物理化学第7章-电化学参考答案

第七章 电化学7.3 用银电极电解AgNO 3溶液。

通电一定时间后，测知在阴极上析出0.078g 的Ag ，并知阳极区溶液中23.376g ，其中含AgNO 30.236g 。

已知通电前溶液浓度为1kg 水中溶有7.39g AgNO 3。

求Ag +和3NO -迁移数。

解法1：解法1：解该类问题主要依据电极区的物料守恒（溶液是电中性的）。

显然阳极区溶液中Ag +的总量的改变如。

n 电解后(Ag +)= n 电解前(Ag +)+ n 电解(Ag +)- n 迁移(Ag +)则：n 迁移(Ag +)= n 电解前(Ag +)+ n 电解(Ag +)- n 电解后(Ag +)n 电解(Ag +)=()()4Ag 0.0787.22910mol Ag 107.9m M -==⨯()3323.3760.2367.3910(Ag) 1.00710mol 169.87n -+--⨯⨯==⨯解前电30.236(Ag ) 1.38910mol 169.87n +-==⨯电解后n 迁移(Ag +) = 1.007×10-3+7.229×10-4-1.389×10-3=3.403×10-4mol()44Ag 3.40310Ag 0.477.22910n t n +-+-⨯==⨯移解（）=迁电 则：t （3NO -）= 1 - t （Ag +）= 1 – 0.471 = 0.53解法2：解该类问题主要依据电极区的物料守恒（溶液是电中性的）。

显然阳极区溶液中3NO -的总量的改变如下：n 电解后(3NO -)= n 电解前(3NO -) + n 迁移(3NO -)则：n 迁移(3NO -)=n 电解后(3NO -)- n 电解前(3NO -)n 电解后(3NO -)=30.236(Ag) 1.38910mol 169.87n +-==⨯解后电n 电解前(3NO-)=()3323.3760.2367.3910(Ag) 1.00710mol 169.87n -+--⨯⨯==⨯解前电n 迁移(3NO -) = 1.389×10-3-1.007×10-3 = 3.820×10-4moln 电解(Ag +)=()()4Ag 0.0787.22910mol Ag 107.9m M -==⨯()4334NO 3.82010NO 0.537.22910n t n ----⨯==⨯移解（）=迁电 则： t （Ag +）= 1 - t （3NO -）= 1 – 0.528 = 0.477.5 已知25℃时0.02mol·dm -3KCl 溶液的电导率为0.2768S·m -1。

第7章 电化学 习题解答1. 将两个银电极插入AgNO 3溶液，通以0.2 A 电流共30 min ，试求阴极上析出Ag 的质量。

解：根据BItM m zF=得 Ag Ag 0.23060107.87g 0.4025 g 196500ItM m zF⨯⨯⨯===⨯2. 以1930 C 的电量通过CuSO 4溶液，在阴极有0.009 mol 的Cu 沉积出来，问阴极产生的H 2的物质的量为多少？ 解：电极反应方程式为： 阴极 2Cu2e Cu(s)+-+→阳极 222H O(l)H (g)2OH 2e --→++在阴极析出0.009 mol 的Cu ，通过的电荷量为:Cu Q (0.009296500) C 1737 C nzF ==⨯⨯=根据法拉第定律，析出H 2的物质的量为2H Cu 19301737mol 0.001 mol 296500Q Q Q n zFzF --====⨯ 3. 电解食盐水溶液制取NaOH ，通电一段时间后，得到含NaOH 1 mol/dm 3的溶液0.6 dm 3，同时在与之串联的铜库仑计上析出30.4 g 铜，试问制备NaOH 的电流效率是多少？ 解：根据铜库仑计中析出Cu(s)的质量可以计算通过的电荷量。

Cu Cu 30.4mol 0.957 mol 1163.52m n M ===⨯电 理论上NaOH 的产量也应该是0.957 mol 。

而实际所得NaOH 的产量为(1.0×0.6) mol = 0.6 mol所以电流效率为实际产量与理论产量之比，即0.6100%62.7%0.957η=⨯=4. 如果在10×10 cm 2的薄铜片两面镀上0.005 cm 厚的Ni 层[镀液用Ni(NO 3)2]，假定镀层能均匀分布，用 2.0 A 的电流强度得到上述厚度的镍层时需通电多长时间？设电流效率为96.0%。

