物理化学第七章课后题答案印永嘉

第七章 电化学

7.1 用铂电极电解

溶液。通过的电流为20 A，经过15 min后，问：（1）

?(2) 在的27 ?C，100 kPa下的

？

在阴极上能析出多少质量的 解：电极反应为

电极反应的反应进度为

因此：

7.2 用Pb(s)电极电解Pb(NO3)2溶液，已知溶液浓度为1g水中含有Pb(NO3)2

1.66?10?2g。通电一段时间，测得与电解池串联的银库仑计中含有0.1658g的银

沉积。阳极区的溶液质量为62.50g，其中含有Pb(NO3)21.151g，计算Pb2?的迁移数。

解：电极反应为：阳极 Pb?Pb2??2e? 阴极 Pb2??2e??Pb

对阳极区的Pb2?进行物料衡算得n电解前(Pb2?)，n电解后(Pb2?)和n反应(Pb2?)，最后

n电解前（Pb2?t(Pb2?)?)-n电解后（Pb2?2?)n反应（Pb)?1?0.479

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，测知在阴极上析出的总量减少了

。求

溶液中的

的和

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

7.13 电池的关系为

电动势与温度

E/V?0.0694?1.881?10?3T/K?2.9?10?6(T/K)2 （1）写出电极反应和电池反应；

（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

。

???（3）若反应在电池外在相同温度下恒压进行，计算系统与环境交换的热。 解：（1）电极反应为

1阳极 H2?e??H?

2阴极 Hg2Cl2?e??Hg?Cl?

21电池反应为

（2）25 ℃时

E?0.0694?1.881?10

??3?198.15?2.9?10?6?298.15V?0.3724V2?

(?E?T)?1.881?10?3?5.8?10?6?298.15V?K?1?1.517?10?4V?K?1

因此，

?rGm??zEF?(?1?96485.309?0.3724)kJ?mol?1??35.93kJ?mol?1

?rSm?zF?E?T?1?96485.309?1.157?10?4J?mol?1?K?1?14.64J?mol?1?K?1

?rHm??rGm?T?rSm??35.93?10?298.15?14.64k

化学动力学基础

对于一个化学反应，主要需要考虑两个方面的问题主是要了解化学反应进行的方向和最大限度以及外界条件对化学平衡的影响因素是要知道化学反应进行的速率相反应的历程(即机理)。人们利用化学热力学解决了第一个问题，而第二个问题的解决则需耍依靠化学动力学的研究。化学动力学也称为反应动力学，是研究化学反应速率和化学反应机理的学科，它有四个主要任务，一是研究化学反应进行的速率和外部条件如温度、压力、介质、催化剂以及各种场如电场、磁场、光辐射等因素对速率的影响，从而找到合适的化学反应条件：一是揭示化学反应的历程(也叫反应机理)，即一个化学反应是经过怎样的中间步骤和中间物而生成产物的；三是研究物质的结构和反应能力之间的关系。四是研究反应体系的化学动力学行为，自从非线性动力学行为的发现，它的丰富性引起了人们的注意，研究化学反应的动力学行为(包括行为的种类、稳定性、演变、调控)，也就成了化学动力学学科的一个新的生长点。它的最终目的是揭示化学反应的本质，使人们更好地控制化学反应过程，以满足科学研究和实际生产的需要。

如果一个化学反应在热力学上判断是可能发生的，则如何使可能性转变为现实性，并使这个反应能以一定的速率进行，就成为主要矛盾了。如在

第七章 电化学

（一）基本公式和内容提要

1 Faraday（法拉第）定律

定义：当电流通过电解质溶液时，通过每个电极的电量与发生在该电极上电极反应的物质的量成正比。

Q = nzF

2 离子迁移数

定义：每种离子所传输的电量在通过溶液的总电量中所占的分数，以t表示 t??Q?Q?r?r??r?, t??Q?Q?r?r??r?

3 电导G，电导率?，摩尔电导率?m

G?R?1?IUAl

??

1

?， G???c ?m??Vm? Kcel?llA 1R??R

lA??其中，Kcell?为电导池常数，c为电解质的浓度，单位是mol/m3

4 离子独立运动定律

??? ?m = ｖ+?m(A?) + ｖ-?m(B?)

对于强电解质，在浓度较低的范围内，有下列经验关系（科尔劳乌施经验关系）：

?m??m(1???c)

