精选第九章 电解质溶液
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第九章电化学反应过程和氯化过程9.2电解食盐水溶液制烧碱一、基本概念1.法拉第电解定律法拉第在1834年提出的电解定律可表示为:在电解中,96500C(即1法拉第)的电量产生1克当量物质的化学变化。
G= (M/nF)*It=K*QM:物质的相对原子量,n:物质的原子价(电极反应中的电子数)Q=It F=96500C=26.8Ah电化当量:为1Ah电量析出的物质克数。
K= M/nF例如:电解食盐水的反应整个阴极反应总反应:在阳极极上析出C12的电化当量为:在阴极生成的烧碱的电化当量:K=40/26.8=1.4925(g/Ah)2.分解电压、过电压和电压效率a分解电压:对于化学反应:此反应的逆反应需要的电压即为理论分解电压。
化学反应达到平衡时,理论分解电压为:还可以通过阴极、阳极半反应的能斯特方程计算。
Er =φ(阳极)-φ(阴极),φ表示半反应的平衡电位,E 表示实际电位,Er 表示理论分解电位。
如,298.15K ,阳极液中NaCl 265kg/m 3,阴极液中NaOH 100 kg/m 3时, φ(Cl )=1.332V φ(H )=-0.840VEr =φ(阳极)-φ(阴极)=1.332+0.840=2.172Vb 过电压实际反应的电极电位与理论分解电压的差称为该电极的过电压。
影响过电压的因素:电极材料、电极表面状态、电流密度、温度、电解时间、电解质的性质和浓度以及电解质中的杂质等。
气体电极过程,产生的过电压相当大,而析出金属则除Fe 、Co 和Ni 外,产生的过电压一般均很小。
电极表面粗糙,电解的电流密度降低以及电解液的温度升高,可以降低电解时的过电压。
其中,电极材料对过电压的影响最大。
如:石墨阳极上析出氯气、析出氧气的实际电位(1000A/cm 2, NaCl 265kg/m 3) E (Cl )=φ(Cl )+E o (Cl )=1.332+0.25=1.582V E (O )=φ(O )+ E o (O )=0.814+1.09=1.904Vc 槽电压和电压效率电解槽两极上所加的电压称为槽电压,即实际分解电压, E (实)=Er +Eo +△E (降) △E (降):电流通过电解液、电极、导线、接点等的电压降 电压效率(ηE )3. 电流效率、电流密度和电能效率电流效率I η:在实际生产过程中,由于有一部分电流耗于电极上产生的副反应和漏电现象,电流不能100%被利用,所以不能按前述的法拉第电解定律来精确计算所需的电量。
第九章 电解质溶液单元测试卷一、选择题(每小题1分,共30分) 1. 电解质HCl 在溶剂中电离HCl H ++Cl -并达到平衡,则未电离电解质HCl 的化学势HClµ与正负离子的化学势H µ+和-Cl µ之间的关系式为 。
A: HCl µ>H µ++-Cl µ;B :HCl µ=H µ++-Cl µ;C :HCl µ<H µ++-Cl µ2. 24H SO 在溶剂中电离24H SO 242H +SO +−并达到平衡,则未电离电解质24H SO 的化学势24H SO µ与正负离子的化学势+H µ、24SO µ−之间的关系式为 。
A: 24H SO µ=+H µ+24SO µ−;B :24H SO µ=+2H µ+24SO µ−;C :24H SO µ=2+H µ+24SO µ− 3. 在1-1型、1-2型、2-2型、3-1型第一类电解质溶液中,b ±=b 的是 。
A. 1-1型和2-2型;B. 1-2型和3-1型;C. 1-1型和1-2型4. 在1-1型、1-2型、2-2型、3-1型第一类电解质溶液中,b ±>b 是 。
A. 1-1型和2-2型;B. 1-2型和3-1型;C. 1-1型和1-2型5. 电解质溶液中含+4NH 、OH −和+H 三种离子,它们的质量摩尔浓度分别记为a 、b 和 c (-1mol kg ⋅),则电中性条件是 。
A. 0a b c ++=;B. a c b +=;C. a c b −= 6. 对于第一类电解质溶液,电解质作为整体的活度B a 与±a 间的关系为 。
