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
将铅蓄电池在 10.0 A 电流下充电 1.5 h，则 PbSO4分解的量为： （ Mr(PbSO4)= 303 ） ( (A) 0.1696 kg (B) 0.0848 kg (C) 0.3392 kg (D) 0.3564 kg
3. 2 分
在还原性酸性溶液中, Zn的腐蚀速度较Fe为小, 其原因是： ( (A) (Zn2+/ Zn)(平) < (Fe2+
/ Fe)(平) (B) (Zn2+/ Zn) < (Fe2+/ Fe) (C) (H+/ H2)(平, Zn) < (H+/ H2)(平, Fe) (D) (H+/ H2)(Zn) < (H+/ H2)(Fe)
4. 2 分
25℃时, H
2+2在锌上的超电势为 0.7 V， (Zn2+/Zn) = -0.763 V，电解一含有 Zn(a=0.01) 的溶液，为了不使 H2析出，溶液的 pH值至少应控制在 ( (A) pH > 2.06 (B) pH > 2.72 (C) pH > 7.10 (D) pH > 8.02
5. 2 分
一贮水铁箱上被腐蚀了一个洞，今用一金属片焊接在洞外面以堵漏，为了延长铁 箱的寿命，选用哪种金属片为好？ ( ) (A) 铜片 (B) 铁片 (C) 镀锡铁片 (D) 锌片
6. 2 分
金属活性排在H2之前的金属离子, 如Na+ 能优先于H+在汞阴极上析出, 这是由于： ( (A) (Na+/ Na) <
(H+/ H2)
(B) (Na) < (H2) (C) (Na+/ Na) < (H+/ H2) (D) H2在汞上析出有很大的超电势, 以至于 (Na+/ Na) > (H+/ H2)
7. 2 分
) )
) )
铅蓄电池负极反应的交换电流密度，比正极反应的交换电流密度约小两个数量级, 这表明 ： ( ) (A) 负极反应的恢复平衡的速率大, 容易出现极化 (B) 正极反应的恢复平衡的速率大, 容易出现极化 (C) 负极反应的恢复平衡的速率小, 容易出现极化 (D) 正极反应的恢复平衡的速率小, 容易出现极化
8. 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
9. 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 H2为： ( ) (A) 大于 -0.06 V (B) 等于 -0.06 V (C) 小于 -0.06 V (D) 不能判定
*. 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
二、填空题 ( 共 9题 18分 ) 11. 2 分
电解氢氧化钾溶液，制备氢气和氧气的阳极反应是 _________________________ ； 阴极反应是 _________________________ 。
12. 2 分
电解工业中, 为了衡量一个产品的经济指标，需要计算电能效率, 它的表达式是 ________________________________________。
13. 2 分
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 ）
14. 2 分
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 ________ 。
15. 2 分
以 Cu 为电极，电解 1 mol·dm-3 CuSO4溶液 (pH = 3), 则在阴极上的电极反应 _________________________，阳极上的电极反应 _________________________ 。
已知： H2在 Cu 电极上, = 0.5 V, (Cu2+/Cu)= 0.337 V ，
O2在 Cu 电极上, = 0 V, (O2/H+,H2O)= 1.229 V 。
16. 2 分
从能量的利用上看，超电势的存在有其不利的方面。但在工业及分析等方面，超电势 的现象也被广泛的应用, 试举出二个利用超电势的例子_________________________, _______________________________________。
17. 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_____________。
18. 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____________________。
