物理化学第七章-电化学(72)
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物理化学第七章电化学习题及解答资料物理化学第七章电化学习题及解答资料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20a,经过15min后,问:(1)在阴极上要划出多少质量的cu;(2)在27℃,100kpa之下,阳极划出多少cl2?求解: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=mcuξ=mcuit/(zf)=63.546×20×15×60/(2×96485.309)=5.928gvcl2=ξrt/p=2.328dm32.用银电极电解agno3溶液。
通电一定时间后,可同在阴极上划出1.15g的ag,并言阴极区溶液中ag+的总量增加了0.605g。
谋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dmag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.未知25℃时0.02mol/lkcl溶液的电导率为0.2768s/m。
一电导池中充以此溶液,在25℃时测出其电阻为453ω。
在同一电导池中放入同样体积的质量浓度为0.555g/l的cacl2溶液,测得电阻为1050ω。
排序(1)电导池系数;(2)cacl2溶液的电导率;(3)cacl2溶液的摩尔电导率。
解:(1)电导池系数kcell为kcell=kr=0.2768×453=125.4m-1(2)cacl2溶液的电导率k=kcell/r=125.4/1050=0.1194s/m(3)cacl2溶液的摩尔电导率λm=k/c=110.983×0.1194/(0.555×1000)=0.02388sm2mol-4.25℃时将电导率为0.141s/m的kcl溶液装入一电导池中,测得其电阻为525ω。
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。
第七章 电化学(一)基本公式和内容提要1 Faraday (法拉第)定律定义:当电流通过电解质溶液时,通过每个电极的电量与发生在该电极上电极反应的物质的量成正比。
Q = nzF2 离子迁移数定义:每种离子所传输的电量在通过溶液的总电量中所占的分数,以t 表示 Q r t Q r r ++++-==+, Q r t Qr r ---+-==+3 电导G ,电导率κ,摩尔电导率m Λ1I G RU -==1κρ=, A G lκ=m m V cκκΛ== 1c e l ll K R R Aκρ===其中,cell l K A=为电导池常数,c 为电解质的浓度,单位是mol/m 34 离子独立运动定律m ∞Λ = v+()m A λ∞+ + v-()m B λ∞-对于强电解质,在浓度较低的范围内,有下列经验关系(科尔劳乌施经验关系):(1m m β∞Λ=Λ-对于弱电解质: m m α∞Λ=Λ (其中,α为解离度)5 离子平均活度a ±和离子平均活度系数γ±电解质的活度:(/)v v v va a a a m m θγ+-+-±±±===其中,1/()v v v γγγ+-±+-= , 1/()v v vm m m +-±+-=6 德拜-休克尔极限公式ln Az z γ±+-=-式中I 为溶液离子强度212i iI m z =∑;在298 K 的水溶液中,11221.172kg molA -=,上式适用于10.01m ol kg I -≤ 的稀溶液。
7 可逆电池热力学r m G n E Fθθ∆=- (只做电功) r mG nEF ∆=-(只做电功)ln R T E K nFθθ=()()r mr m p pG ES nF T T∂∆∂∆=-=∂∂式中,()p E T∂∂是电池电动势随温度的变化率,称为电池电动势的温度系数。