武汉大学物理化学期末试卷

武汉大学2012—2013学年度第二学期
《物理化学（下）》试卷（A ）
学号 姓名 院（系） 分数
(F=96484 C mol -1 h=6.626×10-34 J s k B =1.38×10-23 J K -1 L=6.022×1023 mol -1 )
一、（39分）填空及单项选择
1． 宏观动力学实验的一个基本目标是测量得到化学反应体系的动力学曲线，然后分析得到相关动力学参数。

请列举三种测量动力学曲线的实验方法，可以结合你做过的物理化学实验来考虑。

（ ）
2. 两个平行一级反应，速率常数分别为k 1和k 2，活化能分别为E 1和E 2，当k 1=2k 2, 则此平行反应的表观活化能E a =（ ）
3. 已知双分子基元反应（1）2Br Br Br +→；（2）43CH Br CH HBr +→+；（3）2532532C H OH CH COOH C H OOCCH H O +→+，在简单碰撞理论中，上述三个反应的空间因子分别为P 1，P 2，P 3，请写出三者由大到小的顺序: ( )
4. 很多可燃气体在空气中因支链反应发生的爆炸有一定的爆炸界限，当气体压力高于低爆炸界限p 1时，爆炸发生，但当压力高于高爆炸界限p 2时，爆炸反而不出现，出现高爆炸界限p 2的原因主要是（ ）
A ．容易发生三分子碰撞丧失自由基； B. 存在的杂质发挥了影响
C. 自由基与器壁碰撞加剧；
D. 密度高而导热快
5．酶促反应按Michaelis-Menton 机理进行，反应速率方程为米氏方程，即 ，在高底物浓度下，为 级反应，在低底物浓度下，为 级反应。

6. 下列电解质水溶液中摩尔电导率最大的是（ ）
A. 0.001 mol·kg -1的HAc ；
B. 0.001 mol·kg -1的KCl ；
C. 0.01 mol·kg -1的KOH ；
D. 0.001 mol·kg -1的HCl ；
7. 在Hittorff 法测量迁移数的实验中，用Ag 电极电解AgNO 3溶液，测出在阳极部AgNO 3增加了x mol ，而串联在电路中的Ag 库仑计上有y mol 的Ag 析出，则Ag +的迁移数为：（ ）
8. 电化学中, 电极反应的速率以 ( ) 表示,按极化产生原因，极化可分为 ( ), 超电势是指 ( ). 当发生极化现象时，阳极和阴极的电极电势将发生的变化为 ( ). 电解过程中极化作用使消耗的电能（ ）, 在金属的电化学腐蚀过程中, 极化作用使腐蚀速度（ ）。

9. 对于金属Fe 的防腐措施中，下列哪一种不能．．
发挥作用（ ） A ．使Fe 与直流电源的负极相连； B. 使Fe 与直流电源的正极相连
C. 使Fe 与金属Cu 相连；
D. 使Fe 与金属Zn 相连
10．室温时，水在一根均匀粗细的玻璃毛细管中上升到高度H ，若将毛细管折断至H/2处，
水将沿壁升至( )处，此时管中水面的曲率半径将( ).
11. 如图，为N 2在硅胶上的吸附等温线，该图说明：（ A ）
A. 吸附剂表面孔径大，多分子层吸附层数不限； 吸附剂与吸附质相互作用强，其吸附热大于气体凝聚热
B. 吸附剂表面孔径大，多分子层吸附层数不限；
吸附剂与吸附质相互作用弱，其吸附热小于气体凝聚热
C. 吸附剂表面孔径小，多分子层吸附层数有限；
吸附剂与吸附质相互作用强，其吸附热大于气体凝聚热
D. 吸附剂表面孔径小，多分子层吸附层数有限；
吸附剂与吸附质相互作用弱，其吸附热小于气体凝聚热
12. 憎液溶胶与大分子溶液的相同点是: ( )
A. 热力学稳定体系;
B.动力学稳定体系;
C. 热力学不稳定体系;
D. 动力学不稳定体系
13．用等量的0.0012 mol dm -3 AgNO 3 和0.001 mol dm -3 KI 制得的AgI 溶胶，其胶团结构式为 ，电泳实验中其胶粒向 极移动，欲破坏该溶胶，在电解质K 3PO 4，Al(NO 3)3，MgSO 4中，聚沉能力从大到小的顺序为 。

