第十章-電解與極化作用(共16頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第十章 電解與極化作用1、要在一面積為的薄鐵片兩面都鍍上厚度為的均勻鎳層，計(jì)算所需的時(shí)間。已知所用電流為，電流效率為，。解：2、在09AB和標(biāo)準(zhǔn)壓力下，試寫出下列電解池在兩極上所發(fā)生的反應(yīng)，并計(jì)算其理論分解電壓：（3） 解：（1）陰極反應(yīng)：陽極反應(yīng)： = （2）陰極反應(yīng) 陽極反應(yīng)= （3）陰極反應(yīng) 陽極反應(yīng)3、在和標(biāo)準(zhǔn)壓力下，用鍍鉑黑的鉑電極解的水溶液，當(dāng)所用電流密度為時(shí)，計(jì)算使電解能順利進(jìn)行的最小分解電壓。已知，忽略電阻引起的電位降，的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成自由能為。解：4、在時(shí)，使下列電解池發(fā)生電解作用： 問當(dāng)外加電壓逐漸增加時(shí)，兩極上首先分別發(fā)生什么反應(yīng)？這時(shí)外加電壓至少

2、為若干？（設(shè)活度因子均為1，超電勢(shì)可忽略。）.解：在陽極上可能發(fā)生反應(yīng)的陰離子是、和 所以陽極發(fā)生被氧化反應(yīng)在陰極上，陽離子有陰極發(fā)生Ni2+被還原成Ni的反應(yīng)。5、時(shí)，用電極來電解溶液，已知其濃度為，若在電解過程中，把陰極與另一甘汞電極相連組成原電池，測(cè)得其電動(dòng)勢(shì)。試求在陰極上的超電勢(shì)（只考慮的一級(jí)電離）。已知所用甘汞電極電勢(shì)。解：電解時(shí)組成原電池甘汞電極為正極6、在鋅電極上析出氫氣的公式為在時(shí)，用 作陰極，惰性物質(zhì)作陽極，電解濃度為的溶液，設(shè)溶液為7.0，若要使不和鋅同時(shí)析出，應(yīng)控制什么條件？解：在陰極上發(fā)生還原反應(yīng)H的電極電勢(shì) 還原電極越正，越先析出.使不析出，有所以欲使不和鋅同時(shí)析出應(yīng)

3、控制電流密度在以上。711自考、在和標(biāo)準(zhǔn)壓力下，當(dāng)電流密度時(shí)，和在電極上的超電勢(shì)分別為和。今用電極電解濃度為的溶液，問這時(shí)在兩個(gè)銀電極上首先發(fā)生什么反應(yīng)？此時(shí)外加電壓為多少？（設(shè)活度因子為1）。解：陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，可能的反應(yīng)是或分別計(jì)算兩者電極電勢(shì)電極電勢(shì)低的先發(fā)生氧化反應(yīng)，陽極發(fā)生氧化成的反應(yīng)。同理，陰極可能發(fā)生的反應(yīng)是：或故陰極發(fā)生還原反應(yīng)。外加電壓為：8、在和標(biāo)準(zhǔn)壓力下，若要在某一金屬上鍍合金，試計(jì)算鍍液中兩種離子的活度比至少應(yīng)為多少？忽略超電勢(shì)的影響，已知，。解：鍍合金應(yīng)使兩才電極電勢(shì)相等。，如不計(jì)超電勢(shì)的影響9、在和標(biāo)準(zhǔn)壓力時(shí)，某混合溶液中，濃度為，濃度為，用鉑電極進(jìn)行電解，首先沉