A. ν±=a a B ; B . ±=a a B ; C. ν/1B ±=a a7. 要使K 2SO 4水溶液的离子强度I 与-11.20mol kg b ⋅的KCl 水溶液的离子强度相等,则K 2SO 4水溶液的浓度b = -1mol kg ⋅。
第九章电解与极化作用练习题一. 是非题(2×10=20分)1. 电解,电镀,化学电源和电化腐蚀等都是热力学不可逆过程。
()2. 测分解电压时,要使用伏特计,目的在于测电解池两极的端电压—槽电压。
()3. 用Pt电极电解NaOH稀水溶液时,产物构成的电池是Pt ︳H2(P1)︳NaOH(m)︳O2(P2)︳Pt4. 浓差极化是由于电池或电解池中阴极与阳极电解质溶液浓度不同所引起的。
()5. 超电势的大小是电极极化程度的量度。
()6. 凡能通过氧化—还原反应生产的产物都可用电化学方法生产。
()7. 金属氧化与介质还原在不同地点进行,金属都不会被腐蚀。
()8. 无论金属多么活泼,只要有去极剂存在,金属都不会被腐蚀。
()9. 金属的电势越负,越易被腐蚀。
()10. 外加电流阳极保护或外加电流阴极保护,目的(作用)都是降低腐蚀电流。
()yes no.二填空题(2×10=20)1. 对电池,正极极化时φIR(不可逆)_______φR(可逆)2. 以Pt电极电解不挥发性酸的水溶液时,实际分解电压一般都为_______ V(取两位有效数字)3. 以Ag电极电解AgNO3溶液时,阴极浓差超电势η阴= RT/F ln(c/c1), c为本体溶液Ag+浓度,c1为电极附近Ag+浓度,则两个浓度的关系是c ______c14.阴极极化时φIR(不可逆)______φR(可逆)5.一极化曲线的图如下此曲线应是极极化曲线(填阴或阳)。
6. 电解池正极上发生反应(填还原或氧化)。
7. 电解槽阴极的析出电势与其可逆电势的关系是φ析,阴φR,阴。
8. 电解处于平衡态时,氧化电流密度与还原电流密度之差i______0.9. 一般情况下,金属离子在金属固体上析出的超电势η 0。
10.一电解池中,Ag的可逆电势为0.681V,Cu的可逆电势为0.327V,首先在阴极上析出的是(填Ag或Cu)。
三.单选题(2×10=20分)1.测定分解电压的装置中要使用伏特计,其作用是(A)测量电路中某一段的电压降(B)测量工作电池的端电压(C)测量槽电压(D)测量理论分解电压2.惰性金属为电极电解H2SO4,下述反应中正确的是(A)正极(B)负极(C)正极(D)负极3.对电化学极化的下列说法中不正确的是(A)电化学极化起因于电荷在相界面上转移的迟缓性(B)电化学极化是因电极反应需要活化能所致(C)在极化电流很大时,活化过电势增长加快(D)电化学极化在电极过程中的任一电极上都存在4.有关浓差极化的下列说法中不正确的是(A)浓差极化是产生浓差极化的根本原因(B)浓差超电势决定于本体溶液中离子浓度与电极附近同种离子浓度之比值(C)浓差超电势可通过搅拌完全消除(D)阴极和阳极浓差超电势不会相等5.在相同条件下,氢析出时超电势最小的是(A)镀铂黑的铂电极(B)光亮铂电极(C)金电极(D)银电极6.在金属的裂缝处常易腐蚀,其原因是(A) 裂缝处易积存水,水电离出H+(B)裂缝处易积集CO2和水(C)裂缝处氧浓度小,易成为腐蚀电池的阴极(D)裂缝处氮浓度小,易成为腐蚀电极的阴极7.两种金属离子共同析出的条件是(A)两种金属离子浓度相同(B)两种金属离子的平衡电势与析出的超电势之差相等(C)两种金属离子的价型相同(D)两种金属离子析出时的超电势与衡电平势均相等8.铁Fe在潮湿空气中(含大量CO2)被电化腐蚀的电池未反应是(A) Fe +1/2O2(g)+2H+ Fe2+ + H2O(B) Fe2++2OH- Fe(OH)2(C) 2Fe(OH)2+H2O+1/2 O2 2Fe(OH)3(D) Fe+3/4 O2(g)+3H++3e- Fe3++3/2 H2O9.对氧浓差微电池——差异充气电池的下列说法不正确的是(A)充O2的电极为阴极(B)充N2的电极为负极(C)O2为去极剂(D)充O2电极的反应Fe+1/2O2+H2O =Fe(OH)210.为保护铁不受腐蚀,有时在其表面镀一层锌或镀一层锡,常称镀锌铁和镀锡铁。