学年第二学期《物理化学(下)》期末试卷B答案

2012～2013学年第二学期

化学与材料学院10级应用化学专业

《物理化学（下）》期末试卷B 答案

注意事项：考生信息必须填入信息栏内指定位置。 题号 一 二（1） 二（2） 三（1） 三（2） 三（3） 三（4） 四 总分 复核人

得分

评卷人

一、选择题（共20题,每题2分,共40分）

1.下列电解质溶液中，离子平均活度系数r ±最小的是（设浓度均为0.01mol·kg -1） （D ） A. ZnSO 4 B. CaCl 2 C. KCl D. LaCl 3

2. 298 K 时,电池Ag(s)|AgI(s)|KI(0.02 mol·kg -1,γ

±

= 0.905)||KOH(0.05mol·kg -1,γ±= 0.820)|Ag 2O(s)|Ag(s) 的电动势为0.456 V ，当电池反应进行至电子传输量为1mol 时，这时电池反应的平衡常数为 （C ） A .5.16×107 B.1.9×10-8 C. 1.17×108 D.1.22×109

3.

25℃，将含有Fe 2+和Fe 3+的水溶液与Fe 粉一起振荡，使其达平衡，求出K

= [Fe 2+]3[Fe 3+]-2=

8.98×1040，其φ?

(Fe 2+|Fe) = -0.4402 V ，则下列答案正确的是： （C ） A. φ?

(Fe 3+|Fe 2+) = 0.771 V ， φ?

(Fe 3+|Fe) = 0.3308 V B. φ?

(Fe 3+|Fe 2+) = 1.6514 V ， φ?

(Fe 3+|Fe) = 0.8439 V C. φ?

(Fe 3|Fe 2+) = 0.771 V ， φ?

(Fe 3+|Fe) =-0.0365 V D. φ?

(Fe 3+|Fe 2+) = 1.6514 V ， φ?

(Fe 3+|Fe) =-0.0365 V

4. 对于混合电解质溶液中，下列表征导电性的量中不具有加和性的是 （A ） A. 电导 B. 电导率 C. 摩尔电导率 D. 极限摩尔电导率

5. 丹聂耳电池（铜－锌电池）在充电和放电时锌电极被称为 （C ） A. 负极和阴极 B. 正极和阳极 C. 负极和阳极 D. 正极和阴极

6. 某一反应在有限时间内可完全反应，所需时间为c o /k ，该反应级数是 （A ） A. 0级 B. 一级 C. 二级 D. 三级

7. 某反应速率常数k =2.31×10-2mol -1·dm 3·s -1，反应起始浓度1.0mol·dm -3，则其反应半衰期是（A ） A. 43.29s B. 15s C. 30s D. 21.65s 8. 乙酸高温分解时，实验测得CH 3COOH （A ）、CO （B ）、CH=CO （C ）的浓度随时间的变化曲线如图所示，由此可以断定该反应是 （C ）

A. 基元反应

B. 对峙反应

C. 平行反应

D. 连串反应

9. 为了测定吸附剂的比表面，要求吸附剂和吸附质之间最好的情况是什么？ （A ） A. 只有物理吸附 B. 只有化学吸附 C. 既有物理又有化学吸附 D. 没有吸附 10. 关于绝对反应速率理论的叙述中，不正确的是 （D ） A. 反应分子组实际经历途径中每个状态的能量都是最低

B. 势能垒是活化络合物分子在马鞍点的能量与反应物分子的平均能量之差

C. 活化络合物在马鞍点的能量最高

D. 反应分子组越过马鞍点后可能返回始态

11. 体温计打碎后，落在水泥地面上的水银基本呈球形，这说明 （D ） A. r 汞+ r 汞-水泥地面< r 水泥地面 B. r 汞> r 水泥地面 C. r 汞< r 水泥地面 D. r 汞+ r 汞-水泥地面> r 水泥地面

12. 某温度压力下，有大小相同的水滴、水泡和气泡，其气相部分相同，见图，它们三者表面Gibbs 自由能大小是 （B ） A. G a =G c

13, 下列摩尔浓度相同的各物质的稀水溶液中，哪一种溶液的表面发生负吸附？ （A ） A. 硫酸 B. 己酸 C. 硬脂酸 D. 苯甲酸 14. 一根毛细管插入水中，液面上升的高度为h ，若在水中加入少量的NaCl 后，这时毛细管中液面上升的高度为 （C ）

A. 等于h

B. 小于h

C. 大于h

D. 无法确定

考

生

信息

栏

院（系） 班级 姓名 学号

………………………………………………装……………………订……………………线……………………………………

15. 有机液体与水形成W/O 型还是O/W 型乳状液与乳化剂的HLB 值有关，一般是 （C ） A. HLB 值大，易形成W/O 型 B. HLB 值小，易形成O/W 型 C. HLB 值大，易形成O/W 型 D. HLB 值小，不易形成W/O 型 16. 将不同蛋白质分子分离，工业上通常采用的方法是利用溶胶性质中的 （A ） A. 电泳 B.电渗 C. 沉降 D. 扩散 17. 对于AgI 水溶胶，当以KI 为稳定剂时，其结构式可以表示为：[(AgI)m · nI -·(n-x )K +]x-·x K +，则被称为胶核的是指 （C ）

