物理化学第九章模拟试卷B

物理化学第九章模拟试卷B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.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3.下列示意图描述了原电池和电解池中电极的极化规律,其中表示原电池阳极的是：()(A)曲线1(B)曲线2(C)曲线3(D)曲线44.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5.298K、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6.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-7.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8.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9.通电于含有相同浓度的Fe2+,Ca2+,Zn2+,Cu2+的电解质溶液,已知(Fe2+/Fe)=-0.440V，(Ca2+/Ca)=-2.866V(Zn2+/Zn)=-0.7628V，(Cu2+/Cu)=0.337V当不考虑超电势时,在电极上金属析出的次序是：()(A)Cu→Fe→Zn→Ca(B)Ca→Zn→Fe→Cu(C)Ca→Fe→Zn→Cu(D)Ca→Cu→Zn→Fe*.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。二、填空题(共9题18分)11.氢气在金属电极上析出时,根据条件不同,超电势随电流密度变化关系分别可用=Rej或=a+blgj表示,前者适用于情况,而后者适用于____________情况。12.若铜和低碳钢相接触(例如在一个设计低劣的生活用水系统中),受到腐蚀的金属是____________________。13.超电势测量采用的是三电极体系,即研究电极、辅助电极和参比电极,其中辅助电极的作用是____________________,参比电极的作用是____________________。14.从理论上分析电解时的分解电压,E分解=__________________________,而且随电流强度I的增加而_____________。15.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______。16.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。17.电解工业中,为了衡量一个产品的经济指标，需要计算电流效率,它指的是_____________________________________。18.酸性介质的氢-氧燃料电池,其正极反应为________________________________,负极反应为_____________________________________。19.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。三、计算题(共5题40分)20.25℃时,以汞阴极电解稀硫酸溶液,测得不同阴极超电势时的电流密度如下:/V0.600.650.730.79j×107/A·cm-22.96.328100求Tafel公式=a+bln(j/A·cm-2)中之a,b，传递系数及交换电流密度j0。21.工业上，目前电解食盐水制造NaOH的反应为：2NaCl+2H2O──→2NaOH+H2(g)+Cl2(g)(1)有人提出改进方案,改造电解池的结构,使电解食盐水的总反应为:2NaCl+H2O+12O2(空气)──→2NaOH+Cl2(g)(2)(1)分别写出二种方案的阴极和阳极的反应(2)计算在298K时,两种反应的理论分解电压各为多少?设活度系数均为1,溶液pH=14(3)计算改进方案在理论上可节约多少电能?(用百分数表示)以上计算可作合理的近似，如：(Cl2/Cl-)≈(Cl2/Cl-)22.用Pt做电极电解SnCl2水溶液,在阴极上因H2有超电势故只析出Sn(s),在阳极上析出O2,已知Sn2+=0.10,H+=0.010,氧在阳极上析出的超电势为0.500V,已知：(Sn2+/Sn)=-0.140V,(O2/H2O)=1.23V。(1)写出电极反应,计算实际分解电压(2)若氢在阴极上析出时的超电势为0.500V,试问要使Sn2+降至何值时,才开始析出氢气?23.298K时,测得下列电池的电动势为0.187V,PtPbSO4H2SO4(0.01mol·kg-1)H2(p),Pt,若0.01mol·kg-1H2SO4的电导率为8.6×10-3-1·cm-1,电池的电极面积为1cm2,极间距为2cm,求有200mA电流通过电池时的端电压。设右电极为理想的不极化电极,左电极的超电势为+250mV。24.用电解食盐法制备氯和碱时,在140dm3电解液中，以1250A电流通电10h,测得每dm3溶液中含氢氧化钠116.5g.，试计算电解槽的电解效率。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.在铁管的裂缝处或螺纹联结处特别容易受到腐蚀而生锈,这是什么原因?参考答案一、选择题(共10题20分)1.(C)2.(D)3.(B)4.(B)5.(C)6.(B)7.(B)8.(A)9.(A)*.(A)二、填空题(共9题18分)11.低超压高超压12.低碳钢13.提供电流,使研究电极极化;测量研究电极的超电势值。14.E分解=E可逆+阴+阳+IR增加15.(Fe2+/Fe)=+RT/2F×ln0.01=-0.4992V(Cu2+/Cu)=+RT/2F×ln0.02=0.2868V最先析出的是Cu16.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-117.电流效率=实际产量理论产量18.正:12O2+2H++2e-──→H2O负:H2-2e-──→2H+19.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)pH2.72三、计算题(共5题40分)20.据=a+bln(j/A·cm2)直线方程,分别求得a,b取平均值得a=1.43Vb=0.055V=a+blnj和lnj=lnj0+F/RT比较,得a=-(RT/F)lnj0==0.47b=RT/Fj0=4.28×10-12A·cm-221.(1)阴极2H2O+2e-──→H2(g)+2OH-阳极2NaCl-2e-──→2Na++Cl2(g)反应(1)阴极H2O+12O2+2e-──→2OH-阳极2NaCl-2e──→2Na++Cl2(g)反应(2)(2)反应(1)阳(Cl2/Cl-)=1.36V阴=(H+/H2)+(RT/F)ln(H+)=-0.83VE(分解)=2.19V反应(2)阳(Cl2/Cl-)=1.36V阴=(O2/OH-)-(RT/2F)ln[(2(OH-)/1/2(O2)]=0.39VE(分解)=0.97V(3)节约电能的百分数相当于降低电压的百分数(2.19-0.97)/2.19=56%22.10分[答](1)阴极:Sn2++2e-──→Sn(s)阳极:H2O-2e-──→12O2(g)+2H+阴=(Sn2+/Sn)+(RT/2F)ln(Sn2+)=-0.170V阳=(O2/H2O)+(RT/2F)ln2(H+)+(O2)=1.612VE(分解)=阳-阴=1.78V(2)当H2析出时(H+/H2)-(H2)=(Sn2+/Sn)(H+)=0.01+[0.1-(Sn2+)]×2(Sn2+)《(H+)=0.21=(Sn2+)=2.9×10-1423.E(分解)=E(平衡)+IR+(左)=0.187V+0.20×18610213.V+0.25V=47V24.理论上，通电10h，可得W(NaOH)=12510360096500×40=1.865×104g实际上，得W'(NaOH)=140×116.5=1.631×104g故电流效率=WW'×100%=87.5%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。27.5分[答]这是由于局部处于氧浓度较低处而形成浓差电池。(负)阳:Fe──→Fe2++2e-(正)阴:12O2+H2O+2e-──→2OH-