物理化学第五版（下册）习题答案

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1、 学习参考 第七章 电电化学学 7 1 用铂电极电解 CuCl2溶液 通过的电流为 20A 经过 15min 后 问 1 在阴极上能析出多少质量的 Cu 2 在的 27 100kPa 下阳极上能析 出多少体积的的 Cl2 g 解 电极反应为 阴极 Cu2 2e Cu 阳极 2Cl 2e Cl2 g 则 z 2 根据 Q nzF It 2 20 15 Cu9 326 10 mol 2 96500 It n zF 因此 m Cu n Cu M Cu 9 326 10 2 63 546 5 927g 又因为 n Cu n Cl2 pV Cl2 n Cl2 RT 因此 3 2 2 3 Cl0 0932

2、6 8 314 300 Cl2 326dm 100 10 nRT V p 7 2 用 Pb s 电极电解 PbNO3溶液 已知溶液浓度为 1g 水中含有 PbNO3 1 66 10 2g 通电一定时间后 测得与电解池串联的银库仑计中有 0 1658g 的 银沉积 阳极区的溶液质量为 62 50g 其中含有 PbNO31 151g 计算 Pb2 的 迁移数 解法 1 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 阳极区溶液中 Pb2 的总量的改变如下 n电解后 Pb2 n电解前 Pb2 n电解 Pb2 n迁移 Pb2 1 2 1 2 1 2 1 2 则 n迁移 Pb2 n电解前 Pb

3、2 n电解 Pb2 n电解后 Pb2 1 2 1 2 1 2 1 2 n电解 Pb2 n电解 Ag 1 2 3 Ag0 1658 1 537 10 mol Ag107 9 m M 2 23 162 50 1 1511 66 10 Pb 6 150 10 mol 1 2 331 2 2 n 电 学习参考 23 11 151 Pb 6 950 10 mol 1 2 331 2 2 n 电 n迁移 Pb2 6 150 10 3 1 537 10 3 6 950 10 3 7 358 10 4mol 1 2 2 4 2 3 2 1 Pb 7 358 10 2 Pb0 479 1 1 537 10 Pb

4、 2 n t n 迁 电 解法 2 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 阳极区溶液中的总量的改变如下 3 NO n电解后 n电解前 n迁移 3 NO 3 NO 3 NO 则 n迁移 n电解后 n电解前 3 NO 3 NO 3 NO n电解后 3 NO 23 11 151 Pb 6 950 10 mol 1 2 331 2 2 n 电 n电解前 3 NO 2 23 162 50 1 1511 66 10 Pb 6 150 10 mol 1 2 331 2 2 n 电 n迁移 6 950 10 3 6 150 10 3 8 00 10 4mol 3 NO 4 3 3 3 NO

5、 8 0 10 NO0 521 1 537 10 n t n 迁 电 则 t Pb2 1 t 1 0 521 0 479 3 NO 7 3 用银电极电解 AgNO3溶液 通电一定时间后 测知在阴极上析出 0 078g 的 Ag 并知阳极区溶液中 23 376g 其中含 AgNO30 236g 已知通电 前溶液浓度为 1kg 水中溶有 7 39g AgNO3 求 Ag 和迁移数 3 NO 解法 1 解法 1 解该类问题主要依据电极区的物料守恒 溶液是电中性的 显然阳极区溶液中 Ag 的总量的改变如 n电解后 Ag n电解前 Ag n电解 Ag n迁移 Ag 则 n迁移 Ag n电解前 Ag n电

6、解 Ag n电解后 Ag 学习参考 n电解 Ag 4 Ag0 078 7 229 10 mol Ag107 9 m M 3 3 23 3760 2367 39 10 Ag 1 007 10 mol 169 87 n 电 3 0 236 Ag 1 389 10 mol 169 87 n 电 n迁移 Ag 1 007 10 3 7 229 10 4 1 389 10 3 3 403 10 4mol 4 4 Ag 3 403 10 Ag0 47 7 229 10 n t n 迁 电 则 t 1 t Ag 1 0 471 0 53 3 NO 解法 2 解该类问题主要依据电极区的物料守恒 溶液是电中性的

7、 显然 阳极区溶液中的总量的改变如下 3 NO n电解后 n电解前 n迁移 3 NO 3 NO 3 NO 则 n迁移 n电解后 n电解前 3 NO 3 NO 3 NO n电解后 3 NO 3 0 236 Ag 1 389 10 mol 169 87 n 电 n电解前 3 NO 3 3 23 3760 2367 39 10 Ag 1 007 10 mol 169 87 n 电 n迁移 1 389 10 3 1 007 10 3 3 820 10 4mol 3 NO n电解 Ag 4 Ag0 078 7 229 10 mol Ag107 9 m M 4 3 3 4 NO 3 820 10 NO0

8、53 7 229 10 n t n 迁 电 则 t Ag 1 t 1 0 528 0 47 3 NO 7 4 在一个细管中 于 0 3327mol dm 3的 GdCl3溶液的上面放入 0 073mol dm 3的 LiCl 溶液 使它们之间有一个明显的界面 令 5 594mA 的电 流直上而下通过该管 界面不断向下移动 并且一直是很清晰的 3976s 以后 界面在管内向下移动的距离相当于 1 002cm 3的溶液在管中所占的长度 计算 在实验温度 25 下 GdCl3溶液中的t Gd3 和t Cl 学习参考 解 此为用界面移动法测量离子迁移数 1 002cm 3溶液中所含 Gd3 的物质的量

