物理化学第五版第八章答案

物理化学电子教案—第八章

电解

电能电池

化学能

第八章

电解质溶液

§8.1 电化学中的基本概念和电解定律 §8.2 离子的电迁移率和迁移数 §8.3 电解质溶液的电导 §8.4 电解质的平均活度和平均活度因子 §8.5 强电解质溶液理论简介

考研大纲(2012)及历年试题

§8.1 基本概念

电化学中的基本概念和电解定律

电化学、电化学装置、原电池、电解池、电化学 研究内容、导体(第一类导体、第二类导体)、电极

命名(正极、负极、阴极、阳极)、电极反应、电池反应、电化学装置导电循环机理、法拉第电解定律、 电流效率

重点第一类导体、第二类导体特点；阴极、阳极；法 拉第电解定律

难点 ：熟练理解阴阳极

§8.1

电化学中的基本概念和电解定律

一、基本概念1.电化学：主要是研究电能和化学能之间的相互转化

及转化过程中有关规律的科学。须通过电化学装置。电解

电能电池

化学能

§8.1 电化学中的基本概念和电解定律 一、基本概念2.电化学装置：电能和化学能相互转化的装置。包括

(原)电池和电解池。均由电解质溶液和电极构成。3.原电池：将化学能转化成电能的装置。 4.电解池：将电能转化成化学能的装置。 5.电化学

第八章电解质溶液

复习题

1、答：Faraday 归纳了多次实验结果，于1833年总结出了电解定律：1.在电极界面上发生化学变化物质的质量 与通入的电荷量成正比。2.通电于若干个电解池串联的线路中，当所取的基本粒子的荷电数相同时，在各个电极上发生反应的物质，其物质的量相同，析出物质的质量与其摩尔质量成正比。

2、答：电势高的极称为正极；电势低的极称为负极；发生还原作用的极称为阴极；发生氧化作用的极称为阳极。在原电池中，阳离子迁向阴极，阴极上发生还原，得到电子；阴离子迁向阳极，在阳极上发生氧化反应，失去电子，故在原电池中电子是从阳极流入阴极；根据电流的方向是从正极流向负极，而电子的方向是从负极流向正极，故在原电池中阳极是负极而阴极是正极。

3、对于电导率：中性盐和强电解质溶液的电导率随着浓度的增加而升高。强电解质当浓度增加到一定程度后，解离度下降，离子运动速率降低，电导率也降低；中性盐由于受饱和溶解度的限制，浓度不能太高；弱电解质溶液电导率随浓度变化不显著，因浓度增加使其电离度下降，粒子数目变化不大；

对于摩尔电导率：由于溶液中导电物质的量已给定，都为1mol，所以，当浓度降低时，粒子之间相互作用减弱，正、负离子迁移速率加快，溶液的摩尔电导率

第七章 电化学

一、填空题

??1. 已知25℃时，Na?及Na2SO4水溶液的无限稀释摩尔电导率??m(Na),?m(Na2SO4)分别是

12121??12?离子的 0.00501和0.01294S?m2?mol?1。 则该温度下SO2?4m(SO4)?22 S?m2?mol?1。 2．今有以下两电池

a.HgHg2Cl2(s)KCl?a(KCl)?Cl2?g,p(Cl2)?Pt b.ZnZnCl2?a(ZnCl2)?AgCl(s)Ag 其中

的电动势与氯离子的浓度a(Cl?)无关。

3．当有电流密度为i/(A?m?2)的电流通过电解池和原电池时，其极化曲线分别为：

22??m) i/(A??m i/(A )

E/V E/V 电解池 原电池

4.

第五章 化学平衡

???5－1．在某恒定的温度和压力下，取n0﹦1mol的A(g)进行如下化学反应：A(g)??? B(g)

00若?B﹦?A，试证明，当反应进度?﹦0.5mol时，系统的吉布斯函数G值为最小，这时A，B

间达到化学平衡。

解： 设反应进度?为变量

???A(g)??? B(g)

t﹦0 nA, 0﹦n 0 0 ?0﹦0 t﹦t平 nA nB ? ?﹦

nB?B nB﹦?B ?，nA﹦n 0－nB﹦n 0－?B ?，n﹦nA＋nB﹦n 0

nAnn?????﹦0B﹦1?，yB﹦B﹦ nnn0n0n0气体的组成为：yA?﹦

各气体的分压为：pA﹦pyA?﹦p(1??n0)，pB﹦pyB﹦

p? n00各气体的化学势与?的关系为：?A??A?RTlnpAp?0???RTln(1?) Ap0p0n0pBp?0???RTln? B00ppn0p?p?＋(1?)nRTln? B00pn0pn00?B??B?RTln

第五章 化学平衡

???5－1．在某恒定的温度和压力下，取n0﹦1mol的A(g)进行如下化学反应：A(g)??? B(g)

00若?B﹦?A，试证明，当反应进度?﹦0.5mol时，系统的吉布斯函数G值为最小，这时A，B

间达到化学平衡。

解： 设反应进度?为变量

???A(g)??? B(g)

t﹦0 nA, 0﹦n 0 0 ?0﹦0 t﹦t平 nA nB ? ?﹦

nB?B nB﹦?B ?，nA﹦n 0－nB﹦n 0－?B ?，n﹦nA＋nB﹦n 0

nAnn?????﹦0B﹦1?，yB﹦B﹦ nnn0n0n0气体的组成为：yA?﹦

各气体的分压为：pA﹦pyA?﹦p(1??n0)，pB﹦pyB﹦

p? n00各气体的化学势与?的关系为：?A??A?RTlnpAp?0???RTln(1?) Ap0p0n0pBp?0???RTln? B00ppn0p?p?＋(1?)nRTln? B00pn0pn00?B??B?RTln