? 对于弱电解质： ?m???m （其中，?为解离度）

第七章 电化学

（一）基本公式和内容提要

1 Faraday （法拉第）定律

定义：当电流通过电解质溶液时，通过每个电极的电量与发生在该电极上电极反应的物质的量成正比。

Q = nzF

2 离子迁移数

定义：每种离子所传输的电量在通过溶液的总电量中所占的分数，以t 表示 Q r t Q r r ++++-

=

=

+, Q r t Q

r r ---+-

=

=

+

3 电导G ，电导率κ，摩尔电导率m Λ

1

I G R

U -==

1

κρ

=

， A G l

κ

=

m m V c

κ

κΛ== 1

c e l l

l K R R A

κρ

==

=

其中，cell l K A

=

为电导池常数，c 为电解质的浓度，单位是mol/m 3

4 离子独立运动定律

m ∞Λ = ｖ+()m A λ∞+ + ｖ-()m B λ∞

-

对于强电解质，在浓度较低的范围内，有下列经验关系（科尔劳乌施经验关系）

：

(1m m β

∞

Λ=Λ-

对于弱电解质： m m α∞

Λ=Λ （其中，α为解离度）

5 离子平均活度a ±和离子平均活度系数γ±

电解质的活度：(/)v v v v

a a a a m m θγ+

-

+-±±±==

第七章 电化学

（一）基本公式和内容提要

1 Faraday （法拉第）定律

定义：当电流通过电解质溶液时，通过每个电极的电量与发生在该电极上电极反应的物质的量成正比。

Q = nzF

2 离子迁移数

定义：每种离子所传输的电量在通过溶液的总电量中所占的分数，以t 表示 Q r t Q r r ++++-

=

=

+, Q r t Q

r r ---+-

=

=

+

3 电导G ，电导率κ，摩尔电导率m Λ

1

I G R

U -==

1

κρ

=

， A G l

κ

=

m m V c

κ

κΛ== 1

c e l l

l K R R A

κρ

==

=

其中，cell l K A

=

为电导池常数，c 为电解质的浓度，单位是mol/m 3

4 离子独立运动定律

m ∞Λ = ｖ+()m A λ∞+ + ｖ-()m B λ∞

-

对于强电解质，在浓度较低的范围内，有下列经验关系（科尔劳乌施经验关系）

：

(1m m β

∞

Λ=Λ-

对于弱电解质： m m α∞

Λ=Λ （其中，α为解离度）

5 离子平均活度a ±和离子平均活度系数γ±

电解质的活度：(/)v v v v

a a a a m m θγ+

-

+-±±±==

物理化学第七章模拟试卷A

班级 姓名 分数

一、选择题 ( 共10题 20分 ) 1. 2 分

电解质溶液的电导率k≡j/E =∑B│zB│F rB cB/E，式中zB、cB代表B种离子的电荷数及浓度。影响k值的下述分析哪个对？ （ ） (A) 迁移速率 rB愈大，则 k愈大 (B) 电场强度 E 愈大，则 k愈小 (C) 电流密度 j 愈大，则 k愈大 (D) rB、E 及 j 的大小对 k值无影响

2. 2 分

AgCl

物理化学第七章模拟试卷A

班级 姓名 分数

一、选择题 ( 共10题 20分 ) 1. 2 分

电解质溶液的电导率k≡j/E =∑B│zB│F rB cB/E，式中zB、cB代表B种离子的电荷数及浓度。影响k值的下述分析哪个对？ （ ） (A) 迁移速率 rB愈大，则 k愈大 (B) 电场强度 E 愈大，则 k愈小 (C) 电流密度 j 愈大，则 k愈大 (D) rB、E 及 j 的大小对 k值无影响

2. 2 分

AgCl

1、电池Cu∣Cu+ ‖Cu+ ，Cu2+∣Pt和电池Cu∣Cu2+ ‖Cu+ ，Cu∣Pt的电池反应均可写作Cu + Cu == 2Cu ，此二电池的（ ）。A

（A）ΔG°相同，E°不同；（B）ΔG°、E°均相同； （C） ΔG°不同，E°相同；（D）ΔG°、E°均不同； 解：

1)– 极 Cu= Cu + e ， + 极 Cu + e = Cu 总反应：Cu 2+ + Cu = 2Cu+， Z=1，∴ ΔG=－FE1 2)–极 Cu= Cu + 2e ， +极 2Cu + 2e = 2Cu 总反应： Cu 2+ + Cu = 2Cu+， Z=2， ∴ ΔG=－2FE2

因此：Ｅ1＝2Ｅ2 2、25℃时电池反应 H2(g) + ?O2(g) = H2O(l) 对应的电池标准电动势为 E1，则反应2H2O(l) = 2H2(g) + O2(g) 所对应的电池的标准电动势 E2是（ ）。C

(A) E2 = - 2E1； (B) E2 = 2E1； (C) E2 = - E1； (D) E2 = E1。 3、如果

第七章

7-1、证明对于二级反应，当反应物的原始浓度相同时，作用掉3/4原始反应物所需时间等于此反应半衰期的三倍．

证明：对于二级反应

11113 ?t??(?1)?(?1)?3?k[A]01???k[A]0?k[A]01?41 ?t1/2??k[A]0?t??3t1/2

7-2、反应A２+B２→2AB若为基元反应，速率方程应当怎样？只根据速率方程能否确定是否基元反应？

解：速率方程为

r?k[A2][B2]

只根据速率方程不能确定是基元反应。例如: H2+I2=2HI的速率方程为 r?k[H2][I2],但H2+I2=2HI的反应并不是基元反应。所以只跟据速率 方程不能确定是基元反应。

7-3、试证明一级反应在其原始反应物的转化率从0→50%，50→75%及75→87.5%所需的每段反应时间都等于ln2/k。

解：对于一级反应：

ln2 k11ln2ln2 50→75%的时间：t?ln ??3kkk1?41111ln2 75→87.5%的时间：t?ln ?ln?7k3kk1?1?84 0→50%的时间： t12? 7-4、反应(CH3)2CHN=NCH(CH3)2(g) →N2(g)+C6H12(