19. 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 =Rej 或 =a + b lgj 表示, 前者适用于 情况, 而后者适用于 ____________情况。
三、计算题 ( 共 5题 40分 ) 20. 10 分
Bowden和Rideal在25℃时，用汞阴极在稀H2SO4中测得了下列析氢超电势。
6.3 28 100 107j/A·cm-2 /V 0.65 0.73 0.79 计算该反应的j0和。
21. 10 分
298 K时, 用Pb为电极来电解0.100 mol·dm-3 H2SO4( =0.265)。 在电解过程中, 把Pb阴极与另一摩尔甘汞电极相联接， 当Pb阴极上氢开始析出时, 测得E分解=1.0685 V, 试求H2在Pb电极上的超电势(H2SO4只考虑一级电离), 已知摩尔甘汞电极的氢标电势 甘汞=0.2800 V 。
22. 10 分
298 K，p时，以 Pt 为阴极，C（石墨）为阳极，电解含CdCl2(0.01 mol·kg-1) 和
CuCl2(0.02 mol·kg-1)的水溶液，若电解过程中超电势可忽略不计，
（设活度系数均为 1，已知 (Cd2+/Cd) = -0.402 V， (Cu2+/Cu) = 0.337 V，
(Cl2/Cl-) = 1.36 V， (O2/H2O,H+) = 1.229 V ) (不考虑水解) 试问： （甲）何种金属先在阴极析出？ （乙）第二种金属析出时，至少须加多少电压？ （丙）当第二种金属析出时，第一种金属 离子在溶液中的浓度为若干？ （丁）事实上 O2(g) 在石墨上是有超电势的，若设超电势为 0.6 V，则阳极上 首先应发生什么反应？
23. 5 分
在1 mol·kg-1的HCl中, 有两种不同的金属Pt和Hg, 今维持两者的电势相等(-0.40 V), 求298 K时，1 h 内不同金属上H2的析出量。已知在Pt, Hg上, 析出H2的交换电流密度j0 分别是7.9×10-4和0.79×10-12 A·cm-2 (设传递系数=0.5)。
24. 5 分
某仪器所需载气为氢气，拟用电解水法制备， 2H2O = 2H2+ O2 当所需氢气(处 在标准状态下)流量为 2×10-4 m3·min-1 时，问仪器工作 10 h, 电解槽需耗电量 (Q) 为若干？电解槽电极（面积 A 为 0.1m2）上的电流密度 (j) 为多少？
四、问答题 ( 共 3题 20分 ) 25. 10 分
氢析出的迟缓放电理论所述的机理，可简单地写成如下的形式： Hs++e- ─→ Hs (决速步) Hs+Hs++e-H2
++
假设 [Hs]≈[H], 试导出Tafel公式 = a + b lnj 。
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： (Fe2+/Fe) = -0.4402 V，H2在铁上析出时的超电势为 0.40 V。
27. 5 分
H2和O2在Ag电极上的超电势在电流密度为0.1A cm-2时分别为0.87和0.98 V。 试 问：将两个Ag电极，插入一稀NaOH溶液中电解时, 在此电流密度下的外加电压应为多少?
(忽略电解池内部电压降)。 已知E (O2-H2)=1.229 V 。
参考答案
一、选择题 ( 共10题 20分 ) 1. 2分
[答] (C) (2分)
2. 2 分
[答] (B)
3. 2 分
[答] (D)
4. 2 分
[答] (A)
5. 2 分
[答] (D)
6. 2 分
[答] (D)
7. 2 分
[答] (C)
8. 2 分 (
[答] (B)
9. 2 分
[答] (C)
*. 2 分
[答] (B)
二、填空题 ( 共 9题 18分 ) 11. 2 分
[答] 2OH-→ (1/2)O2+ H2O + 2e- 2H2O + 2e-→ H2+ 2OH-
12. 2 分
[答]
理论上所需的电能 电能效率 =实际消耗的电能
13. 2 分
[答] PbO2+ Pb + 2H2SO4＝ 2PbSO4+ 2H2O (5分) (10 A×1.5×3600 s)/(96500 C·mol-1 )×1/2×303 g·mol-1 = 84.8g
14. 2 分
[答] 增加；减少
15. 2 分
[答] 阴极：Cu2+ + 2e- → Cu↓ 阳极：Cu - 2e- →Cu2+
16. 2 分
[答] 极谱分析的滴汞电极, 铅蓄电池的充电, 氯碱工业, 电镀杂质的分离等.
