天津大学高等教育出版社第五版《物理化学》课后习题答案第七章.doc 20页

'第七章电化学7.1       用铂电极电解溶液。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?(2)在的27ØC，100kPa下的？   解：电极反应为                电极反应的反应进度为                因此：          7.2       在电路中串联着两个电量计，一为氢电量计，另一为银电量计。当电路中通电1h后，在氢电量计中收集到19ØC、99.19kPa的；在银电量计中沉积。用两个电量计的数据计算电路中通过的电流为多少。   解：两个电量计的阴极反应分别为                电量计中电极反应的反应进度为                对银电量计                对氢电量计          7.3       用银电极电解溶液。通电一定时间后，测知在阴极上析出的，并知阴极区溶液中的总量减少了。求溶液中的和。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）。显然阴极区溶液中的总量的改变 等于阴极析出银的量与从阳极迁移来的银的量之差：          7.4       用银电极电解水溶液。电解前每溶液中含。阳极溶解下来的银与溶液中的反应生成，其反应可表示为       总反应为                    通电一定时间后，测得银电量计中沉积了，并测知阳极区溶液重，其中含。试计算溶液中的和。解：先计算是方便的。注意到电解前后阳极区中水的量不变，量的改变为          该量由两部分组成（1）与阳极溶解的生成，（2）从阴极迁移到阳极        7.5       用铜电极电解水溶液。电解前每溶液中含。通电一定时间后，测得银电量计中析出，并测知阳极区溶液重，其中含。试计算溶液中的和。   解：同7.4。电解前后量的改变                从铜电极溶解的的量为                 从阳极区迁移出去的的量为                因此，          7.6       在一个细管中，于的溶液的上面放入的溶液，使它们之间有一个明显的界面。令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。以后，界面在管内向下移动的距离相当于的溶液在管中所占的长度。计算在实验温度25ØC下，溶液中的和。   解：此为用界面移动法测量离子迁移数          7.7       已知25ØC时溶液的电导率为。一电导池中充以此溶液，在25ØC时测得其电阻为。在同一电导池中装入同样体积的质量浓度为的溶液，测得电阻为。计算（1）电导池系数；（2）溶液的电导率；（3）溶液的摩尔电导率。   解：（1）电导池系数为                                 （2）溶液的电导率                                 （3）溶液的摩尔电导率                     7.8       已知25ØC时溶液的电导率为。一电导池中充以此溶液，在25ØC时测得其电阻为。在同一电导池中装入同样体积的浓度分别为，，和的溶液，测出其电阻分别为，，和。试用外推法求无限稀释时的摩尔电导率。   解：的摩尔电导率为                          造表如下      作图如下      无限稀释时的摩尔电导率：根据Kohlrausch方程拟和得到                    7.9       已知25ØC时，。试计算及。   解：离子的无限稀释电导率和电迁移数有以下关系       7.10   已知25ØC时溶液的电导率为。计算的解离度及解离常熟。所需离子摩尔电导率的数据见表7.3.2。      解：的解离反应为                                 查表知                                 因此，                                        7.11   25ØC时将电导率为的溶液装入一电导池中，测得其电阻为。在同一电导池中装入的溶液，测得电阻为。利用表7.3.2中的数据计算的解离度及解离常熟。      解：查表知无限稀释摩尔电导率为               因此，                     7.12   已知25ØC时水的离子积，、和的分别等于，和。求25ØC时纯水的电导率。      解：水的无限稀释摩尔电导率为                纯水的电导率                    7.13   已知25ØC时的溶度积。利用表7.3.2中的数据计算25ØC时用绝对纯的水配制的饱和水溶液的电导率，计算时要考虑水的电导率（参见题7.12）。   解：查表知的无限稀释摩尔电导率为                饱和水溶液中的浓度为                                 因此，                    7.14   已知25ØC时某碳酸水溶液的电导率为，配制此溶液的水的电导率为。假定只考虑的一级电离，且已知其解离常数，又25ØC无限稀释时离子的摩尔电导率为， 。试计算此碳酸溶液的浓度。      解：由于只考虑一级电离，此处碳酸可看作一元酸，因此，          7.15   试计算下列各溶液的离子强度：（1）；（2）；（3）。   解：根据离子强度的定义          7.16   应用德拜-休克尔极限公式计算25ØC时溶液中、和。      解：离子强度                   7.17   应用德拜-休克尔极限公式计算25ØC时下列各溶液中的：（1）；（2） 。   解：根据Debye-Hückel极限公式          ，25ØC水溶液中                                                           7.18   25ØC时碘酸钡在纯水中的溶解度为。假定可以应用德拜-休克尔极限公式，试计算该盐在中溶液中的溶解度。解：先利用25ØC时碘酸钡在纯水中的溶解度求该温度下其溶度积。由于是稀溶液可近似看作，因此，离子强度为                                    设在中溶液中的溶解度为，则                                              整理得到                          采用迭代法求解该方程得      所以在中溶液中的溶解度为                    7.19     电池在25ØC时电动势为，电动势的温度系数为。（1）写出电池反应；（2）计算25ØC时该反应的，以及电池恒温可逆放电时该反应过程的。      解：电池反应为                                 该反应的各热力学函数变化为                    7.20     电池电动势与温度的关系为                    （1）写出电池反应；（2）计算25ØC时该反应的以及电池恒温可逆放电时该反应过程的。      解：（1）电池反应为                                 （2）25ØC时                                 因此，                     7.21     电池的电池反应为                      已知25ØC时，此电池反应的，各物质的规定熵分别为：；；；         。