物理化学习题答案
更新时间:2024-03-19 00:34:01 阅读量: 综合文库 文档下载
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第七章 电化学
7.1 用铂电极电解阴极上能析出多少质量的 解:电极反应为
溶液。通过的电流为20 A,经过15 min后,问:(1)在?(2) 在的27 ?C,100 kPa下的
?
电极反应的反应进度为
因此:
7.2 在电路中串联着两个电量计,一为氢电量计,另一为银电量计。当电路中通电1 h后,在氢电量计中收集到19 ?C、99.19 kPa的用两个电量计的数据计算电路中通过的电流为多少。 解:两个电量计的阴极反应分别为
;在银电量计中沉积
。
电量计中电极反应的反应进度为
对银电量计
1 / 28
对氢电量计
7.3 用银电极电解并知阴极区溶液中
溶液。通电一定时间后,测知在阴极上析出
。求
溶液中的
和
的。
,
的总量减少了
解:解该类问题主要依据电极区的物料守恒(溶液是电中性的)。显然阴极区溶液中总量的改变
等于阴极析出银的量
与从阳极迁移来的银的量
之差:
的
7.4 用银电极电解来的银与溶液中的为 总反应为
反应生成
水溶液。电解前每
溶液中含
。阳极溶解下
,其反应可表示
通电一定时间后,测得银电量计中沉积了含
。试计算
溶液中的
和
,并测知阳极区溶液重。
,其中
解:先计算是方便的。注意到电解前后阳极区中水的量不变,
2 / 28
量的改变为
该量由两部分组成(1)与阳极溶解的生成,(2)从阴极迁移到阳极
7.5 用铜电极电解水溶液。电解前每溶液中含。通
,其中含
电一定时间后,测得银电量计中析出
。试计算
溶液中的
,并测知阳极区溶液重和
。
解:同7.4。电解前后量的改变
从铜电极溶解的
的量为
从阳极区迁移出去的
的量为
因此,
3 / 28
7.6 在一个细管中,于
溶液,使它们之间有一个明显的界面。令向下移动,并且一直是很清晰的。
的
溶液的上面放入
的
的电流直上而下通过该管,界面不断
以后,界面在管内向下移动的距离相当于
溶液中的
和
。
的溶液在管中所占的长度。计算在实验温度25 ?C下, 解:此为用界面移动法测量离子迁移数
7.7 已知25 ?C时
以此溶液,在25 ?C时测得其电阻为
的
电导率;(3)
溶液,测得电阻为溶液的摩尔电导率。
溶液的电导率为
。一电导池中充
。在同一电导池中装入同样体积的质量浓度为
。计算(1)电导池系数;(2)
溶液的
解:(1)电导池系数为
(2)溶液的电导率
(3)溶液的摩尔电导率
4 / 28
7.8 已知25 ?C时此溶液,在25 ?C时测得其电阻为
,
出其电阻分别为摩尔电导率。 解:
的摩尔电导率为
,
,,
和
溶液的电导率为
。一电导池中充以
。在同一电导池中装入同样体积的浓度分别为
和
的
溶液,测
的
。试用外推法求无限稀释时
造表如下
作图如下
5 / 28
无限稀释时到
的摩尔电导率:根据Kohlrausch方程拟和得
7.9 已知25 ?C时
及
。
,。试计算
解:离子的无限稀释电导率和电迁移数有以下关系
7.10 已知25 ?C时
的解离度及解离常熟
溶液的电导率为。计算
。所需离子摩尔电导率的数据见表7.3.2。
解:的解离反应为
查表知
6 / 28
因此,
7.11 25 ?C时将电导率为在同一电导池中装入数据计算
的
的
溶液装入一电导池中,测得其电阻为溶液,测得电阻为。
。
。利用表7.3.2中的
的解离度及解离常熟
解:查表知无限稀释摩尔电导率为
因此,
7.12 已知25 ?C时水的离子积
,
导率。
解:水的无限稀释摩尔电导率为
