物理化学应用问题参考解答

1.[解] 负极反应 Zn-2e=Zn~(2+) E°_1=-0.762V 正极反应 O_2+4H~++4e=2H_2O E°_+=1.299V 电池结构 Zn/Zn~(2+),H~+,O_2;H_2O/Pt 电池反应 2Zn+2H_2O→2Zn~(2+)+4H~++O_2 电池电动势 E°=E°~+-E°_-=1.299-(-0.762)=2.061V (即在标准状态下的可逆电动势)     

电解食鹽水制取氢氧化纳和漂白粉——师范学院工业化学实验

一、实驗目的 (1) 採用隔膜法水平式电解槽电解飽和食鹽水溶液制取氢氧化鈉。 (2) 从电解副产物氯气制取漂白粉。二、制造原理簡述当飽和食鹽水溶液进行电解时,正極(石墨)放出氯气,負極(鉄)放出氢气,在負極附近並有氫氧化鈉生成。 NaCl(?)Na~++Cl~- H_2O(?)H~+OH~- 負極反应:2H~++2e=2H 2H=H_2↑正極反应:2Cl~--2e=2Cl 2Cl=Cl_2↑     

IrO2-SnO2上氧析出机理

本文研究IrO_2-SnO_2电极上氧析出过程的动力学和机理.实验得到,在所研究的电极上氧析出极化曲线的Tafel斜率约为75mV,H~+的反应级数为-0.75.此外,XPS结果证明研究电极表面Ir以+4价存在.根据实验结果提出IrO_2-SnO_2电极上氧析出过程的机理为:IrO_2+H_2O→IrO_2-OH+H~++cIrO_2-OH(?)IrO_2-O~-+(H~+)_sIrO_2-O~-(?)IrO_2-O+c2(IrO_2-O)(?)2IrO_2+O_2其中第一步为反应速度步骤(r.d.s.),(H~+)_s表示电极表面上的吸附质子。     

用IO_4~-选择电极催化电位法测定猪体样品中痕量铜

本文用自制IO_4~-选择电极跟踪指示反应 IO_4~-+2S_2O_3~(2-)+2H~+(?)IO_3~-+S_4O_6~(2-)+H_2O中IO_4~-浓度的变化,在确定的条件下,IO_4~-电极电位变化速度(ΔE/ΔT)与铜浓度成线性函数。用pH计为阻抗变换器,配合x-y函数记录仪自动记录,简便、快速、准确。研究了测试条件,     

PbO_2电极上S_2O_8~(2-)离子阳极形成过程的研究

用分解稳态极化曲线的方法,在PbO_2阳极上,H_2SO_4和H_2SO_4-(NH_4)_2SO_4溶液中得到了相应于S_2O_8~(2-)形成和O_2发生的动态力学数据。在高于+2.25V的电位区,这两个反应的Tafel斜率都是2.303RT/βF(β=0.52～O.55),S_2O_8~(2-)形成的电流效率低于29％,且几乎不随阳极电位而改变。S_2O_8~(2-)的形成速度与溶液中硫酸离子浓度无关,而O_2发生速度随硫酸离子浓度的增大稍有减慢。提出了在高电位区S_2O_8~(2-)形成及O_2发生的机理。     

用辩证的观点分析电解与电镀的体会

在毕业实践中我们努力运用唯物辩证法去观察、分析电解与电镀过程中的矛盾,获得了一些有益的启示。下面谈谈我们的一点体会。从电镀的基本原理看矛盾的同一性和斗争性及其关系毛主席说:“有条件的相对的同一性和无条件的绝对的斗争性相结合,构成了一切事物的矛盾运动”。在电镀镍的过程中,十分生动地体现着矛盾的同一性和斗争性以及它们之间的辩证关系。以硫酸镍为主盐组成电解液,并以镍电极和镀件分别作为正负极。电镀过程中主要的化学反应为:正极 Ni-2e→Ni~( )4OH~- -4e→2H_2O O_2↑2SO_4~- 2H_2O-4e→2H_2SO_4 O_2↑负极 Ni~( ) 2e→Ni2H~ 2e→H_2↑     

