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1、第7章 电化学7.1 3.15 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 C,100 kPa下阳极上能析出多少体积的Cl2(g)?解: Pt电极电解CuCl2溶液时的电极反应,为电极反应的反应进度为 因此: 7.2 用Pb(s)电极电解Pb(NO3)2溶液,已知溶液浓度为1 g 水中含有Pb(NO3)2 1.66 10-2 g。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62.50 g,其中含有Pb(NO3)2 1.151g,计算Pb2+的迁移数。解:用Pb(s)
2、电极电解Pb(NO3)2溶液时的阳极反应为设电解过程中水量保持不变,电解前阳极区Pb(NO3)2的物质的量为电解后阳极区Pb(NO3)2的物质的量为电解过程中因电极反应溶解下来的Pb2+的物质的量为Pb2+迁移的物质的量于是,7.3 用银电极电解AgNO3溶液。通电一定时间后,阴极上有0.078 g的Ag(s)析出,阳极区溶液质量为23.376 g,其中AgNO3 0.236g。已知通电前溶液浓度为1 Kg 水中溶有7.39 g AgNO3。求Ag+和NO3-的迁移数。解:用银电极电解AgNO3溶液时,电极反应为阳极阴极电解过程中水量保持不变,电解前阳极区AgNO3的物质的量为电解后阳极区Ag
3、NO3的物质的量为电解过程中,阳极反应溶解Ag的物质的量为Ag+迁移阳极区的物质的量为7.5 已知25 C时0.02mol. dm-3 KCl溶液的电导率为0.2768 S. m-1。在一电导池中充以此溶液,在25 C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0.555 g. dm-3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:M(CaCl2)= 110.983 g. mol-1(1)电导池系数为(2)CaCl2溶液的电导率 (3)CaCl2溶液的摩尔电导率7.7 25 C时将电导率为0.1
4、41 S. m-1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0.1 mol. dm-3的NH3.H2O溶液,测得电阻为2030。利用教材中表7.3.2中的数据计算NH3.H2O的解离度及解离常数K。 解:查表知有关离子的无限稀释摩尔电导率为:, = 73.510-4 + 19810-4= 271.510-4 S.m2.mol-1NH3.H2O溶液的电导率为摩尔电导率为: NH3.H2O的解离度: 7.9 已知25 C时水的离子积Kw=1.00810-14,、和的分别等于0.024811 S.m2.mol-1,0.042616 S.m2.mol-1和0.0212645 S
5、.m2.mol-1。(1) 求25 C时纯水的电导率。(2)利用该纯水配制的AgBr饱和水溶液,测得溶液的电导率(溶液)=1.66410-5 S.m-1,求AgBr(s)在纯水中的溶解度。 解:(1)水的无限稀释摩尔电导率为 = 0.042616+0.024811-0.0212645=0.054765 S.m2.mol-1 纯水的电导率纯水的电导率即有:(2)(溶液)=(AgBr)+(H2O)即:(AgBr)=(溶液)-(H2O) =1.66410-5 5.50010-6 = 1.11410-5 Sm-1 AgBr为难溶盐,其在水中的溶解度极小,因此7.14 25时,电池Zn|ZnCl2(0.
6、555 molkg-1)|AgCl(s)|Ag的电动势E = 1.015V。已知E(Zn2+|Zn)=-0.7620V,E(Cl-|AgCl|Ag)=0.2222V,电池电动势的温度系数为:(1)写出电池反应;(2)计算反应的标准平衡常数K;(3)计算电池反应的可逆热Qr,m;(4)求溶液中ZnCl2的平均离子活度因子。解:(1)电池反应为Zn(s)+ 2AgCl(s)= Zn2+ + 2Cl- + 2Ag(s)(2)即:K= 1.901033(3)(4) = 0.50997.16 写出下列各电池的电池反应。应用表7.7.1的数据计算25时各电池的电动势、各电池反应的摩尔Gibbs函数变及标准
7、平衡常数,并指明的电池反应能否自发进行。(1)Pt|H2(100kPa)|HCl(a=0.8)|Cl2(100kPa)| Pt解:电池反应: H2(g)+ Cl2(g)= 2HClK= 8.2410457.18 电池Pt|H2(100kPa)|HCl(b=0.10 molkg-1)|Cl2(100kPa)|Pt在25时电动势为1.4881V,试计算HCl溶液中HCl的平均离子活度因子。解:该电池的电池反应为H2(g,100kPa)+ Cl2(g,100kPa)= 2HCl(b=0.10 molkg-1) 根据Nernst方程 7.22 电池PtH2(g,100kPa)待测pH的溶液1moldm
8、-3KClHg2Cl2(s)Hg,在25时测得电池电动势E=0.664V,试计算待测溶液的pH。解:电极及电池反应为阳极:H2(g,100kPa)- 2e- = 2H+阴极:Hg2Cl2(s)+ 2e- = 2 Hg(l)+ 2 Cl-电池反应:H2(g,100kPa)+ :Hg2Cl2(s)= 2 Hg(l)+ 2H+ + 2 Cl-查表知(表7.8.1),在所给条件下甘汞电极的电极电势为,则:a(H+)= 3.2110-7pH=lg a(H+)= lg3.2110-7 = 6.497.25 将反应Ag(s)+ Cl2 (g)= AgCl(s)设计成原电池,已知在25时,标准电极电势E(Ag
9、 +Ag)= 0.7994V,E(Cl-Cl2(g)Pt)=1.3579V。(1)写出电极反应和电池图示;(2)求25时电池可逆放电2F电荷量时的热Qr;(3)求25时AgCl的活度积。解:(1)电极反应和电池图示如下:阳极:Ag(s)+ Cl- - e- = AgCl(s) 阴极:Cl2 (g)+ e- = Cl-电池图示:Ag|AgCl(s)|Cl- a(Cl-)|Cl2(g,)|Pt同理可求:Qr = n T= 2298.15(-57.96)= -34.56kJ (3)E = E(右)- E(左)= 1.3579 E(Cl-AgCl(s) Ag )E(Cl-AgCl(s) Ag )= 1
10、.3579 1.1378 = 0.2201V解法1:设计原电池:AgAg +Cl-AgCl(s) Ag电池反应:AgCl(s) Ag + + Cl-解法2:根据能斯特方程:则:7.29 已知25 时AgBr的溶度积,E(Ag +Ag)= 0.7994V,E(Br-Br 2(g)Pt)=1.006V。试计算25时。(1)银-溴化银电极的标准电极电势E(Br-Ag Br(s) Ag );(2)Ag Br(s)的标准生成吉布斯函数。解:(1)设计电池AgAg+Br-Ag Br(s) Ag,电池反应为Ag Br(s) Ag+ + Br-根据Nernst方程沉淀反应平衡时E=0,所以(2)设计电池设计电池AgAg Br(s)Br- Br2(l) Pt,电池反应为Ag(s)+ Br2(l)=Ag Br(s) 该反应为Ag Br(s)的生成反应,