天大物化答案章電化學(xué).doc

第七章 電化學(xué)7.1 用鉑電極電解溶液。通過(guò)的電流為20 A，經(jīng)過(guò)15 min后，問(wèn)：（1）在陰極上能析出多少質(zhì)量的?(2) 在的27 C，100 kPa下的？ 解：電極反應(yīng)為 電極反應(yīng)的反應(yīng)進(jìn)度為 因此： 7.2 在電路中串聯(lián)著兩個(gè)電量計(jì)，一為氫電量計(jì)，另一為銀電量計(jì)。當(dāng)電路中通電1 h后，在氫電量計(jì)中收集到19 C、99.19 kPa的；在銀電量計(jì)中沉積。用兩個(gè)電量計(jì)的數(shù)據(jù)計(jì)算電路中通過(guò)的電流為多少。 解：兩個(gè)電量計(jì)的陰極反應(yīng)分別為 電量計(jì)中電極反應(yīng)的反應(yīng)進(jìn)度為 對(duì)銀電量計(jì) 對(duì)氫電量計(jì) 7.3 用銀電極電解溶液。通電一定時(shí)間后，測(cè)知在陰極上析出的，并知陰極區(qū)溶液中的總量減少了。求溶液中的和。解：解該類問(wèn)題主要依據(jù)電極區(qū)的物料守恒（溶液是電中性的）。顯然陰極區(qū)溶液中的總量的改變等于陰極析出銀的量與從陽(yáng)極遷移來(lái)的銀的量之差： 7.4 用銀電極電解水溶液。電解前每溶液中含。陽(yáng)極溶解下來(lái)的銀與溶液中的反應(yīng)生成，其反應(yīng)可表示為 總反應(yīng)為 通電一定時(shí)間后，測(cè)得銀電量計(jì)中沉積了，并測(cè)知陽(yáng)極區(qū)溶液重，其中含。試計(jì)算溶液中的和。解：先計(jì)算是方便的。注意到電解前后陽(yáng)極區(qū)中水的量不變，量的改變?yōu)?該量由兩部分組成（1）與陽(yáng)極溶解的生成，（2）從陰極遷移到陽(yáng)極 7.5 用銅電極電解水溶液。電解前每溶液中含。通電一定時(shí)間后，測(cè)得銀電量計(jì)中析出，并測(cè)知陽(yáng)極區(qū)溶液重，其中含。試計(jì)算溶液中的和。 解：同7.4。電解前后量的改變 從銅電極溶解的的量為 從陽(yáng)極區(qū)遷移出去的的量為 因此， 7.6 在一個(gè)細(xì)管中，于的溶液的上面放入的溶液，使它們之間有一個(gè)明顯的界面。令的電流直上而下通過(guò)該管，界面不斷向下移動(dòng)，并且一直是很清晰的。以后，界面在管內(nèi)向下移動(dòng)的距離相當(dāng)于的溶液在管中所占的長(zhǎng)度。計(jì)算在實(shí)驗(yàn)溫度25 C下，溶液中的和。 解：此為用界面移動(dòng)法測(cè)量離子遷移數(shù) 7.7 已知25 C時(shí)溶液的電導(dǎo)率為。一電導(dǎo)池中充以此溶液，在25 C時(shí)測(cè)得其電阻為。在同一電導(dǎo)池中裝入同樣體積的質(zhì)量濃度為的溶液，測(cè)得電阻為。計(jì)算（1）電導(dǎo)池系數(shù)；（2）溶液的電導(dǎo)率；（3）溶液的摩爾電導(dǎo)率。 解：（1）電導(dǎo)池系數(shù)為 （2）溶液的電導(dǎo)率 （3）溶液的摩爾電導(dǎo)率 7.8 已知25 C時(shí)溶液的電導(dǎo)率為。一電導(dǎo)池中充以此溶液，在25 C時(shí)測(cè)得其電阻為。在同一電導(dǎo)池中裝入同樣體積的濃度分別為，和的溶液，測(cè)出其電阻分別為，和。試用外推法求無(wú)限稀釋時(shí)的摩爾電導(dǎo)率。 解：的摩爾電導(dǎo)率為 造表如下 作圖如下 無(wú)限稀釋時(shí)的摩爾電導(dǎo)率：根據(jù)Kohlrausch方程擬和得到 7.9 已知25 C時(shí)，。試計(jì)算及。 解：離子的無(wú)限稀釋電導(dǎo)率和電遷移數(shù)有以下關(guān)系 7.10 已知25 C時(shí)溶液的電導(dǎo)率為。計(jì)算的解離度及解離常熟。所需離子摩爾電導(dǎo)率的數(shù)據(jù)見(jiàn)表7.3.2。 解：的解離反應(yīng)為 查表知 因此， 7.11 25 C時(shí)將電導(dǎo)率為的溶液裝入一電導(dǎo)池中，測(cè)得其電阻為。在同一電導(dǎo)池中裝入的溶液，測(cè)得電阻為。利用表7.3.2中的數(shù)據(jù)計(jì)算的解離度及解離常熟。 解：查表知無(wú)限稀釋摩爾電導(dǎo)率為 因此， 7.12 已知25 C時(shí)水的離子積，、和的分別等于，和。求25 C時(shí)純水的電導(dǎo)率。 解：水的無(wú)限稀釋摩爾電導(dǎo)率為 純水的電導(dǎo)率 7.13 已知25 C時(shí)的溶度積。利用表7.3.2中的數(shù)據(jù)計(jì)算25 C時(shí)用絕對(duì)純的水配制的飽和水溶液的電導(dǎo)率，計(jì)算時(shí)要考慮水的電導(dǎo)率（參見(jiàn)題7.12）。 