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知ing

物理化學(xué)(第五版)上冊

傅獻(xiàn)彩 編 / 高等教育出版社

高書平13179941004 上傳

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1、摩爾電導(dǎo)率的定義:∧m(s.m2.mol-1)=k/c ,式中c的單位是什么?對于弱電解質(zhì),用總計(jì)量濃度還是解離部分的濃度?

答:根據(jù)定義c是摩爾體積濃度,單位是mol.m-3。對于若電解質(zhì),應(yīng)當(dāng)用總計(jì)量濃度代入

公式,不必考慮電離度。

2、在一定溫度下,稀釋電解質(zhì)溶液,電導(dǎo)率k和摩爾電導(dǎo)率∧m將怎樣變化?

答:電導(dǎo)率k變化不一定。摩爾電導(dǎo)率∧m將增大。

3、無限稀釋時(shí),HCl ,KCl ,NaCl三種溶液在相同溫度、相同濃度和相同電位梯度下,三種溶液中Cl-1的運(yùn)動(dòng)速度是否相同?三種溶液中Cl-1的遷移數(shù)是否相同?

答:三種溶液中Cl-1的運(yùn)動(dòng)速度相同;三種溶液中Cl-1的遷移數(shù)是不相同,因三個(gè)陽離子的遷移數(shù)不同。

4、 4、aCl稀溶液的摩爾電導(dǎo)率∧m與Na+ . Cl-的淌度U+ .U-之間的關(guān)系為

(A) ∧m= U+ +U- (B) ∧m= U+/F +U-/F

(C) ∧m= U+ F+U-F (D) ∧m= 2(U+ +U-)

答:(C)

答:(D)

5、參考電極的選擇是不是隨意的?有什么限制條件?

答:能被選用參考標(biāo)準(zhǔn)電極實(shí)際上是很有限的。首先它必須是可逆電極,

且電極電勢的溫度系數(shù)要比較小;其次,它應(yīng)當(dāng)容易鈍化,制備也比較簡單;此外參考電極最好能適應(yīng)較廣的界質(zhì)條件。

6、 鹽橋有何作用?為什么它不能完全消除夜接電勢,而只是把液接電勢降到可以忽略不

計(jì)。

答:鹽橋起導(dǎo)電而又防止兩種溶液直接接觸以免產(chǎn)生液接電勢的作用。

由液接電勢的計(jì)算公式可知,只有t+=t-時(shí),Ej=0。而t+與t-完全相同的電解質(zhì)是找不到的。

7、么叫電池的分解電壓?實(shí)際測量所得的分解電壓與理論分解電壓差別何在?

答:理論分解電壓在數(shù)值上等于該電池作為原電池時(shí)的可逆電動(dòng)勢。實(shí)際分解電壓總是

大于理論分解電壓,一部分用于克服電極極化時(shí)產(chǎn)生的超電勢,另一部分用于克服電

池內(nèi)阻產(chǎn)生的電位降。

E(實(shí)際分解電壓)=E(理論分解電壓)+η(陰)+ η(陽)+IR

8、什么叫極化?什么叫超電勢?由于超電勢的存在,陰極、陽極不可逆電極電勢的變化有

何規(guī)律?

答:在通電過程中,隨電極上電流密度的增加,實(shí)際電極電勢值偏離可逆電極電勢值,這種現(xiàn)象稱為極化。將某一電流密度時(shí),實(shí)際析出的電勢與可逆電極電勢之差稱為超電勢。由于超電勢的存在,陰極上析出的電勢隨電流密度增大不斷變小,陽極上析出的電勢隨著電流密度的增大而不斷增大。

9、在電解過程中,陰、陽離子分別在陽、陰兩極上析出的先后順序有何規(guī)律?

答:陽極上,析出電勢越小的陰離子首先在陽極上發(fā)生氧化。

陰極上,析出電勢越大的陽離子首先在陰極上發(fā)生還原。

10、以Pt為電極,電解Na2SO4水溶液,在兩極的溶液中各加數(shù)滴石蕊試劑,在電解過程中,

兩極溶液的顏色有何變化?

答:實(shí)際上是電解水。陰極上放出氫氣,溶液中有較多OH-,呈堿性,使指示劑變藍(lán)。陽

極有氧氣放出 ,溶液中有較多H+,呈酸性,使指示劑變紅。

11、 試比較電化學(xué)極化和濃差極化的基本特征。

答:電化學(xué)極化是由于電極表面進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)或電化學(xué)反應(yīng)不可逆過程而引起的,電化 學(xué)極化的大小決定于電極表面反應(yīng)的活化能,而這活化能大小又隨電極上的 外加電壓而改變。濃差極化是由于參加電極反應(yīng)的物質(zhì)在界面和溶液本體存在著濃度差引起不可逆擴(kuò)散過程而引起的極化,加強(qiáng)攪拌,可減小δ,增 i,減低濃差極化。

12、 試討論旋轉(zhuǎn)圓盤電極的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。

答:旋轉(zhuǎn)園盤電極是將攪拌與電極結(jié)合在一起,使電極環(huán)繞中心軸高速旋轉(zhuǎn),從而園盤上各點(diǎn)的擴(kuò)散層厚度均勻,園盤電極上各點(diǎn)的液相傳質(zhì)速度相等,電流密度分布均勻,充分利用電極表面的反應(yīng)潛力,也就提高了電流密度,降低了濃差超電勢。

13、 試說明化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕的不同特征。

答:化學(xué)腐蝕就是在金屬表面直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)使金屬氧化、溶解,即氧化成離子或高 價(jià)化合物;電化學(xué)腐蝕的特征是:主要發(fā)生在非均勻的金屬表面上,在金屬表面構(gòu)成微電池(局部電池),產(chǎn)生的局部電流,發(fā)生電化學(xué)反應(yīng),使金屬氧化、溶解,能量以熱的形式傳給環(huán)境。

