(完整版)物理化学第九章模拟试卷C

物理化学第九章模拟试卷C

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. 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 + 1

2O

2

+ 2e-

3. 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

4. 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

5. 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

6. 298 K、0.1 mol·dm-3的HCl 溶液中，氢电极的热力学电势为-0.06 V，电解此溶

液时，氢在铜电极上的析出电势φH2为：( )

(A) 大于-0.06 V (B) 等于-0.06 V (C) 小于-0.06 V (D) 不能判定

7. 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) ∆r H(B) T∆r S(C) 一定为零(D) 与∆r H与T∆r S均无关

8. 电解混合电解液时，有一种电解质可以首先析出，它的分解电压等于下列差值中

的哪一个？式中φ平，φ阴和φ阳分别代表电极的可逆电极电势和阴、阳极的实际析出电势。( )

(A) φ平，阳－φ平，阴(B) φ阳+ φ阴

(C) φ阳（最小）－φ阴（最大）(D) φ阳（最大）－φ阴（最小）

9. 以石墨为阳极，电解0.01 mol·kg-1 NaCl 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：φ∃ (Cl2/Cl-)= 1.36 V , η(Cl2)= 0 V ，φ∃ (O2/OH-)= 0.401V , η(O2) = 0.8 V 。*. 298K，101.325 kPa 下，以1 A 的电流电解CuSO4溶液，析出0.1 mol 铜，需时间大约是：( )

(A) 20.2 h (B) 5.4 h (C) 2.7 h (D) 1.5 h

二、填空题( 共9题18分)

11. 将一Pb 酸蓄电池在10.0 A 电流下充电1.5 h，则PbSO4分解的质量为

。（已知M(PbSO4)= 303 g·mol-1）

12.在锌电极上，H2的超电势为0.75 V，电解一含Zn2+的浓度为1×10-5 mol·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，φ∃(Zn2+/Zn)= -0.763 V 。

13. 电极表面反应速率r与电流密度j之间应满足_______________关系。

14. 电池Pb(s)│H2SO4(m)│PbO2(s)，作为原电池时，负极是，正极

是；作为电解池时，阳极是，阴极是。

15. 电池放电时，随电流密度增加阳极电位变________，阴极电位变________，正

极变________ ，负极变_____。

16. 采用三电极装置研究超电势时, 一般采用鲁金毛细管, 其作用为________________, 采用搅拌其作用为_______________________________。

17. 铜板上有一些铁的铆钉, 长期暴露在潮湿的空气中, 在__________部位特别容易生锈。

18. 已知φ∃ (Fe2+/Fe)= -0.440 V, φ∃ (Cu2+/Cu) = 0.337 V，在25℃, p∃时,以Pt 为阴极，石墨为阳极，电解含有FeCl2(0.01 mol·kg-1)和CuCl2(0.02 mol·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______。

19. 已知电极（1）Pt│H2, H+, （2）Pt│Fe3+, Fe2+, 和（3）Pb│H2, H+的交换电流密度j e分别为：(1) 0.79 mA·cm-2; (2) 2.5 mA·cm-2; (3) 5.0×10-12 A·cm-2。当它们在298 K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。

三、计算题( 共5题40分)

20. 298 K 时，用铂电极电解1 mol·dm-3的H2SO4(不考虑活度系数)：

(1) 计算理论分解电压

(2) 若两电极面积均为1cm2，电解液电阻为100 Ω，H2和O2的超电势η(V)

与电流密度j (A·cm-2) 的关系分别为

ηH2= 0.472 + 0.118 lg jηO2= 1.062 + 0.118 lg j

问当通过的电流为1 mA 时，外加电压为若干？已知:φ∃ (O2,H2O,H+) = 1.229 V 。

21. 金属的腐蚀是氧化作用，金属作原电池的阳极，在不同的pH 条件下，水溶液中

可能有下列几种还原作用：

酸性条件：2H3O+ + 2e-＝2H2O + H2(p∃) O2(p∃) + 4H+ + 4e-→2H2O

碱性条件：O2(p∃) + 2H2O + 4e-→4OH-

所谓金属腐蚀是指金属表面附近能形成离子浓度至少为1×10-6 mol·kg-1。现有如下

6 种金属：Au，Ag，Cu，Fe，Pb 和Al，试问哪些金属在下列pH 条件下会被腐蚀：

（甲）强酸性溶液pH = 1 （乙）强碱性溶液pH = 14

（丙）微酸性溶液pH = 6 （丁）微碱性溶液pH = 8 设所有活度系数均为1。已知φ∃ (Al3+/Al)= -1.66 V, φ∃ (Cu2+/Cu)= 0.337 V, φ∃ (Fe2+/Fe)= -0.440 V ，φ∃ (Pb2+/Pb)= -0.126 V, φ∃ (Au+/Au)= 1.50 V。.

22. 298 K时, 用Pt阳极Cu阴极电解0.10 mol·dm-3 CuSO4溶液, 电极的面积为50 cm2, 电流保持在0.040 A, 并采取措施, 使浓差极化极小。若电解槽中含1dm3溶液, 试问至少电解多少时间后, H2才会析出？此时剩余Cu2+的浓度为多少? 设活度系数均为1。已知氢在铜上之η=a+blg j, a=0.80 V, b=0.115 V, φ∃ (Cu2+/ Cu) =0.337 V。

23. 求在Fe 电极上, 自1mol·kg-1KOH 水溶液中，每小时电解出氢100 mg·cm-2时应维持的电势（氢标）。(已知：a = -0.76 V，b = -0.11V)

24. 若氢在Cd、Hg 电极上的超电势，在所讨论电流密度范围内服从塔菲尔公式η= a + blg j. 对于这两个电极, 其b 值都为0.118 V，但两电极的a 值不同。氢在这些电极上析出时的传递系数α均为0.5。电极反应得失电子数均为1。氢在Cd 和Hg 上的交换电流j。分别是1×10-7A·m-2和6×10-9 A·m-2。求在298 K时，两电极通过相同的电流密度情况下，氢在Hg、Cd 两电极上的超电势的差值。

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，1 mol·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=10-3 A·cm-2, 若超电势为0.6 V, j为多少? (设对称

因子或传递系数β=0.5)

26. 298 K 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10-6 mol·dm-3时，则认为容器已被腐蚀。

已知：φ∃ (Fe2+/Fe) = -0.4402 V，H2在铁上析出时的超电势为0.40 V。

27. 试述电极过程产生超电势的原因。

参考答案

一、选择题( 共10题20分)

1. (C)

2. (B)

3. (A)

4. (B)

5. (D)

6. (C)

7. (B)

8. (C)

9. (A) *. (B)

二、填空题( 共9题18分)

11. PbO2+ Pb + 2H2SO4＝2PbSO4+ 2H2O

(10 A×1.5×3600 s)/(96500 C·mol-1 )×1/2×303 g·mol-1 = 84.8g