05、06级材料专业《物理化学》期未试卷A （2007 ~2008 学年 第二学期）

一、选择题（每题1分；填上正确答案）（15分） 1、 已知下列两电极反应的标准电极电势为：

Sn2+(aq) +2e-→Sn(s) φ

Sn2+/Sn= -0.14V

?

Sn4+(aq) +2e-→Sn2+(aq) φSn4+/Sn2+= 0.15V

?

由此计算Sn4+(aq) +4e-→Sn(s) 的φSn4+/Sn值为：

?

（D）

（A）0.01V； （B）0.29V； （C）-0.01V； （D）0.005V 2、25℃时，电池反应

-1

-1-1

Ag(s)+1/2Hg2Cl2(s) = AgCl(s)+Hg(l)的电池电动势为0.0193V，反应时所对应的

△rSm为32.9J·K·mol，则电池电动势的温度系数

(?E /?T )p为： V·K （D） （A）1.70×10；（B）1.10×10；（C）1.01×10；（D）3.40×10

3、在等温、等压下电池以可逆方式对外作电功的热效应为Qr，则： （C）

（A）Qr=0； （B）Qr=△H； （C）Qr=T△S； （ D）Qr=△U 4、弯曲表面上附加压力的计算公式：△p=2σ/r （C）液面为凸面时为负，凹面为正；（D）总为负

5、液体在毛细管中上升的高度与下列哪一个因素无关： （D） （A）温度； （B）液体密度； （C）重力加速度； （D）大气压力 6、两个活化能不同反应，如 （A）dlnk2/dT > dlnk1/dT；

E1>E2，且都在相同的升温区间内升温，则（B）

（B）dlnk2/dT < dlnk1/dT

中，r的符号： （A）

（A）液面为凸面时为正，凹面为负；（B）总为正；

-4

-6

-1

-4

（C）dlnk2/dT = dlnk1/dT； （D）dk2/dT > dk1/dT

7、有关基元反应的描述在下列诸说法中哪一个是不正确的？ （D） （A）元反应的级数一定是整数；（B）元反应的级数一般不大于3 （C）元反应进行时无中间产物；（D）元反应不一定符合质量作用定律 8、某二级反应，反应物消耗1/3需时10min，若再消耗1/3还需时为： （C）

（A）10 min；（B）20 min；（C）30 min；（D）40 min

9、温度与表面张力的关系是： （A）

（A）温度升高表面张力降低； （B）温度升高表面张力增加； （C）温度对表面张力没有影响； （D）不能确定。 10、对于反应A（A）

Y，如果反应物A的浓度减少一半，A的半衰期也缩短一半，则该反应的级数为：

（A）零级； （B）一级； （C）二级； （D）三级 11、在反应

A

B

C，A

D中，活化能 E1>E2>E3，C是所需要的产物，从动力学角度考虑，

为了提高C的产量，温度如何选择： （A）

(A)较高反应温度； (C)适中反应温度；

(B)较低反应温度 (D)任意反应温度

12、质量摩尔浓度为b的K3PO4溶液，离子平均活度因子为γ±，则电解质的活度是aB：

（D）

??

（A）aB=3( b / b )4γ±4； （B）aB=3( b / b ) γ±4；

??

（C）aB=27( b / b) γ±4； （D）aB=27( b / b )4γ±4 13、低温下，反应 CO(g)+NO2(g)==CO2(g)+NO(g)的速率方程是υ= k{c(NO2) }2 试问下列机理中，哪个反应机理与此速率方程一致： （C）

??CO2 + NO； (A) CO + NO2 ? (B) 2NO2

??2CO2 + 2NO （慢）； N2O4 （快），N2O4 +2CO ???2NO + O2 （慢），2CO + O2 ???2CO2 （快） 。 (C) 2NO2 ?14、等温等压条件下的润湿过程是： （A）

（A）表面吉布斯自由能降低的过程； （B）表面吉布斯自由能增加的过程； （C）表面吉布斯自由能不变的过程； （D）表面积缩小的过程。

15、今有一球形肥皂泡，半径为r，肥皂水溶液的表面张力为σ，则肥皂泡内附加压力是： （C） （A）?p?2??4?； （B）?p?； （C）?p?； （D）r2rr

