电解与极化作用课后题答案

电解与极化作用

1．电流密度j=0.01A·cm-2时，H2在Zn电极上的超电势η(H2)=0.76 V，若电解液中Zn2+的活

度为0.01，要使Zn2+在阴极上析出，而不使氢析出，求溶液的pH值应控制在什么范围(298K时?(Zn2+ | Zn) = -0.763V)。

2．实验测得酸性溶液（pH=1.0）中氢在铁上析出的极化曲线符合Tafel公式，得到a=0.7V, b=128mV，(电流密度的单位是A·cm-2)。试求外电流为1.0×10-4mA·m-2时氢在铁上析出的阴极超电势(?阴)，实际析出电势(?阴)，及交换电流密度(j0)。 3．298.2K、p时，用铂做两电极电解浓度为1mol·dm-3的NaOH溶液： （1）两极产物是什么？写出电极反应方程式。 （2）电解时理论分解电压是多少? 已知?O2|H+,H2O=0.401V，?Na+|Na= -2.714V

4．298.2K，以铜为电极电解0.05 mol·dm-3CuSO4和0.001mol·dm-3H2SO4的混合溶液，H2

在铜上的超电势为-0.23V，若H2气体压力为100kPa，求H2在铜上的析出电势。 5．溶液中Ni2+，Cu2+的活度均为1.00mol kg -1

第十章 电解与极化作用

1. 在298 K时,用Pb(s)电极来电解H2SO4溶液(0.1 mol/kg,γ±=0.265),若在电解过程中,把Pb阴极与另一摩尔甘汞电极相连组成原电池,测得其电动势

E=1.0685 V.试求H2(g)在Pb电极上的超电势(只考虑H2SO4的一级电离). 已知 (甘汞)=0.2802 V.

2. 在锌电极上析出氢气的塔菲尔公式为 η=0.72+0.116lgj 在298K时,用Zn(s)作阴极,惰性物质作阳极,电解浓度为0.1 mol/kg的ZnSO4溶液,设溶液pH为7.0,若要使H2(g)不和锌同时析出应控制在什么条件?

3. 在298 K时,当电流密度为0.1 A·cm-2时, H2(g)和O2(g)在Ag(s)电极上的超电势分别为0.87和0.98 V.今用Ag(s)电极插入0.01 mol/kg的NaOH溶液中进行电解,问在该条件下在两个银电极上首先发生什么反应?此时外加电压为多少?(设活度系数为1)

4. 在298K,标准压力101.325 kPa 时,某混合溶液中,CuSO4浓度为0.50 mol/kg, H2SO4浓度为0.01 mol/kg,

第一章 化学热力学基础

1-1 气体体积功的计算式 W???PedV 中，为什么要用环境的压力Pe？在什么

情况下可用体系的压力P体？ 答：

?W?f外?dl?p外?A?dl?p外?dV 在体系发生定压变化过程时，气体体积功的计算式 W???PedV 中，

可用体系的压力P体代替Pe。

1-2 298K时，5mol 的理想气体，在（1）定温可逆膨胀为原体积的 2 倍； ( 2 )

定压下加热到373K；（3）定容下加热到373K。已知 Cv,m = 28.28J·mol-1·K-1。 计算三过程的Q、W、△U、△H和△S。

解 （1） △U = △H = 0 Q??W?nRTlnV2?5?8.314?298ln2?8.587kJ V1 ?S?nRlnV2?5?8.314ln2?28.82J?K?1 V1（2） ?H?QP?nCP,m(373?298)?13.72kJ ?U?nCV,m(373?298)?10.61kJ W = △U – QP = － 3.12 kJ

?S?nCP,mlnT2373?

