化作用而放电的是：()(A)标准还原电势最大者(B)标准还原电势最小者(C)考虑极化后，实际上的不可逆还原电势最大者(D)考虑极化后，实际上的不可逆还原电势最小者6.298K、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H2为：()(A)大于-0.06V(B)等于-0.06V(C)小于-0.06V(D)不能判定7.电池在恒温、恒压及可逆情况下放电,则其与环境的热交换为()(A)rH(B)TrS(C)一定为零(D)与rH与TrS均无关8.电解混合电解液时，有一种电解质可以首先析出，它的分解电压等于下列差值中的哪一个？式中平，阴和阳分别代表电极的可逆电极电势和阴、阳极的实际析出电势。()(A)平，阳－平，阴(B)阳+阴(C)阳（最小）－阴（最大）(D)阳（最大）－阴（最小）9.以石墨为阳极，电解0.01mol·kg-1NaCl溶液，在阳极上首先析出：()(A)Cl2(B)O2(C)Cl2与O2混合气体(D)无气体析出已知：(Cl2/Cl-)=1.36V,(Cl2)=0V，(O2/OH-)=0.401V,(O2)=0.8V。*.298K，101.325kPa下，以1A的电流电解CuSO4溶液，析出0.1mol铜，需时间大约是：()(A)20.2h(B)5.4h(C)2.7h(D)1.5h二、填空题(共9题18分)11.将一Pb酸蓄电池在10.0A电流下充电1.5h，则PbSO4分解的质量为。（已知M(PbSO4)=303g·mol-1）12.在锌电极上，H2的超电势为0.75V，电解一含Zn2+的浓度为1×10-5mol·kg-1的溶液，为了不使H2(g)析出，问溶液的pH值应控制在______。已知25℃时，(Zn2+/Zn)=-0.763V。13.电极表面反应速率r与电流密度j之间应满足_______________关系。14.电池Pb(s)│H2SO4(m)│PbO2(s)，作为原电池时，负极是，正极是；作为电解池时，阳极是，阴极是。15.电池放电时，随电流密度增加阳极电位变________，阴极电位变________，正极变________，负极变_____。16.采用三电极装置研究超电势时,一般采用鲁金毛细管,其作用为________________,采用搅拌其作用为_______________________________。17.铜板上有一些铁的铆钉,长期暴露在潮湿的空气中,在__________部位特别容易生锈。18.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______。19.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。三、计算题(共5题40分)20.298K时，用铂电极电解1mol·dm-3的H2SO4(不考虑活度系数)：(1)计算理论分解电压(2)若两电极面积均为1cm2，电解液电阻为100，H2和O2的超电势(V)与电流密度j(A·cm-2)的关系分别为H2=0.472+0.118lgjO2=1.062+0.118lgj问当通过的电流为1mA时，外加电压为若干？已知:(O2,H2O,H+)=1.229V。21.金属的腐蚀是氧化作用，金属作原电池的阳极，在不同的pH条件下，水溶液中可能有下列几种还原作用：酸性条件：2H3O++2e-＝2H2O+H2(p)O2(p)+4H++4e-→2H2O碱性条件：O2(p)+2H2O+4e-→4OH-所谓金属腐蚀是指金属表面附近能形成离子浓度至少为1×10-6mol·kg-1。现有如下6种金属：Au，Ag，Cu，Fe，Pb和Al，试问哪些金属在下列pH条件下会被腐蚀：（甲）强酸性溶液pH=1（乙）强碱性溶液pH=14（丙）微酸性溶液pH=6（丁）微碱性溶液pH=8设所有活度系数均为1。已知(Al3+/Al)=-1.66V,(Cu2+/Cu)=0.337V,(Fe2+/Fe)=-0.440V，(Pb2+/Pb)=-0.126V,(Au+/Au)=1.50V。.22.298K时,用Pt阳极Cu阴极电解0.10mol·dm-3CuSO4溶液,电极的面积为50cm2,电流保持在0.040A,并采取措施,使浓差极化极小。若电解槽中含1dm3溶液,试问至少电解多少时间后,H2才会析出？此时剩余Cu2+的浓度为多少?设活度系数均为1。已知氢在铜上之=a+blgj,a=0.80V,b=0.115V,(Cu2+/Cu)=0.337V。23.求在Fe电极上,自1mol·kg-1KOH水溶液中，每小时电解出氢100mg·cm-2时应维持的电势（氢标）。(已知：a=-0.76V，b=-0.11V)24.若氢在Cd、Hg电极上的超电势，在所讨论电流密度范围内服从塔菲尔公式=a+blgj.对于这两个电极,其b值都为0.118V，但两电极的a值不同。氢在这些电极上析出时的传递系数均为0.5。