A. (AgI)m · nI -

B. [(AgI)m · nI -·(n-x )K +]x-

C. (AgI)m

D. [(AgI)m · nI -·(n-x )K +]x-·x K + 18. 对于Donnan 平衡， 下列说法正确的是 （A ） A. 膜两边同一电解质化学势相同 B. 膜两边带电粒子的总数相同 C. 膜两边同一电解质浓度相同 D. 膜两边的离子强度相同

19. 胶体粒子的Zeta 电势是指 （D ） A. 固体表面处与本体溶液之间的电势差 B. 扩散层处与本体溶液之间的电势差 C. 紧密层、扩散层分界处与本体溶液之间的电势差 D. 固液之间可以相对移动处与本体溶液之间的电势差

20. 使用瑞利(Reyleigh)散射光强度公式，下列问题中可以解决的是 （A ） A. 溶胶粒子的大小 B. 溶胶粒子的形状 C. 散射光的振幅 D.散射光的波长

二、简答题（共两题，每题5分，共10分）

1. 等体积的0.10mol.dm -3KCl 和0.08mol.dm -3的AgNO 3溶液混合以制成AgCl 溶胶。写出并注明AgCl 溶胶的胶团结构。

答: KCl 过量，作稳定剂（1分） 胶团：[(AgCl)m · nCl -· (n-x )K +]x-·x K +（2

分）

胶粒：[(AgCl)m · nCl -· (n-x )K +]x-（1分）

胶核：(AgCl)m （1分）

2. 为什么小晶粒的熔点比大块的固体的熔点低，而溶解度却比大晶粒大？ 答: 根据开尔文公式,

ρ

γR RT M

p p '=?20,小晶粒比大晶粒有更高的附加压力，它的化学势相对较高，

所以小晶粒的熔点比大块的固体的熔点低，而溶解度却比大晶粒大。

三、计算题（每题10分；共四题）40%

1. 298K 时，浓度为0.01 mol·dm -3的CH 3COOH 溶液在某电导池中测得其电阻为2220Ω， 已知该

电导池常数K cell =36.7 m -1。Λ∞m (H +)=3.4982×10-2 S·m 2· mol -1，Λ∞m (CH 3COO -)=0.409×10-2 S·m 2·

mol -1，

纯水的电导率为1.496×10-4S· m -1 ，试求在该条件下CH 3COOH 的解离度和平衡常数K ?

。 解： κ(溶液)=K cell /R=36.7/2220=1.65315×10-2S· m -1 （2分）

κ(CH 3COOH)=κ(溶液)-κ(水)=1.65315×10-2-1.496×10-4=1.6382×10-2 S·

m -1 （1分） Λm (CH 3COOH)=κ(CH 3COOH)/c (CH 3COOH)

=1.6382×10-2/(0.01×103)=1.6382×10-3 S·m 2· mol -1 （2分） Λ∞

m (CH 3COOH) =Λ∞m (H +

)+Λ∞m (CH 3COO -)

=3.4982×10-2+0.409×10-2=3.9072×10-2S·m 2· mol -1 （1分） α=Λm (CH 3COOH)/Λ∞m (CH 3COOH)=1.6382×10-3/3.9072×10-2=4.193×10-2 （2分）

K

?

=(c/c ?

)α2/(1-α)=0.01×(4.193×10-2)2/(1-4.193×10-2)=1.766×10-5 (2分)

2. 25℃时有一原电池Ag(s) | AgCl(s) | Cl -(a =1)| | Cu 2+(a =0.01)|Cu(s)。（1）写出电极反应和电池反应式；（2）计算该原电池在的电动势E ；（3）原电池反应的吉布斯函数变Δr G m 和标准平衡常数K ?各为多少？已知：φ?(Cu 2+|Cu) = 0.3402V ，φ?(AgCl|Ag|Cl -) =0.2223 V 。

解：（1）阳极反应：2Ag(s)-2e - +2Cl -(aq)→2AgCl(s) (1分)

阴极反应：Cu 2++2e - →Cu(s) （1分） 电池反应：2Ag(s)+2Cl -+Cu 2+→Cu(s)+2AgCl(s) (1分)

（2）E ?

=φ? (Cu 2+|Cu)-φ?