二、判断题（每题1分；对打√，错打×）（10分）

1、液体的表面张力的存在力图扩大液体的表面积。 (×) 2、化学吸附无选择性。 (×) 3、原电池的正极即为阳极，负极即为阴极。 (×) 4、光的量子效率不可能大于1。 (×) 5、零级反应的半衰期为 c A ,0 (√)

t?2?1/22k06、由拉普拉斯公式?p?可知，当?p = 0 时，则σ = 0 。 （×）

r7、表面张力在数值上等于等温等压条件下系统增加单位表面积时环境对系统所做的可逆非体积功。 （√）

8、活化能数据在判断反应机理时的作用之一是，在两状态之间若有几条能峰不同的途径，从统计意义来讲, 过程总是沿着能峰最小的途径进行。（√）

9、用?m对c作图外推方法，可求得NaAc的无限稀释摩尔电导率。（√） 10、在临界胶束浓度（CMC）前后溶液的表面张力有显著变化。 （×） 三、填空题（每题1分，在题中“____”处填上答案）（15分）

1、 纯水、盐水、皂液相比，其表面张力的排列顺序是σ（盐水） > σ（水） > σ（皂液）。（选填 < 或 >）

2、判别溶胶与溶液的最简便的方法是 Tyndall效应 。

3、对反应AP，实验测得反应物的半衰期与与初始浓度cA,0成反比，则该反应为 二 级反应。 4、Tyndall效应是因为光的 散射作用 而产生的。 5、溶胶粒子的半径一般在 1~100nm 之间。

6、ζ 电势与热力学电势φ0不同，φ0的数值主要取决于总体上溶液中与固体成平衡的 离子浓度 ；而ζ电势则随着溶剂化层中 离子的浓度 而改变，少量外加电解质对ζ电势的数值会有 显著影响 ，甚至可以改变其 符号 。

7、液体表面张力的方向总是 沿液体表面的切线方向 ； 液体表面分子所受合力的方向总是 沿液体表面的法线方向，指向液体内部 。 8、反应A + BY的速率方程为：–dcA/dt =kAcA2cB/cY2，则该反应的总级数是 一 级。若浓度以mol·dm-3，时间以s为单位，则反应速率系（常）数kA 的单位是 s-1 ?。

9、由于极化，原电池的正极电势将比平衡电势 低 ?，负极电势将比平衡电势 高 ；而电解池的阳极电势将比平衡电势 高 ，阴极电势将比平衡电势 低 。(选填高或低) 10、0.001 mol·kg-1的K3[Fe(CN)6]水溶液的离子强度 6.0×10-3 mol·kg-1 。

11、过饱和蒸气的存在可用 Kelvin 公式解释，毛细管凝结现象可用 Kelvin 公式解释。（选填Laplace、Kelvin、Langmuir） 12、连串反应AcY , cZ , 则

Y

Z，它的两个反应均为一级的，t时刻A，Y，Z三种物质的浓度分别为 c A ,

dcY= k1 cA - k2 cY 。 dt-

13、电池 Pb(s)│PbSO4(s) │SO42- (a SO42-) ║ Cu2+(a Cu2+)│Cu(s)的： （1）阳极反应是 Pb(s) + SO42- (a SO42-)-2e= PbSO4(s) ；

2

（2）阴极反应是 Cu2+(a Cu2+)+2e= Cu(s) ；

-

（3）电池反应是 Pb(s) + SO42- (a SO42-) +Cu2+(a Cu2+) = Cu(s) +PbSO4(s) 。 14、对基元反应 2A

Y, 则dcY/ d t = k cA ，–dcA/ d t = 2k cA 。

15、某反应速率常数为0.108 min-1，则反应物浓度从1.0 mol·dm-3变到0.6 mol·dm-3与浓度从0.01 mol·dm-3变到0.006 mol·dm-3所需时间之比为 1:1 。

四、简答题（10分）

1、(本题5分)用FeCl3在热水中水解来制备Fe(OH)3溶胶，试写出Fe(OH)3溶胶的胶团结构，并标出胶核、胶粒和胶团。

解：Fe(OH)3溶胶的胶团结构表示式：

2、(本题5分)简答朗格缪尔单分子层吸附理论的基本假设。

答：①、单分子层吸附；②、固体表面是均匀的；③、被吸附在固体表面上的分子相互之间无作用力；④吸附平衡是动态平衡。 五、计算题（50分）

1、(本题10分)已知25℃时AgBr的溶度积K sp=4.88×10，φ φ?AgBr/Ag=0.0711V。试计算 25℃时： （1）银电极的标准电极电势φ解：

（1）负极反应：Ag (s)-e-→Ag+(aq)

φAg+/Ag =φ?Ag+/Ag+nF/RTlnaAg+ （1分） 正极反应：AgBr(s)+e-→Ag (s)+Br-(aq)

φAgBr/Ag =φ?AgBr/Ag-nF/RTlnaBr- （1分） 电池反应：AgBr(s)==Ag+(aq)+Br-(aq)

??

E=φAgBr/Ag-φAg+/Ag-nF/RTlnaAg+aBr-

???