电极反应得失电子数均为1。氢在Cd和Hg上的交换电流j。分别是1×10-7A·m-2和6×10-9A·m-2。求在298K时，两电极通过相同的电流密度情况下，氢在Hg、Cd两电极上的超电势的差值。四、问答题(共3题20分)25.(1)试导出同一电极反应在不同的超电势时,反应速率(即电流密度j)之比的表达式；(2)25℃时，1mol·dm-3的KOH溶液用镀铂黑的铂电极电解，使它在阳极上产生O2,当超电势为0.4V时,电流密度j=10-3A·cm-2,若超电势为0.6V,j为多少?(设对称因子或传递系数=0.5)26.298K时,某钢铁容器内盛pH=4.0的溶液，试通过计算说明此时钢铁容器是否会被腐蚀？假定容器内Fe2+浓度超过10-6mol·dm-3时，则认为容器已被腐蚀。已知：(Fe2+/Fe)=-0.4402V，H2在铁上析出时的超电势为0.40V。27.试述电极过程产生超电势的原因。参考答案一、选择题(共10题20分)1.(C)2.(B)3.(A)4.(B)5.(D)6.(C)7.(B)8.(C)9.(A)*.(B)二、填空题(共9题18分)11.PbO2+Pb+2H2SO4＝2PbSO4+2H2O(10A×1.5×3600s)/(96500C·mol-1)×1/2×303g·mol-1=84.8g12.若(Zn2+/Zn)(H+/H2)时，则Zn析出，而H2不能析出，即-0.763-0.05917/2×lg(1/10-5)(-0.0591pH-0.75)pH2.7213.j=nFr14.Pb│H2SO4(m)PbO2│H2SO4(m)Pb│H2SO4(m)PbO2│H2SO4(m)15.正，负，负，正16.降低电阻超电势;降低浓差超电势.17.铆钉18.(Fe2+/Fe)=+RT/2F×ln0.01=-0.4992V(Cu2+/Cu)=+RT/2F×ln0.02=0.2868V最先析出的是Cu19.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(2)1.56×1016cm-2·s-1(3)3.12×107cm-2·s-1三、计算题(共5题40分)20.E理论＝E=E=(H+,H2O/O2)-(H+/H2)=1.229VE外加＝E理论+IR+++-=2.155V21.若金属氧化与析氢或吸氧反应组成的原电池的E0，则金属发生腐蚀氧化反应：(Mn+/M)=(Mn+/M)+RT/F×ln1/a(Mn+)=(Mn+/M)-0.354/z(1)(Al3+/Al)=-1.78V(Cu2+/Cu)=0.160V(Fe2+/Fe)=-0.617V(Ag+/Ag)=0.445V(Pb2+/Pb)=-0.303V(Au3+/Au)=1.38V(2)还原反应：(a)H3O++e-→H2O+(1/2)H2(g)a=-0.059pH-0.354V-0.059VpH=6,pH=1(b)1/4O2+H++e-→1/2H2Ob=1.23-0.059pH0.88V1.17VpH=6,pH=1(c)1/4O2+1/2H2O+e-→OH-C=0.401-0.059pH-0.071V-0.425VpH=8,pH=14(3)pH=6，若析H2腐蚀，Al,Fe被腐蚀，吸氧腐蚀则除Au外均被腐蚀pH=1，若析H2腐蚀，Al，Fe，Pb被腐蚀，吸氧腐蚀则除Au外均被腐蚀pH=8，Al,Fe,Pb被腐蚀pH=14，Al，Fe，被腐蚀22.电解反应Cu2++H2O──→Cu+12O2+2H+(Cu2+/Cu)=(H+/H2)0.337+(0.05915/2)lg(Cu2+)=0.05915lg[2×(0.10-(Cu2+))]-[a+blg(I/A)]解得[Cu2+]=1.6×10-28mol·dm-3电解需时：t=Q/I=nF/I=2×0.10×96500/0.040=4.83×105s=134h23.j=Q/t=2.68A·cm-2(H2│Fe)=a+blgj=-0.81V=(H+/H2)+=-1.64V24.m=-2.303RT/zF×lgj°(m)+2.303RT/zF×lgj(Hg)-(Cd)=2.303RT/zF×lgj°(Cd)/j°(Hg)=0.333V四、问答题(共3题20分)25.(1)据Tafel公式=a+blgj可得：(2-1)=blg(r2/r1)即r2/r1=10exp[(2-1)/b](2)b=2.303RT/F=0.12V因为r2/r1=10exp(0.2/0.12)=46所以r2=46×10-3A·cm226.(H+/H2)=(-0.05916pH-0.40)V=-0.6366V(Fe2+/Fe)=-0.6177V(Fe2+/Fe)(H+/H2)，Fe2+易还原为Fe，H2被氧化为H+，故容器不被腐蚀。27.可逆电池j=0时,是平衡电极电势或稳态电势,当j≠0,即电极反应速率不为零时,偏离平衡电极电势。需增加电压,以克服溶液电阻,及反应过程额外的推动力,这就是超电势产生的原因。