9、为 n Gd3 cV 0 03327 1 002 10 3 3 3337 10 5mol 所以 Gd3 和 Cl 的的迁移数分别为 335 3 3 Ge Ge 3 3337 103 96500 Ge 0 434 5 594 103976 QnzF t QIt t Cl 1 t Gd3 1 0 434 0 566 7 5 已知 25 时 0 02mol dm 3KCl 溶液的电导率为 0 2768S m 1 一电导池 中充以此溶液 在 25 时测得其电阻为 453W 在同一电导池中装入同样体积 的质量浓度为 0 555 mol dm 3的 CaCl2溶液 测得电阻为 1050W 计算 1 电导池

10、系数 2 CaCl2溶液的电导率 3 CaCl2溶液的摩尔电导率 解 1 电导池系数为 cell cellcell K K GKR R 则 Kcell 0 2768 453 125 4m 1 2 CaCl2溶液的电导率 1 cell 125 4 0 1994S m 1050 K R 3 CaCl2溶液的摩尔电导率 21 m 3 0 1194 110 983 0 02388S mmol 0 555 10c 7 6 已知 25 时 试计 21 m4 NH Cl0 012625S mmol 4 NHt 0 4907 算及 m4 NH m Cl 解 离子的无限稀释电导率和电迁移数有以下关系 4m4 3

11、21 m4 NHNH Cl 0 4907 0 012625 NH6 195 10 S mmol 1 t m m mm tt 学习参考 m4 321 m ClNH Cl1 0 49070 012625 Cl6 430 10 S mmol 1 t 或 mm m 0 012625 6 195 10 3 6 430 10 m Cl m4 NH Cl m4 NH 3S m2 mol 1 7 7 25 将电导率为 0 14S m 1的 KCl 溶液装入一电导池中 测得其电阻为 525W 在同一电导池中装入 0 1 mol dm 3的 NH3 H2O 溶液 测得电阻为 2030W 利用表 7 3 2 中的数

12、据计算 NH3 H2O 的解离度及解离常熟 K 解 查表知 NH3 H2O 无限稀释摩尔电导率为 m32m4m NHH ONHOH 73 5 10 4 198 10 4 271 5 10 4S m2 mol 1 m3232 m3232m32 cell32 32m323232m32 4 NHH ONHH O NHH ONHH ONHH O NHH O KCl KCl NHH ONHH ONHH ONHH ONHH O 0 141 525 0 1 1000 2030 271 5 10 0 01344 a c K GR ccR 2 2 2 5 4 3 0 013440 1 1 834 10 11 0

13、 013 NHOH NHH O441 K cc cc ca ca c c 7 8 25 时水的电导率为 5 5 10 6 S m 1 密度为 997 0kg m 2 H2O 中 存在下列平衡 H2O H OH 计算此时 H2O 的摩尔电导率 解离度 和 H 的浓度 已知 H 349 65 10 4S m2 mol 1 OH 198 0 10 m m 4S m2 mol 1 学习参考 解 22 m2 222 H O H O H O H O H O H O kk cM 6 1121 3 5 5 10 9 93 10S mmol 997 09 10 18 m2m2 m2 mm 1121 9 421

14、H OH O H OH OH 9 929 10S mmol 1 813 10 3 49 65 198 010 S mmol 973 22 997 H H O H O 1 813 101 004 10 mol md 18 ccaMa 7 9 已知 25 时水的离子积Kw 1 008 10 14 NaOH HCl 和 NaCl 的 分别等于 0 024811 S m2 mol 1 0 042616 S m2 mol 1和 0 0212545 m S m2 mol 1 1 求 25 时纯水的电导率 2 利用该纯水配制 AgBr 饱和水溶液 测得溶液的电导率 溶液 1 664 10 5 S m 1 求

15、 AgBr s 在纯水中的溶解度 已知 Ag 61 9 10 4S m2 mol 1 Br 78 1 10 4S m2 mol 1 m m 解 1 水的无限稀释摩尔电导率为 m2mmm 21 H OOH 0 042616 0 024811 0 012645 0 HClNaNaCl 054777S mmol 纯水的电导率 2 ww OH H ccca KcaK c ccc 即 m2 m m 22 2 H OH O H O H O c a 即有 2m2 143 61 w H OH O 1 008 101 100 0547775 500 10 S m K c 2 溶液 AgBr H2O 即 AgBr

16、 溶液 H2O 学习参考 1 664 10 5 5 500 10 6 1 114 10 5 S m 1 mmmm 4 4 221 61 9 10 78 1 10 1 40 10 S mmo AgBrAgBrAgBr l 5 43 2 m m 1 11 AgBrAgBr AgBr AgBr 4 10 7 957 10 mol m 1 40 10 c c 7 10 应用德拜 休克尔极限公式计算 25 时 0 002mol kg 1CaCl2溶液中 Ca2 Cl 和 解 离子强度 B 2 1 2 2 B 11 0 00220 00m2210 006kg 22 olIb z 根据 2 lg lg ii AzIAz zI 即有 222 lgCa 0 006 0 1577Ca 0 6995 0 5092 2 lgCl 10 006 0 03943Cl 0 9132 0 509 lg 0 509210 0060 07885 0 8340Az zI 7 11 现有 25 时 0 01mol kg 1BaCl2溶液 计算溶液的离子强度I以及 BaCl2的平均离子活度因子 和平均离子活度 解 离子强度 B