4、積到電極上。若在上的超電勢(shì)為，問當(dāng)外加電壓增加到有在電極上析出時(shí)，溶液中所余的濃度為多少？（設(shè)活度因子均為1，作一級(jí)電離處理）。解：電解時(shí)，陰極發(fā)生的反應(yīng)有先計(jì)算。陽極發(fā)生的反應(yīng)有：每有被還原，就應(yīng)有被氧化，生成，若一級(jí)電離，則的活度為：10、在和標(biāo)準(zhǔn)壓力下，以為陰極，為陽極，電解含和的水溶液。若電解過程中超電勢(shì)可忽略不計(jì)，試問：（設(shè)活度因子均為1）（1）何種金屬先在陰極析出？（2）第二種金屬析出時(shí)，至少須加多少電壓？（3）當(dāng)?shù)诙N金屬析出是，計(jì)算第一種金屬離子在溶液中的濃度。（4）事實(shí)上在石墨上是有超電勢(shì)的，若設(shè)超電勢(shì)為，則陽極上首先應(yīng)發(fā)生什么反應(yīng)？解：（1）陰極上發(fā)生的反應(yīng)可能有電極電勢(shì)分

5、別為:（2）陽極可能發(fā)生的反應(yīng)有: 電極電勢(shì)低者首先析出，同時(shí)被還原，產(chǎn)生，當(dāng)基本析完時(shí)，先生成.（3）的濃度為: 求得:(4)若存在超電勢(shì)則<首先在陽極發(fā)生的反應(yīng)是被氧化成。11、在和標(biāo)準(zhǔn)壓力下，用鐵為陰極，為陽極，電解的水溶液若在鐵陰極上的超電勢(shì)為，在石墨陽極上的超電勢(shì)為，的超電勢(shì)可忽略不計(jì)。試說明兩極上首先發(fā)生的反應(yīng)及計(jì)算至少外加電壓，電解才能進(jìn)行。（設(shè)活度因子均為1）解：電解時(shí)，陰極可能性的反應(yīng)為： 計(jì)算得發(fā)生的反應(yīng)是陽極發(fā)生的反應(yīng)可能有：故陽極發(fā)生氧化反應(yīng)。12、在和標(biāo)準(zhǔn)壓力下，電解一含溶液，希望當(dāng)濃度降至，仍不會(huì)有析出，試問溶液的應(yīng)控制在多少為好？已知在上的超電勢(shì)為，并設(shè)此值

6、與濃度無關(guān)。解：在上的超電勢(shì)與濃度無關(guān)陰極發(fā)生被還原反應(yīng)時(shí)（活度系數(shù)均為1）在濃度為時(shí)，若電解時(shí)，陽極不發(fā)生消耗的反應(yīng)，不析出。則即控制溶液時(shí)，濃度為不會(huì)有析出。13、在和標(biāo)準(zhǔn)壓力下，用電解沉積法分離，混合溶液。已知和的濃度均為（設(shè)活度系數(shù)均為1），在和超電勢(shì)分別為和，設(shè)電解液的保持為。試問：（1）陰極上首先析出何種從屬？（2）第二種金屬析出時(shí)第一種析出的離子的殘留濃度為多少？（3）是否有可能析出而影響分離效果？解：（1）先析出金屬。（2）析出時(shí)，故殘留的濃度為。在上在上而在隋性電極上可以看出，若使用惰性電極，則會(huì)析出影響分離效果，而使用或電極時(shí)，由于超電勢(shì)的存在，則不可能有析出。14、在和標(biāo)

7、準(zhǔn)壓力下，電解含有，和的混合溶液，并隨電解的進(jìn)行而變化，又已知在，和上的超電勢(shì)分別為，和。當(dāng)時(shí)加電壓從零開始逐漸增加時(shí)，試用計(jì)算說明在陰極上析出物質(zhì)的順序。解：在金屬上的電極電勢(shì)為：析出順序?yàn)?、?5、在，溶液含和的原始濃度分別為，當(dāng)形成配離子后，其解離常數(shù)，試計(jì)算在該溶液中的剩余濃度和的析出電勢(shì)。（設(shè)活度因子均為1）解： 開始 平衡 16、欲從鍍銀廢液中回收金屬銀，廢液中的濃度為，還含量少量的。今以銀為陰極、石墨為陰極用電解法回收銀，要求銀的回收率達(dá)，試問陰極電勢(shì)應(yīng)控制在什么范圍之內(nèi)？離子的濃度應(yīng)低于多少才不致使和同時(shí)析出？（設(shè)所有的活度因子均1）解：銀回收率為，則溶液中銀的濃度為當(dāng)時(shí)金屬不