第一章 化学热力学基础

1-1 气体体积功的计算式 W???PedV 中，为什么要用环境的

压力Pe？在什么情况下可用体系的压力P体？ 答： ?W?f外?dl?p外?A?dl?p外?dV 在体系发生定压变化过程时，气体体积功的计算式

W???PedV 中，

可用体系的压力P体代替Pe。

1-2 298K时，5mol 的理想气体，在（1）定温可逆膨胀为原体积的 2 倍； ( 2 )定压下加热到373K；（3）定容下加热到373K。已知 Cv,m = 28.28J·mol-1·K-1。 计算三过程的Q、W、△U、△H和△S。 解 （1） △U = △H = 0

（2）

Q??W?nRTlnV2?5?8.314?298ln2?8.587kJ V1?S?nRlnV2?5?8.314ln2?28.82J?K?1 V1?H?QP?nCP,m(373?298)?13.72kJ

?U?nCV,m(373?298)?10.61kJ

W = △U – QP = － 3.12 kJ （3）

?S?

名词解释（10~15分，4~6题）填空（10~15分，5~10题）简要回答问题（45~55分，6~8题）论述题（25~35，2~3题）

第1、2章复习思考题

1、催化剂是如何定义的？

催化剂是一种能够改变化学反应速度而不能改变反应的热力学平衡位置，且自身不被明显消耗的物质。

2、催化剂在工业上的作用功能或者效果有哪些？ 1）使得原来难以在工业上实现的过程得以实现。

2）由过去常常使用的一种原料，可以改变为多种原料。 3）原来无法生产的过程，可以实现生产。 4）原来需要多步完成的，变为一步完成。

5）由原来产品质量低，能耗大，变为生产成本低，质量高

6）由原来转化率低，副产物多，污染严重，变为转化率高，产物单一，污染减少 3、载体具有哪些功能和作用？8

①分散作用，增大表面积，分散活性组分；②稳定化作用，防止活性组分熔化或者再结晶；③支撑作用，使催化剂具备一定机械强度，不易破损；④传热和稀释作用，能及时移走热量，提高热稳定性；⑤助催化作用，某些载体能对活性组分发生诱导作用，协助活性组分发生催化作用。 4、代表催化剂性能的重要指标是什么？

催化剂的反应性能是评价催化剂好坏的主要指标，它主要包括催化剂的活性、选择性和稳定性。 （1）催化剂的活性：指

催化剂的作用的特征有哪些？催化剂能否改变化学平衡？

（1） 催化剂只能加速热力学上可以进行的反应，而不能加速热力学上无法进行的反应 （2） 催化剂只能加速反应趋于平衡，而不能改变平衡的位置（平衡常数） （3） 催化剂对反应具有选择性

（4） 催化剂的寿命。催化剂能改变化学反应的速率，其自身并不进入反应的产物，在理想的情况下不为反应所改变。但在实际过程中不能无限制的使用，催化剂经过多次使用后会失活。 催化剂如何加快化学反应速度？

催化剂加快反应速率的原因与温度对反应速率的影响是根本不同的。催化剂可以改变反应的路线，降低反应的活化能，使反应物分子中活化分子的百分数增大，反应速率加快。

催化作用可分为均相催化和非均相催化两种。如果催化剂和反应物同处于气态或液态，即为均相催化。若催化剂为固态物质，反应物是气态或液态时，即称为非均相催化。

在均相催化中，催化剂跟反应物分子或离子通常结合形成不稳定的中间物即活化络合物。这一过程的活化能通常比较低，因此反应速率快，然后中间物又跟另一反应物迅速作用(活化能也较低)生成最终产物，并再生出催化剂。该过程可表示为：

A＋B=AB(慢)A＋C=AC(快)AC＋B=AB＋C(快) 式中A、B为反应物，

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物理化学课后习题答案

学院：材料与冶金学院

专业：金属材料工程

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第一章 化学热力学基础

姓名：刘绍成 学号 ：120103208026 金材10-1-16-34

P82(1-1) 10 mol理想气体由25℃，1.00MPa。设过程为：（i）向真空膨胀；（ii）对抗恒外压0.100MPa膨胀。分别计算以上各过程的体积功。 T=273k P1=1.00MPa n=10 mol v1 state 1 (ii) p外=0.100MPa T=273k P2=0.1MPa n=10 mol v2 state 2 解： (i) (ii)

(i) 向真空膨胀 向真空膨胀 P外=0，由W=-PΔV得 W=0. （ii）P1V1=nRT V1=24.777m3;

