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1、第八章 习题解答1、在300K和100kPa压力下，用惰性电极电解水以制备氢气。设所用直流电的强度为5A，电流效率为100%。来电解稀H2SO4溶液，如欲获得1m3氢气，须通电多少时间？如欲获得1m3氧气，须通电多少时间？已知在该温度下水的饱合蒸气压为3565Pa。解 电解时放出气体的压力为 p=(100000-3565)Pa=96435Pa1m3气体的物质的量为 氢气在阴极放出，电极反应为 2H+2eH2(g)根据法拉第定律，It=zF=(nB/B)zF， t=(nB/BI)zF放氢时，z=2，。氧气在阳极放出，电极反应为 2H2O-4eO2(g)+4H+ 放氧时，z=4，。2、用电解NaC
2、l水溶液的方法制备NaOH，在通电一段时间后，得到了浓度为1.0moldm-3的NaOH溶液0.6dm3，在与之串联的铜库仑计中析出了30.4g的Cu(s)。试计算该电解池的电流效率。解 析出Cu(s)的反应为Cu2+2eCu电解NaCl水溶液制备NaOH的反应为阴极上的反应 2H2O+2e2OH-+H2(g)阳极上的反应 2Cl-2eCl2(g)电解总反应为 2H2O+2NaClCl2(g)+H2(g)+ 2NaOH即铜库仑计中若析出1molCu(s)，则理论上在电解池中可得到2 mol的NaOH。30.4g/63.54gmol-1=0.478mol，理论上可得到0.956 mol的NaOH
3、，实际只得到了0.6mol的NaOH，所以电流效率为(0.6mol/0.956 mol)100%=62.76%4、在298K时用Ag+AgCl为电极来电解KCl水溶液，通电前溶液中KCl的质量分数为w(KCl)=1.494110-3，通电后在质量为120.99g的阴极部溶液中w(KCl)=1.940410-3。串联在电路中的银库仑计有160.24mg的Ag(s)沉积出来，求K+和Cl的迁移数。解 通电后K+自阳极部迁入阴极部，总质量为120.99g的阴极部溶液中KCl的质量和H2O的质量分别为： m(KCl)= 120.99g1.940410-3=0.2348g m(H2O)=(120.99-
4、0.2348)g=120.76g 计算通电前在120.76g水中含KCl的物质的量： 在电极上K+不发生反应， 5、在298K时电解用作电极的Pb(NO3)2溶液，该溶液的浓度为每1000g水中含有Pb(NO3)216.64 g，当与电解池串联的银库仑计中有0.1658g银沉积后就停止通电。阳极部溶液质量为62.50g，经分析含有Pb(NO3)21.151 g，计算Pb2+的迁移数。解 阳极反应为 Pb(s)-2ePb2+ 阳极部水的质量为 62.50g-1.151g=61.349g阳极部Pb2+的物质的量在通电前后分别为通电后生成Pb2+的物质的量Pb2+迁移出阳极区的物质的量9、在298K
5、时，毛细管中注入浓度为33.2710-3moldm-3的GdCl3水溶液，再在其上小心地注入浓度为7.310-2moldm-3的LiCl水溶液，使其间有明显的分界面，然后通过5.594mA的电流，历时3976s后，界面向下移动的距离相当于1.00210-3dm-3溶液在管中所占的长度，求Gd3+离子的迁移数。解 发生反应生成Gd3+离子的物质的量，反应为Gd-3eGd3+ 13、298K时在某电导池中盛有浓度为0.01moldm-3的KCl水溶液，测的电阻R为484.0。当盛以不同浓度c的NaCl水溶液时测得数据如下：c/(moldm-3)0.00050.00100.00200.0050R/1
6、0910549427721128.9已知298K时0.01moldm-3的KCl水溶液的电导率为0.1412Sm-1，试求（1） NaCl水溶液在不同浓度时的摩尔电导率m。（2） 以m对作图 ，求NaCl的。解 （1）首先从已知条件计算出电导池常数Kcell=/G=R=(0.1412Sm-1)(484.0)=68.34 m-1 接下来从Kcell及所测得的电阻值R计算不同浓度c时的电导率数值，然后再从电导率及浓度数值计算相应的摩尔电导率，计算公式和所的结果如下 ； c/(moldm-3)/（Sm-1）m/（Sm2mol-1）/(moldm-3)1/20.00050.0062640.012530
7、.022360.00100.012440.012440.031620.00200.024650.012330.044720.00500.060540.012110.07071(2) 以m对作图以m对作图(如右)得一直线，把直线外推到c0时，得截距0.01273 Sm2mol-1。根据公式可知此截距就是的值。即(NaCl)=0.01273 Sm2mol-115、298K时测得SrSO4饱和水溶液的电导率为1.48210-2Sm-1，该温度时水的电导率为1.510-4Sm-1。试计算在该条件下SrSO4在水中的溶解度。解 SrSO4是一种难溶盐 (SrSO4)=(溶液)-(H2O)=( 1.482
