物理化学第七章 电化学(5版)
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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。
目 录第一部分 名校考研真题第7章 电化学第8章 量子力学基础第9章 统计热力学初步第10章 界面现象第11章 化学动力学第12章 胶体化学第二部分 课后习题第7章 电化学第8章 量子力学基础第9章 统计热力学初步第10章 界面现象第11章 化学动力学第12章 胶体化学答:分散相粒子直径d介于1~1000nm范围内的高分散系统称为胶体系统。
胶体系统的主要特征:高分散性、多相性和热力学不稳定性。
答:在暗室中,将一束经过聚集的光线投射到胶体系统上,在与入射光垂直的方向上,可观察到一个发亮的光锥,称为丁泽尔效应。
丁泽尔效应的实质是胶体粒子对光的散射。
可见光的波长在400~760nm的范围内,而一般胶体粒子的尺寸为1~1000nm。
当可见光投射到胶体系统时,如胶体粒子的直径小于可见光波长,则发生光的散射现象,产生丁泽尔效应。
答:胶体粒子带电、溶剂化作用和布朗运动是溶胶稳定存在的三个重要原因。
(1)胶体粒子表面通过以下两种方式而带电:①固体表面从溶液中有选择性地吸附某种离子而带电;②固体表面上的某些分子、原子在溶液中发生解离,使固体表面带电。
各胶体粒子带同种电荷,彼此之间相互排斥,有利于溶胶稳定存在。
(2)溶剂化作用:对于水为分散介质的胶体系统,胶粒周围存在一个弹性的水化外壳,增加了溶胶聚合的机械阻力,有利于溶胶稳定。
(3)布朗运动:分散相粒子的布朗运动足够强时,能够克服重力场的影响而不下沉,这种性质称为溶胶的动力稳定性。
答:胶体粒子带电、溶剂化作用及布朗运动是溶胶稳定的三个重要原因。
中和胶体粒子所带的电荷,降低溶剂化作用皆可使溶胶聚沉。
其中,加入过量的电解质(尤其是含高价反离子的电解质)是最有效的方法。
原因:增加电解质的浓度和价数,可以使扩散层变薄,斥力势能下降。
随电解质浓度的增加,使溶胶发生聚沉的势垒的高度相应降低。
当引力势能占优势时,胶体粒子一旦相碰即可聚沉。
答:乳化剂分子具有一端亲水而另一端亲油的特性,其两端的横截面通常大小不等。
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 ØC,100 kPa下的?解:电极反应为电极反应的反应进度为因此:7.2在电路中串联着两个电量计,一为氢电量计,另一为银电量计。
当电路中通电1 h后,在氢电量计中收集到19 ØC、99.19 kPa的;在银电量计中沉积。
用两个电量计的数据计算电路中通过的电流为多少。
解:两个电量计的阴极反应分别为电量计中电极反应的反应进度为对银电量计对氢电量计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用银电极电解水溶液。
电解前每溶液中含。
阳极溶解下来的银与溶液中的反应生成,其反应可表示为总反应为通电一定时间后,测得银电量计中沉积了,并测知阳极区溶液重,其中含。
试计算溶液中的和。
解:先计算是方便的。
注意到电解前后阳极区中水的量不变,量的改变为该量由两部分组成(1)与阳极溶解的生成,(2)从阴极迁移到阳极7.5用铜电极电解水溶液。
电解前每溶液中含。
通电一定时间后,测得银电量计中析出,并测知阳极区溶液重,其中含。
试计算溶液中的和。
解:同7.4。
电解前后量的改变从铜电极溶解的的量为从阳极区迁移出去的的量为因此,7.6在一个细管中,于的溶液的上面放入的溶液,使它们之间有一个明显的界面。
令的电流直上而下通过该管,界面不断向下移动,并且一直是很清晰的。
以后,界面在管内向下移动的距离相当于的溶液在管中所占的长度。
计算在实验温度25 ØC下,溶液中的和。
解:此为用界面移动法测量离子迁移数7.7已知25 ØC时溶液的电导率为。
一电导池中充以此溶液,在25 ØC时测得其电阻为。
第七章 电化学7-1.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) 在阳阴极上能析出多少体积的27℃, 100 kPa 下的Cl 2(g )? 解:(1) m Cu =201560635462.F ⨯⨯⨯=5.527 g n Cu =2015602F⨯⨯=0.09328mol(2) 2Cl n =2015602F⨯⨯=0.09328 mol2Cl V =00932830015100.R .⨯⨯=2.328 dm 37-2.用Pb (s )电极电解Pb (NO 3) 2溶液,已知溶液浓度为1g 水中含有Pb (NO 3)21.66×10-2g 。
通电一段时间,测得与电解池串联的银库仑计中有0.1658g 的银沉积。
阳极区溶液质量为62.50g ,其中含有Pb (NO 3) 21.151g ,计算Pb 2+的迁移数。
解: M [Pb (NO 3) 2]=331.2098考虑Pb 2+:n 迁=n 前-n 后+n e=3.0748×10-3-3.4751×10-3+7.6853×10-4 =3.6823×10-4 molt +(Pb2+)=4436823107685310..--⨯⨯=0.4791 考虑3NO -: n 迁=n 后-n 前=11513312098..-262501151166103312098(..)..--⨯⨯=4.0030×10-3molt -(3NO -)=4440030107658310..--⨯⨯=0.52097-3.用银电极电解AgNO 3溶液。
通电一段时间后,阴极上有0.078 g 的Ag 析出,阳极区溶液溶液质量为23.376g ,其中含AgNO 3 0.236 g 。
已知通电前溶液浓度为1kg 水中溶有7.39g 的AgNO 3。
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。