物理化学简明教程第七章答案

第七章 电化学

7.1 用铂电极电解质量的

溶液。通过的电流为20 A，经过15 min后，问：（1）在阴极上能析出多少

？

?(2) 在的27 ℃，100 kPa下的

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，已知溶液浓度为每1g水中含有Pb(NO3)21.66×10-2g。 7.3 用银电极电解溶液中

的总量减少了

溶液。通电一定时间后，测知在阴极上析出。求

溶液中的

和

。

的

，并知阴极区

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

等于阴极析出银的量

与从阳极迁移来的银的量

之差：

的总量的改变

7.4 已知25 ℃时25 ℃时测得其电阻为测得电阻为

溶液的电导率为

。一电导池中充以此溶液，在

的

溶液，

。在同一电导池中装入同样体积的质量浓度为

溶液的电导率；（3）

。计算（1）电导池系数；（2）溶液的摩尔电导率。

解：（1）电导池系数为

（2）溶液的电导率

（3）溶液的摩尔电导率

7.5

第一章

【理想气体的内能与焓只是温度的函数，与体积或压力的变化无关，所以对理想气体

定温过程：dU=0，dH=0，△U=0，△H=0变温过程：△U=nCv,m△T；△H=nCp,m△T

节流膨胀：（特点）绝热、定焓，∴Q=0，△H=0，无论是理想气体还是实际气体均成立】

1.理想气体的状态方程可表示为： pV=nRT

2.能量守恒定律：自然界的一切物质都具有能量，能量有各种不同形式，能够从一种形式转化为另一种形式，但在转化过程中，能量的总值不变。 3.第一定律的数学表达式：△U=Q+W；对微小变化：dU=δQ +δW（因为热力学能是状态函数，数学上具有全微分性质，微小变化可用dU表示；Q和W不是状态函数，微小变化用δ表示，以示区别。）

4.膨胀作功：①自由膨胀：W=0；②等外压膨胀：W=-P外(V2-V1)=P2（V1-V2）； ③可逆膨胀：W=nRT lnV1=nRT lnP2；④多次等外压膨胀，做

V2P1的功越多。

5.①功与变化的途径有关。不是状态函数。

②可逆膨胀，体系对环境作最大功；可逆压缩，环境对体系作最小功。 6.恒温恒压的可逆相变 W=?

第二章 热力学第一定律

解：卡诺热机的效率为

2.3 某理想气体Cv,m=1.5R。今有该气体5mol在恒容下温度升高50℃。求过程的W，Q，ΔH和ΔU。

解: 理想气体恒容升温过程 n = 5mol CV,m = 3/2R

QV =ΔU = n CV,mΔT = 5×1.5R×50 = 3.118kJ W = 0

ΔH = ΔU + nRΔT = n Cp,mΔT

= n (CV,m+ R)ΔT = 5×2.5R×50 = 5.196kJ

2.4 2mol某理想气体，Cp,m=7/2R。由始态100kPa,50dm3，先恒容加热使压力升高至200kPa，再恒压冷却使体积缩小至25dm3。求整个过程的W，Q，ΔH和ΔU。

根据定义

3.3 高温热源温度，低温热源。今有120 kJ的热直接

从高温热源传给低温热源，求此过程的。

解：将热源看作无限大，因此，传热过程对热源来说是可逆过程

解：过程图示如下

3.11绝热恒容容器中有一绝热耐压隔板，隔板一侧为2 mol的200 K，50 dm3的单原子理想气体A，另一侧为3 mol的400 K，100 dm3的双原子

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

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+

-

+-±±±==

第六章《统计热力学》课外习题（Ⅵ） 1. 统计热力学中系统常按其粒子能否被分辨来分类,以下正确的是: A.气体和晶体皆属于定域子系统; B.气体和晶体皆属于离域子系统; C.气体属于离域子系统5.下列关于配分函数的单位的表述中,正配分函数的单位也不同; B.所有配分函数的单位都是J/mol; C.定域子和离域子的配分函数,其单位不同 ; D.所有配

D.电子配分函数. 14 . 3 分子的平动、 转动和振动自由度分NH

10.关于玻尔兹曼统计的描述不正确的是:

别为：A. 3、2、7; B. 3、2、6; C. 3、3、7; D. 3、3、6。

一、选择题 确的一种是 :A. 对于不同的运动形式 ,其

A. 只适用于理想气体; B. 只适用于独

分函数都无单位,是无量纲量.

而晶体属于定域子系统; D. 气体属于定域子系统而晶体属于离域子系统。

2.粒子的各种不同运动形式的能级间隔是不同的

第六章《统计热力学》课外习题（Ⅵ） 1. 统计热力学中系统常按其粒子能否被分辨来分类,以下正确的是: A.气体和晶体皆属于定域子系统; B.气体和晶体皆属于离域子系统; C.气体属于离域子系统5.下列关于配分函数的单位的表述中,正配分函数的单位也不同; B.所有配分函数的单位都是J/mol; C.定域子和离域子的配分函数,其单位不同 ; D.所有配

D.电子配分函数. 14 . 3 分子的平动、 转动和振动自由度分NH

10.关于玻尔兹曼统计的描述不正确的是:

别为：A. 3、2、7; B. 3、2、6; C. 3、3、7; D. 3、3、6。

一、选择题 确的一种是 :A. 对于不同的运动形式 ,其

A. 只适用于理想气体; B. 只适用于独

分函数都无单位,是无量纲量.

而晶体属于定域子系统; D. 气体属于定域子系统而晶体属于离域子系统。

2.粒子的各种不同运动形式的能级间隔是不同的