=φAgBr/Ag-φAg+/Ag- nF/RTlnK sp=0 （1分） -13

φ?Ag+/Ag=φ?AgBr/Ag-RT/nFlnK?sp=0.0711-8.314×298.15/96484.5ln4.88×10

?

Ag+/Ag=？

?

-13

?

Br2/Br-=1.065V，

（2）AgBr(s)的标准生成吉布斯函数。

=0.0711-0.02569×(-28.348)=0.799V （2分）

（2）负极反应：Ag (s)+Br--e-→AgBr(s) （1分）

正极反应：1/2Br2(l)+e-→Br-(aq) （1分） 电池反应：Ag(s)+1/2Br2(l)==AgBr(s) （1分）

△rGm=-nFE=-nF(φ

???

Br2/Br--

φ?AgBr/Ag) （1分）

=-1×96484.5×(1.065-0.0711)

=-95895.9J· mol-1=-95.90kJ· mol-1 （1分）2、（本题10分）已知在273.15K

时，用活性炭吸附CHCl3，其饱和吸附量为 93.8dm·kg，若CHCl3的分压为13.375kPa，其平衡吸附量为82.5dm·kg。试求：

（1）朗格谬尔吸附等温式中的a值；

（2）CHCl3的分压为6.6672kPa时，平衡吸附量为若干？ 解：

（1） ? ap (4分)

3

-1

3-1

??

?1?ap3

82.5/93.8=a×13.375/(1+a×13.375)，解得a=0.54586kPa-1 (3分)

（2） ? ? ? ? dmkg-1 (3分) 733.·58ap??1?ap0.54586?6.6672?93.81?0.54586?6.6672Cl2Cl·+H2H·+Cl2

2Cl·

2Cl· HCl+H· HCl+Cl· Cl2

3、（本题10分）气相反应 H2+Cl2→2HCl 的机理为：

试证：

2

证明：dcCl·/dt=k1cCl2- k2cH2cCl·+ k3cCl2cH·- k4cCl· =0 (2分)

dcH·/dt=k2cH2cCl·-k3cCl2cH· =0 (2分)

1/21/2

cCl·=(k1/k4) cCl2 (1分)

-1

cH·=(k2/k3) (k1/k4)1/2 cH2 cCl2/2 (1分) dcHCl·/dt= k2cH2cCl· + k3cCl2cH· (2分)

= k2 (k1/k4)1/2 cCl21/2cH2+ k3(k2/k3) (k1/k4)1/2cH2cCl21/2 (1分)

= 2k2 (k1/k4)1/2 cCl21/2cH2 （1分）

4、(本题10分) 在298K恒容下一理想气体反应 A(g)→2D(g)，反应开始时只有 A，反应可以进行到底，测得不同时间容器内的压力为：

t/s p/kPa 解：

A(g) → 2D(g) t=0 pA,0 0 t=t pA, 2(pA,0-pA) t=∞ 0 20

p= 2pA,0-pA，pA,0=10.0kPa （2分） -dcA/dt=kAcAα， cA= pA/RT -dpA/dt=(RT )1-α kApAα

dp/dt=(RT )1-α kA(2pA,0-p)α （2分） {2pA,0-p}(1-α)-pA,0(1-α)=(α-1)(RT )1-α kAt （2分） 5000(1-α)-10000(1-α)=100(α-1)(RT )1-α kA 2500(1-α)-10000(1-α)=300(α-1)(RT )1-α kA 3×5000(1-α)-3×10000(1-α)= 2500(1-α)-10000(1-α)

解得α=2 （2分） 5000(1-2)-10000(1-2)=100(2-1)(RT )1-2 kA

解得kA=2.477×10-3m3· mol-1·s-1 （2分）

5、(本题10分)在298K时，用铜电极电解铜氨溶液。已知溶液中每1000g水中含有CuSO415.96g，NH317.0g。当有0.01mol电子的电荷量通过以后，在103.66g的阳极部溶液中含有CuSO42.091g，NH31.571g。试求[Cu(NH3)x]2+离子中x的值和该络合物离子的迁移数。(MCuSO4=159.5g.mol-1，MNH3=17.0g.mol-1) 解：阳极区：Cu(s)+ xNH3–2e→[Cu(NH3)x]2+ （0.5分）

-

100 15 300 17.5 ∞ 20 求速率方程-dcA/dt=kAcAα中的kA和α。

ξ=0.01/2=0.005mol，n电 =0.005mol （0.5分） 阳极区[Cu(NH3)x]2+物质的量变化：n终=n始–n迁 + n电 （1分） n始=(103.66-2.091-1.571)×15.96/1000/159.5=0.010006mol （1分）

n终=2.091/159.5=0.01311mol （0.5分）

4