7 / 28
,
和
、和的分别等于
。求25 ?C时纯水的电
纯水的电导率
7.13 已知25 ?C时时用绝对纯的水配制的 解:查表知
的溶度积。利用表7.3.2中的数据计算25 ?C
饱和水溶液的电导率,计算时要考虑水的电导率(参见题7.12)。 的无限稀释摩尔电导率为
饱和水溶液中
的浓度为
因此,
7.14 已知25 ?C时某碳酸水溶液的电导率为为
。假定只考虑
,配制此溶液的水的电导率
,又25
的一级电离,且已知其解离常数
8 / 28
?C无限稀释时离子的摩尔电导率为
。试计算此碳酸溶液的浓度。
,
解:由于只考虑一级电离,此处碳酸可看作一元酸,因此,
7.15 试计算下列各溶液的离子强度:(1)
;(3)
。
;(2)
解:根据离子强度的定义
7.16 应用德拜-休克尔极限公式计算25 ?C时
和
。
9 / 28
溶液中、
解:离子强度
7.17 应用德拜-休克尔极限公式计算25 ?C时下列各溶液中的
;(2)
。
:(1)
解:根据Debye-Hückel极限公式
,25 ?C水溶液中
7.18 25 ?C时碘酸钡
在纯水中的溶解度为
中
。假定可以应用
溶液中的溶解度。
德拜-休克尔极限公式,试计算该盐在
10 / 28
解:先利用25 ?C时碘酸钡可近似看作
在纯水中的溶解度求该温度下其溶度积。 由于是稀溶液
,因此,离子强度为
设在中溶液中的溶解度为,则
整理得到
采用迭代法求解该方程得
所以在中溶液中
11 / 28
的溶解度为
7.19 电池
,电动势的温度系数为
时该反应的
解:电池反应为
在25 ?C时电动势为
。(1)写出电池反应;(2)计算25 ?C
。
,以及电池恒温可逆放电时该反应过程的
该反应的各热力学函数变化为
7.20 电池系为
(1)写出电池反应;(2)计算25 ?C时该反应的电时该反应过程的
。
电动势与温度的关
以及电池恒温可逆放
解:(1)电池反应为
12 / 28
(2)25 ?C时
因此,
7.21 电池的电池反应为
已知25 ?C时,此电池反应的
分别为:
;
;
;
,各物质的规定熵
。试计算25 ?C时电池的电动势及电动势的温度系数。
解:该电池反应的各热力学函数变化为
13 / 28
因此,
7.22 在电池中,进行如下两个电池反应:
应用表7.7.1的数据计算两个电池反应的
解:电池的电动势与电池反应的计量式无关,因此
。
7.23 氨可以作为燃料电池的燃料,其电极反应及电池反应分别为
试利用物质的标准摩尔生成Gibbs函数,计算该电池在25 ?C时的标准电动势。
解:查表知各物质的标准摩尔生成Gibbs函数为
14 / 28
0 电池反应的标准摩尔Gibbs函数为
7.24 写出下列各电池的电池反应,并写出以活度表示的电动势公式。
解:(1)
(2)
15 / 28
7.25 写出下列各电池的电池反应,应用表7.7.1的数据计算25 ?C时各电池的电动势及各电池反应的摩尔Gibbs函数变,并指明各电池反应能否自发进行。
解:(1)
(2)
,反应可自发进行。
16 / 28
,反应可自发进行。
7.26 写出下列各电池的电池反应。应用表7.7.1的数据计算25 ?C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。
解:(1)电池反应
根据Nernst方程
17 / 28
(2)电池反应
(3)电池反应
7.27 写出下列各电池的电池反应和电动势的计算式。
解:该电池为浓差电池,其电池反应为
18 / 28
因此,
7.28 写出下列电池的电池反应。计算 25 oC 时的电动势,并指明反应能否自发进行。
(X表示卤素)。
