第七章电化学答案.doc

第七章 电化学
第七章 电化学
7.1 用铂电极电解CuCl2溶液。通过的电流为20A，经过15min后，问：⑴在阴极上能析出多少质量的Cu？⑵在阳极上能析出多少体积的27℃、100kPa下的Cl2(g) ?
解：⑴ 阴极反应：Cu2++2e-=Cu
阳极反应：2Cl-=Cl2+2e-
电解反应：Cu2++2Cl-= Cu + Cl2
溶液中通过的电量为： Q=I·t = 20A×15×60s=18000C
由法拉第定律和反应进度知：

⑵

= 2.328dm3
7.3用银电极电解AgNO3水溶液。通电一段时间后，阴极上有0.078g的Ag(s)析出，阳极区溶液质量23.376g，其中含AgNO3 0.236g。已知通电前溶液浓度为1kg水中溶有7.39g的AgNO3。求t(Ag+)和t(NO3-)。
解：方法一：

电解后阳极区溶液质量23.376g，其中含AgNO3 0.236g，设电解前后水量不变，则电解前阳极区AgNO3的量为：=0.1710g
电解过程阳极反应为：Ag = Ag++e-产生的Ag+溶入阳极区。因此迁出阳极区的Ag+的物质的量为：

方法二：

7.5已知25℃时0.02mol/dm3KCl溶液的电导率为0.2768 S/m。一电导池中充以此溶液，在25℃时测知其电阻为453Ω。在同一电导池中盛入同样体积的质量浓度为0.555g/dm3的CaCl2溶液，测得电阻为1050Ω。计算：⑴电导池系数；⑵CaCl2溶液的电导率；⑶CaCl2溶液的摩尔电导率。
解：
⑴

⑵ =0.1194S/m
⑶
7.7 25℃时将电导率为0.141S/m的KCl溶液装入一电导池中，测得其电阻为525Ω。在同一电导池中装入0.1mol/dm3的NH4OH溶液，测得电阻为2030Ω。利用表7.3.2中的数据计算NH4OH的解离度α及解离常数Ky。
解：电导池常数为：

NH4OH = NH4+ + OH-
初始 c 0 0
平衡 c(1-α) cα cα

7.11现有25℃、0.01mol/kg 的BaCl2水溶液。计算溶液的离子强度I以及BaCl2的平均离子活度因子和平均离子活度。
解：
由德拜-休克尔极限公式：= -0.1763

= 0.01587mol/kg
= 0.01057
7.13 电池 电动势E与温度T的关系为：E/V=0.0694+1.881×10-3T/K - 2.9×10-6(T/K)2。
⑴ 写出电池反应；
⑵ 计算25℃该反应的、、及电池恒温可逆放电时的；
⑶ 若反应在电池外同样温度下恒压进行，计算系统与环境交换的热。
解：⑴负极-阳极：（氧化反应）：H2(101.325kPa)=2H+(0.1mol/kg)+2e-
正极-阴极：（还原反应）：

电池反应：
⑵ 25℃时该电池电动势E=0.3724V

注意：z的数值一定与电池反应一致。
= 1.517×10-4 V/K

= -63.14kJ/mol
= =8.730 kJ/mol
⑶

7.14 25℃时电池 的电动势E=1.015V。已知= -0.7620V，=0.2222V，电池电动势的温度系数。
⑴ 写出电池反应；
⑵ 计算反应的；
⑶ 计算电池反应可逆热；
⑷ 求溶液中ZnCl2的平均离子活度因子。
解：⑴ 阳极反应：
阴极反应：
电池反应：
⑵= 0.2222V – (–0.762V) = 0.9842V

⑶
⑷ 由能斯特方程：

解得：
由得

7.16 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、各电池反应的摩尔吉布斯函数变及标准平衡常数，并指明各电池反应能否自发进行。

(3)
解 （1）阳极反应：H2(100kPa)=2H+(b)+2e-
阴极反应：
电池反应：

∵ ∴ 能自发进行

（2）阳极反应：Zn= Zn2+(b)+2e-
阴极反应：
电池反应：Zn+2AgCl(s)= 2Ag+ZnCl2 (a)

