第五章电化学习题.docx

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第五章电化学习题

第五章电化学习题

1.判断下列说法是否正确。

（1）无论是原电池还是电解池，在电场作用下，溶液内部阳离子总是向阴极迁移。

（对）

（2）某溶液中含有多种电解质溶液，则各种离子迁移数的总和应为1。

（对）

（3）在温度和浓度一定的情况下，当某正离子的运动速率为定值时，其迁移数也为定值。

（错，与共存的另一离子有关）

（4）在一定温度下，当电解质溶液浓度被稀释时，强电解质的摩尔电导率增大，弱电解质的摩尔电导率减小。

（错，强电解质和弱电解质的摩尔电导率均增大）

（5）无限稀释时，NaCl、CaCl2、AlCl3三种溶液中，Cl-的摩尔电导率都相同。

（对）

（6）Kohlrausch的电解质溶液摩尔电导率与浓度的关系式适用于强电解质和弱电解质的无限稀溶液。

（错，只适用于强电解质的无限稀溶液）

2.298.15K时，电导池内盛满电导率为0.14114的0.010KCl水溶液，测得其电阻为112.3。

若将该电导池改充以0.1的AgNO3溶液，测得其电阻为101.2，试计算：

（1）该电导池的电导池常数；

（2）待测液的电导率；（3）待测液的摩尔电导率。

解：

（1）

m-1

（2）待测液的电导率

（3）待测液的摩尔电导率

3.298.15K时，LiCl和KCl的无限稀释摩尔电导率分别为115.0-4Sm2mol-1和149.910-4Sm2mol-1，Li+和K+的迁移数分别为0.330和0.491。

试求298.15K和无限稀释时，

（1）LiCl溶液中Li+和Cl-的摩尔电导率；

（2）KCl溶液中K+和Cl-的摩尔电导率。

解：

已知

（1）

（2）

4.298.15K时，在一电导池内充以电导率为0.1411Sm-1的0.01molL-1KCl溶液，测得电阻为262。

若将0.01molL-1的醋酸溶液盛满该电导池，测得溶液的电阻为2220。

（1）试计算该条件下醋酸溶液的电离度和电离平衡常数。

（2）若在该电导池内充以纯水，测得电阻为1.852105，试计算水的电导率。

（3）若扣除水对醋酸溶液电导率的影响，试计算醋酸溶液的电离度为多少？

判断水的电导率对醋酸溶液的电离度计算是否有影响？

解：

（1）

（2）

（3）

由计算结果可知，水的电导率对醋酸溶液的电离度计算没有影响，可忽略不计。

5.298.15K时，纯水的电导率为5.510-6Sm-1，求纯水在该温度下的离子浓度和水的活度积。

已知298.15K时，。

解：

H2O=H++OH-

6．298.15K时，测得SrSO4饱和水溶液电导率为1.482×102Sm1，已知该温度时水的电导率为1.52×104Sm1，为1.310×102Sm2mol1，为4.295×102Sm2mol1，为4.211×102Sm2mol1。

计算该温度下SrSO4在水中的溶解度及标准溶度积。

解：

7．试分析NaOH及NH4OH滴定HAc时溶液电导率的变化情况，并作出相应的滴定曲线示意图。

NaOH滴定HAc时溶液（左图）和NH4OH滴定HAc时溶液（右图）电导率的变化情况：

分析：

NaOH滴定HAc时溶液，生成的NaAc为强电解质，可完全电离，离子浓度的增大导致电导率也增大，至拐点处为滴定终点，强电解质NaOH浓度增大，使电导率增大幅度提高；NH4OH滴定HAc时，生成强电解质醋酸铵，可完全电离，离子浓度增大，电导率提高，至拐点B，再增大氨水浓度，氨水为弱电解质，增大浓度，电导率变化不明显。

8．分别计算浓度为0.5molkg1的CaCl2（0.510）、0.01molkg1的ZnSO4（0.387）和0.01mK4Fe（CN）6（0.571）的离子平均质量摩尔浓度、离子平均活度以及电解质的活度。