已知金属的密度为8.9 g/cm 3，Ni(s)的摩尔质量为58.69 g/mol 。

第七章 电化学7.1 用铂电极电解CuCl 2溶液。

通过的电流为20A ，经过15min 后，问：（1）在阴极上能析出多少质量的Cu?（2）在的27℃，100kPa 下阳极上能析出多少体积的的Cl 2（g ）？解：电极反应为：阴极：Cu 2+ + 2e - → Cu 阳极： 2Cl - －2e - → Cl 2（g ） 则：z= 2 根据：Q = nzF =It()22015Cu 9.32610mol 296500It n zF -⨯===⨯⨯ 因此：m （Cu ）=n （Cu ）× M （Cu ）= 9.326×10-2×63.546 =5.927g 又因为：n （Cu ）= n （Cl 2） pV （Cl 2）= n （Cl 2）RT因此：3223Cl 0.093268.314300Cl 2.326dm 10010n RT Vp ⨯⨯===⨯（）（） 7.2 用Pb （s ）电极电解PbNO 3溶液。

已知溶液浓度为1g 水中含有PbNO 3 1.66×10-2g 。

通电一定时间后，测得与电解池串联的银库仑计中有0.1658g 的银沉积。

阳极区的溶液质量为62.50g ，其中含有PbNO 31.151g ，计算Pb 2+的迁移数。

解法1：解该类问题主要依据电极区的物料守恒（溶液是电中性的）。

显然阳极区溶液中Pb 2+的总量的改变如下： n 电解后(12Pb 2+)= n 电解前(12Pb 2+)+ n 电解(12Pb 2+)- n 迁移(12Pb 2+)则：n 迁移(12Pb 2+)= n 电解前(12Pb 2+)+ n 电解(12Pb 2+)- n 电解后(12Pb 2+)n 电解(12Pb 2+)= n 电解(Ag ) =()()3Ag 0.16581.53710mol Ag 107.9m M -==⨯223162.501.1511.6610(Pb ) 6.15010mol 12331.22n -+--⨯⨯==⨯⨯解前（）电2311.151(Pb ) 6.95010mol 12331.22n +-==⨯⨯解后电n 迁移(12Pb 2+)=6.150×10-3+1.537×10-3-6.950×10-3=7.358×10-4mol()242321Pb 7.358102Pb 0.4791 1.53710(Pb )2n t n +-+-+⨯==⨯移解（）=迁电解法2：解该类问题主要依据电极区的物料守恒（溶液是电中性的）。

第七章电化学7.1 用铂电极电解溶液。

通过的电流为20 A，经过15 min后，问：（1）在阴极上能析出多少质量的?(2) 在的27 ℃，100 kPa下的？解：电极反应为电极反应的反应进度为因此：7.2 用Pb(s)电极电解Pb(NO3)2溶液，已知溶液浓度为每1g水中含有Pb(NO3)21.66×10-2g。

7.3 用银电极电解溶液。

通电一定时间后，测知在阴极上析出的，并知阴极区溶液中的总量减少了。

求溶液中的和。

解：解该类问题主要依据电极区的物料守恒（溶液是电中性的）。

显然阴极区溶液中的总量的改变等于阴极析出银的量与从阳极迁移来的银的量之差：7.4 已知25 ℃时溶液的电导率为。

一电导池中充以此溶液，在25 ℃时测得其电阻为。

在同一电导池中装入同样体积的质量浓度为的溶液，测得电阻为。

计算（1）电导池系数；（2）溶液的电导率；（3）溶液的摩尔电导率。

解：（1）电导池系数为（2）溶液的电导率（3）溶液的摩尔电导率7.5 25 ℃时将电导率为的溶液装入一电导池中，测得其电阻为。

在同一电导池中装入的溶液，测得电阻为。

利用表7.3.2中的数据计算的解离度及解离常熟。

解：查表知无限稀释摩尔电导率为因此，7.7 已知25 ℃时水的离子积，、和的分别等于，和。

求25 ℃时纯水的电导率。

解：水的无限稀释摩尔电导率为纯水的电导率7.10 电池电动势与温度的关系为（1）写出电池反应；（2）计算25 ℃时该反应的以及电池恒温可逆放电时该反应过程的。

解：（1）电池反应为（2）25 ℃时因此，7.20 在电池中，进行如下两个电池反应：应用表7.7.1的数据计算两个电池反应的。

解：电池的电动势与电池反应的计量式无关，因此7.13 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Gibbs函数变及标准平衡常数，并指明的电池反应能否自发进行。