超声吸附制备均匀分散在SBA-15的S_2O_8~(2–)-Fe_2O_3纳米粒子:增强S_2O_8~(2–)-Fe_2O_3本体催化活性（英文）

摘要:酸催化剂在化学反应和化工生产中具有重要的作用.传统无机酸,如H_2SO_4,H_3PO_4和对甲苯磺酸等具有较高的催化活性,但是存在污染大、设备腐蚀严重以及催化剂不能重复使用等问题.固体酸具有酸性强、易分离、环境友好以及稳定性和重复使用性好等特点因而近年来越来越引起人们的关注.其中,SO_4~(2-)-M_xO_y固体超强酸(如SO_4~(2-)-Zr O_2,SO_4~(2-)-Ti O_2和SO_4~(2-)-Sn O_2等)因具有很好的催化性能而备受关注.相比SO_4~(2-)-M_xO_y,S_2O_8~(2-)-M_xO_y具有更强的酸性和稳定性而成为研究的重点.如何克服固体超强酸本体的低比表面积和孔容,增加其比表面积和催化活性是固体超强酸研究的热点.超声吸附法可保证所制介孔固体酸活性组分均匀分散,以及大的比表面积和更多的酸性位点.因此采用超声吸附法制备了一种新型介孔固体酸S_2O_8~(2-)-Fe_2O_3/SBA-15.相比S_2O_8~(2-)-Fe_2O_3本体、B酸和文献报道催化剂,负载30%Fe_2O_3的S_2O_8~(2-)-Fe_2O_3/SBA-15在环氧苯乙烷甲醇醇解的探针反应中显示出很高的催化活性,反应收率为100%.S_2O_8~(2-)-Fe_2O_3纳米粒子的纳米效应和SBA-15介孔结构的协同作用使S_2O_8~(2-)-Fe_2O_3/SBA-15具有高催化活性.相比S_2O_8~(2-)-Fe_2O_3本体,采用超声分散技术制备的S_2O_8~(2-)-Fe_2O_3/SBA-15固体超强酸具有典型的介孔结构、大的比表面积和孔容,并且表面富含酸性位点.并且吡啶红外分析S_2O_8~(2-)-Fe_2O_3/SBA-15表面富含L酸和B酸.环氧苯乙烷甲醇醇解探针反应表明,Fe_2O_3负载量为30%时,S_2O_8~(2-)-Fe_2O_3/SBA-15的催化活性最高,优于S_2O_8~(2-)-Fe_2O_3本体和已报道的布朗酸和路易斯酸等催化剂,将醇底物拓展(ROHs,R=C_2H_5-C_4H_9),S_2O_8~(2-)-Fe_2O_3/SBA-15的催化活性也优于S_2O_8~(2-)-Fe_2O_3本体.同时,S_2O_8~(2-)-Fe_2O_3/SBA-15具有很好的重复使用性能,连续使用七次,反应收率在84.1%以上.总之,具有高催化活性、好的稳定性和经济性的S_2O_8~(2-)-Fe_2O_3/SBA-15具有广阔的应用前景.     

二空缺Dawson型钨磷酸盐K_(10)Na_2H_2P_2W_(16)O_(60)·18H_2O的合成、结构和溶液的稳定性

用刚酸化的Na_2WO_4溶液(H~+/WO_4~(2-)=1.14,摩尔比)与Na_2HPO_4混合,酸化至pH6.5～6.9,再加入KCl固体,可制得K_(10)Na_2H_2P_2W_(16)O_(60)·18H_2O晶体。经元素分析、VO~(2+)光度滴定、~(31)PNMR、~(183)W NMR和紫外光谱等研究,确定为二空缺Dawson型结构;其溶液经60℃加热后,立即分解成H_7PW_8O_(33)~(6-);将K~+换成Na~+时,主要分解产物为PW_(11)O_(39)~(7-)。     