(AgCl|Ag|Cl -) =0.3402-0.2223=0.1179V (1分)

E =E ?+

]Cu []Cl ln[22-+nF

RT =0.1179+

V 05874.0)01.01ln(5.96484215.298314.82=??? (2分) （3） n =2, ?r G m =-nEF = -2×96484.5×0.05874= -11.335kJ·mol -1 (2分) K ? =exp(-nE ?F /RT )=exp[15

.298314.8)

2223.03402.0(2?-?-

]= 9683.5 （2分）

3. 25℃时，AgBr(s)的溶度积

K sp ?=4.09×10-14

，φ?

(Ag +| Ag)=0.799V ，φ?

(Br 2|Br -)=1.09V ，计算25℃

时：（1）φ?(AgBr| Ag|Br -)=？(2) AgBr(s)的标准生成吉布斯自由能?f G ?m 。

解：(1) 设计如下电池：Ag(s)│Ag +(aq)║Br -(aq)│Ag Br (s)│Ag(s) (1.5分) 阳极反应：Ag(s)-e -→Ag +(aq) (0.5分) 阴极反应：AgBr(s)+e -→Ag(s)+Br -(aq) (0.5分)

电池反应：AgBr(s)

Ag +(aq)+Br -(aq) (0.5分)

E ?=RT/n

F ln K sp ?=8.314×298.15/96484.5ln 4.09×10-14=-0.792V (1分)

E ?=φ?(AgBr| Ag|Br -)-φ?(Ag +| Ag)=-0.792，φ?(AgBr| Ag|Br -)=-0.792+0.799=0.007V (1分) （2）设计如下电池：Ag(s)│Ag Br (s)│Br -(aq)│Br 2(g )│Pt(s) (1.5分) 阳极反应：Ag(s)+Br -(aq)-e -→Ag Br(s) (0.5分) 阴极反应：Br 2

(l)+e -→Br -(aq)

(0.5分)

电池反应：Ag(s)+Br 2(l)AgBr(s) (0.5分)

E ?= φ?(Br 2|Br -)-φ?(AgBr|Ag|Br -)=1.09-0.007=1.083V (1分)

?f G ?

m =-nE ?

F =-1×1.083×96484.5=-104.49kJ·

mol -1 (1分) 4. 气相反应2A (g ) +B (g )→C (g )的速率方程为?dp B /dt =kp A p B 。（a ）在300K 下，将n A /n B =2 /1的混合气通入抽空密闭容器中，起始总压为40.0kPa ，50秒后系统的总压为26.7kPa ，计算速率常数k 与150秒后系统的总压。（b ）若将n A /n B =2 /1的混合气通入抽空密闭容器中，起始总压仍为40.0kPa ，试计算要求系统的总压变为26.7kPa 需时为25秒时系统的反应温度。已知反应活化能E a ＝20.00kJ·mol -1。 解：(a) 2A (g ) + B (g )→ C (g )

t =0， kPa 2p 0 p 0 0 (0.5分) t =t ， kPa 2p 0-2p c p 0-p c p c (0.5分) p 起始=3p 0=40.0kPa ，p 0=40.0/3 kPa (1分) p =3p 0-2p c ，2p c =(40.0-26.7）= 13.3 kPa ，p c =6.65 kPa (1分) ?dp B /dt =kp A p B ，?d (p 0-p c )/dt =k (2p 0-2p c )(p 0-p c )=2k (p 0-p c )2 （1分） ?dp B /dt =2kp B 2 → 1/p B ?1/p 0=2kt （1分）

t =50s ，1/(40/3?6.65)?3/40=2×50k ，3/(40?6.65×3)?3/40=2×50k ， k =7.4626×10-4kPa -1· s -1 （1分）

t =150s ，1/p B ?3/40=2×150×7.4626×10-4，p B =3.346kPa ，p c = 9.987kPa ，p =20.025kPa （1分）

（b ）p =3p 0-2p c =26.7kPa ，p c = 6.65kPa ，1/(40/3-6.65) ?3/40=2×25k ，k =0.001493 kPa -1· s -1（1分）

)1

3001(ln

300T R E k k a T --=，)13001(314.8100020001493.0104626.7ln 4T

-??-=?-，T = 328.4K （2分） 四、证明题（10分）

光气热分解的总反应为COCl 2g)=CO(g)+Cl 2(g)，该反应的历程为： （1）Cl 2

2Cl

（2）Cl+COCl 2

CO+Cl 3 （3） Cl 3

Cl 2+Cl

其中反应（2）是控速步骤，（1）、（3）是快速对峙反应，试证明反应的速率方程为

d[CO]/dt=k [COCl 2][Cl 2]1/2。 证明：符合平衡假设法的条件： （2分）

由反应（1）可知：[Cl]2/[Cl 2]=k 1/k -1（2分）， [Cl]=(k 1/k -1)1/2[Cl 2]1/2（1分） d[CO]/dt=k 2[COCl 2][Cl]（2分）=k 2 (k 1/k -1)1/2[COCl 2][Cl 2]1/2 （2分）=k [COCl 2][Cl 2]1/2 （1分）

息

考

生

信

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