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1、电化学习题及解答,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27，100 kPa下，阳极析出多少Cl2？ 解：电极反应为 阴极：Cu2+ + 2e- = Cu 阳极: 2Cl- - 2e- = Cl2 电极反应的反应进度为 = Q/(ZF) =It / (ZF) 因此： mCu = MCu = MCu It /( ZF) = 63.546201560/(296485.309)=5.928g VCl2 = RT / p =2.328 dm3,2. 用银电极电解AgNO3溶液。通电一定时间后，测知在阴极上析出1.15
2、g的Ag，并知阴极区溶液中Ag+的总量减少了0.605g。求AgNO3溶液中的t (Ag+)和t (NO3-)。 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Ag+的总量的改变D mAg等于阴极析出银的量mAg与从阳极迁移来的银的量mAg之差： DmAg = mAg - mAg mAg = mAg - DmAg t (Ag+) = Q+/Q = mAg / mAg = (mAg - DmAg)/ mAg = (1.15-0.605)/1.15 = 0.474 t (NO3-) = 1- t (Ag+) = 1- 0.474 = 0.526,3. 已知25 时0.
3、02 mol/L KCl溶液的电导率为0.2768 S/m。一电导池中充以此溶液，在25 时测得其电阻为453。在同一电导池中装入同样体积的质量浓度为0.555g/L的CaCl2溶液，测得电阻为1050。计算（1）电导池系数；（2）CaCl2溶液的电导率；（3）CaCl2溶液的摩尔电导率。 解：（1）电导池系数KCell 为 KCell = k R = 0.2768453 =125.4 m-1 （2）CaCl2溶液的电导率 k = KCell /R = 125.4/1050 = 0.1194 S/m （3）CaCl2溶液的摩尔电导率 m = k/C = 110.9830.1194/(0.555
4、1000)= 0.02388 Sm2 mol-,4. Zn(s)|ZnCl2 (0.05 molkg-1)|AgCl(s)|Ag(s)，该电池电动势E与T的关系为E/V = 1.015-4.9210-4(T/K-298)，试计算298K时有1 mol的电子电量输出时，电池反应的rGm、rSm、rHm和Qr（写出电池电极反应） 解：阳极反应：1/2 Zn(s) 1/2 Zn2+ + e- 阴极反应： AgCl(s) + e- Ag + Cl- 电池反应：1/2 Zn(s) + AgCl(s) Ag + 1/2 ZnCl2 T=298K时，E = 1.015- 4.9210-4 (298-298)
5、 V = 1.015 V = - 4.9210-4VK -1 = - zEF =-11.01596500Jmol-1=-97.95 KJmol-1,= zF =196500(- 4.9210-4) = -47.45 Jmol-1K -1 = +T = -97.95 + 298 (- 47.4510-3) = -112.10 KJmol-1 = T =298 (-47.4510-3 ) = -14.15 KJmol-1,5. 25电池Pb | Pb(SO4) | NaSO4(饱和) | Hg2SO4 | Hg(l) 的电池电动势E = 0.9647V， = 1.7410-4VK -1。 (1)
6、写出电极反应和电池反应；(2) 恒温恒压下电池可逆放电2F，求电池反应的rGm、rSm、rHm和可逆电池过程的热效应QR； 解：(1) 负极反应： PbSO42-PbSO4(s)2e- 正极反应： Hg2SO4 (s)2e-2Hg(l)SO42- 电池反应： Pb(s)Hg2SO4 (s)PbSO4 (s)2Hg(l),= -186.19 + 298.1533.5810-3=-176.18kJmol-1,6. 有一电池可用表示为：Cu(s)|Cu(Ac)2(a =1)|AgAc(s)|Ag(s) 已知298K时，该电池的电动势E1=0.372V，308K时, E2=0.374V。设该电池电动势
7、的温度系数为常数。 （1）写出电极反应及电池反应（以电子转移数z2计）； （2）计算298K时该电池反应的rGm, rSm, rHm，以及电池恒温放电时的可逆热Qr,m。,解: (1) 负极（阳极）：Cu - 2e -Cu2+ 正极（阴极）：2AgAc+ 2e -2Ag+2Ac 电池反应：Cu + 2AgAc(s) 2Ag+ 2Ac- +Cu2+ （2）rGm = zFE= 2965000.372 = 71.796 kJmol-1 若F96485 则为-71.785kJmol-1 由于温度系数为常数， rSm = zF29650038.6 JK-1mol-1 rHm=rGm +TrSm60.2
