第8章 电解质溶液

第八章电解质溶液上一章下一章返回1．柯尔拉乌希经验公式适用条件和范围是什么？柯尔拉乌希离子独立运动定律的重要性何在？答：柯尔拉乌希经验公式：，适用于强电解质水溶液，浓度低于0.01mol·dm-3的稀溶液。

根据离子独立移动定律，可以从相关的强电解质的Λ∞来计算弱电解质的Λ∞。

或由离子电导数值计算出电解质的无限稀释时摩尔电导。

2．电导率与摩尔电导概念有何不同? 它们各与哪些因素有关?答：电导率κ是：两极面积各为1m2，并相距1m时，其间溶液所呈的电导；而摩尔电导是在相距1m的两电极间含有1mol溶质的溶液所呈的电导，摩尔电导用Λm表示Λm＝κ/c，电导率κ与电解质本性有关，与温度有关，与电解质浓度有关；摩尔电导与电解质本性有关，与温度有关，与电解质浓度有关。

3．为什么用交流电桥测定溶液的电导? 为什么用1000H z(即c/s，周每秒)频率测定溶液的电导? 为什么在未知电阻的线路上并联一电容? 测准溶液电导的关键是什么?答：用交流电流测溶液的电导，可以避免电解作用而改变电极本性，并且可以消除电极的极化作用。

用1000Hz的交流频率可防止电极上的极化作用，并可用耳机检零。

并联电容是为了消除电导池的电容的影响。

测准电导的关键是在各接触点均接触的条件下，电桥平衡，正确检零。

4．当一定直流电通过一含有金属离子的溶液时，在阴极上析出金属的量正比于：(1) 金属的表面积； (2) 电解质溶液的浓度；(3) 通入的电量； (4) 电解质溶液中离子迁移的速度。

答：(3).5．在界面移动法测定离子迁移数的实验中，其结果是否正确，最关键是决定于：(1) 界面移动的清晰程度； (2) 外加电压的大小；(3) 阴、阳离子迁移速度是否相同； (3) 阴、阳离子的价数是否相同。

答：(1)6．电解质在水溶液中时，作为溶剂的水电离为 H+、OH－离子，为什么一般不考虑它们的迁移数?影响离子迁移数的主要因素是什么？答：因为水中H+与OH－的浓度甚低，K sp＝10－14，其迁移数极小，不考虑不会影响测量结果。

第八章电解质溶液1.在300 K 、100 kPa 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S A ，电流效率为100 % 。

如欲获得1 m'H, C剖，需通电多少时间？如欲获得1 m'O,C剖，需通电多少时间？已知在该温度下水的饱和蒸气压为3 565 Pa 。

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. 0 mo!•dm-3的Na OH 溶液0. 6 dm3 ，在与之串联的铜库仑计中析出了30. 4 g Cu (s）。

计算该电解池的电流效率。

3. 用银电极来电解AgN O，水溶液，通电一定时间后，在阴极上有0. 078 g 的Ag (s）析出。

经分析知道阳极部含有水23. 14 g 、Ag N Oa o. 236 g o 已知原来所用溶液的浓度为每克水中溶有Ag N 030. 007 39 g，试分别计算A矿和N03 的迁移数。

4.在298 K 时，用Ag I AgCl 为电极，电解KC！的水溶液，通电前溶液中KC！的质量分数为四（KCl ) = l. 494 1×10-3，通$..后在质量为12 0. 99 g 的阴极部溶液中四（KCl ) = l. 940 4 ×10 3 ，串联在电路中的银库仑计中有160. 24 mg 的Ag 沉积出来，求K ＋和Cl 的迁移数。

5.在298 K 时，用Pb (s）作电极电解Pb (N0, ) 2 溶液，该溶液的浓度为每1 000 g 水中含有Pb (N03 )2 16. 64 g，当与电解池串联的银库仑计中有0. 16 5 8 g 银沉积时就停止通电。

已知阳极部溶液质量为62. 50 g，经分析含有Pb (N0,) 2 l. 151 g ，计算Pb2 ＋的迁移数。

6. 以银为电极电解氧化银饵（KCN + AgCN ）溶液时，Ag (s）在阴极上析出。

每通过1 mol 电子的电荷量，阴极部失去1. 40 mol 的Ag ＋和0. 8 mo！的CN一，得到0. 6 mol 的K ＋，试求：( 1）氧化银何配合物的化学表达式［Ag”CCN )m J•中n 、m 、z 的值3(2 ）氟化银饵配合物中正、负离子的迁移数。

