第六章电化学

109 第六章 电化学

（一）主要公式及其适用条件

1、法拉第定律——电极反应的B物质的质量 zFItMvm/BBB

式中：vB为参加电极反应的物质B的计量系数；MB为物质B的摩尔质量；I为电流强度；t为通电时间；z为电极反应进行了1mol反应进度时得（或者失）电子的物质的量；F=96485C·mol1，称为法拉第常数。此定律不受任何外界条件和参加电极过程各有关物质性质的影响。

2、离子迁移数

UUUQQQtdef＝；UUUQQQtdef＝

上述两式中：t+和t分别为正、负离子的迁移数；Q+和Q分别为在一定时间内正、负离子迁移的电量，Q++Q则为通过溶液的总电量；+和分别为正、负离子定向迁移的速率；U+和U分别称为正、负离子的电迁移率，即电势梯度/l=1V·m1时离子运动的速率，其单位为m2·S1·V1。上式适用于强电解质稀溶液。

3、电导的定义 lARIG//def＝

式中：R为导体的电阻；A为导体的截面积；l为导体的长度。

4、电导率 /1/ARl

式中：称为电阻率；l=1m、A=1m2时的电导，称为电导率。

5、摩尔电导率 cAmm

式中：m为无限稀释时的摩尔电导率，亦称为极限摩尔电导率；当温度、电解质溶液一定时A为常数，其单位为S·m3.5·mol1.5。此式只适用于强电解质稀溶液。

7、柯尔劳施离子独立运动定律的数学表示式 m=v+m,m,v

式中：v+及v分别为正、负离子的化学计量数；m,及m,分别为正、负离子的极限摩尔电导率。此式适用于无限稀释的电解质（不论其强弱）溶液。

8、弱电解质的解离度 mm/

式中：m及m分别为在同一温度、同一溶剂中，某弱电解质在一定浓度下的摩尔电导率和无限稀释的摩尔电导率。此式只适用于弱电解质。

9、离子强度的定义式 2BBdef21zbI＝

式中：bB为溶液中任一种郭的质量摩尔浓度；z为该离子所带的电荷数。

10、Debye-Hückel极限公式 IzAz||lg

式中：为正、负离子的平均活度系数；z+及z分别为正、负离子的电荷数；|z|表示负离子的电葆数也取正值。当温度、溶剂一定时A为常数，其单位为(kg·mol1)1/2。

11、电解质的活度、正负离子的平均活度及正负离子平均活度系数的关系 110 vvvvvvvbbvvaaaa)/(••

式中：bvvv,=1mol·kg1，b为电解质的质量摩尔浓度，a+及a为正、负离子的活度，a为正、负离子的平均活度，a为电解质的整体活度。此式只适用于强电解质。

12、电池反应的摩尔吉布斯函数变与电动势的关系 zFEWpTG'rmr),(

式中：Wr为可逆放电过程的非体积功，即电功；E为可逆电池的电动势；z为电池反应的反应进度为1mol时，阴极或阴极得失电子的物质的量。此式适用于恒温、恒压可逆电池反应过程。

13、电池反应的摩尔熵变与电池电动势温度系数的关系 pTEzFS)/(mr

恒压下电动势随温度的变化率(TE/)p，称为电动势的温度系数。上式适用于恒压电池反应。

14、电池反应的摩尔焓变 })/({mrmrmrpTETEzFSTGH

此式适用于恒温恒压下的电池反应。

15、电池反应的可逆热 pTEzFTSTQ)/(mrmr,

此式适用恒温恒压下，反应进度为1mol时，可逆电极过程。

16、能斯特方程 B)(ln)/(BvazFRTEE

式中：E为电池在温度T时的标准电动势；aB为参加电极的任一物质B的活度；vB为其反应计量系数（产物取正数，反应物取负数）。此式适用于在一定温度下，可逆电池的电动势E与参加电池反应的各组分活度的相互换算。

17、原电池的标准电势、电池反应的mrG及K之间的关系 KRTzFEGlnmr

此式适用于任一恒温原电池反应的mrG、E及K之间的相互换算。

18、电极电势的数学表达式

E（电极）=E（电极）(RT/zF)ln {a（还原态）/a（氧化态）}

式中：E（电极）及E（电极）分别为在同一温度下，同一种类似的电极在任一指定状态和标准状态下的电极电势；a（还原态）及a（氧化态）分别为参加电极反应还原态物质的活度和氧化态物质的活度。上式适用于，在一定温度下任一电极电势的计算。

（二）概念题

6.2.1 填空题

1、在电化学中，凡能进行氧化反应的电极，皆称为（ ），凡能进行还原反应的电极，皆称为（ ）。

2、一个原电池必有两个电极。相对而言，电势高的电极称为（ ）极；电势低的电极称其为（ ）极。

3、在A和B两个串连的电解池中，分别放有物质的量浓度为1mol·dm3的AgNO3水溶液和1mol·dm3的CuSO4水溶液。两电解池的阴极皆为铂电极，阳极分别为Ag(s)和Cu(s)电极。通电一定时间后，实验测出在A电解池的铂电极上有0.02mol的Ag(s)析出，B电解池的铂电极上必有 111 （ ）mol的Cu(s)析出。