二、（15分）The reaction 2A(g) = P(g) has a second-order rate law with k = 3.50×10-4 L mol -1 s -1 at 300K.
(1) Calculate the time required for the concentration of A to change from 0.26 mol L -1 to
0.011 mol L -1
(2) When the temperature is 330K, the half-life of A was measured to be 114 s, while the
initial concentration of A is 0.5 mol L -1. Evaluate the activation energy of the reaction.
(3) The collision cross-section of A is 0.90 nm 2, the molar mass of A is 60 g mol -1,Calculate
the P-factor for the reaction at 300K.
(4)
Calculate the r m r m H S ≠≠∆∆、 for the reaction at 300K.
三、（10分）已知氧化还原反应 Hg 22++Tl 3+ 2Hg 2++Tl + 反应速率方程为23+22+[Hg ][Tl ]Hg k r +=⎡⎤⎣⎦ 提出反应历程如下： 1
1222k k Hg Hg Hg -+++ （快平衡）
232k Hg Tl Hg Tl ++++−−→+ （慢反应）
（1） 分别根据稳态近似方法以及平衡假设方法证明上述反应历程与实验速率方程是吻合
的。

（2） 有同学指出根据该速率方程，在反应初始时刻，产物Hg 2+浓度为0，因此反应速率
无穷大，这种说法是否正确，说明原因。

四、（18分）电池 122424(100)(0.5)()()Pt H kPa H SO mol kg Hg SO s Hg l Pt -⋅+ 在298 K 时的电动势为0.6960 V ，已知该电池的标准电动势为E ＝0.615 V 。

（1） 写出正极、负极和电池的反应式；
（2） 计算298 K 时该反应的平衡常数K 以及摩尔反应吉布斯自由能 ∆ r G m ；
（3） 计算298 K 时，H 2SO 4（0.5 mol·kg -1）水溶液的活度24()a H SO 、离子平均活度a ±以
及离子平均活度系数γ±；
（4） 试根据德拜－休克尔极限公式计算上述H 2SO 4（0.5 mol·kg -1）水溶液的离子平均活
度系数γ±，并与(3)问中结果比较并分析；（德拜公式中A ＝0.509 (mol·kg -1)-1/2）
（5） 计算Hg 2SO 4的活度积。

（已知22()()Hg aq Hg l +
的标准电极电势22,0.79Hg Hg V ϕ+=）
五、（9分）下表为在0℃时，不同压力下，每kg 活性炭吸附的氮气V(dm 3)（已换算为0℃，p 下的值）
p / Pa
524 1731 3058 4534 7497 V / dm 3·kg -1 0.987 3.04 5.08 7.04 10.31
（1） 将上述数据根据Langmuir 吸附等温式计算，确定最大吸附体积V m ；（可根据需要，
适当选取若干组数据用于计算）；
（2） 根据上面计算得到的V m 计算此活性炭的质量比表面积；（N 2分子的截面积为16×
10-20m 2）
（3） 由Langmuir 吸附等温式计算出来的吸附剂表面积与实际结果有较大偏差，推测原
因。

六（9分）298.2 K 时丁酸水溶液的表面张力可以表示为()0ln 1/a b c c γγ⎡⎤=-+⎣⎦，式中
γ0为纯水表面张力，a ,b 为常数。

(1) 试求该溶液中丁酸的表面超额Γ2和浓度c 的关系式；
(2) 若已知a =0.0131 N·m -1，b =19.62，试计算c ＝0.200 mol·dm -3时的Γ2值；
(3) 当丁酸浓度增加到()/1b c c
时，试求此时的Γ2值。

并由此计算在液面上丁酸分子的截面积。