湖南大学环境科学、环境工程专业第三次物理化学小考答案

湖南大学环境科学、环境工程专业第三次物理化学小考答案一、选择题1、氯化镁可以采用基本单元MgCl 2或21MgCl 2。

在一定温度和无限稀释的水溶液中，两者的极限摩尔电导率存在下列关系：2∞Λm (21MgCl 2)（ b ）∞Λm (MgCl 2) 选择填入：(a) >； (b) =; (c)<; (d) 二者之间无一定的关系2、在一定条件下，强电解质AB 的水溶液中只存在A +和B 两种离子（H +、OH 与它们相比较完全可忽略不计）。

已知A +与B 运动的速率存在下列关系：+ = 。

则B 的迁移数t =（ a ）。

选择填入：(a) ; (b) ; (c) ; (d)3、在300K ，无限稀释的水溶液中，极限摩尔电导率∞Λm 最大的正离子是（ d ）。

选择填入：(a) Na +; (b) 21Mg 2+; (c) 31La 3+; (d) H +4、在25℃时，若要使电池 Pt|H 2(g, p 1)| HCl 水溶液| H 2(g, p 2) Pt的电动势E 为正值，则必须使（ b ）。

选择填入：(a) p 1=p 2; (b) p 1>p 2; (c) p 1<p 2; (d) p 1和p 2都可任意取值5、25℃时的水溶液中，当b (NaOH) = ·kg 1时，其正、负离子的平均活度系数±γ=，则正、负离子的平均活度±a =( b )。

选择填入：(a) ; (b) 102; (c) ; (d) 1026、在电解池的阴极上，首先发生还原作用而放电的是（ c ）。

选择填入：(a) 标准还原电极电势最大的反应；(b) 标准还原电极电势最小的反应；(c) 极化电极电势最大的反应； (d) 极化电极电势最小的反应7、已知25℃时电极反应(1) Fe 2+ + 2eFe(s)的标准电极电势O 1E = (2) Fe 3+ + e Fe 2+的标准电极电势O 2E =(3) Fe 3+ + 3e Fe(s)所对应电极的标准电极电势=+O )}Fe(s |Fe {33E ( b )。

选择填入：(a) V ；(b) ; (c) ; (d)8、25℃时电池反应：H 2(g, 100kPa) + (g, 100kPa)H 2O{1，p (环)=100kPa}所对应的电池的电动势E 1=。

25℃时电池反应：2H 2O{1，p (环)=100kPa }2H 2(g,100kPa) + O 2(g,100kPa)所对应电池的电动势E 2=( c )。

选择填入：(a) ; (b) ; (c) ; (d)9、对弯曲液面所产生的附加压力p 一定是（ d ）。

选择填入：(a) 大于零；(b) 等于零；(c) 小于零；(d) 不等于零10、在一定温度和压力下，将表面活性物质加入溶剂中后，所产生的结果必然是（ a ）。

选择填入：(a) T c )/(∂∂σ <0，正吸附； (b) T c )/(∂∂σ>0，负吸附；(c) T c )/(∂∂σ >0，正吸附； (d) T c )/(∂∂σ<0，负吸附二、填空题1、在A和B两个串连的电解池中，分别放有物质的量浓度为1mol·dm3的AgNO3水溶液和1mol·dm3的CuSO4水溶液。

两电解池的阴极皆为铂电极，阳极分别为Ag(s)和Cu(s)电极。

通电一定时间后，实验测出在A电解池的铂电极上有的Ag(s)析出，B电解池的铂电极上必有（）mol的Cu(s)析出。

2、在温度、溶剂一定时，当某强电解的物质的量浓度c( c无限趋近于零)时，该强电解质的∞趋于定值。

Λm3、一个原电池必有两个电极。

相对而言，电势高的电极称为（正极）；电势低的电极称其为（负极）。

4、25℃时，E O[Cl{a(Cl)=1}|AgCl(s)|Ag] = ，E O{Cl{a(Cl)=1}|Cl2(g,p=100kPa)|Pt =由上述两电极在25℃组成电池时，该电池的阳极为( AgCl电极)，电池的表示式为（Ag|AgCl(s)|Cl{a(Cl)=1}|Cl2(g, p=100kPa)|Pt），电池的电动势E=（）V。

5、在一定温度下，液体分子间的作用力越大，其表面张力（越大）。

6、不论是分散在大气中的小液滴和小气泡，或者是分散在液体中的小气泡，以及在毛细管中的凹液面和凸液面，它们所承受附加压力p的方向，皆是指向（弯曲液面曲率半径的中心）。

7、在一定T、p下，一个小液滴滴在光滑的固体表面上，可以迅速地平铺在固体表面上，此过程可以视为气-液界面和固-液界面取代固-气界面的过程。

若已知固体和液体的表面张力分别为sg和lg，固-液界面张力为sl，铺展的面积为A，则此铺展过程的表面吉布斯函数变G（表面）= （A（gl + gl sg）三、简答题1、在两支水平放置的毛细管中间皆放有一段液体，如附图所示。

a管中的液体对管的内壁完全润湿；b管中的液体对管的内壁完全不润湿。

若皆在两管的右端加热时，管内的液体各向哪一端流动。

为什么当在毛细管的右端加热时，右端的毛细管膨胀而使液面的曲率半径r变大；液体的温度升高而使其表面张力变小。

由p=2/r可知，上述两因素皆使加热端弯曲液面的附加压力p在数值上变小，因而破坏了原来的平衡。

由于a管内两端的p皆指向气体，使管内液体向左流动。

b管内两端的p皆指向液体，而使管内液体向右流动。

2、在一定的温度和大气压力下，半径均匀的毛细管下端，有两个大小不等的圆球形气泡，如右图所示，试问在活塞C关闭的情况下，将活塞A、B打开，两气泡内的气体相通之后，将会发生什么现象并解释其原因。