P124.777?1?100.1?1066因为是恒温过程，故 V2=P2V1=W=-?vPdv=-P(V2-

第一章

1-1、电网监控与调度自动化系统结构与功能？

答：以计算机为核心的电网监控与调度自动化系统的基本结构按其功能可分为四个子系统。（1）信息采集和命令执行子系统。与主站配合可以实现四遥（遥测、遥信、遥控、遥调）功能。

（2）信息传输子系统。有模拟传输系统和数字传输系统，负责信息的传输。

（3）信息的收集、处理和控制子系统。将收集分散的实时信息，并进行分析和处理，并将结果显示给调度员或产生输出命令对系统进行控制。对其信息作出决策，再通过硬件操作控制电力系统。

1-2、电网监控与调度自动化系统的管理原则和主要技术手段？

答：电力系统调度的目标是实现对变电站运行的综合控制，完成遥测和遥信数据的远传，与控制中心的变电站电气设备的遥控与遥调，实现电力调度系统的自动化。 应用主要技术手段：配电管理系统和能量管理系统。 配电管理系统包括配电自动化（DA），地理信息系统（GIS）配电网络重构，配电信息管理系统（MIS）需方管理（DSM）等部分。 能量管理系统主要包括数据采集与监控（SCADA）、自动发电控制与经济调度控制（AGC/EDC）、电力系统状态估计与安全分析（SE/SA）、调度员模拟培训（DTS）。 第二章

2-1、简述交流数据采集技术方案的基本

第一章

1-1、电网监控与调度自动化系统结构与功能？

答：以计算机为核心的电网监控与调度自动化系统的基本结构按其功能可分为四个子系统。（1）信息采集和命令执行子系统。与主站配合可以实现四遥（遥测、遥信、遥控、遥调）功能。

（2）信息传输子系统。有模拟传输系统和数字传输系统，负责信息的传输。

（3）信息的收集、处理和控制子系统。将收集分散的实时信息，并进行分析和处理，并将结果显示给调度员或产生输出命令对系统进行控制。对其信息作出决策，再通过硬件操作控制电力系统。

1-2、电网监控与调度自动化系统的管理原则和主要技术手段？

答：电力系统调度的目标是实现对变电站运行的综合控制，完成遥测和遥信数据的远传，与控制中心的变电站电气设备的遥控与遥调，实现电力调度系统的自动化。 应用主要技术手段：配电管理系统和能量管理系统。 配电管理系统包括配电自动化（DA），地理信息系统（GIS）配电网络重构，配电信息管理系统（MIS）需方管理（DSM）等部分。 能量管理系统主要包括数据采集与监控（SCADA）、自动发电控制与经济调度控制（AGC/EDC）、电力系统状态估计与安全分析（SE/SA）、调度员模拟培训（DTS）。 第二章

2-1、简述交流数据采集技术方案的基本

第一章

1-1、电网监控与调度自动化系统结构与功能？

答：以计算机为核心的电网监控与调度自动化系统的基本结构按其功能可分为四个子系统。（1）信息采集和命令执行子系统。与主站配合可以实现四遥（遥测、遥信、遥控、遥调）功能。

（2）信息传输子系统。有模拟传输系统和数字传输系统，负责信息的传输。

（3）信息的收集、处理和控制子系统。将收集分散的实时信息，并进行分析和处理，并将结果显示给调度员或产生输出命令对系统进行控制。对其信息作出决策，再通过硬件操作控制电力系统。

1-2、电网监控与调度自动化系统的管理原则和主要技术手段？

答：电力系统调度的目标是实现对变电站运行的综合控制，完成遥测和遥信数据的远传，与控制中心的变电站电气设备的遥控与遥调，实现电力调度系统的自动化。 应用主要技术手段：配电管理系统和能量管理系统。 配电管理系统包括配电自动化（DA），地理信息系统（GIS）配电网络重构，配电信息管理系统（MIS）需方管理（DSM）等部分。 能量管理系统主要包括数据采集与监控（SCADA）、自动发电控制与经济调度控制（AGC/EDC）、电力系统状态估计与安全分析（SE/SA）、调度员模拟培训（DTS）。 第二章

2-1、简述交流数据采集技术方案的基本