解：（1）电池反应根据Nernst方程（2）电池反应（3）电池反应7.14 应用表7.4.1的数据计算下列电池在25 ℃时的电动势。

7.13 电池电动势与温度的关系为263)/(109.2/10881.10694.0/K T K T V E --⨯-⨯+= （1）写出电极反应和电池反应；（2）计算25℃时该反应的ΘΘΘ∆∆∆m r m r m r H S G ,,以及电池恒温可逆放电时该反应过程的。

（3）若反应在电池外在相同温度下恒压进行，计算系统与环境交换的热。

解：（1）电极反应为阳极 +-→-H e H 221阴极 --+→+Cl Hg e Cl Hg 2221电池反应为（2）25 ℃时{}VV E 3724.015.298109.215.19810881.10694.0263=⨯⨯-⨯⨯+=--1416310517.115.298108.510881.1)(-----⋅⨯=⋅⨯⨯-⨯=∂∂KV KV TE因此，1193.35)3724.0309.964851(--⋅-=⋅⨯⨯-=-=∆molkJ molkJ zEF G m r1111464.1410157.1309.964851-----⋅⋅=⋅⋅⨯⨯⨯=∂∂=∆KmolJ KmolJ TE zFS m r11357.3164.1415.2981093.35--⋅-=⋅⨯+⨯-=∆+∆=∆molkJ molkJ S T G H m r m r m r11,365.479.1615.298--⋅=⋅⨯=∆=molkJ molkJ S T Q m r m r（3）1,57.31-⋅-=∆=molkJ H Q m r m p7.14 25℃时，电池AgCl s AgCl kg mol ZnCl Zn )()555.0(1-⋅电动势E=1.015V ，已知，,7620.0)(2V Zn Zn E -=+ΘV Ag AgCl Cl E 2222.0)(=-Θ，电池电动势的温度系数141002.4)(--⋅⨯-=∂∂KV TE p（1）写出电池反应；（2）计算电池的标准平衡常数； （3）计算电池反应的可逆热；（4）求溶液中2ZnCl 的标准粒子活度因子。

7.13 电池电动势与温度的关系为263)/(109.2/10881.10694.0/K T K T V E --⨯-⨯+= （1）写出电极反应和电池反应；（2）计算25℃时该反应的ΘΘΘ∆∆∆m r m r m r H S G ,,以及电池恒温可逆放电时该反应过程的。

（3）若反应在电池外在相同温度下恒压进行，计算系统与环境交换的热。

解：（1）电极反应为阳极+-→-H e H 221阴极--+→+Cl Hg e Cl Hg 2221电池反应为（2）25 ℃时{}V V E 3724.015.298109.215.19810881.10694.0263=⨯⨯-⨯⨯+=--1416310517.115.298108.510881.1)(-----⋅⨯=⋅⨯⨯-⨯=∂∂K V K V TE因此，1193.35)3724.0309.964851(--⋅-=⋅⨯⨯-=-=∆mol kJ mol kJ zEF G m r1111464.1410157.1309.964851-----⋅⋅=⋅⋅⨯⨯⨯=∂∂=∆K mol J K mol J TEzFS m r 11357.3164.1415.2981093.35--⋅-=⋅⨯+⨯-=∆+∆=∆mol kJ mol kJ S T G H m r m r m r11,365.479.1615.298--⋅=⋅⨯=∆=mol kJ mol kJ S T Q m r m r （3）1,57.31-⋅-=∆=mol kJ H Q m r m p7.14 25℃时，电池AgCl s AgCl kg mol ZnCl Zn )()555.0(1-⋅电动势E=1.015V ，已知，,7620.0)(2V Zn Zn E -=+ΘV Ag AgCl Cl E 2222.0)(=-Θ，电池电动势的温度系数141002.4)(--⋅⨯-=∂∂K V TEp （1）写出电池反应；（2）计算电池的标准平衡常数； （3）计算电池反应的可逆热；（4）求溶液中2ZnCl 的标准粒子活度因子。

