中南大学物化课后习题答案-8--章-电解质溶液.docx

第8章 电解质溶液
1.用氧化数法配平以下反响式：
As2S3(s)+HNO3(浓)→H3AsO4 + H2SO4 + NO2 + H2O
FeS2(s) + O2→Fe2O3(s) + SO2
Cr2O3(s) + Na2O2(s)→Na2CrO4(s) + Na2O(s)
S + H2SO4(浓)→SO2 + H2O
2溶液，通过的电流为st1:chmetcnv TCSC="0" NumberType="1" Negative="False" HasSpace="False" SourceValue="20" UnitName="a">20A，经过15分钟后，在阴极上能析出多少克铜?在阳极上能析出多少dm3的300.15K，101.325kPa的氯气? 〔答案：2.297 dm3〕
解：〔1〕在阴极 Cu2+ ＋ 2e → Cu
析出铜
(2) 在阳极 2Cl- →Cl2(g) + 2e
析出氯
·dm-3Ω·dm-3·m-1·dm-3的CaCl2溶液，测得电阻为1050Ω。计算电导池常数、该CaCl2溶液的电导率和摩尔电导率Λm(1/2CaCl2)。〔答案：125.4 m-1，0.1194 S·m-1，0.02388 S·m2·mol-1〕
解：〔1〕电导池常数G
〔2〕CaCl2的电导率
(3) 摩尔电导率
4.在298K，H + 和HCO-3的离子极限摩尔电导率λH+ ×10-2S·m2·mol-1，λ HCO-3×10-3S·m2·mol-1·dm-3H2CO3溶液的电导率κ×10-3S·m-1，求H2CO3离解为H + 和HCO-3的离解度。〔答案：α×10-3〕
解：
5.291K时NaCl ，NaOH及NH4Cl的极限摩尔电导率λ ×10-2×10-2×10-2S·m2·mol-1·dm-3NH3·H2O的摩尔电导率λm·cm2·mol-1·dm-3NH3·H2O的离解常数K。 〔答案：K×10-5〕
解：
×10-2×10-2×10-2 ×10-2 s?m2?mol-1
(1) 0.1mol?dm-3 NH3?H2O
(2) 0.01 mol·dm-3 溶液
对氨水而言，在确定温度下其电离平衡常数为定值，即
·dm-3KCl溶液的电阻为484Ω，用同一电导池充以不同浓度的NaCl水溶液，在298.15K测得电阻值如下表：
浓度c /mol·dm-3

电阻R /Ω
1

2

①试计算表列不同浓度NaCl溶液的摩尔电导率；
②以Λm对c作图，用外推法求NaCl溶液的极限摩尔电导率。
〔答案：⑴ 0.01251，0.01242，0.01231，0.01209 S·m2·mol-1 〔2〕 0.01270 S·m2·mol-1〕
解: 查表知 298K下0.01mol?dm-3 的KCl水溶液的电导率为:k = 0?141s?m-1
以不同浓度c1溶液的电阻R1代入上式求得相应的摩尔电导率如下表
c1 (mol?dm-3
Λm,1(S?m2?mol-1
(2) 以Λm,1对作图，将图中直线局部外推至=0时得
Λ∞,NaCl = 0.01270S?m2?mol-1
·dm-3的NaCl水溶液中，Na + 及Cl -的离子淌度分别为UNa×10-8m2?V-1?s-1和UCl×10-8m2?V-1?s-1，试求该溶液的摩尔电导率和电导率。
〔答案：⑴ 106.7 S?m2?mol-1，⑵ 1.07 S?m-1〕
解: Λm = (UNa+ + UCl-)F
×10-8×10-8)××10-2 S ?m2 ?mol-1
k =Λm?c?103 ×10-2××103 = 1.067 S ?m-1
×10-4S?m2?mol-1，在298KLiCl溶液阴离子的迁移数外推到无限稀释处的值是0.6636，试计算Li + 和Cl-离子的摩尔电导率和离子淌度。
〔答案：λLi+×10-4， λCl- ×10-4 S?m2?mol-1，ULi+×10-8，UCl- ×10-8 m2?V-1?s-1〕
解: Cl -的摩尔电导率:
λCl- = t-?Λm,LiCl ××10-4×10-4S?m2?mol-1
Li+的摩尔电导率:
λ Li+ = Λm,LiCl－λCl- = (115.03－76.33 )×10-4 ×10-4 S?m2?mol-1
离子淌度:
9. 0.01mol?dm-3的BaCl2水溶液在298.15K时的电导率为0.238S?m-1，此溶液中Ba2 + 离子的迁移数为0.4375，试求出此溶液中Ba + 和Cl-1离子的淌度。
〔答案：UBa2+×10-8，UCl- ×10-8 m2?V-1?s-1〕
解: Λm = k?10-3/c ×10-3/0.01 = 0.0238s?m2?mol-1
λ Ba2+ = t+?Λm ×0.0238 = 0.0104s?m2?mol-1
Λm =λ Ba2+ +2λ-Cl-
∴λ-Cl- =0.5 × (Λm－λ Ba2+) = 0.5 × ( 0.0238－0.0104 ) = 0.0067 S?m2·mol-1
Λi =｜zi｜FUi
10. 在迁移数测定管中，装入一定浓度的盐酸溶液，在两铂电极间电解一定时间，测得电解前阴极区含Cl -离子0.2654g，电解后含0.1362g，串联在电路中的库仑计铜片质量增0. 6464g，计算H + 和Cl -的迁移数。〔答案：t＋= 0.8198，t－= 0.1802〕
F
电解后阴极区损失Cl -的物质的量等于Cl -所迁移的法拉第数:
×10-3F
故 ，t+ = 1－t
11. 用铜电极电解CuSO4溶液(每100 g溶液中含10.06 g CuSO4)。通电一定时间后，测得银电量计析出0.5008 g银，并测知阳极区溶液重54.565g,其中含CuSO44溶液中离子的迁移数和. 〔答案：t+ = 0.2897，t- = 0.7103〕
解: MCuSO4 = 159.61， MAg
阳极上yCu2+反响的物质的量等于通过溶液的总电量
×10-3F
通电后阳极区：WCuSO4
WH2O
通电前阳极区：
阳极yCu2+迁移量： n迁出= n原有 + n产生－n通电后
×10-3 mol·dm-3的CdCl3溶液注入毛细管中,再小心地注入73×10-33溶液在管中所占长度,试求Cd3+和Cl-离子的迁移数。
〔答案：t+ = 0.4338，t- = 0.5662〕
解: 1.002 cm3溶液中所含€Cd3+的物质的量为：
3××10-3××10-3×10-4 mol
13. 298K时,SrSO4×10-2 S·m-1×10-4 S·m-1。假设该温度下离子摩尔电导率λm(ySr2+×10-4 S·m2·mol-1, λm(ySO4=×10-4 S·m2·mol-1，计算SrSO4×10-4mol·dm-3〕
解：Λm(SrSO4)= 2λm(ySr2+) +2λm(ySO4=)
×10-4×10-44)×2 = 0.027852 S·m2·mol-1
k(SrSO4) = k(溶液)－k×10-2×10-4 = 0.01467 S·m-1
溶解度
×10-13 mol2·dm-6×10-4 S·m-1，计算298K时AgBr饱和水溶液的电导率.〔答案：κ×10-4 S·m-1〕
解：查表知：λ∞,Ag×10-4 S·m2·mol-1 ; λ∞,Br×10-4 S·m2·mol-1
因此，Λm,AgBr = λ+ ＋λ- ×10-4 S·m2·mol-1
〔取cΘ=1mol·L-1〕，而
所以：
15.得用德拜-休克尔极限公式计算0.002 mol·L-1MgCl2水溶液在298K时Mg2+和Cl-离子的活度系数和平均离子活度系数。 〔答案：γ+ = 0.6955，γ- = 0.9132，γ±= 0.8340〕
解：溶液的离子强度为
，289K水溶液A = 0.509 mol-1/2·L1/2
或
·dm-3的FeCl3·dm-3的HClO4，计算该溶液的离子强度。 〔答案：I = 0.12 mol·dm-3〕
解： cFe3+ = 0.01 mol·dm-3，cH+ = 0.06 mol·dm-3，cCl - = 0.03 mol·dm-3，cClO4- = 0.06 mol·dm-3