解:该电池为浓差电池(电解质溶液),电池反应为
根据Nernst方程,
由于
,该电池反应可以自发进行。
7.29 应用表7.4.1的数据计算下列电池在25 ?C时的电动势。
解:该电池为浓差电池,电池反应为
查表知,
19 / 28
7.30 电池为
,试计算HCl溶液中HCl 的平均离子活度因子。
在25 ?C时电动势
解:该电池的电池反应为
根据Nernst方程
7.31 浓差电池,其中
,已知在两液体接界处Cd2+离子的迁
移数的平均值为1.写出电池反应;
。
2.计算25 oC 时液体接界电势E(液界)及电池电动势E。 解:电池反应
20 / 28
由7.7.6式
电池电动势
7.32 为了确定亚汞离子在水溶液中是以Hg+ 还是以形式存在,涉及了如下电池
测得在18 oC 时的E = 29 mV,求亚汞离子的形式。
解:设硝酸亚汞的存在形式为,则电池反应为
电池电动势为
21 / 28
作为估算,可以取
,
。
所以硝酸亚汞的存在形式为
。
7.33 为了研究在约
与生成配离子,其通式可表示为,其中为正整数。
的硫代硫酸盐溶液中配离子的形式,在16 ?C时对如下两电池测得
求配离子的形式,设溶液中主要形成一种配离子。 解:(略)
7.34 电池测得电池电动势
,试计算待测溶液的pH。
在25 ?C时
解:电极及电池反应为
22 / 28
查表知(表7.8.1),在所给条件下甘汞电极的电极电势为
,则:
7.35 电池
的缓冲溶液时,测得电池的电动势的电动势
解:电池反应
在25 oC,当某溶液为pH = 3.98
;当某溶液换成待测 pH的溶液时,测得电池
。试计算待测溶液的 pH。
根据Nernst方程,电池电动势为
设在两种情况下H2O的活度相同,则
23 / 28
7.36 将下列反应设计成原电池,并应用表7.7.1的数据计算25 oC时电池反应的
解:(1)
(2)
(3)
24 / 28
7.37 (1)应用表7.7.1的数据计算反应 数
。
在25 oC时的平衡常
(2)将适量的银粉加入到浓度为设各离子的活度因子均等于1)。 解:(1)设计电池
的溶液中,计算平衡时Ag+的浓度(假
(2)设平衡时Fe2+的浓度为x,则
因此,,解此二次方程得到。
7.38 (1)试利用水的摩尔生成Gibbs函数计算在25 oC于氢-氧燃料电池中进行下列反 应时电池的电动势。
25 / 28
(2)应用表7.7.1的数据计算上述电池的电动势。
(3)已知,计算25 oC时上述电池电动势的温度系数。
解:(1)查表知,因此,
(2)设计电池
(3)
7.39 已知25 oC时时电极
的标准电极电势
,。
。试计算应25 oC
解:上述各电极的电极反应分别为
显然,
,因此,
26 / 28
7.40 已知25 oC时AgBr的溶度积
。试计算25 oC时
,,
(1)银-溴化银电极的标准电极电势 (2)
的标准生成吉布斯函数。
;
解:(1)设计电池,电池反应为
根据Nernst方程
沉淀反应平衡时
,所以
(2)设计电池,电池反应为
27 / 28
该反应为的生成反应,
7.41 25 oC时用铂电极电解
的
。
(1)计算理论分解电压;
(2)若两电极面积均为的关系分别为
,电解液电阻为,和的超电势与电流密度
问当通过的电流为1 mA时,外加电压为若干。
解:(1)电解V即为
溶液将形成电池,该电池的电动势1.229
的理论分解电压。
(2)计算得到和的超电势分别为
电解质溶液电压降:10-3 x 100 = 0.1 V
因此外加电压为:
28 / 28
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