解：查表知的無(wú)限稀釋摩爾電導(dǎo)率為 飽和水溶液中的濃度為 因此， 7.14 已知25 C時(shí)某碳酸水溶液的電導(dǎo)率為，配制此溶液的水的電導(dǎo)率為。假定只考慮的一級(jí)電離，且已知其解離常數(shù)，又25 C無(wú)限稀釋時(shí)離子的摩爾電導(dǎo)率為，。試計(jì)算此碳酸溶液的濃度。 解：由于只考慮一級(jí)電離，此處碳酸可看作一元酸，因此， 7.15 試計(jì)算下列各溶液的離子強(qiáng)度：（1） ；（2） ；（3） 。 解：根據(jù)離子強(qiáng)度的定義 7.16 應(yīng)用德拜-休克爾極限公式計(jì)算25 C時(shí)溶液中、和。 解：離子強(qiáng)度 7.17 應(yīng)用德拜-休克爾極限公式計(jì)算25 C時(shí)下列各溶液中的：（1）；（2） 。 解：根據(jù)Debye-Hckel極限公式 ，25 C水溶液中 7.18 25 C時(shí)碘酸鋇在純水中的溶解度為。假定可以應(yīng)用德拜-休克爾極限公式，試計(jì)算該鹽在中溶液中的溶解度。解：先利用25 C時(shí)碘酸鋇在純水中的溶解度求該溫度下其溶度積。 由于是稀溶液可近似看作，因此，離子強(qiáng)度為 設(shè)在中溶液中的溶解度為，則 整理得到 采用迭代法求解該方程得 所以在中溶液中的溶解度為 7.19 電池在25 C時(shí)電動(dòng)勢(shì)為，電動(dòng)勢(shì)的溫度系數(shù)為。（1）寫出電池反應(yīng)；（2）計(jì)算25 C時(shí)該反應(yīng)的，以及電池恒溫可逆放電時(shí)該反應(yīng)過(guò)程的。 解：電池反應(yīng)為 該反應(yīng)的各熱力學(xué)函數(shù)變化為 7.20 電池電動(dòng)勢(shì)與溫度的關(guān)系為 （1）寫出電池反應(yīng)；（2）計(jì)算25 C時(shí)該反應(yīng)的以及電池恒溫可逆放電時(shí)該反應(yīng)過(guò)程的。 解：（1）電池反應(yīng)為 （2）25 C時(shí) 因此， 7.21 電池的電池反應(yīng)為 已知25 C時(shí)，此電池反應(yīng)的，各物質(zhì)的規(guī)定熵分別為：； 。試計(jì)算25 C時(shí)電池的電動(dòng)勢(shì)及電動(dòng)勢(shì)的溫度系數(shù)。 解：該電池反應(yīng)的各熱力學(xué)函數(shù)變化為 因此， 7.22 在電池中，進(jìn)行如下兩個(gè)電池反應(yīng)： 應(yīng)用表7.7.1的數(shù)據(jù)計(jì)算兩個(gè)電池反應(yīng)的。 解：電池的電動(dòng)勢(shì)與電池反應(yīng)的計(jì)量式無(wú)關(guān)，因此 7.23 氨可以作為燃料電池的燃料，其電極反應(yīng)及電池反應(yīng)分別為 試?yán)梦镔|(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成Gibbs函數(shù)，計(jì)算該電池在25 C時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)。 解：查表知各物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成Gibbs函數(shù)為 0 電池反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾Gibbs函數(shù)為 7.24 寫出下列各電池的電池反應(yīng)，并寫出以活度表示的電動(dòng)勢(shì)公式。 解：（1） （2） 7.25 寫出下列各電池的電池反應(yīng)，應(yīng)用表7.7.1的數(shù)據(jù)計(jì)算25 C時(shí)各電池的電動(dòng)勢(shì)及各電池反應(yīng)的摩爾Gibbs函數(shù)變，并指明各電池反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行。 解：（1） ，反應(yīng)可自發(fā)進(jìn)行。 （2） ，反應(yīng)可自發(fā)進(jìn)行。7.26 寫出下列各電池的電池反應(yīng)。應(yīng)用表7.7.1的數(shù)據(jù)計(jì)算25 C時(shí)各電池的電動(dòng)勢(shì)、各電池反應(yīng)的摩爾Gibbs函數(shù)變及標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)，并指明的電池反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行。 