8、析出即：的濃度控制在以下。17、工業(yè)上目前電解食鹽水制造的反應(yīng)為 有人提出改進(jìn)方案，改造電解池的結(jié)構(gòu)，使電解食鹽水的總反應(yīng)為 （1）從兩種電池總反應(yīng)分別寫陰極和陽極反應(yīng)。（2）計(jì)算在時(shí)，兩種反應(yīng)的理論分解電壓各為多少？設(shè)活度均為1，溶液。（3）計(jì)算改進(jìn)方案在理論上可節(jié)約多少電能（用百分?jǐn)?shù)表示）？解：（1）陰極 陽極 總的反應(yīng)式 陰極 陽極 總的反應(yīng)式 （2）（3）節(jié)約電能為18、某一溶液中含，和的濃度均為，今將該溶液放入帶有電極的素?zé)杀瓋?nèi)，再將杯放在一帶有電極和大量的溶液的較大器皿中，若略去液接電勢(shì)和極化影響，試求時(shí)下列各情況所需施加的外加電壓最少為若干？（1）析出的碘；（2）析出，至的濃度

9、為；（3）析出，至的濃度為。解：陰極發(fā)生的反應(yīng)為（1）的剩余濃度為：（2）（3）198、氯堿工業(yè)用鐵網(wǎng)為陰極，石墨棒為陽極，電解含的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為的溶液來獲得和溶液。溶液不斷地加到陽極區(qū)，然后經(jīng)過隔膜進(jìn)入陰極區(qū)。若某電解槽內(nèi)阻為，外加電壓為，電流強(qiáng)度為。每小時(shí)從陰極區(qū)流了溶液為，其中，。已知下述電池的電動(dòng)勢(shì)：試求：（1）該生產(chǎn)過程的電流效率；（2）該生產(chǎn)過程的能量效率（即生產(chǎn)一定量產(chǎn)品時(shí)，理論上所需的電能與實(shí)際消耗的電能之比）；（3）該電解池中用于克服內(nèi)阻及用于克服極化的電勢(shì)降各為多少？解：（1）（2）（3）克服內(nèi)阻的電壓降為：20、以為電極、水溶液為電解質(zhì)的可逆氫、氧燃料電池，在，下穩(wěn)定地連續(xù)工

10、作，試回答下述問題：（1）寫出該電池的表示式、電極反應(yīng)和電池反應(yīng)；（2）求一個(gè)的電池，每分鐘需要供人，壓力的的體積？已知該電池反應(yīng)每消耗時(shí)的；（3）該電池的電動(dòng)勢(shì)為多少？解：（1）電池表示式為負(fù)極：正極：電池反應(yīng)：（2）消耗單位時(shí)間對(duì)外作功為當(dāng)功率時(shí)電子轉(zhuǎn)移的摩爾數(shù)為（3）以的變化計(jì)算，則21、金屬的電化腐蝕是金屬作原電池的陽極而被氧化，在不同的條件下，原電池中的還原作用可能有下列幾種：酸性條件： 堿性條件：所謂金屬腐蝕是指金屬表面附近能形成離子的活度至少為。現(xiàn)有如下種金屬：，和，試問哪些金屬在下列條件下會(huì)被腐蝕：（1）強(qiáng)酸性溶液；（2）強(qiáng)堿性溶液；（3）弱酸性溶液；（4）弱堿性溶液。所需的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)值自己查閱，設(shè)所有的活度因子均為1。解：發(fā)生腐蝕時(shí)，金屬作為原電池的負(fù)極電極電勢(shì)為：正極為：在酸性條件下，在酸性條件下，,（1）強(qiáng)酸性溶液時(shí)，由得出，和可被腐蝕，有存在下，。除外其它金屬均可被腐蝕。（2）強(qiáng)堿性溶液時(shí)，除和外其它金屬均可被腐蝕。（3）弱酸性溶液時(shí)，和可被腐蝕，有存在下，。除外其它金屬均可被腐蝕。