物理化学第九章模拟试卷B

 

班级                 姓名                               分数                

 

一、选择题 ( 共10题  20分 )

1.  2 分

    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.  2 分

    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.  2 分

    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4                        

 

4.  2 分

    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) DrH                                                                    

    (B) TDrS                                                                   

    (C) 一定为零                                                                  

    (D) 与DrH与TDrS均无关                                                  

 

5.  2 分

    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 f为：                                     (     )   

      (A) 大于 -0.06 V                                                          

      (B) 等于 -0.06 V                                                           

      (C) 小于 -0.06 V                                                          

      (D) 不能判定                                                             

 

6.  2 分 (

    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 + O2+ 2e-                                         

 

7.  2 分

    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.  2 分

    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.  2 分

    通电于含有相同浓度的Fe2+, Ca2+, Zn2+, Cu2+的电解质溶液, 已知                

    f $ (Fe2+/ Fe) = -0.440 V  ，       f $ (Ca2+/ Ca) = -2.866 V                     

    f $ (Zn2+/ Zn) = -0.7628 V  ，     f$ (Cu2+/ Cu) = 0.337 V                      

    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                                                     

 

*.  2 分

    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：f  $ (Cl2/Cl-)= 1.36 V ,  h (Cl2)= 0 V ，                                  

      f $ (O2/OH-)= 0.401V  , h (O2) = 0.8 V 。                              

 

二、填空题 ( 共 9题  18分 )

11.  2 分

    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        

 h =Rej 或 h =a + b lgj 表示, 前者适用于                    情况, 而后者适用于        

 ____________情况。                                                            

 

12.  2 分

    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.  2 分

    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.  2 分

    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.  2 分

    已知f $ (Fe2+/Fe)= -0.440 V,  f$ (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 ______。                                                         

 

16.  2 分

    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) 0.79 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  。                                                   

 

17.  2 分

    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.  2 分

    酸性介质的氢-氧燃料电池, 其正极反应为________________________________,     

负极反应为_____________________________________。                             

 

19.  2 分

    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， f $ (Zn2+/Zn)= -0.763 V 。                                        

 

三、计算题 ( 共 5题  40分 )

20. 10 分

    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:           

      h /V

  0.60

  0.65

  0.73

  0.79

j×107/A·cm-2

  2.9

  6.3

  28

  100

求Tafel公式 h =a+bln(j/A·cm-2) 中之a, b，传递系数a 及交换电流密度j0 。      

 

21. 10 分

    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 +O2(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298 K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：f (Cl2/ Cl-) ≈f $ (Cl2/ Cl-)               

 

22. 10 分

    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a=0.10, a =0.010, 氧在阳极上析出的超电势为0.500 V,

已知： f$ (Sn2+/Sn) =-0.140 V,   f $ (O2/H2O) =1.23 V。                               

    (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0.500 V, 试问要使a降至何值时, 才开始析     

       出氢气?                                                                  

 

23.  5 分

    298 K时, 测得下列电池的电动势为0.187 V,                                       

    Pt | PbSO4 | H2SO4(0.01mol·kg-1) | H2(p$), Pt,   若0.01 mol·kg-1  H2SO4的电导  

率为8.6×10-3 W-1·cm-1, 电池的电极面积为1cm2, 极间距为2 cm, 求有200 mA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+250 mV。        

 

24.  5 分

    用电解食盐法制备氯和碱时, 在140 dm3电解液中，以1250 A电流通电10 h, 测得每dm3    

溶液中含氢氧化钠116.5 g.，试计算电解槽的电解效率。                               

 

四、问答题 ( 共 3题  20分 )

25. 10 分

    (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b =0.5)                                            

 

26.  5 分

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

 

27.  5 分

    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