解：（1）電池反應(yīng) 根據(jù)Nernst方程 （2）電池反應(yīng) （3）電池反應(yīng) 7.27 寫出下列各電池的電池反應(yīng)和電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算式。 解：該電池為濃差電池，其電池反應(yīng)為 因此， 7.28 寫出下列電池的電池反應(yīng)。計(jì)算 25 C 時(shí)的電動(dòng)勢(shì)，并指明反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行。 （X表示鹵素）。 解：該電池為濃差電池（電解質(zhì)溶液），電池反應(yīng)為 根據(jù)Nernst方程， 由于，該電池反應(yīng)可以自發(fā)進(jìn)行。7.29 應(yīng)用表7.4.1的數(shù)據(jù)計(jì)算下列電池在25 C時(shí)的電動(dòng)勢(shì)。 解：該電池為濃差電池，電池反應(yīng)為 查表知， 7.30 電池在25 C時(shí)電動(dòng)勢(shì)為，試計(jì)算HCl溶液中HCl 的平均離子活度因子。 解：該電池的電池反應(yīng)為 根據(jù)Nernst方程 7.31 濃差電池，其中，已知在兩液體接界處Cd2+離子的遷移數(shù)的平均值為。1寫出電池反應(yīng)；2計(jì)算25 C 時(shí)液體接界電勢(shì)E(液界)及電池電動(dòng)勢(shì)E。解：電池反應(yīng) 由7.7.6式 電池電動(dòng)勢(shì) 7.32 為了確定亞汞離子在水溶液中是以Hg+ 還是以形式存在，涉及了如下電池測(cè)得在18 C 時(shí)的E = 29 mV，求亞汞離子的形式。 解：設(shè)硝酸亞汞的存在形式為，則電池反應(yīng)為 電池電動(dòng)勢(shì)為 作為估算，可以取， 。所以硝酸亞汞的存在形式為。7.33 與生成配離子，其通式可表示為，其中為正整數(shù)。為了研究在約的硫代硫酸鹽溶液中配離子的形式，在16 C時(shí)對(duì)如下兩電池測(cè)得 求配離子的形式，設(shè)溶液中主要形成一種配離子。 解：（略）7.34 電池在25 C時(shí)測(cè)得電池電動(dòng)勢(shì)，試計(jì)算待測(cè)溶液的pH。 解：電極及電池反應(yīng)為 查表知（表7.8.1），在所給條件下甘汞電極的電極電勢(shì)為，則： 7.35 電池在25 C，當(dāng)某溶液為pH = 3.98的緩沖溶液時(shí)，測(cè)得電池的電動(dòng)勢(shì)；當(dāng)某溶液換成待測(cè) pH的溶液時(shí)，測(cè)得電池的電動(dòng)勢(shì)。試計(jì)算待測(cè)溶液的 pH。 解：電池反應(yīng) 根據(jù)Nernst方程，電池電動(dòng)勢(shì)為 設(shè)在兩種情況下H2O的活度相同，則7.36 將下列反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池，并應(yīng)用表7.7.1的數(shù)據(jù)計(jì)算25 C時(shí)電池反應(yīng)的 解：（1）（2） （3） 7.37 （1）應(yīng)用表7.7.1的數(shù)據(jù)計(jì)算反應(yīng)在25 C時(shí)的平衡常 數(shù)。（2）將適量的銀粉加入到濃度為的溶液中，計(jì)算平衡時(shí)Ag+的濃度（假設(shè)各離子的活度因子均等于1）。解：（1）設(shè)計(jì)電池 （2）設(shè)平衡時(shí)Fe2+的濃度為x,則因此，解此二次方程得到。7.38 （1）試?yán)盟哪柹蒅ibbs函數(shù)計(jì)算在25 C于氫-氧燃料電池中進(jìn)行下列反應(yīng)時(shí)電池的電動(dòng)勢(shì)。 （2）應(yīng)用表7.7.1的數(shù)據(jù)計(jì)算上述電池的電動(dòng)勢(shì)。（3）已知，計(jì)算25 C時(shí)上述電池電動(dòng)勢(shì)的溫度系數(shù)。 解：（1）查表知，因此， （2）設(shè)計(jì)電池 （3） 7.39 已知25 C時(shí)，。試計(jì)算應(yīng)25 C時(shí)電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)。 解：上述各電極的電極反應(yīng)分別為 顯然，因此， 7.40 已知25 C時(shí)AgBr的溶度積，。試計(jì)算25 C時(shí) （1）銀-溴化銀電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)； （2）的標(biāo)準(zhǔn)生成吉布斯函數(shù)。 解：（1）設(shè)計(jì)電池，電池反應(yīng)為 根據(jù)Nernst方程 沉淀反應(yīng)平衡時(shí)，所以 （2）設(shè)計(jì)電池，電