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1、第七章 电化学习题及解答 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
2、上析出1.15g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
3、知25 时0.02 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
4、/(0.5551000)= 0.02388 Sm2 mol- 4. 25 时将电导率为0.141 S/m的KCl溶液装入一电导池中，测得其电阻为525。在同一电导池中装入0.1mol/L的NH4OH溶液，测得电阻为2030。利用表7.1.4中的数据计算NH4OH的解离度及解离常数K。 解：查表知NH4OH无限稀释摩尔电导率为 +-?(NHOH)=(NH)+(OH) 44?mmm =73.410-4+198.010-4 =271.4 10-4Sm2 mol- 因此， =l)/cR(NH?m(NH4OH)k(KCl)R(KC4OH)= ?(NHOH)? 4m?m (NH4OH) =0.141?52
5、51=0.01344 0.1?103?2030271.4?10?4 +-2c?20.1?0.01344 K = c(NH4) c (OH)/ c (NH4OH) = =1.83110-5 1?0.013441? 5. 试计算下列各溶液的离子强度：（1）0.025 mol/Kg NaCl；（2）0.025 mol/Kg CuSO4；（3）0.025 mol/Kg LaCl3。 解：根据离子强度的定义 I = 1 2?b BBBz2 10.02512+0.025（-1）2=0.025 mol/Kg 2 1（2）I = 0.02522+0.025（-2）2=0.1 mol/Kg 2 1（3）I =
6、0.02532+0.075（-1）2=0.15 mol/Kg 2（1）I = 6. 应用德拜-休克尔极限公式计算25时下列各溶液中的：（1）0.005 mol/Kg NaBr；（2）0.001 mol/Kg ZnSO4。 解：根据Debye-Hckel极限公式 lg = -Az+|z-| (1) I = kg)1/2 I,25时水溶液中A=0.509 (mol-110.00512+0.005（-1）2=0.005 mol/Kg 2 lg = -0.5091|-1|0.005=-0.03599, = 0.9205 (2) I = 10.00122+0.001（-2）2=0.004 mol/Kg
7、2 lg = -0.5092|-2|0.004=-0.12877, = 0.7434 7. 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） 2+解：阳极反应：1/2 Zn(s) 1/2 Zn+ 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-
8、4.9210 (298-298) V = 1.015 V -4 ?E?K -1 ?= - 4.9210-4V?T?p mol-1=-97.95 KJmol-1 ?rGm= - zEF =-11.01596500J ?E?mol-1K -1 ?rSm = zF?=196500(- 4.9210-4)=-47.45 J?T?T ?rHm= ?rGm+ T ?rSm = -97.95 + 298 (-47.4510-3) = -112.10 KJmol-1 mol-1 ?rQ = T ?rSm=298 (-47.4510-3 ) = -14.15 KJ 8. 25电池Pb | Pb(SO4) | N
9、aSO4(饱和) | Hg2SO4 | Hg(l) 的电池电动势E = 0.9647V，?E?K -1。(1) 写出电极反应和电池反应；(2) 恒温恒压下电池可逆放电2F，?= 1.7410-4V?T?p 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) (2) ?rGm= - zEF = -20.964796500=-186.19 kJmol-1 ?E?mol-1K -1 ?rSm
10、= zF?= 2965001.7410-4 = 33.58 J?T?T ?rHm= ?rGm+ T?rSm = -186.19 + 298.1533.5810-3=-176.18kJmol-1 ?rQ= T?rSm=298.1533.5810-3=10.01kJ 9. 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
11、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 = zFE1= 2965000.372 = 71.796 kJmol-1 若F96485 则为-71.785kJmol-1 由于温度系数为常数，( rSm = zF(?E0.374?0.372)p?2?10?4V?K?1 ?T308?298 rHm=rGm +TrSm60.29 kJmol-1 Qr,m= TrSm=29838.611.502 kJmol-1 ?E)p29650
12、02?10?438.6 JK-1mol-1 ?T 10. 某原电池Pt | H2 (p?) | H+(a =1)|O2 (p?) | Pt,已知在298K时，E?H?,H2OO2Pt=1.228V, ?H2O(l)的标准摩尔生成焓?fHm= -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：1O2 + 2H+ +2e- H2O(l) 2 1电池反应 H2 + O2 H2O(l) 2 ?mol-1 ?H?Bfm=-286.06 kJ B（2）?rHm= E?=E?H?,H2OO2P
13、t-E?H?H2Pt=1.228V ?rHm=rGm +TrSm =-zEF + zFT (?E)p ?T (?E)p=-8.5310-4V/K ?T 11. 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/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) （2）?rGm= - zEF = -10.0680496500=-6.565 kJmol-1 ?E? rSm= zF(96500(-3.1210-4)-30.11 JK-1mol-1 )p1?T rHm=rGm +TrSm =-15.54 kJmol-1 ? ? (3) W电功= -2?rGm=13.13 kJ 12. 298K、P