第八章 电解质溶液一、基本公式和内容提要1、Faraday （法拉第）定律 B Q n z F+= (8 - 1 - 1)B B Qm M z F+=(8 – 1 -2)2、离子电迁移率和迁移数 EEr u r u ll++==d d ,d d -- （8-2-1）defBB I t I=(8-2-2)I r I r t t I r r Ir r +++++====++,-----(8-2-3)u u t t u u u u ++++==++,----(8-2-4)B 11t t t t t +++=∑=∑+∑=,--(8-2-5)m,+m,mmt t ΛΛΛΛ∞∞+∞∞==,--(8-2-6)m,++m,u F u F ΛΛ∞∞∞∞==,--(8-2-7)3、电导、电导率、摩尔电导率1I G R U==- (8-3-1)1AG lκκρ==,（8-3-2）defm m V cκΛκ==（8-3-3）cell 1l K R R A κρ===(8-3-4)4、Kohlrausch(科尔劳奇)经验式m m 1ΛΛ∞=-(5、离子独立移动定律mm,+m,-m m,+m,-v v ΛΛΛΛΛΛ∞∞∞∞∞∞+-=+=+,(8-5)6、Ostwald （奥斯特瓦尔德）稀释定律mmΛαΛ∞= （8-6-1）2m m m m Cc c K ΛΛΛΛ∞∞=-()（8-6-2）7、离子的平均活度、平均活度因子和电解质的平均质量摩尔浓度111defdefdefv v v v v v vvva a a m m m γγγ+-+-+-±+-±+-±+-===(),(),()（8-7-1）B v v vm a a a a a mγ+-±±±+-±===,（8-7-2）1、 离子强度def2B B B12I m z ∑=(8-8)9、Debye-Huckel(德拜-休克尔)的极限定律z A z I γ±+-=-lg(8-9-1)z 1B A z Ia Iγ+-±=+lg - (8-9-2)电解质溶液之所以能导电，是由于溶液中含有能导电的正、负离子。

答:对电解质瀋液来说电导G 是其呆电的能力，以1 1型电解质洛腋为例.第八章电解质溶液L Faraday 电解定律的基本内容是什么？这定律在电牝学中有何用魁？答:拉第电解定律的基本内容込：通电于电解质溶液之后，（1）在电楼上（聘相界面八发生化学窘化的物质的駅勻通入电荷成正比.（2）若 将几亍电解池申联■通人一定的电荷議后•衽各个电解池的电极卜.发生化学变比的物质的帚祁相等.Qf-i> —z^-eL —z± F根据Faraday 定律,通过分析电解过程中反应物在电极上物质的址的变化，就可求出电的址的数值•在 电化学的定駁研究和电解工业上有車要的应用.2. 电池中正极、负极、阴极、阳极的定义分别晶什么？为什么盘煤电池中负极是阳极而正极是阴极？ 笞:给出陀了•到外电路的电极叫做电池的负极，在外砲路中电勢*低. 从外电路接受电子的电极叫做电池的止槻•在外电路中电势较高.发生氧化柞用的电极称为阳极■发生还原作用的一极称为阴极•原电池杓阳扱发生麵化作用•阴橈发生 还甌作用.内电路的电子由阳极运动到阴极.所械电池的阴彊是正彊，阳极是负极.3*电解质涪液的电导車和摩尔电导率与电解质溶液浓度的关采有何不同。

为什么？答匕蹑电解质漳液的电导率随若浓度的增大而升高（导电粒子数但大到一定程度以后，由于 正、负禹子之间的相f 作用增大•因而使离子的运动速率降低.电导率反而下降•弱电解质的电导率随故度 的变化不显蒼•浓度增加电离度减少.离子数目变化不天•摩尔电导率随灌廈的变化与电导率不同•浓度降 低，粒子之闾相互作用减弱・正、负薦子的运动速率因而增加•故摩爼电导率增加*4. 怎样分别求强电解嵐和弱电解质的无限稱降摩尔电錚率？为什么翌用车同的方袪？答:庄低威度尸,强电解陪液的摩尔电导率*枚线性关慕.Am*銘（1 一0Q在一定温度下，一定电解质溶液来说甲是定偵.通过作阳•宜线勺纵坐标的交点即为无限稀秫时落液 的辱尔电导率AS 1,即外推袪.弱电解质的无限廉释摩尔电导率A ;・跟据离了独立移动迄律•可由强电解质溶薇的无限稀释摩尔电 导率A 計设计求算，不能由外惟陆求出，由于购电解质的幡涪液在很低报度F ，Am 与丘不垦总线关系.并且 浓度的変化对的值影响很大.实验的谋差很大•由实验值直接求弱电解质的厲：很困难.5. 离子的摩尔电导率、离子的迁移速率、离子的电迁移率和离P 迁移数之间有哪些建址关系式？答，定図关系式*j uit* dE/dl r- = — dE/'dl牛t r_离子迁移連率*+川一厲产的电迁移率*A ；=（«7+u-）E6・在某电解质落液中•若丫门种离『疗在’则溶液的总电导应该用下列哪牛公式表示’(1) G =臣 +臣 + …*〔2〉G■无限稀释强电解质溶液十A ：,G=M A// te —Am • c稀电解质溶液 Am =At + A 二（Am 4-Am ）c = /lm * c+Am • CC4- ~Am * C 则 G+ =K+A// ・•・G 厂G+G 亠盒+斤…=》越7.电解质与非电解质的化学势表示形式冇何不同？活度因子的表示式有何不同? 答:非电解质的化学势的表示形式.阿=閔（T ） +RHny“・B 箫=山（T ） +RTlnu*R 电解质 抄=必（丁）+尺力皿8=川（7。