第七章电化学7.1电极过程、电解质溶液及法拉第定律原电池：化学能转化为电能（当与外部导体接通时，电极上的反应会自发进行，化学能转化为电能，又称化学电源）电解池：电能转化为化学能(外电势大于分解电压，非自发反应强制进行）共同特点：（1)溶液内部:离子定向移动导电(2)电极与电解质界面进行的得失电子的反应----电极反应（两个电极反应之和为总的化学反应，原电池称为电池反应，电解池称为电解反应）不同点：（1）原电池中电子在外电路中流动的方向是从阳极到阴极，而电流的方向则是从阴极到阳极，所以阴极的电势高，阳极的电势低，阴极是正极，阳极是负极；（2）在电解池中，电子从外电源的负极流向电解池的阴极，而电流则从外电源的正极流向电解池的阳极，再通过溶液流到阴极，所以电解池中，阳极的电势高，阴极的电势低，故阳极为正极，阴极为负极。

不过在溶液内部阳离子总是向阴极移动，而阴离子则向阳极移动。

两种导体：第一类导体（又称金属导体，如金属，石墨）；第二类导体（又称离子导体，如电解质溶液，熔融电解质）法拉第定律:描述通过电极的电量与发生电极反应的物质的量之间的关系=Fn=FzQξ电F -- 法拉第常数; F = Le =96485.309 C/mol = 96500C/molQ --通过电极的电量；z -- 电极反应的电荷数（即转移电子数），取正值；ξ--电极反应的反应进度；结论： 通过电极的电量，正比于电极反应的反应进度与电极反应电荷数的乘积，比例系数为法拉第常数。

依据法拉第定律，人们可以通过测定电极反应的反应物或产物的物质的量的变化来计算电路中通过的电量。

相应的测量装置称为电量计或库仑计coulometer,通常有银库仑计和铜库仑计 。

7.2 离子的迁移数1. 离子迁移数:电解质溶液中每一种离子所传输的电量在通过的总电量中所占的百分数，用 tB 表示1=∑±=-++t 或显然有1:t t离子的迁移数主要取决于溶液中离子的运动速度，与离子的价数无关，但离子的运动速度会受到温度、浓度等因素影响。

资料范本本资料为word版本，可以直接编辑和打印，感谢您的下载物理化学第七章电化学习题及解答地点：__________________时间：__________________说明：本资料适用于约定双方经过谈判，协商而共同承认，共同遵守的责任与义务，仅供参考，文档可直接下载或修改，不需要的部分可直接删除，使用时请详细阅读内容第七章电化学习题及解答1. 用铂电极电解CuCl2溶液。

通过的电流为20 A，经过15 min后，问：（1）在阴极上能析出多少质量的Cu ; (2) 在27℃，100 kPa下，阳极析出多少Cl2？解：电极反应为阴极：Cu2+ + 2e- = Cu阳极: 2Cl- - 2e- = Cl2电极反应的反应进度为ξ = Q/(ZF) =It / (ZF)因此：mCu = MCu ξ = MCu It /( ZF) =63.546×20×15×60/(2×96485.309)=5.928gVCl2 = ξ RT / p =2.328 dm32. 用银电极电解AgNO3溶液。

通电一定时间后，测知在阴极上析出1.15g 的Ag，并知阴极区溶液中Ag+的总量减少了0.605g。

求AgNO3溶液中的t (Ag+)和t (NO3-)。

解：解该类问题主要依据电极区的物料守恒（溶液是电中性的）。

显然阴极区溶液中Ag+的总量的改变D mAg等于阴极析出银的量mAg与从阳极迁移来的银的量m’Ag之差：DmAg = mAg - m’Agm’Ag = mAg - DmAgt (Ag+) = Q+/Q = m’Ag / mAg = (mAg - DmAg)/ mAg = (1.15-0.605)/1.15 = 0.474t (NO3-) = 1- t (Ag+) = 1- 0.474 = 0.5263. 已知25 ℃时0.02 mol/L KCl溶液的电导率为0.2768 S/m。

