第八章电解质溶液习题解答.doc

个人收集整理 勿做商业用途第八章 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=（1000003565）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 2H2O4eO2(g）+4H+ 放氧时，z=4，。2、用电解NaCl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/63.54gmol1=0。478mol，理论上可得到0。956 mol的NaOH，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。4941103,通电后在质量为120.99g的阴极部溶液中w(KCl）=1.9404103。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。9404103=0.2348g m(H2O)=（120.990.2348)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 62.50g1。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时,毛细管中注入浓度为33。27103moldm3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/(moldm3）0.00050.00100.00200.0050R/10910549427721128。9已知298K时0。01moldm3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 m1 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/(moldm3)/（Sm-1)m/（Sm2mol-1）/（moldm3)1/20.00050。0062640.012530。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 Sm2mol115、298K时测得SrSO4饱和水溶液的电导率为1。482102Sm-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。48210-2-1。5104)Sm1 =1.467102 Sm-1 （SrSO4）=（Sr2+)+(SO42） =（5。946+7.98)10-3 Sm2mol1 =1。39310-2 Sm2mol-1 (SrSO4)=2（SrSO4） =21。39310-2 Sm2mol1 =2。786102 Sm2mol1 =0.5266molm-3 =5.266104 moldm3 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。266104 molkg-1183。710-4 kgmol 1 =9。6710517、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。478102 Sm2mol-1 =6。861011 Sm2mol1=(6。861011 Sm2mol1）/( 5.47810-2 Sm2mol1） =1.25210-9 =6.9410-8moldm3.18、根据如下数据,求H2O(l)在298K时解离成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。5106Sm1,，水的密度为997.09kgm-3。解 (H2O）=( H+)+（ OH）=（3.498+1.98)102 Sm2mol-1=5。478102 Sm2mol-1=9.941011 Sm2mol-1=（9。941011 Sm2mol1)/（ 5。478102 Sm2mol1）=1。815109=1.00410-7moldm3。19、在298K时，浓度为0.01 moldm3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。7m1。试求在该条件下CH3COOH的解离度和解离平衡常数。解 =1.6510-3 Sm2mol1 =3。907102 Sm2mol-1=（1.6510-3 Sm2mol1）/( 3.907102 Sm2mol-1) =0.0422。24、分别计算下列各溶液的离子强度(1)0. 025molkg1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。025molkg1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、离子平均活度以及电解质的活度。(1) 0。01molkg1的K3Fe(CN）6();(2) 0.1molkg1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。025molkg1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 molkg-1； MgCl2：2-1价,k=3， I=0。075 molkg1；CuSO4:22价，k=4,I=0.1 molkg1; LaCl3：31价，k=6， I=0.15 molkg1; Al2(SO4)3：32价,k=15，I=0.375 molkg1。（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 molkg1； LaCl3： =1，=3,=0.0570 molkg1; Al2(SO4)3： =2，=3，=0.0638 molkg-1;（3）使用公式计算,298K时A=0。509(molkg1）1/2，HCl ：MgCl2：CuSO4：LaCl3：Al2(SO4)3：(4) 使用公式，HCl ：=0。8310。025=2.07810-2；aB=(2.078102）2=4。310-4MgCl2：=0.5260。0397=2.088102；aB=（2.088102)3=9。110-6CuSO4：=0。2270。025=5。675103；aB=（5.67510-3)2=3。210-5LaCl3：=0.2560。057=1。459102；aB=(1.45910-2)4=4。5108Al2(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