试计算25ØC时电池的电动势及电动势的温度系数。     解：该电池反应的各热力学函数变化为                   因此，             7.22     在电池中，进行如下两个电池反应：                      应用表7.7.1的数据计算两个电池反应的。         解：电池的电动势与电池反应的计量式无关，因此                                        7.23     氨可以作为燃料电池的燃料，其电极反应及电池反应分别为                     试利用物质的标准摩尔生成Gibbs函数，计算该电池在25ØC时的标准电动势。     解：查表知各物质的标准摩尔生成Gibbs函数为 0             电池反应的标准摩尔Gibbs函数为                           7.24     写出下列各电池的电池反应，并写出以活度表示的电动势公式。                   解：（1）                                 （2）                           7.25     写出下列各电池的电池反应，应用表7.7.1的数据计算25ØC时各电池的电动势及各电池反应的摩尔Gibbs函数变，并指明各电池反应能否自发进行。                    解：（1）                                                            ，反应可自发进行。             （2）                                                            ，反应可自发进行。7.26     写出下列各电池的电池反应。应用表7.7.1的数据计算25ØC时各电池的电动势、各电池反应的摩尔Gibbs函数变及标准平衡常数，并指明的电池反应能否自发进行。                   解：（1）电池反应                                                       根据Nernst方程                                  （2）电池反应                                                     （3）电池反应                                        7.27     写出下列各电池的电池反应和电动势的计算式。                   解：该电池为浓差电池，其电池反应为                                 因此，                    7.28     写出下列电池的电池反应。计算25ºC时的电动势，并指明反应能否自发进行。（X表示卤素）。    解：该电池为浓差电池（电解质溶液），电池反应为      根据Nernst方程，      由于，该电池反应可以自发进行。7.29   应用表7.4.1的数据计算下列电池在25ØC时的电动势。                解：该电池为浓差电池，电池反应为                查表知，          7.30   电池在25ØC时电动势为，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                根据Nernst方程                    7.31   浓差电池，其中 ，已知在两液体接界处Cd2+离子的迁移数的平均值为。1．写出电池反应；2．计算25ºC时液体接界电势E(液界)及电池电动势E。解：电池反应      由7.7.6式                          电池电动势          7.32   为了确定亚汞离子在水溶液中是以Hg+还是以形式存在，涉及了如下电池测得在18ºC时的E=29mV，求亚汞离子的形式。   解：设硝酸亚汞的存在形式为，则电池反应为             电池电动势为 作为估算，可以取， 。 所以硝酸亚汞的存在形式为。7.33   与生成配离子，其通式可表示为，其中为正整数。为了研究在约的硫代硫酸盐溶液中配离子的形式，在16ØC时对如下两电池测得             求配离子的形式，设溶液中主要形成一种配离子。   解：（略）7.34   电池在25ØC时测得电池电动势，试计算待测溶液的pH。      解：电极及电池反应为                                 查表知（表7.8.1），在所给条件下甘汞电极的电极电势为，则：                    7.35   电池在25ºC，当某溶液为pH=3.98的缓冲溶液时，测得电池的电动势；当某溶液换成待测pH的溶液时，测得电池的电动势。试计算待测溶液的pH。    解：电池反应               根据Nernst方程，电池电动势为                设在两种情况下H2O的活度相同，则7.36   将下列反应设计成原电池，并应用表7.7.1的数据计算25ºC时电池反应的                                解：（1）（2）      （3） 7.37 （1）应用表7.7.1的数据计算反应在25ºC时的平衡常  数。（2）将适量的银粉加入到浓度为的溶液中，计算平衡时Ag+的浓度（假设各离子的活度因子均等于1）。解：（1）设计电池               （2）设平衡时Fe2+的浓度为x,则因此，，解此二次方程得到。7.38 （1）试利用水的摩尔生成Gibbs函数计算在25ºC于氢-氧燃料电池中进行下列反应时电池的电动势。                           （2）应用表7.7.1的数据计算上述电池的电动势。（3）已知，计算25ºC时上述电池电动势的温度系数。   解：（1）查表知，因此，             （2）设计电池                    （3）               7.39 已知25ºC时，。试计算应25ºC时电极的标准电极电势。      解：上述各电极的电极反应分别为                                 显然，，因此，                    7.40 已知25ºC时AgBr的溶度积，，。试计算25ºC时       （1）银-溴化银电极的标准电极电势；       （2）的标准生成吉布斯函数。       解：（1）设计电池，电池反应为                                  根据Nernst方程      沉淀反应平衡时，所以              （2）设计电池，电池反应为      该反应为的生成反应，                    7.41 25ºC时用铂电极电解的。      （1）计算理论分解电压；（2）若两电极面积均为，电解液电阻为，和的超电势与电流密度的关系分别为   问当通过的电流为1mA时，外加电压为若干。解：（1）电解溶液将形成电池，该电池的电动势1.229V即为的理论分解电压。    （2）计算得到和的超电势分别为电解质溶液电压降：10-3x100=0.1V因此外加电压为：'