第七章 电化学一、填空题1.原电池 Hg | Hg2Cl2(s) | HCl | Cl2(p) | Pt ，其负极的反应方程式为____________，称 _________反应；正极的反应式为____________，称_________反应。

2. 25℃时，对电池Pt |Cl 2(p ) ⎢Cl -(a =1) || Fe 3+(a =1) ，Fe 2+(a =1) ⎢Pt ：则电池反应为____________，该电池反应的∆r G =__________，K =__________；当Cl -的活度改变为a (Cl -) = 0.1时，E =__________。

（已知E (Cl -|Cl 2|Pt) =1.3583 V ，E (Fe 3+，Fe 2+ | Pt) = 0.771V 。

）3. 某电导池中充入0.02 mol·dm -3的KCl 溶液，在25℃时电阻为250 Ω，如改充入6×10-5 mol·dm -3 NH 3·H 2O 溶液，其电阻为105 Ω。

已知0.02 mol·dm -3KCl 溶液的电导率为0.227 S·m -1，而NH 4+及OH -的摩尔电导率分别为73.4×10-4 S·m 2·mol -1，198.3 S·m 2·mol -1。

则6×10-5 mol·dm -3 NH 3·H 2O 溶液导电率=__________，摩尔导电率=__________，极限摩尔导电率=__________，NH 3·H 2O 溶液的解离度=__________。

4.电极Pt|H 2(p=100kPa)|OH -(a=1)是标准氢电极，其E (H 2+2OH - →2H 2O+2e -)=0。

该结论正确与否？______。

5. 科尔劳施(Kohlransch)从实验中总结出电解质溶液的摩尔电导率与其浓度成线性关系，c A -Λ=Λ∞m m ，这一规律适用于______电解质的______溶液。

第七章 《电化学》一、选择题1．用铂作电极电解一些可溶性碱的水溶液, 在阴、阳两电极上可分别获得氢气和氧气。

所得各种产物的量主要取决于（ ）。

A. 电解液的本性；B. 电解温度和压力；C. 电解液浓度；D. 通过电极的电量。

2．采用电导法测定HAc 的电离平衡常数时, 应用了惠斯登电桥。

作为电桥平衡点的示零仪器，不能选用（ ）。

A. 通用示波器；B. 耳机；C. 交流毫伏表；D. 直流检流计。

3．电解质溶液的电导率随浓度变化的规律为：（ ）。

A. 随浓度增大而单调地增大；B. 随浓度增大而单调地减小；C. 随浓度增大而先增大后减小；D. 随浓度增大而先减小后增大。

4．离子独立运动定律适用于（ ）。

A. 强电解质溶液；B. 弱电解质溶液；C. 无限稀电解质溶液；D. 理想稀溶液。

5．在论述离子的无限稀释的摩尔电导率的影响因素时，错误的讲法是（ ）。

A. 认为与溶剂性质有关；B. 认为与温度有关；C. 认为与共存的离子性质有关；D. 认为与离子本性有关。

6．25℃无限稀释的KCl 摩尔电导率为130 S · m 2 · mol －1，已知Cl －的迁移数为0.505，则K +离子的摩尔电导率为（单位：S · m 2 · mol －1）（ ）。

A. 130；B. 0.479；C. 65.7；D. 64.35。

7．已知298K 时，NaCl ，HCOONa 和HCl 无限稀释的摩尔电导率分别是1.264×102、1.046×102和4.261×102 S · m 2 · mol －1。

