物理化学下册第五版天津大学出版社第七章电化学习题答案.pdf
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1、物理化学下册第五版天津大学出版社第七章电化学习题答案 7.1 用铂电极电解 CuCl2溶液。通过的电流为20A,经过 15min 后,问: (1)在阴极上能析出多少质量的Cu? (2)在的 27,100kPa 下阳极上能析出多少体积的的Cl2(g)? 解:电极反应为:阴极: Cu2+ + 2e - Cu 阳极: 2Cl - 2e - Cl2(g) 则:z= 2 根据: Q = nzF=It 因此: m(Cu)=n(Cu)M(Cu)= 9.326 10-2 63.546 =5.927g 又因为: n(Cu)= n(Cl2)pV(Cl2)= n(Cl2)RT 因此: 7.2 用 Pb(s)电极电解
2、 PbNO3溶液。已知溶液浓度为1g 水中含 有 PbNO3 1.66 10 -2g。通电一定时间后,测得与电解池串联的银库仑计中有 0.1658g的银沉积。阳极区的溶液质量为62.50g,其中含有 PbNO31.151g,计算 Pb 2+的迁移数。 解法 1:解该类问题主要依据电极区的物料守恒(溶液是电中性 的)。显然阳极区溶液中Pb 2+的总量的改变如下: n电解后(Pb2+)= n电解前(Pb 2+)+ n 电解(Pb 2+)- n 迁移(Pb 2+) 则:n迁移(Pb 2+)= n 电解前(Pb 2+)+ n 电解(Pb 2+)- n 电解后(Pb 2+ ) n 电解(Pb 2+)=
3、n 电解(Ag) = n 迁移(Pb 2+)=6.150 10 -3+1.537 10-3-6.950 10 -3=7.358 10-4mol 解法 2:解该类问题主要依据电极区的物料守恒(溶液是电中性 的)。显然阳极区溶液中的总量的改变如下: n电解后()= n电解前() + n迁移() 则:n迁移()=n电解后()- n电解前() n电解后()= n电解前()= n迁移() = 6.95010 -3-6.150 10 -3 = 8.00 10-4mol 则:t(Pb 2+)= 1 - t( )= 1 0.521 = 0.479 7.3 用银电极电解 AgNO3溶液。通电一定时间后,测知在阴
4、极上 析出 0.078g的 Ag, 并知阳极区溶液中 23.376g, 其中含 AgNO30.236g。 已知通电前溶液浓度为1kg 水中溶有 7.39g AgNO3。求 Ag +和 迁移数。 解法 1:解法 1:解该类问题主要依据电极区的物料守恒(溶液是 电中性的)。显然阳极区溶液中Ag +的总量的改变如。 n 电解后(Ag +)= n 电解前(Ag +)+ n 电解(Ag +)- n 迁移(Ag +) 则:n迁移(Ag +)= n 电解前(Ag +)+ n 电解(Ag +)- n 电解后(Ag +) n 电解(Ag +)= n迁移(Ag +) = 1.007 10 -3+7.229 10-
5、4-1.389 10 -3=3.403 10-4mol 则:t()= 1 - t(Ag +)= 1 0.471 = 0.53 解法 2:解该类问题主要依据电极区的物料守恒(溶液是电中性 的)。显然阳极区溶液中的总量的改变如下: n 电解后()= n电解前() + n迁移() 则:n迁移()=n电解后()- n电解前() n电解后()= n电解前()= n 迁移() = 1.38910 -3-1.007 10 -3 = 3.820 10 -4mol n电解(Ag +)= 则:t(Ag +)= 1 - t( )= 1 0.528 = 0.47 7.4 在一个细管中,于0.3327mol dm -3
6、 的 GdCl3溶液的上面放入 0.073mol dm-3的 LiCl 溶液,使它们之间有一个明显的界面。令 5.594mA 的电流直上而下通过该管, 界面不断向下移动, 并且一直是 很清晰的。 3976s以后,界面在管内向下移动的距离相当于1.002cm -3 的溶液在管中所占的长度。计算在实验温度25下,GdCl3溶液中的 t(Gd 3+)和 t(Cl-)。 解:此为用界面移动法测量离子迁移数。 1.002cm -3 溶液中所含 Gd3+的物质的量为: n(Gd3+)= cV= 0.03327 1.002 10-3 = 3.3337 10 -5mol 所以 Gd3+和 Cl -的的迁移数分
7、别为: t(Cl-)= 1 - t(Gd3+)= 1 -0.434 = 0.566 7.5 已知 25时 0.02mol dm -3KCl 溶液的电导率为 0.2768S m -1。 一电导池中充以此溶液, 在 25时测得其电阻为453W。在同一电导 池中装入同样体积的质量浓度为0.555 mol dm-3的 CaCl2溶液,测得 电阻为 1050W。计算( 1)电导池系数;( 2)CaCl2溶液的电导率; (3)CaCl2溶液的摩尔电导率。 解:( 1)电导池系数为 则: Kcell= 0.2768 453 = 125.4m -1 (2)CaCl2溶液的电导率 (3)CaCl2溶液的摩尔电导
8、率 7.6.已知 25时,。 试计算及。 解:离子的无限稀释电导率和电迁移数有以下关系 或 =-= 0.012625-6.19510-3 = 6.430 10 -3S m2 mol-1 7.7 25将电导率为 0.14Sm-1的 KCl 溶液装入一电导池中,测得 其电阻为 525W。 在同一电导池中装入0.1 mol dm -3 的 NH3 H2O溶液, 测得电阻为 2030W。 利用表 7.3.2中的数据计算 NH3 H2O 的解离度 及解离常熟。 解:查表知 NH3 H2O 无限稀释摩尔电导率为 = 73.5 10-4+198 10 -4 =271.5 10-4S m2 mol-1 7.8