金球电极阴极伏安法测定钼矿中的钼

我们探索了钼在金电极上的阴极伏安过程,发现于HCl-HNO_3介质中,在-0.26伏有个清晰导数波。 MoO_3~(2-)+HNO_3=MoO_4~(2-)+HNO_2 MoO_4~(2-)+2H~++2e=moO_3~(2-)+H_2O 在滴汞电极上,钼无此波,因为: 2Mo~(6+) +2Hg+2C1~-=2MoO~(5+) +Hg_2Cl_2我们加入硫脲使钼波峰电位由-0.26伏正移至-0.12伏,免除了铜和氧的干扰。这时的电极反应是:     

三重桥氧三核铁脂肪酸配合物FAB和EI质谱研究

本文报道三重桥氧三核铁脂肪酸配合物[Fe_3(μ_3～O)(μ-O_2CR)_6(H_2O)]_3~+(R=CH_3,C_2H_5,C_3H_7,C_4H_9,C_(15)H_(31)和C_(17)H_(35))的快原子轰击(FAB)和电子轰击(EI)质谱。在FAB—MS谱中观察到四种系列离子:Ⅰ.[Fe_3O(O_2CR)_n]~+n=2-6;Ⅱ.[Fe_3O(O_2CR)_nO]~+n=1-4;Ⅲ.[Fe_2O(O_2CR)_n]~+n=1-3;Ⅳ.[Fe_2(O_2CR)_n]~+n=2-4;以及与底物所形成的加合离子[Fe_3O(O_2CR)_n·NBA-1]~+n=3-5(NBA是间-硝基苄醇)。在EI—MS谱中,除上述Ⅰ—Ⅳ离子(其中n的数目略有差异)外,还观察到含三个配位水的完整阳离子[Fe_3(O_2CR)_6(H_2O)_3]~+及其与配体羧酸的加合离子[Fe_3O(0_2CR)_n(H_20)_3·RCOOH+H]~+n=4-6,(Fe_3O(O_2CR)_nO(H_2O)3·RCOOH+H]~+n=2—4和Fe(O_2CR)_n]~+n=1—3。分析了它们的断裂规律,探讨了从中所获得的有益启示。     

高碘酸盐氧化硫脲的非线性动力学行为和机理

在酸性介质中,高碘酸盐氧化硫脲的非线性反应呈现多种不同的化学计量方程 式。当[KIO_4]_0/[SC(NH_2)_2]_0 > 4时,计量方程为4IO_4~- + SC(NH_2)_2 + 3H_2O = 4IO_3~- + SO_4~(2-) + CO_3~(2-) + 2H~+ + 2NH_4~+;当[KIO_4]_0/ [SC(NH_2)_2]_0 = 8:7时,计量方程为8IO_4~- + 7SC(NH_2)_2 + 17H_2O = 4I_2 + 7SO_4~(2-) + 7CO_3~(2-) + 6H~+ + 14NH_4~+;而当[KIO_4]_0/[SC(NH_2)_2] _0 < 1时,反应的主要计量方程为IO_4~- + 4SC(NH_2)_2 + 8H_2O = I~- + 4S + 4CO_3~(2-) + 8NH_4~+。同时反应体系在氧化剂过量的条件下碘钟产生的诱导期 与1/[H~+]~2成正比;而当还原剂过量时,体系I_2逐渐累积至极值的诱导期与体系 初始pH呈线性关系。运用包含质子平衡反应、碘化合物自身反应、碘化合物-硫化 合物反应以及硫-硫反应的15步反应机理较好地模拟出封闭体系中pH,[I~-]以及 [I_2]的准振荡行为。     