17. 2 分
[答] E分解 =E可逆+阴+阳+IR
增加
18. 2 分
[答] 提供电流, 使研究电极极化; 测量研究电极的超电势值。
19. 2 分
[答] 低超压 (1分) 高超压 (1分)
三、计算题 ( 共 5题 40分 ) 20. 10 分
[答] =lnj0+(RT/ F)lnj (1) (4分) 根据直线方程(1)及所列数据,可得
0.65 0.73 0.79 lnj -14.28 -12.79 -11.51
由此可得 < > =0.51 (3分) 21. 10 分 [答] 氢刚在Pb极上析出时, 阴极电势为 (H2)= (甘汞)-E(分解) =0.2800 V-1.0685 V= -0.7885 V (2分) 而氢电极的平衡电势为 p1/2(H2)/p$ (H+/H2) =-0.05915lg (H+) 0.05915lg (H+) =-0.0933 V ∴阴= (H+/H2, 平) - (H2) =0.6952 V 氢气逸出, 其压力 p(H 2)≥p. 22. 10 分 [答] (1) (Cd2+/Cd) = -0.4612 V (Cu2+/Cu) = 0.2868 V (H+/H2) = -0.413 V 所以阴极上首先是 Cu2+ 还原成 Cu 。 (2) 阳极反应：H2O → 2H++ (1/2)O2+ 2e- 铜析出后 [H+] = 2×0.02 mol·kg-1 (O 2/H2O) = (O2/H2O) + RT/2F×lna2(H+) = 1.1463 V 所以 E分解 = (O2/H2O) - (Cd2+/Cd) = 1.6075 V (3) (Cd2+/Cd) = (Cu2+/Cu) = (Cu2+/Cu) + 0.05915/2×lg a(Cu2+) [Cu2+] = 0.103×10-26 mol·kg-1 (4) (O 2/H2O) = [(O2/H2O)]可逆 + (O2)] = 1.415 V , (Cl-/Cl2) = 1.4323 V 阳极上先发生 H2O氧化反应 。 23. 5 分 [答] F.0.4096500 j j050 expRT=j0 exp 8.314298=2416j0 j3600M(H2) W(H2) =96500×2 7.9104241636002 Pt: W=96500×2=0.0712 g·cm-2·h-1 0.791012241636002 Hg: W=96500×2=7.12×10-11 g·cm-2·h-1 24. 5 分 [答] 1 mol H2的标准态体积为 0.0224 m3 ， 氢气质量：x1 = (1.008×2×2×10-4 )/0.0224 (4分) (4分) (3分) (3分) (2分) (2分) (2分) (1分) (1分) (1分) 设该流量下，氢气为 x1时所需电量为 x2；96500 : 1.008 = x2: x1 x2= (F×x1)/1.008 仪器工作 10 小时，电解消耗电量 Q = x2×60×10 = 1.03392×106 C (4分) 电流密度 j = Q/A = 1.03392×107C·m -2 (1分) 四、问答题 ( 共 3题 20分 ) 25. 10 分 [答] j=Fk[Hs+] (2分) =FAexp(- a/RT) [Hs+] 代入 0a=a- F , 假定 [Hs+] [H+], 整理得： j=FAexp(-0a/RT)[H+] exp( F/RT) F 两边取对数 lnj=ln[FAexp(-0a/RT)]+ln[H+]+ RT RTRTRT 整理得： = -Fln[FAexp(-0a/RT)] - Fln[H+] +Flnj RTRTRT 其中 a= -Fln[FAexp(-0a/RT)]- Fln[H+], b=F 26. 5 分 [答] (H+/H2) = (- 0.05916 pH - 0.40)V = -0.6366 V (Fe2+/Fe) = -0.6177 V (Fe2+/Fe) > (H+/H2)， Fe2+ 易还原为 Fe，H2 被氧化为 H+ 故容器不被腐蚀。 27. 5 分 [答] Ag, H 2(p)│NaOH(稀溶液)│O2(p), Ag E=1.229 V ∴ V=ER+ │+│+ │-│=1.229+0.87+0.98 =3.08 V (4分) (4分) (1分) (1分) ， (3分) (5分) 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容