8、9 kJmol-1 Qr,m= TrSm=29838.611.502 kJmol-1,7. 某原电池Pt | H2 (p) | H+(a =1)|O2 (p) | Pt,已知在298K时，=1.228V, H2O(l)的标准摩尔生成焓= -286.06 kJmol-1。 （1）写出该电池的电极反应和电池反应。 （2）求该温度下电池的温度系数。 解：（1）电极反应 负极：H2 2H+ + 2e- 正极：O2 + 2H+ +2e- H2O(l) 电池反应 H2 + O2 H2O(l),8. 电池：Hg(s)Hg2Cl2(s) Cl-(aq) AgCl(s) Ag(s)的标准电动势与温度的关系为E/
9、V=0.06804 - 3.1210-4 (T/K-298)。设活度都等于1 （1）写出电极反应及电池反应； （2）计算298 K时、电池反应的rGm、rSm、rHm； （3）在298 K、100 kPa，电池反应的反应进度=2 mol时，求电池所作的可逆功 解：（1）负极反应： Hg(l) + Br- = 1/2 Hg2Cl2(s) + e- 正极反应： AgCl(s) + e- Ag(s) + Br- 电池反应：Hg(l) + AgCl(s) = 1/2 Hg2Cl2(s) + Ag(s),9. 298K、压力下，有化学反应：Ag2SO4(s) + H2 = 2Ag(s) + H2SO4(
10、0.1molkg-1)，已知： =0.627V， = 0.799V 1）设计一可逆电池，并写出电极反应和电池反应 2）求该电池的电动势E。设活度系数都等于1 解：1）可逆电池为：(-)Pt|H2(p) | H2SO4(0.1mol/kg) |Ag2SO4(s)|Ag(s)(+) 负极: H2(p)2H+(aH+)+2e- 正极：Ag2SO4(s) + 2e- 2Ag(s)+ SO42-(a) 电池反应: Ag2SO4(s) + H2(p) 2Ag(s)+ SO42-(a)+2H+(aH+),10. 在298K时，已知AgBr的溶度积Ksp(AgBr)=4.8810-13，E(AgBr|Ag)=
11、0.0715V，E(Br2|Br-)=1.065V。 将AgBr(s) 的生成反应: Ag(s)+1/2Br2(l)=AgBr(s)，设计成原电池。求出上电池的标准电动势和AgBr(s)标准生成吉布斯函数。 若上电池电动势的温度系数(E/T)p=110-4VK-1，计算该电池反应的rHm,rSm, Qr,m。 计算银电极的标准电极电势 E(Ag+|Ag),解：(1) 将生成反应 Ag(s) + (1/2)Br2(l) AgBr(s) 设计成电池： 正极： (1/2) Br2(l) +e- Br- 负极： Ag(s) + Br- AgBr(s) + e- 电池： Ag(s) | AgBr(s)
12、| Br-| Br2(l) | Pt E= EBr2(l)/Br- -EAgBr(s)/Ag=1.065V-0.0715V=0.9935V rGm=-zFE=-(1965000.9935) Jmol-1=-95872 Jmol-1,(2) rSm =zF(E/T) p =196500Cmol-1110-4VK-1=9.65 JK-1mol-1 Qr=TrSm= 298K9.65 JK-1mol-1=2876Jmol-1 rHm =rGm +TrSm =rGm +Qr,m =（-95872+2876)Jmol-1= -92996 Jmol-1 (3) AgBr的沉淀反应： Br- + Ag+ A
13、gBr(s)，K =Ksp-1 正极： Ag+ e- Ag(s) 负极： Ag(s) +Br-AgBr(s) +e- E= RT lnKsp-1/ F = E (Ag+|Ag)-E (AgBr|Ag) 所以 E(Ag+|Ag)=E (AgBr|Ag)-RT lnKsp/ F = 0.0715V-8.314298ln(4.8810-13)/96500V = 0.7994V,14. 298.15K下，电池Cu(s)Cu(Ac)2 (b=0.1molkg 1)AgAc(s) Ag(s) 的电动势E0.372V ，温度升至308K时E0.374V，又已知298.15K时E (Ag+/Ag)0.799V
14、 ，E (Cu2+/Cu)0.337V 。 (1)写出电极反应和电池反应； (2)298K时，当电池可逆地输出2mol电子的电量时，求电池反应的，和,设在所给温度范围内，电动势E随T的变化率为常数。 (3)求298.15K时醋酸银AgAc(s)的溶度积 Ksp，设活度系数均为1。,解：(1)负极: Cu-2e- Cu2+ (a Cu2+) 正极: 2AgAc(s) +2e 2Ag(s) + Ac- ( a Ac- ) 电池反应: Cu+2AgAc(s) 2Ag(s)+Cu2+ ( a Cu2+ )+ Ac-(a Ac- ) (2) rGm=-zFE =-20.37296500=-71.78 kJmol-1 rSm=zF(E/T) p =296500=38.59 JK-1mol-1 rHm=rGm + TrSm=-60.28 kJmol-1,
