2010物理化学(下)考试

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：⑴BA1k和⑵CA2k，已知反应⑴的活化能E1大于反应⑵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tK+tCl-。(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)===2Cu+(a1)的电池：⑴Cu(s)|Cu+(a1)||Cu+(a1),Cu2+(a2)|Pt，1mr,G，1E⑵Cu(s)|Cu2+(a2)||Cu+(a1),Cu2+(a2)|Pt，2mr,G，2E则两个电池的ΔrGmΘ和EΘ的关系为：1mr,G2mr,G，1E2E。(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1.228VPt,H2(p)｜H2SO4(0.01mol·kg－1)｜O2(p)，Pt已知-12mfmol-285.83kJO(l)]H[H。⑴试写出该电池的正、负极反应及电池反应；⑵试计算此电池的温度系数，ΔrGm，ΔrHm，ΔrSm和Qr；⑶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H2(Pt)=0.024V，V762802Zn/Zn.E⑴若溶液为中性，则在Pt阴极上优先析出何物？⑵请计算在什么pH条件下，只析出Zn而H2不析出？六、（12分）在298K、101.325kPa下，将直径1μｍ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-1OHmmN75.722，-3OHmkg10002，接触角θ＝0，重力加速度ｇ＝9.8m·s-2。若接触角θ＝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。⑴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；⑵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。3252NONO,ON11Ek,，5232ONNONO22Ek,，)(,慢NOONONONO223233Ek，232NONONO44Ek,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=∑mizi2(2分)=(0.0112+0.00122+0.01212)=0.013mol·kg-1(2分)根据Debye-Hückel极限公式IIzz15090||.lg或Izz||.lg5090得：(2分)1402001301013012509023Mg(NO...|)(|.lg),，7867023Mg(NO.),或11610013012509023Mg(NO..|)(|.lg),，7655023Mg(NO.),(1分)根据1)(mmm可计算出该混合溶液中Mg(NO3)2的平均质量摩尔浓度为：-132)Mg(NO,kgmol0208.0012.001.023m(2分)所以，该混合溶液中Mg(NO3)2的离子平均活度为：016400208078670232323Mg(NOMg(NOMg(NO...),),),mma或015900208076550232323Mg(NOMg(NOMg(NO...),),),mma(1分)由aB=(a±)ν得：(1分)633Mg(NOMg(NO10414016402323.).(),)aa或633Mg(NOMg(NO10024015902323.).(),)aa(1分)四、（16分）解：⑴该电池的正、负极反应及电池反应为：负极：H2(p)→2H+(mH+=2×0.01mol·kg-1)+2e(1分)正极：O2(p)+2H+(mH+=2×0.01mol·kg-1)+2e→H2O(l)(1分)电池反应：H2(p)+O2(p)====H2O(l)(1分)⑵ΔrGm=-zEF=-2×1.228×96485=-236967.16J·mol-1(2分)或ΔrGm=-zEF=-2×1.228×96500=-237004J·mol-1而该电池反应就是水的生成反应，故：-12mfmrmol285.83kJO(l)]H[HH(2分)因为TGHSmrmrmr所以-1-13mrmolKJ8916315298109723683285..)].().[(S(2分)而pTEFS2mr，则电池的温度系数为：-14mrKV104938964852891632..FSTEp(2分)Qr=TΔrSm=298.15×(-163.89)=-48825.04J·mol-1(2分)⑶若反应热不随温度变化，则ΔrSm也不随温度变化，故：V10123215273152989648528916322mr.)..(.TFSEE273.15=E298.15-ΔE=1.228-(-2.123×10-2)=1.249V(3分)五、（8分）解：⑴22ZnZn/ZnZn2059160cEElg.,析V762801205916076280.lg..(2分)(Pt)HH22pH059160.,析EV4381002407059160...(2分)由以上计算可知，2HZn,,析析EE，所以在Pt阴极上优先析出H2(2分)⑵若要只析出Zn而H2不析出，就必须使2HZn,,析析EE，即：(1分)-0.7628-0.05916pH-0.024解得：pH12.5(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rp2s，其中r=rmcosθ=5×10-7×1=5×10-7m(3分)所以，Pa102911051075.7222373srp(2分)再根据毛细管上升公式m69298910001029123m..cosgrh(3分)若接触角θ＝30○，则r=rmcosθ=5×10-7×0.866=4.33×10-7m故Pa103361033410757222373s..rp(2分)m71.258.9100010252cos23mgrh(2分)七、（12分）解：解法一、⑴因为总反应为：2N2O5⇌4NO2+O2，所以，tctcrdd21dd252OON(2分)又∵322NONO3Oddccktc，其中NO3为中间产物，则根据平衡近似和稳态近似得：0dd33232523NONO4NONO3NONO2ON1NOcckcckcckcktc(2分)根据稳态近似又得：而：0dd332NONO4NONO3NOcckccktc(2分)联立解得：32ON1NONO25232kkckcc，∴32ON31O2dd21522kkckktcr(2分)⑵因为第三步为慢步骤，所以有k2k3，则525252ON2ON3132ON312kckckkkkckkr(2分)所以，表观活化能Ea=E1+E3–E2(2分)解法二、⑴机理中的第三步为慢步骤，则根据速控步骤近似法取：tcrdd2O(3分)∵322NONO3Oddccktc，其中NO3为中间产物，根据平衡近似法有：0dd3232523NONO3NONO2ON1NOcckcckcktc(3分)则：32ON1NONO5232kkckcc故：32ON31O522ddkkckktcr(2分)⑵因为第三步为慢步骤，所以有k2k3，则5252522ON2ON3132ON31Oddkckckkkkckktcr(2分)所以，表观活化能Ea=E1+E3–E2(2分)