9、 25 时水的电导率为5.5 10 -6 S m -1,密度为 997.0kg m -2。 H2O 中存在下列平衡: H2OH+ OH -,计算此时 H 2O 的摩尔 电导率、解离度和 H+的浓度。 已知:(H+) = 349.6510-4S m2 mol-1, (OH -) = 198.0 10-4S m2 mol -1。 解: 7.9已知 25 时水的离子积Kw=1.008 10 -14,NaOH、 HCl 和 NaCl 的分别等于 0.024811 S m2 mol-1, 0.042616 S m2 mol-1和 0.0212545 S m2 mol -1。 (1)求 25时纯水的电导率
10、; (2) 利用该纯水配制 AgBr 饱和水溶液,测得溶液的电导率(溶 液)= 1.664 10 -5 S m -1,求 AgBr (s)在纯水中的溶解度。 已知:(Ag +)= 61.9 10-4S m2 mol -1, (Br -) =78.1 10 -4S m2 mol-1。 解:(1)水的无限稀释摩尔电导率为 纯水的电导率 即有: (2) (溶液) = (AgBr)+ (H2O) 即: (AgBr)= (溶液) - (H2O) =1.664 10 -5 5.500 10 -6 = 1.114 10 -5 S m -1 7.10 应用德拜 -休克尔极限公式计算25时 0.002mol k
11、g -1CaCl 2 溶液中 (Ca 2+)、 (Cl-)和 。 解:离子强度 根据: 即有: 7.11 现有 25时,0.01mol kg -1BaCl 2溶液。计算溶液的离子强度 I 以及 BaCl2的平均离子活度因子 和平均离子活度。 解:离子强度 根据: 7.12 25时碘酸钡 Ba(IO4)2在纯水中的溶解度为 5.46 10 -4mol dm-3。假定可以应用德拜 -休克尔极限公式,试计算该盐 在 0.01 mol dm-3中 CaCl2溶液中的溶解度。 解:先利用 25 时碘酸钡 Ba(IO4)2在纯水中的溶解度求该温度下其 溶度积。由于是稀溶液可近似看作bBc B,因此,离子强
12、度为 设在 0.01 mol dm-3中 CaCl2溶液中 Ba(IO4)2的溶解度为, 则 整理得到 采用迭代法求解该方程得 =0.6563 所以在 0.01 mol dm-3中 CaCl2溶液中 Ba(IO4)2的溶解度为 cB bB= 7.566 10 -4mol dm-3 7.13 电池 Pt|H2(101.325kPa)|HCl(0.10 mol kg -1)|Hg 2Cl2(s) |Hg 电动势 E 与温度 T 的关系为: (1)写出电池反应; (2)计算 25 时该反应的 rGm、rSm、rHm以及电池恒温可逆 放电时该反应过程的Qr,m。 (3)若反应在电池外在同样条件恒压进行
13、,计算系统与环境交 换的热。 解:(1)电池反应为 (2)25 时 因此, rGm= -zEF = -1 96500 0.3724 = -35.94 kJmol -1 rHm=rGm +TrSm = -35.94 + 14.64 298.15 10-3 = -31.57 kJmol -1 Qr,m = TrSm = 4.36 kJmol -1 (3)Qp,m= rHm = -31.57 kJ mol -1 7.14 25 时,电池 Zn|ZnCl2(0.555 mol kg -1)|AgCl(s)|Ag 的 电动势 E = 1.015V。 已知 E (Zn 2+|Zn) =-0.7620V,
14、E (Cl-|AgCl|Ag) =0.2222V,电池电动势的温度系数为: (1)写出电池反应; (2)计算反应的标准平衡常数K ; (3)计算电池反应的可逆热Qr,m; (4)求溶液中 ZnCl2的平均离子活度因子 。 解:( 1)电池反应为 Zn(s)+ 2AgCl(s)= Zn2+ + 2Cl - + 2Ag(s) (2) 即: K = 1.90 10 33 (3) (4) = 0.5099 7.15 甲烷燃烧过程可设计成燃料电池,当电解质微酸性溶液时, 电极反应和电池反应分别为: 阳极:CH4(g)+ 2H2O(l)= CO2(g)+ 8H+ + 8e - 阴极:2 O2(g)+ 8H
15、+ + 8e - = 2H 2O(l) 电池反应:CH4(g)+ 2 O2(g)= CO2(g)+ 2H2O(l) 已知, 25时有关物质的标准摩尔生成吉布斯函数为: 物质CH4(g)CO2(g)H2O(l) -50.72 -394.359 -237.129 计算 25时该电池的标准电动势。 解: 因为: 7.16写出下列各电池的电池反应。应用表7.7.1的数据计算 25 时各电池的电动势、各电池反应的摩尔 Gibbs函数变及标准平衡常数, 并指明的电池反应能否自发进行。 (1)Pt|H2(100kPa)|HCl(a=0.8)|Cl2(100kPa )| Pt (2)Zn| Zn Cl2(a=
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- 物理化学 下册 第五 天津 大学出版社 第七 电化学 习题 答案
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