∵ ∴ 能自发进行

（3）阳极反应：
阴极反应：
电池反应：

∵ ∴ 能自发进行
7.17 计算25℃时下列电池的电动势。||
解：阳极反应：Cu= Cu2+(b1=0.01mol/kg)+2e-
阴极反应：Cu2+(b2=0.1mol/kg)+2e-= Cu
电池反应：Cu2+(b2=0.1mol/kg)→Cu2+(b1=0.01mol/kg)

7.18 电池 在25℃时电动势为1.4881V，试计算HCl的平均离子活度因子。
解：阳极反应：
阴极反应：
电池反应：
由能斯特方程

解得：
7.20 浓差电池||
其中，；，。已知在两液体接界处。
(1) 写出电池反应；
(2) 计算25℃时液体接界电势E(液界)及电池电动势E。
解：(1) 阳极反应：
阴极反应：
电池反应：
(2)
= 0.01464V－0.003806V = 0.01083V
7.22 已知电池的电动势E=0.664V，
计算待测溶液的pH值。
解：负极：H2（g，100kPa）=2H++2e
正极：Hg2Cl2+2e=2Hg+2Cl—
电池反应：
H2（g，100kPa）+Hg2Cl2+2e=2H++2Hg+2Cl—

7.24 设计电池并计算及
(1)
(2)
(3) 　　
(4)
解：(1)

(2)

= 0.7449V

(3)

(4)

7.27 ⑴已知水的标准摩尔生成焓和标准摩尔生成吉布斯函数分别为-285.83kJ/mol和-237.129kJ/mol计算在氢氧燃料电池中进行下列反应的电动势的电动势和温度系数
H2(g,100kPa) + 1/2O2(g,100kPa)=H2O(l)
⑵利用表7.7.1的数据计算上述电池的电动势。
解：(1) 阳极反应：H2(g,100kPa)→2H+ + 2e-
阴极反应：1/2O2(g) +2H++ 2e-→H2O
电池表示为
Pt︱H2(g,100kPa)︱H+(a（H+）),H2O︱O2(g,100kPa)︱Pt

电池反应的

（2）Pt︱H2(g,100kPa)︱H+(a（H+）),H2O︱O2(g,100kPa)︱Pt
= 1.229V－0V = 1.229V
7.29 已知25℃时AgBr的溶度积，=0.7994V，。试计算25℃时(1) 银—溴化银电极的标准电极电势；(2) AgBr(s)的标准生成吉布斯函数。
解： 方法一：
设计电池： Ag| Ag+(b)‖Br(b)|AgBr(s)|Ag
阳极反应：
阴极反应：
电池反应：
由能斯特方程
反应达平衡时，有
∴= 0.0711V
方法二：反应 ⑴
可看作由 ⑵
和 　 ⑶
相加得到。则由状态函数法，有 即

∴
= 0.0711V
(2) 即求的
设计电池：
阳极反应：
阴极反应：

∴
7.30 25℃时用铂电极电解1mol/dm3的H2SO4。⑴计算理论分解电压；⑵ 若两电极面积均为1cm3，电解液电阻为100Ω，H2(g)和O2(g)的超电势η与电流密度J的关系分别为：；
求通过的电流为1mA时的外加电压。
解：用铂电极电解1mol/dm3的H2SO4实质上就是电解水：
阳极反应：H2O→1/2O2(g) +2H++ 2e-
阴极反应：2H+ + 2e-→H2(g)
电解反应：H2O→H2(g) + 1/2O2(g)
构成的自发电池为：
验证：
阳极反应：H2(g)→2H+ + 2e-
阴极反应：1/2O2(g) +2H++ 2e-→H2O
电池反应：H2(g) +1/2O2(g) →H2O
= 1.2290V－0V = 1.2290V

⑵ I=1mA时，

E阳 = E阳,平＋η阳 = 1.229V+0.708V= 1.937V，
E阴 = E阴,平－η阴 = 0－0.118V=－0.118V
∴ V外 = E阳－E阴＋IR = 1.937V＋0.118V＋0.1V= 2.155V