14、 試比較陰極保護(hù)和陽極保護(hù)法的特點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn)。

答:陽極保護(hù)是被腐蝕的金屬作電池的陽極,使之發(fā)生氧化反應(yīng)。但在該金屬表面設(shè)法 先經(jīng)過適當(dāng)?shù)难趸瘎┨幚?,形成一層致密的膜,這樣就加大了金屬持續(xù)氧化的超電勢,從而緩解了金屬的腐蝕,陽極氧化一般稱為鈍化。而陰極保護(hù)是在被腐蝕的金屬上聯(lián)接一塊電勢更負(fù)的金屬,這樣該金屬先于被保護(hù)金屬發(fā)生腐蝕,也就是被保護(hù)的金屬成為原電池的陰極,這樣就不會(huì)發(fā)生腐蝕,陰極保護(hù)的另一方法是在用一外電源的負(fù)極聯(lián)接到被保護(hù)的金屬,調(diào)節(jié)到外加電勢與局部原電池中的陽極電勢相等,這樣局部電池上的開端電勢為零,也就防止了金屬的腐蝕。

15、討論在腐蝕性介質(zhì)中,加入不同添加劑后,金屬的腐蝕電勢和腐蝕電流間的關(guān)系。 答:加入陽極型緩蝕劑,能加速升高陽極電勢?a,從而減低腐蝕電流I;加入陰極型緩沖劑,能加速降低陰極電勢?C,從而減低腐蝕電流I;加入混合型緩沖劑既加速升高陽極電勢,又減低陰極電勢,從而減低腐蝕電流i。

16、試分析電化學(xué)反應(yīng)與一般均相氧化還源反應(yīng)的區(qū)別。

答:電化學(xué)反應(yīng)是氧化與還原反應(yīng)的產(chǎn)物,分別集中于兩個(gè)不同的極區(qū),因此若將極區(qū)設(shè)法隔離就可得到電化學(xué)反應(yīng)氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物,而均相氧化還原反應(yīng)的結(jié)果兩種產(chǎn)物混在同一相內(nèi),必須設(shè)法加以分離才能得到兩種反應(yīng)的產(chǎn)物。

17、試比較恒電勢法與恒電流法各自的特征。

答:恒電勢法,是控制電勢,測出相應(yīng)的電流。電解時(shí)相當(dāng)于用一種還原劑,能得到一種產(chǎn)物。恒電流法,就是控制電流測出相應(yīng)的電勢。電解時(shí)相當(dāng)于多種還原劑,得到是多種產(chǎn)物混合在一起。對陽極的鈍化曲線測定,只能用恒電勢法測出。

18、用鉑做電極,電解 ZnCl2 水溶液,在陰極上可能發(fā)生哪些電極反應(yīng)?在用鋅代替鉑電極,在陰極上又進(jìn)行什么反應(yīng)?

++++答:在鉑極可能發(fā)生 Zn2 的還原與 H的還原,因? (H/H2,平衡)>? (Zn2/Zn,平衡),

而且在鉑板上的η(H2)很?。?.05~0.045V,因此? (H2,析出)>? (Zn,析出),先析出 H2;但是在鋅板上H2的η(H2)為0.520~1.235V;而且Zn 的η≈0,因此在 Zn板上,Zn 的析出電勢為? (Zn)=-0.7628-0=-0.763,而氫的析出電勢為? (H2)=0-1.235=-1.235V,低于 Zn 的析出電勢,因此 Zn 先于 H2 析出。如用 CuCl2 代替 ZnCl2,Cu 的? (平衡)=0.3402,則 Cu與 H2 的析出電勢分別為? (Cu)=0.3402-0=0.3402V ? (H2)=0-

+1.235=-1.235V ,前者仍然大于后者,因此在 Zn 極上首先是銅析出:Cu2+2e→Cu。

19、當(dāng)某一氧化還原反應(yīng)在化學(xué)電池中進(jìn)行時(shí),有人說化學(xué)能的轉(zhuǎn)換效率可不受熱力學(xué)第二定律的限制;有人說可不受卡諾循環(huán)所規(guī)定的最高轉(zhuǎn)換效率所限制。你如何評價(jià)這兩種說法?

答:化學(xué)電池中能量轉(zhuǎn)換也受到熱二定律限制?;瘜W(xué)電池中,化學(xué)能的轉(zhuǎn)換效率,可逆電池的最大有用功為 ΔGm=-nEF,不能再大于此值,否則可設(shè)計(jì)出第二類永動(dòng)機(jī),因此仍然受熱力學(xué)第二定律的限制,但由于這種能量轉(zhuǎn)換不經(jīng)過熱能轉(zhuǎn)變?yōu)楣Φ碾A段,是由化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?,所以是不受卡諾熱機(jī)效率的限制,特別是燃料電池的設(shè)計(jì)成功,便大大提高燃料的使用價(jià)值。

20、試就影響熱機(jī)效率和燃料電池的理論效率的因素進(jìn)行比較。

答:熱機(jī)效率為η=(T1-T2)/T2,即熱源與冷源的溫差越大,冷源溫度越低,熱機(jī)效率就越高。而燃料電池的效率為=ΔGm/ΔHm=1-TΔSm/ΔHm,如果ΔSm/ΔHm為正值,且電池的操作溫度越低,則效率越大;如果ΔSm/ΔHm為負(fù)值,則η可能大于1,其物理意義是電池在工作時(shí),能從環(huán)境中吸熱而轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?/span>

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