第十一章 化学动力学

11－1 反应 SO2Cl2(g) SO2(g)＋Cl2(g) 为一级气相反应，320℃时k＝2.2×105 s1。

－

－

问在320℃加热90min SO2Cl2的分解分数为若干？ 解： ln

11?xA＝2.2×10－5×90×60＝0.118

cAcA,011?xA＝1.126

cAcA,0?e?2.2?10?5?90?60＝0.8880 1?＝xA＝0.112

11－2 某一级反应A B的半衰期为10min。求1h后剩余A的摩尔分数。 解： t1＝

2ln2k k＝

ln2t12＝

ln210＝0.06931 min1

－

ln

11?xA＝0.06931×60＝4.1586

cAcA,0＝1－xA＝0.01562

11－3 某一级反应，反应进行10 min后，反应物反应掉30％。问反应掉50％需要多少时间？ 解： k＝ln

t1k111?xA11?x?A＝

110ln

111?0.3＝0.03567 min－1＝5.945×10－4 s－1

1ln25.945?10?4t＝ln＝

0.03567ln

1?0.5＝19.43 min＝t1＝

2

11－4 25℃时，酸催化蔗

电路 第5版 高等教育出版社

第8章

相量法

本章重点8.1 8.2 8.3 8.4 复数 正弦量 相量法的基础 电路定律的相量形式 首页

电路 第5版 高等教育出版社

重点： 重点： 正弦量的表示、 1. 正弦量的表示、相位差 2. 正弦量的相量表示 3. 电路定理的相量形式

返 回

电路 第5版 高等教育出版社

8.11. 复数的表示形式

复数b 代数式

Im F |F|

F = a + jbF =| F | ejθ

(j = 1 为虚数单位)指数式 o

θa 三角函数式 Re

F =| F | e =| F | (cosθ + j sinθ) = a + jbjθ

F =| F | ejθ =| F | ∠θ

极坐标式返 回 上 页 下 页

电路 第5版 高等教育出版社

几种表示法的关系： 几种表示法的关系：

Im b |F| F

F = a + jbF =| F | e =| F | ∠θjθ2 2

θo a Re

| F |= a + b b 或 a =| F | cosθ θ = arctan a b =| F | sinθ2. 复数运算 ①加减运算 —— 采用代数式

返 回

上 页

下 页

电路 第5版 高等教育出版社

若 则 Im F2

F1=a1

第十一章 化学动力学

11－1 反应 SO2Cl2(g) SO2(g)＋Cl2(g) 为一级气相反应，320℃时k＝2.2×105 s1。

－

－

问在320℃加热90min SO2Cl2的分解分数为若干？ 解： ln

11?xA＝2.2×10－5×90×60＝0.118

cAcA,011?xA＝1.126

cAcA,0?e?2.2?10?5?90?60＝0.8880 1?＝xA＝0.112

11－2 某一级反应A B的半衰期为10min。求1h后剩余A的摩尔分数。 解： t1＝

2ln2k k＝

ln2t12＝

ln210＝0.06931 min1

－

ln

11?xA＝0.06931×60＝4.1586

cAcA,0＝1－xA＝0.01562

11－3 某一级反应，反应进行10 min后，反应物反应掉30％。问反应掉50％需要多少时间？ 解： k＝ln

t1k111?xA11?x?A＝

110ln

111?0.3＝0.03567 min－1＝5.945×10－4 s－1

1ln25.945?10?4t＝ln＝

0.03567ln

1?0.5＝19.43 min＝t1＝

2

11－4 25℃时，酸催化蔗

第七章 电化学

7－1．用铂电极电解CuCl2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质量的Cu？ (2) 在阳阴极上能析出多少体积的27℃, 100 kPa下的Cl2(g)? 解：(1) mCu＝

(2) nCl＝

220?15?60?63.5462F20?15?602F＝5.527 g nCu＝

220?15?60＝0.09328 mol VCl＝

2F0.09328?R?300.15100＝0.09328 mol

＝2.328 dm3

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) 21.66×10－2g。通电一段时间，测得与电解池串联的银库仑计中有0.1658g的银沉积。阳极区溶液质量为62.50g，其中含有Pb(NO3) 21.151g，计算Pb2+的迁移数。 解： M [Pb(NO3) 2]＝331.2098

考虑Pb2+：n迁＝n前－n后＋ne

＝

(62.50?1.151)?1.66?10331.2098?2－

1.151331.2098＋

0.16582?107.8682

＝3.0748×10－3－3.4751×10－3＋7.685

电路第五版邱关源第八章高等教育出版社

第8章

相量法

本章重点8.1 8.2 8.3 8.4 复数 正弦量 相量法的基础

电路定律的相量形式首页

电路第五版邱关源第八章高等教育出版社

重点：1. 正弦量的表示、相位差 2. 正弦量的相量表示 3. 电路定理的相量形式

返 回

电路第五版邱关源第八章高等教育出版社

8.11. 复数的表示形式

复数b 代数式

Im F |F|

F a jbF | F | ej

(j 1 为虚数单位)指数式 o

a 三角函数式 Re

F | F | e | F | (cos j sin ) a jbj

F | F | e | F | j

极坐标式返 回 上 页 下 页

电路第五版邱关源第八章高等教育出版社

几种表示法的关系：

Im

F a jbF | F | e | F | j 2 2

b |F|

F

o a Re

| F | a b 或 a | F | cos b θ arctan a b | F | sin 2. 复数运算

①加减运算 —— 采用代数式返 回 上 页 下 页

电路第五版邱关源第八章高等教育出版社

若 则 Im F2

F1=a1+