实验测得298 K 时，0.01 mol · dm -3HCOOH 水溶液的电导率是5.07×102 S · m －1。

298 K 时，0.01 mol · dm -3HCOOH 水溶液的解离度为（ ）。

第7章电化学7.1 复习笔记一、电解过程、电解质溶液及法拉第定律1．电解池和原电池相关概念电极反应：在极板与溶液界面上进行的化学反应称为电极反应。

电池反应：两个电极反应之和为总的化学反应，对应原电池为电池反应；对应电解池则为电解反应。

阳极：发生氧化反应的电极，在原电池中对应负极，在电解池中对应正极。

阴极：发生还原反应的电极，在原电池中对应正极，在电解池中对应负极。

2．法拉第定律数学表达式法拉第定律说明通过电极的电量正比于电极反应的反应进度与电极反应电荷数的乘积。

其中，F＝L e为法拉第常数，一般取F＝96485 C·mol-1，近似数为96500 C·mol-1。

二、离子的迁移数1．电迁移与迁移数定义（1）电迁移把在电场作用下溶液中阳离子、阴离子分别向两极移动的现象称为电迁移。

（2）迁移数定义离子B的迁移数为该离子所运载的电流占总电流的分数，以符号t表示，其量纲为1。

正离子迁移数t+＝Q+/（Q++Q-）＝v+/（v++v-）＝u+/（u++u-）负离子迁移数t-＝Q-/（Q++Q-）＝v-/（v++v-）＝u-/（u++u-）式中，u+与u-称为电迁移率，它表示在一定溶液中，当电势梯度为1V·m-1时，正、负离子的运动速率，单位为m2·V-1·s-1。

上述两式表明，正（负）离子迁移电量与在同一电场下正、负离子运动速率v+、v-有关。

2．适用条件温度及外电场一定且只含有一种正离子和一种负离子的电解质溶液。

其电解质溶液中含有两种以上正（负）离子时，则其中某一种离子B的迁移数计算式为3．电迁移率将离子B在指定溶剂中电场强度E＝1 V·m-1时的运动速度称为该离子的电迁移（又称为离子淌度），以u B表示。

（m2·V-1·s-1）三、电导、电导率、摩尔电导率1．电导G＝1/R电阻R的倒数称为电导，单位为S（西门子），1 S＝1 Ω-1。

第七章 电化学习题及解答1. 用铂电极电解CuCl 2溶液。

通过的电流为20 A ，经过15 min 后，问：（1）在阴极上能析出多少质量的Cu ; (2) 在27℃，100 kPa 下，阳极析出多少Cl 2 解：电极反应为阴极：Cu 2+ + 2e - = Cu 阳极: 2Cl - - 2e - = Cl 2电极反应的反应进度为ξ = Q /(ZF) =It / (ZF)因此： m Cu = M Cu ξ = M Cu It /( ZF ) = ×20×15×60/(2×=V Cl 2 = ξ RT / p = dm 3 2. 用银电极电解AgNO 3溶液。

通电一定时间后，测知在阴极上析出的Ag ，并知阴极区溶液中Ag +的总量减少了。

求AgNO 3溶液中的t (Ag +)和t (NO 3-)。

解： 解该类问题主要依据电极区的物料守恒（溶液是电中性的）。

显然阴极区溶液中Ag +的总量的改变D m Ag 等于阴极析出银的量m Ag 与从阳极迁移来的银的量m’Ag 之差：D m Ag = m Ag - m’Ag m’Ag = m Ag - D m Agt (Ag +) = Q +/Q = m’Ag / m Ag = (m Ag - D m Ag )/ m Ag = = t (NO 3-) = 1- t (Ag +) = 1- = 3. 已知25 ℃时 mol/L KCl 溶液的电导率为 S/m 。

一电导池中充以此溶液，在25 ℃时测得其电阻为453Ω。

在同一电导池中装入同样体积的质量浓度为L 的CaCl 2溶液，测得电阻为1050Ω。

计算（1）电导池系数；（2）CaCl 2溶液的电导率；（3）CaCl 2溶液的摩尔电导率。

解：（1）电导池系数K Cell 为K Cell = k R = ×453 = m -1 （2）CaCl 2溶液的电导率k = K Cell /R = 1050 = S/m （3）CaCl 2溶液的摩尔电导率 Λm = k/C = ××1000)= S·m 2 ·mol -4. 25 ℃时将电导率为 S/m 的KCl 溶液装入一电导池中，测得其电阻为525Ω。