磷钨杂多酸在乙醇溶液中稳定物种的研究

在M06/6-31++G(d,p),Lanl2dz的理论水平下,研究了磷钨杂多酸在乙醇中的稳定存在形式。在磷钨杂多酸中,有4种不同类型的氧原子:O_a(中心四面体里的氧原子,P-O_a)、O_b(两个三金属簇角顶共用氧原子,W-O_b-W)、O_c(同一个三金属簇共用氧原子,W-O_c-W)和O_d(端氧原子,W=O_d)。计算结果表明:在乙醇溶液中,[HPW_(12)O_(40)]~(2-)的H~+位于O_c上,[H_2PW_(12)O_(40)]~-的2个H~+均位于O_c上,H_3PW_(12)O_4的3个H~+分别位于:O_b、O_c、O_c。同时,磷钨杂多酸的最稳定物种,在298.15 K时为[H_2PW_(12)O_(40)]~-,在403.15 K时为[HPW_(12)O_(40)]~(2-)。     

KMnO_4和H_2O_2在酸性溶液中的反应机理

有些中学化学教师在讲解KMnO_4于酸性溶液中同H_2O_2反应时(某些专著也有类似问题),认为反应方程式是2KMnO_4+H_2O_2+3H_2SO_4→K_2SO_4+2MnSO_4+4H_2O+3O_2……(1)这是化学计量方程的最简式,完全不能代表反应的机理。产生这种错觉的原因由于:虽然知道H_2O_2能自发分解,但在用KMnO_4滴定时也并未发现H_2O_2有     

[(CH_3)_4N]_2[Mo_2S_8O_2]的合成与晶体结构

S~(2-)作为配位方式多变的配位基,已为人们所知,而以S_4~(2-)为配位基的钼化合物,现在还为数不多。我们合成的[Mo_2S_8O_2]~(2-)不仅含有S_2~(2-)、S_4~(2-)基,还含有端基氧,其结构是很有趣的。混合(NH_4)_6Mo_7O_(24)·4H_2O和NH_2OH·HCl的水溶液,与K_2S反应后,用(CH_3)_4NBr沉淀,产物再用丙酮和DMF混合液重结晶,得[(CH_3)_4N]_2[Mo_2S_8O_2]的极薄的橙色片状晶体。其元素组成是:Mo 30.7,S40.5,C15.6,N4.3,H4.0(％);计算值为:Mo30.4,S40.8,C15.3,N4.6,H3.9(％)。     

RuO_2电极伏安特性

本文用循环伏安法和微分脉冲极谱法研究RuO_2电极的优安特性。结果表明,在0.2～0.8V电位区存在两个氧化还原反应; RuOOH?RuO_2+H~+e 和RuO_2+H_2O?RuO_3_2H~++2e而不是一个氧化还原反应(RU(Ⅲ)→Ru(Ⅳ));且电极的析氧活性中心为氧结构空位,它的消失导致电极的失活。     

碱式邻苯二甲酸氢镧的热分解机理

本文测定了一水合碱式邻苯二甲酸氢镧LaOH(C_8H_5O_1)_2·H_2O的热重(TG)曲线,用红外光谱、气相色谱和质谱法表征了各步热分解产物,研究了其热分解反应机理.整个热分解过程分5步进行:LaOH(C_8H_5O_1)_2·H_2O→La_2(C_8H_4O_4)_3→La_1O(CO_3)_3(C_8H_4O_4)_2→La_2O(CO_3)_2→La_2O_2CO_3→La_2O_3.热分解的气相产物有邻苯二甲酸酐和9,10-蒽醌等.     

Te,CdTe,HgCdTe的电沉积及其成核机理

应用自装微机联用恒电位系统研究了在玻璃碳或铁电极上Te、CdTe、HgCdTe的电沉积及其电结晶成核机理。结果表明,在酸性溶液中,HTeO_2~+的阴极还原符合4电子还原机理,其电结晶生长表现为由HTeO_2~+扩散控制的三维瞬时成核机理;CdTe沉积层的形成是亚碲酸还原的延续,其电结晶成核机理因电位阶跃值、沉积温度及溶液pH值的改变而由HTeO_2~+扩散控制的三维瞬时成核转变为二维瞬时成核机理;对HgCdTe,其电沉积过程的动力学步骤可设想为: Hg~(2+)+2e—→Hg,HTeO_2~++3H~++4e—→Te+2H_2O xHg+Te—→Hg_2Te,Hg_2Te+(1—x)Cd~(2+)+2(1—x)e—→Hg_2Cd_(1-2)Te 相关的结晶生长除受各种实验因素影响外,还与CdTe的成核过程有关。在本文实验条件下,大体遵循二维瞬时成核机理。     