第八章 电解质溶液1.在300K 和100kPa 压力下，用惰性电极电解水以制备氢气。

设所用直流电的压强为5A ，电流效应为100%。

如欲获得13m 2()H g ，需通电多少时间？如欲获得13m 2()O g ,需通电多少时间？已知在该温度下的饱和蒸汽压为3565Pa解：已知300K 的饱和蒸汽压3565Pa ，外压为100kPa 则放出气体的分压为： 100 3.56596.435kPa -= 则放出2H 的物质的量为mol RTV P n O H 66.38300314.81435.9622)(=⨯⨯==分放出2O 的物质的量为mol RTV P n O O 66.38300314.81435.9622)(=⨯⨯==分则38.66296500Q ZF ξ==⨯⨯238.66296500414.5()53600438.66496500829()53600Q t h I O Z Q t h I ⨯⨯===⨯=⨯⨯∴===⨯而的 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31.0mol dm -⋅的NaCl 溶液30.6dm ,在与之串联的铜库伦计中析出了30.4()gCu s 。

试计算该电解池的电流效率。

解： 22Cu e Cu +-+−−→ Q zF ζ=实际 ξ=Cu Cu M W =130.40.47863.6gmol g mol -=⋅ 2965000.47892254()Q C =⨯⨯=实际Q zF ζ=理论 22222H O e H OH --+−−→+ξ•=26.00.1⨯=0.3 mol 2965000.357900()Q C =⨯⨯=理论电流效率为：57900100%62.8%92254Q Q =⨯=理论实际 或者由于电流经过溶液与库仑计，直接由两者物质的量求出电流效率，但两者得到的电子数应一致，每析出1molCu ,理论上得到2molNaOH 。

第8章电解质溶液1.用氧化数法配平下列反应式：As2S3(s)+HNO3(浓)→H3AsO4 + H2SO4 + NO2 + H2OFeS2(s) + O2→Fe2O3(s) + SO2Cr2O3(s) + Na2O2(s)→Na2CrO4(s) + Na2O(s)S + H2SO4(浓)→SO2 + H2O2.用铂电极电解氯化铜CuCl2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3.一电导池中装入0.02mol·dm-3的KCl水溶液，298.15K时测得其电阻为453Ω。

已知298.15K0.02mol·dm-3溶液的电导率为0.2768S·m-1。

在同一电导池中装入同样体积的浓度为0.55g·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+ =3.4982×10-2S·m2·mol-1，λHCO-3 = 4.45×10-3S·m2·mol-1。

1、在300K 、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％。

如欲获得1m 3 H 2（g ），需通电多少时间？如欲获得1m 3 O 2（g ），需通电多少时间？已知在该温度下水的蒸气压力为3565Pa 。

解：氧气或氢气的压力为p ＝101325Pa －3565Pa ＝97760Pa在1dm 3中氧气或氢气的物质的量为3119776018.31430039.19pV n RTPa m J mol K Kmol--=⨯=⋅⋅⨯= 产生1mol H 2需2 mol 电子。

获得1m 3氢气，需通电时间为：11239.192965005.151273425212.23min=420.2hn F t Imol C mol C ss --⨯=⨯⨯⋅=== 产生1mol O 2需4 mol 电子。

获得1dm 3氧气，需通电时间为： 11439.194965005.302546850424.47min=840.41hn F t Imol C mol C ss --⨯=⨯⨯⋅=== 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1.0mol ·dm －3的NaOH 溶液0.6 dm ，在与之串连的铜库仑计中析出了30.4g Cu（s ）。