8、10-2-1.510-4)Sm-1 =1.46710-2 Sm-1 (SrSO4)=(Sr2+)+(SO42-) =(5.946+7.98)10-3 Sm2mol-1 =1.39310-2 Sm2mol-1 (SrSO4)=2(SrSO4) =21.39310-2 Sm2mol-1 =2.78610-2 Sm2mol-1 =0.5266molm-3 =5.26610-4 moldm-3 由于溶液浓度很稀，溶液的密度与溶剂的密度近似相等，所以c(SrSO4)m(SrSO4)=5.26610-4 molkg-1S= m(SrSO4)M(SrSO4) =5.26610-4 molkg-1183.71
9、0-4 kgmol 1 =9.6710-517、291K时，纯水的电导率为3.810-6 Sm-1。H2O可以部分电离成H+和OH并达到平衡。求该温度下，H2O的摩尔电导率、离解度和H+离子浓度。已知这时水的密度为998.6kgm-3。解 (H2O)=( H+)+( OH) =(3.498+1.98)10-2 Sm2mol-1=5.47810-2 Sm2mol-1 =6.8610-11 Sm2mol-1=(6.8610-11 Sm2mol-1)/( 5.47810-2 Sm2mol-1) =1.25210-9 =6.9410-8moldm-3。18、根据如下数据，求H2O(l)在298K时解离
10、成H+和OH-并达到平衡时的解离度和离子积常数。已知298K时，纯水的电导率为(H2O)=5.510-6Sm-1,，水的密度为997.09kgm-3。解 (H2O)=( H+)+( OH)=(3.498+1.98)10-2 Sm2mol-1=5.47810-2 Sm2mol-1=9.9410-11 Sm2mol-1=(9.9410-11 Sm2mol-1)/( 5.47810-2 Sm2mol-1)=1.81510-9=1.00410-7moldm-3。19、在298K时，浓度为0.01 moldm-3的CH3COOH溶液在某电导池中测得电阻为2220，已知该电导池常数为36.7m-1。试求在
11、该条件下CH3COOH的解离度和解离平衡常数。解 =1.6510-3 Sm2mol-1 =3.90710-2 Sm2mol-1=(1.6510-3 Sm2mol-1)/( 3.90710-2 Sm2mol-1) =0.0422。24、分别计算下列各溶液的离子强度(1)0. 025molkg-1的NaCl的溶液；(2)0. 025molkg-1的CuSO4的溶液；(3)0. 025molkg-1的LaCl3的溶液；(4) NaCl和LaCl3的浓度都为0.025molkg-1的混合溶液。解 根据公式，代入计算即可(1) (2) (3) (4) 25、分别计算下列两个溶液的离子平均质量摩尔浓度、离
12、子平均活度以及电解质的活度。(1) 0.01molkg-1的K3Fe(CN)6();(2) 0.1molkg-1的CdCl2()。解 (1) (2) 26、有下列不同类型的电解质：(1)HCl；(2) MgCl2；(3)CuSO4；(4)LaCl3和(5)Al2(SO4)3，设它们都是强电解质，当它们的溶液浓度分别都是0.025molkg-1时，试计算各种溶液的(1) 离子强度I；(2) 离子平均质量摩尔浓度；(3) 用公式计算离子平均活度因子；(4) 计算电解质的离子平均活度和电解质的活度aB。解 (1)代入公式得（或按表8.10以I=km计算）HCl ：11价，k=1，I=0.025 mo
13、lkg-1; MgCl2：21价，k=3， I=0.075 molkg-1;CuSO4：22价，k=4，I=0.1 molkg-1; LaCl3：31价，k=6， I=0.15 molkg-1; Al2(SO4)3：32价，k=15，I=0.375 molkg-1。(2) 代入公式得（或按下表计算）M+1M2+1M3+1HCl ：=1，=1，=0.025 molkg-1; MgCl2：=1，=2，=0.0397 molkg-1; CuSO4： =1，=1，=0.025 molkg-1; LaCl3： =1，=3，=0.0570 molkg-1; Al2(SO4)3： =2，=3，=0.0638
14、 molkg-1;(3)使用公式计算，298K时A=0.509(molkg-1)-1/2,HCl ：MgCl2：CuSO4：LaCl3：Al2(SO4)3：(4) 使用公式，HCl ：=0.8310.025=2.07810-2；aB=(2.07810-2)2=4.310-4MgCl2：=0.5260.0397=2.08810-2；aB=(2.08810-2)3=9.110-6CuSO4：=0.2270.025=5.67510-3；aB=(5.67510-3)2=3.210-5LaCl3：=0.2560.057=1.45910-2；aB=(1.45910-2)4=4.510-8Al2(SO4)3：=0.0130.0638=8.29410-4。aB=(8.29410-4)5=3.910-1627、试用德拜休克尔极限公式计算298K时浓度为0.001 molkg-1的K3Fe(CN)6溶液的平均活度系数值（实验值为0.808）。解 。所得结果与实验值比较有不小的误差，这可能是离子半径较大不能看作为质点的缘故。28、在298K时，某溶液含CaCl2的浓度为0.002 molkg-1，含ZnSO4的浓度亦为0.002 molkg-1。试用德拜休克尔极限公式求ZnSO4的离子平均活度系数。解 在计算离子强度时要把所有的离子都考虑进去，即