两气泡连通后，由于大气泡的附加压力小于小气泡的附加压力，大气泡将会变得更大，而小气泡将会变得越来越小，直到小气泡收缩到毛细管口，其液面的曲率半径与大气泡的曲率半径相等时为止。

四、计算题1、已知25℃时，纯水的电导率=106S ·m 1，无限稀释时H +和OH 的极限摩尔电导率∞Λm 分别为104S ·m 2·mol 1及198104S ·m 2·mol 1，纯水的密度=997.07kg ·m 3，水的摩尔质量M =103 kg ·m 1。

试求25℃时水的离子积K W 为多少解：25℃时，水的物质的量浓度c = /M = 997.07 kg ·m 3/103 kg ·m 1=103 mol ·m 3= mol ·dm 3纯水的摩尔电导率：m = /c = 106S ·m 1/103 mol ·m 3=1011S ·m 2·mol 1水是一种弱电解质，只有极少量的水分子发生如下电离：H 2O(l) H + + OHc (1) c c25℃时水的极限摩尔电导率：∞Λm = ∞Λm (H +) + ∞Λm (OH)= + 104S ·m 2·mol 1=104S ·m 2·mol 125℃纯水的电离度： 9411m m 10814.11082.547109373.9---∞⨯=⨯⨯ΛΛ=α 选用c O =1 mol ·dm 3为标准状态，纯水的活度a (H 2O) = 1, 纯水中H +和OH 的平均活度系数：O O ±-+±====c ac c ac a a //)OH ()H (,1γγ水的离子积：14292W 10008.1)347.5510814.1()/(--O ⨯=⨯⨯===c ac K K a2、25℃时，Ag 2O(s)标准摩尔生成焓O ∆m f H = kJ ·mol 1，标准电极电热Ag}|O(s)Ag |OH {2-O E = ，Pt)|(g)O |O H ,OH (22-O E = 。

在空气中将Ag 2O(s)加热至什么温度，才能发生下列分解反应Ag 2O(s) 2Ag(s) + (g)假定此反应的r C p ,m = 0，空气中氧气的分压力p (O 2) = 。

解：为求上述反应的O ∆m r S ，需将上述反应设计成原电池。

阳极反应：2OH(a 1) H 2O(1)+ O 2(g)+2e ；阴极反应：Ag 2O(s)+ H 2O(1)+ 2e 2Ag(s)+ 2OH(a 1)两电极反应中OH 的活度相等，这两个电极反应之和则为题给反应。

可设计成下列单液电池：Pt|O 2(g)|NaOH 溶液| Ag 2O(s)|Ag25℃时，原电池的标准电动势：E = Ag}|O(s)Ag |OH {2-O E Pt)|(g)O |O H ,OH (22-O E = =O ∆m r G = 2F E = 296485( J ·mol 1=11192 J ·mol 1O ∆m r S =(O ∆m r H O ∆m r G )/T =10311192) J ·mol 1/=·K 1·mol 1由于r C p,m = 0，故O ∆m r H 及O ∆m r S 皆不阻碍T 而变。

Ag 2O(s)发生热分解温度T 可由下式求出。

)(m r T G ∆=2/12m r }/)O (ln{)(O O +∆p p RT T G = (O ∆m r H T O ∆m r S )2/12}/)O (ln{O +p p RT 0由上式可得：T 5.02m r mr }/)O (ln{O O O -∆∆p p RT S H =1-1--13Kmol J )21278.0ln 314.85.04.66(mol J 1031••⨯-•⨯=即Ag 2O(s)在空气中，当温度高于时开始分解。

3、铅酸蓄电池可表示为：Pb | PbSO 4(s) | H 2SO 4 (b =1mol ·kg 1) | PbSO 4(s) | PbO 2(s) | Pb在0℃~60℃的范围内，此电池的电动势E 与温度t 的关系为：E / V = + 105t /℃ + 108(t /℃)2 25℃时，此电池的标准电动势E O =。

试写出放电2法拉第时的电极反应及电池反应。

计算电动势的温度系数，25℃时电池反应的r S m 及r H m ，H 2SO 4的活度及正负离子的平均活度系数±γ各为多少解：放电2法拉第，即z =2阳极反应：Pb(s) +-24SO PbSO 4(s) + 2e阴极反应：PbO 2(s) + 2H 2SO 4 + 2ePbSO 4(s) +-24SO +2H 2O(l) 电池反应：Pb(s) + PbO 2(s) + 2H 2SO 4(b ) 2PbSO 4(s)+2H 2O(l)电动势的温度系数： p p t E T E )/()/(∂∂=∂∂=105 +108t /℃)V ·K 1t =25℃时， p T E )/(∂∂=105 +105 )J ·K 1·mol 1 = J ·K 1·mol 1E = ； m r G ∆= zFE = 370265J ·mol 1m r H ∆= m r G ∆+T m r S ∆ = (370265 + J ·mol 1 = kJ ·mol 1H 2SO 4活度及活度系数的计算：已知b = 1mol ·kg 1，假设溶液中a (H 2O)1，其它纯固态物质的活度皆为1。