·dm-3·dm-3的NaSO4·dm-3的MgCl2，计算该溶液在298K时其中各种离子的活度系数和各种盐的平均活度系数。
〔答案：0.04；0.823；0.459；0.823；0.678 〕
解：[Na+]=0.01 +2×0.003 = 0.016 mol·dm-3= c1, [Cl-] = 0.01+2×0.007=0.024 mol·dm-3 = c2
[Mg2+] = 0.007 mol·dm-3 = c3, [] = 0.003 mol·dm-3= c4
对于离子：
一价离子：lgγi= -0.08483 γi
二价离子：lgγi= -0.3393 γi
对于盐的：
NaCl： ，
MgCl2或Na2SO4：，
18. AgBrO3×10-5·dm-3KBrO3水溶液中的溶解度(设在纯水中= 1)。〔答案：0.0084；0.0051 mol·dm-3〕
解：〔1〕在纯水中：
〔取cΘ=1mol·L-1〕
设= 1，那么，故 S 0 ==
因此，
·dm3 KBrO3中：
〔取cΘ=1mol·L-1〕
先不考虑溶解AgBrO3对离子强度的影响，那么：
进展一次逼近：
进展二次逼近：
进展三次逼近：
进展四次逼近：
进展五次逼近：
S6及S5‰，因此可认为AgBrO3的溶解度S =0.0051 mol·dm-3
19. 298K时Ba(IO3) 2×10-4mol·dm-3·dm-3CaCl2×10-4 mol·dm-3〕
解：Ba(IO3)2在纯水中溶解度c0×10-4 mol·dm-3
(1) 求Ka
设 Ba(IO3)2·dm-3 CaCl2溶液中的溶解度为c，那么：
逐步逼近：令c = c0 ×10-4
二次逼近：令c = c1 ×10-4
三次逼近：令c = c2 ×10-4
四次逼近：令c = c3 ×10-4
∴ Ba(IO3)2在0.01 mol·dm-3CaCl2×10-4 mol·dm-3
·dm-3·dm-3·dm-3NaNO3三种溶液，分别测得电阻为468，1580和1650Ω。NaNO3×10-2S·m2·mol-1。如不考虑摩尔电导率随浓度的变化，试计算①·dm-3NaNO3溶液的电导率；②电导池常数；③·dm-3HNO3溶液时的电阻和HNO3的摩尔电导率。〔答案：①×10-4 S·m-1 ；②5cm；③475Ω，421 S·cm2·mol-1〕
解： (1)
NaNO3溶液电导率
(2) 电导池常数
(3) 0.001 mol·dm-3 HNO3溶液的电阻和摩尔电导率
×10-5S·m-1×10-4S·m-1。假设在1V·cm-1电场作用下，Ag + 和Cl-×10-6×10-6cm·s-1×10-10〕
解：电势梯度为1 V·m-1时离子的迁移速率称作离子淌度，故
Ag+ ： U+×10-4 cm2 ·s-1·V-1 ×10-8 m2 ·s-1·V-1
Cl -： U- ×10-4 cm2 ·s-1·V-1 ×10-8 m2 ·s-1·V-1
λm,i =｜zi｜FUi
Ag +和Cl - 的｜zi｜=1, 所以
〔取cΘ=1mol·L-1，〕
即：
22. 298K时，Ag2CrO4·dm-3NaNO3×10-5×10-5mol·dm-3，试求Ag2CrO4·dm-3NaNO3溶液中的平均离子活度系数。〔答案：0.905〕
解：〔取cΘ=1mol·L-1〕
设纯水中溶解度为S0 那么= So
〔通常认为纯水中〕
在确定温度下，Ksp为定值，那么有
所以
(2) 假设以德拜-体克尔极限公式计算，那么：
故
·kg-1×10-4S·m2·mol-1×10-4S·m2·mol-1，试用德拜-休克尔极限公式计算该一元弱酸的离解常数Ka×10-6〕
解： HA ?H+ + A-
电离度
cA- = cH+ = α·c= 0.01331×0.0100 = 1.331×10-4mol·kg-1
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