A NEW HYBRID THERMOCHEMICAL CYCLE FOR PRODUCTION OF HYDROGEN FROM WATER

A new hybrid cycle to produce hydrogen from water, which consists of a thermochemical reaction (3) and an electrochemical reaction (4), has been devised.2KNO_3+I_2→2KI+2NO+2O_2, (3)2NO+3/2 O_2+2KI+H_2O→2KNO_3+I_2+H_2. (4)The change in free energy of the reaction (3) decreases as temperature rises. and the temperature, at which the △G° is zero, is about 950 K. The electrochemical reaction (4) could be divided intoanode 2I~-→I_2+2e~- (7)andcathode 2H~++2e~-→H_2 (8)in electrolysis cell with an ion-exchange resin. So, the standard equilibrium decomposition voltage of the reaction (4) is 0.54 V.The preliminary experimental investigations were carried out. The yields of the reaction (3) increase as the temperature rises, and KNO_3 is converted into KI casily and rapidly, when reacting with gaseous iodine above 1000 K. The polarizations of the electrolysis reaction were small. The sum of the equilibrium decomposition voltages and overvoltages—0.56, 0.65 and 0.78 V at 100, 500 and 1000 mA·cm~(-2), respe     

一种锑桥连的四核铥嵌入锑钨酸盐及其发光性质（英文）

在酸性水溶液中Na_9[B-α-SbW_9O_(33)]·19.5H_2O, SbCl_3, Tm(NO_3)_3·6H_2O和盐酸二甲胺反应,合成一例锑桥连的四核铥嵌入四聚锑钨酸盐[H_2N(CH_3)_2]_8Na_6H_8{[Tm_4(H_2O)_6Sb_6O_4](B-α-SbW_(10)O_(37))_2(B-α-SbW_8O_(31))_2}·24H_2O (1).该簇合物的四聚阴离子是由两个二缺位[B-α-SbW_(10)O_(37)]~(11-)片段、两个四缺位[B-α-SbW_8O_(31)]~(11-)片段和两个[Tm_2(H_2O)_3Sb_3O_2]~(11+)簇组成.发光性质研究表明在353 nm紫外光激发下,1的发射光谱在450 nm处显示出一个特征发射峰,该发射峰归属于铥离子~1D_2→~3F_4跃迁.它相关的发光性能参数如色度坐标、色纯度、主波长和色温分别为(0.184 3, 0.135 0)、71.69%、470 nm和4 471 K.这些数据表明1有可能作为蓝色发光体应用于白光发光二极管领域.     

{[(K·TPPO·DB~1~8C~6)~2(C~4H~8O~2)](HgI~3)~2}·3C~4H~8O~2单晶的合成、性质和结构表征

用二苯并-18-冠-6(DB18C6)和三苯基氧化膦(TPPO)的三氯甲烷溶液从KI介质中萃取Hg(Ⅱ),先制得固体协萃配合物,在二氧六环(C_4H_8O_2)中重结晶得标题物单晶,对单晶进行了熔点测定、热重和红外光谱分析,测定了结构.晶体属P(?)空间群,晶胞参数a=1.4211(2),b=1.4488(4),c=1.4934(4)nm;α=113.61(2),β=110.78(1),γ=87.29(2)°.晶体中每个K与一个DB18C_6上的六个O和一个TPPO上的一个O配位的同时,每两个K还与一个C_4H_8O_2上的两个O配位,桥连成中心对称的二聚[(K·TPPO·DB18C_6)_2(C_4H_8O_2)]~(2+)配阳离子;每两个Hg通过两个Ⅰ桥连成二聚[HgI_3]_2~(2-)配阴离子;阴阳离子相间排列.另外三个C_4H_8O_2分子填充于晶格间隙中.