试计算改电解池的电流效率。

解：设发生反应的物质的基本单元为1e ，则发生如下反应：12Cu 2+ +e －＝12Cu H 2O+ e －＝OH －+H 2 Cl －－e －＝12Cl 2 所析出的Cu 的物质的量为：121230.40.95681163.54622Cu Cu Cu Cu Cu w w n mol M M ====⨯ 331.00.60.6Cl OH n n mol dm dm mol ---==⋅⨯=100%0.6100%0.956862.7%mol mol⨯=⨯=电极上产物的实际量电流效率=理论计算应得量3、用银作电极电解AgNO 3水溶液，通电一定时间后阴极上有0.078g 的Ag（s ）析出。

第八章电解质溶液习题解答(总7页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--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H 2SO 4溶液，如欲获得1m 3氢气，须通电多少时间如欲获得1m 3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=()Pa=96435Pa 1m 3气体的物质的量为311(96435)(1)/()38.6637(8.314)(300)Pa m n pV RT mol J K mol K --⨯===⋅⋅⨯ 氢气在阴极放出，电极反应为 2H ++2e －→H 2(g)根据法拉第定律，It=ξzF=(Δn B /νB )·zF ， t=(Δn B /νB I)·zF 放氢时，12=H ν，z=2，11(38.6637)2(96500)1492418.821(5)mol t C mol s C s --=⨯⨯⋅=⨯⋅。

氧气在阳极放出，电极反应为 2H 2O-4e －→O 2(g)+4H + 放氧时，12=O ν，z=4，11(38.6637)4(96500)2984837.641(5)mol t C mol s C s --=⨯⨯⋅=⨯⋅。

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·dm -3的NaOH 溶液，在与之串联的铜库仑计中析出了的Cu(s)。

试计算该电解池的电流效率。

解 析出Cu(s)的反应为Cu 2++2e －→Cu电解NaCl 水溶液制备NaOH 的反应为 阴极上的反应 2H 2O+2e －→2OH -+H 2(g) 阳极上的反应 2Cl --2e －→Cl 2(g)电解总反应为 2H 2O+2NaCl →Cl 2(g)+H 2(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 。

第八章电解质溶液教学目的与要求:使学生了解和掌握理解离子在外电场下的迁移情况，明确电导、电导率、摩尔电导率、迁移数、离子淌度与离子独立移动定律等概念及其关系式，了解强电解质溶液的德拜—尤格尔互吸理论、翁萨格电导理论的基本观点与公式推导，强电解质溶液的化学势的表示方法，了解离子活度、平均活度、和平均活度系数的概念。

重点与难点:离子在外电场下的迁移情况，电导、电导率、摩尔电导率等概念，迁移数、离子淌度与离子独立移动定律等概念及其关系式，强电解质溶液的德拜—尤格尔互吸理论、翁萨格电导理论的基本观点与公式推导，强电解质溶液的化学势的表示方法，了解离子活度、平均活度、和平均活度系数的概念。

电化学是研究电能与化学能相互转化以及相关规律的科学。

电化学在各行业中的应用：１．电解金属、冶炼―电解铜以及其他金属，电镀。

电解法合成化学物质。

２．化学电源—化学电池。

３．金属的腐蚀机理研究及腐蚀的防护。

４．在基础理论研究中的应用。

电化学科学的内容：电解质溶液理论，可逆电化学过程，非平衡电化学过程。

§8.１电化学的基本概念和法拉第定律基本概念导体的分类：第一类导体（电子导电体），金属，石墨，导电能力随温度的升高而降低。

第二类导体（离子导体），电解质溶液，导电能力随温度的升高而增加。

电化学装置：电解池，将电能转化为化学能的装置。

原电池：将化学能转化为电能的装置。

电极的分类：正极和负极――以电势高低来划分。

阴极和阳极――以电极反应来划分。

电化学装置的结构和特点：CuCl溶液的电解电解池：（１）2电极反应：阳极（氧化） ()()g Cl e aq Cl 221→+-阴极（还原） ()s Cu e Cu 21212→++总反应： ()()g Cl s Cu CuCl 22212121+→离子的迁移方向：正离子向负极移动，负离子向正极移动（离子受电场力 的作用）。

电池： 44CuSO ZnSO -电池电池反应： 正极（阴极）()()s Cu e aq Cu →++22 负极（阳极）()()aq Zn e s Zn +→-22 总反应()()()()s Cu aq Zn aq Cu s Zn +→+++22 离子的迁移方向：正离子向正极移动，负离子向负极移动（离子受化学 力的作用）。