4、一定温度下的KCl水溶液，当KCl物质的量浓度c=( )时，KCl水溶液的电导率与KCl的摩尔电导率（KCl）在数值上必然相等。

5、在温度、溶剂一定时，当某强电解的物质的量浓度c( )时，该强电解质的m趋于定值。

6、25℃的水溶液中m(KCl) = 149.86104S·m2·mol1， m(NaCl) = 126.45104S·m2·mol1。25℃的水溶液中 m(K+)  m(Na+) = ( ) S·m2·mol1

7、在25℃时的水溶液中，m3La31=69.6104S·m2·mol1，m(Cl1)=76.34104S·m2·mol1。在25℃无限稀释的水溶液中，m(LaCl3)=( )；m3LaCl31=（ ）.

8、在25℃时，ZnSO4水溶液的质量摩尔浓度为b，正负离子的平均活度系数为，则a(ZnSO4)、a、a(-24SO)及a(Zn2+)与b及的关系式为：

a(ZnSO4) = ( ); a= ( ); a(Zn2+) = ( ); a(-24SO)=( )。

9、25℃时，

E[Cl{a(Cl)=1}|AgCl(s)|Ag] = 0.2221V， E{Cl{a(Cl)=1}|Cl2(g,p=100kPa)|Pt = 1.358V

由上述两电极在25℃组成电池时，该电池的阳极为( )，电池的表示式为（ ），电池的电动势E=（ ）V。

10、电化学规定：b=1 mol·kg1为标准态的浓度，对离子而言，则a(离子)=b(离子)/b=1的假想态，定为离子的标准状态。公式 aRTln。其中的物理意义是（ ）。

11、在恒温恒压下，某指定电池反应进行了1mol的反应进度时，此过程的可逆热为Qr,m，焓变为rHm，则此过程的rSm=（ ）。

12、某可逆电池在300K时的电动势为1.50V，此电池在恒温300K、恒压101.325kPa下向环境可逆放出2F的电量，此过程的最大电功为（ ）J。

6.2.2 单项选择填空题

1、氯化镁可以采用基本单元MgCl2或21MgCl2。在一定温度和无限稀释的水溶液中，两者的极限摩尔电导率存在下列关系：2m(21MgCl2)（ ）m(MgCl2)

选择填入：(a) >； (b) =; (c)<; (d) 二者之间无一定的关系

2、在一定条件下，强电解质AB的水溶液中只存在A+和B两种离子（H+、OH与它们相比较完全可忽略不计）。已知A+与B运动的速率存在下列关系：+ = 1.5 。则B的迁移数t=（ ）。

选择填入：(a) 0.40; (b) 0.50; (c) 0.60; (d) 0.70

3、在温度、溶剂的种类一定的条件下，某强电解质稀溶液的电导率随着电解质浓度的增加而（ ），摩尔电导率m则随着电解质浓度的增加而（ ）。 112 选择填入：(a) 变大；(b) 变小；(c) 不变；(d) 无一定变化规律

4、在300K，无限稀释的水溶液中，极限摩尔电导率m最大的正离子是（ ）。

选择填入：(a) Na+; (b) 21Mg2+; (c) 31La3+; (d) H+

5、在300K、无限稀释的水溶液中，极限摩尔电导率m最大的负离子是（ ）。

选择填入：(a) Br; (b) 21-24SO (c) C2H5COO; (d) OH

6、25℃时的水溶液中，当b(NaOH) = 0.10mol·kg1时，其正、负离子的平均活度系数=0.766，则正、负离子的平均活度a=( )。

选择填入：(a) 0.766; (b) 7.66102; (c) 7.66; (d) 15.32102

7、在25℃时，b(CaCl2) = 0.10mol·kg1的水溶液，其正、负离子的平均活度系数=0.518，则正、负离子的平均活度a=( )。

选择填入：(a) 0.0518; (b) 8.223102; (c) 0.1036; (d) 8.223103

8、在25℃时，纯水的摩尔电导率m(H2O) =m(H2O) = m(H+)+m(OH) =

547.82104S·m2·mol1；纯水之中，c(H+) = c(OH) = 1.00104mol·m1。25℃时纯水的电导率=（ ）。选择填入：

(a) 304.1104S·m1；(b) 5.500104S·m1； (c) 545.64S·m1； (d) 5.500104S·m1

9、25℃时电池反应：H2(g, 100kPa) + 0.5O2(g, 100kPa) H2O{1，p(环)=100kPa}

所对应的电池的电动势E1=1.229V。

25℃时电池反应：2H2O{1，p(环)=100kPa }2H2(g,100kPa) + O2(g,100kPa)

所对应电池的电动势E2=( )。