解：

（1）0.5molkg1的CaCl2（0.510）

（2）0.01molkg1的ZnSO4（0.387）

（3）0.01mK4Fe（CN）6（0.571）

9．298.15K时，在0.01molkg1的水杨酸（HA）溶液中含有0.01molkg1的KCl和0.01molkg1的Na2SO4。

已知水杨酸在此温度下的Kc＝1.06×105，求此混合溶液的离子强度。

10．一溶液含有0.001molkg-1NaCl和0.003molkg-1Na2SO4，根据Debye-Hückel极限定律，计算298.15K时该溶液的

（1）离子强度；

（2）各离子的活度系数；（3）各盐离子的平均活度。

解：

（1）

（2）

（3）

本题也可直接由Debye-Huckel极限公式计算离子的平均活度系数。

11．试写出下列各电池的电极反应和电池反应：

（1）Pt∣H2（p）∣HCl（a）∣Cl2（p）∣Pt

（2）Pb（s）∣PbSO4（s）∣SO（a1）‖Cu2+（a2）∣Cu（s）

（3）Ag∣AgCl（s）∣KCl（a）∣Hg2Cl2（s）∣Hg（l）

（4）Pt∣H2（p1）∣H+（aq）∣Sb2O3（s）∣Sb（s）

（5）Ag∣AgI（s）∣CdI2（a）∣Cd

（6）Pt∣O2（p1）∣KOH（a）∣O2（p2）∣Pt

解：

（1）负极反应：

H2（p）-2e→2H+（a）

正极反应：

Cl2（p）+2e→2Cl-（a）

电池反应：

H2（p）+Cl2（p）2HCl（a）

（2）负极反应：

Pb（s）+SO（a1）-2e→PbSO4（s）

正极反应：

Cu2+（a2）+2e→Cu（s）

电池反应：

Pb（s）+Cu2+（a2）+SO（a1）Cu（s）+PbSO4（s）

（3）负极反应：

Ag（s）+Cl-（a）-e→AgCl（s）

正极反应：

1/2Hg2Cl2（s）+e→Hg（l）+Cl-（a）

电池反应：

Ag（s）+1/2Hg2Cl2（s）AgCl（s）+Hg（l）

（4）负极反应：

3H2（p1）-6e→6H+（aq）

正极反应：

Sb2O3（s）+6H+（aq）+6e→Sb（s）+3H2O

电池反应：

3H2（p1）+Sb2O3（s）2Sb（s）+3H2O

（5）负极反应：

2Ag（s）+2I-（a）-2e→2AgI（s）

正极反应：

Cd2+（a）+2eCd（s）

电池反应：

CdI2（a）+2Ag（s）Cd（s）+2AgI（s）

（6）负极反应：

4OH-（a）-4e→2H2O+O2（p1）

正极反应：

O2（p2）+2H2O+4e→4OH-（a）

电池反应：

O2（p2）O2（p1）

12．将下列化学反应设计成原电池：

（1）2Ag+（a1）+H2（p）2Ag+2H＋（a2）

（2）2Fe3+（a1）+Sn2+（a3）2Fe2+（a2）+Sn4+（a4）

（3）Zn+Hg2SO4（s）ZnSO4（a）+2Hg（l）

（4）AgCl（s）+I－（a1）AgI（s）+Cl－（a2）

（5）Pb（s）+Hg2Cl2（s）PbCl2（s）+2Hg（l）

（6）PbO（s）+H2（p）Pb（s）+H2O（l）

（7）PbSO4Pb2+（a1）+SO（a2）

（8）H2（p1）+1/2O2（p2）H2O（l）

解：

（1）负极反应：

H2（p）-2e→2H＋（a2）

正极反应：

2Ag+（a1）+2e2Ag（s）

电池图式：

Pt∣H2（p）∣H+（a2）‖Ag+（a1）∣Ag（s）

（2）负极反应：

Sn2+（a3）-2eSn4+（a4）

正极反应：

2Fe3+（a1）+2e2Fe2+（a2）

电池图式：

Pt∣Sn2+（a3），Sn4+（a4）‖Fe3+（a1），Fe2+（a2）∣Pt

（3）负极反应：

Zn（s）-2eZn2+（a）

正极反应：

Hg2SO4（s）+2e2Hg（l）+SO42-（a）

电池图式：

Zn∣ZnSO4（a）∣Hg2SO4（s）∣Hg（l）

（4）负极反应：

Ag（s）+I－（a1）-eAgI（s）

正极反应：

AgCl（s）+eAg（s）+Cl－（a2）

电池图式：

Ag∣AgI（s）∣I－（a1）‖Cl－（a2）∣AgCl（s）∣Ag

（5）负极反应：

Pb（s）+2Cl－（a）-2ePbCl2（s）

正极反应：

Hg2Cl2（s）+2e2Hg（l）+2Cl－（a）

电池图式：

Pb∣PbCl2（s）∣Cl－（a）∣Hg2Cl2（s）∣Hg（l）

（6）负极反应：

H2（p）-2e→2H＋（a2）

正极反应：

PbO（s）+2H＋（a2）+2ePb（s）+H2O（l）

电池图式：

Pt∣H2（p）∣H+（a）∣PbO（s）∣Pb（s）

（7）负极反应：

Pb（s）-2e→Pb2+（a1）

正极反应：

PbSO4（s）+2ePb（s）+SO（a2）

电池图式：

Pb∣Pb2+（a1）‖SO（a2）∣PbSO4（s）∣Pb

（8）负极反应：

H2（p1）+2OH-（a）-2e→2H2O（l）

正极反应：

O2（p2）+H2O（l）+2e2OH-（a）

电池图式：

Pt∣H2（p1）∣OH-（a），H2O∣O2（p2）∣Pt

13．写出下面电池在通过2F电量时的电极反应、电池反应，并计算298.15K时电池电动势。

若通过1F电量时，电池电动势为多少？

已知电池的标准电动势为0.4402V。

Fe（s）∣Fe2+（a=0.1）‖H+（a=0.05）∣H2（100kPa）|Pt

解：

Q=2F

电极反应负极Fe–2e-Fe2+

正极2H++2e-H2

电池反应2H++FeH2+Fe2+

电池电动势为

因为电池电动势为强度性质，通过1F电量时的电动势如上，不变。

14.298.15K时，有反应Pb（s）+Cu2（）Pb2＋（）+Cu（s），试为该反应设计电池。

（1）若已知该反应的标准电动势为0.463V，试计算该电池反应的平衡常数。

（2）若，，试计算此时的电池电动势，并判断电池反应的方向。

解：

设计电池

Pb│Pb2+（）‖Cu2（）│Cu

（1）

（2）

因为E>0，电池反应按题中所给方向自发进行。

15.298.15K时，反应Ag+1/2Hg2Cl2（s）AgCl（s）+Hg（l）的ΔrHm=5356J，电动势为0.0455V，求此电池的吉布斯能变化及电池的温度系数。

解：

16.298.15K和100kPa下，有过程Ag+（a1=1）Ag+（a2=0.1）。

（1）为该过程设计电池；

（2）计算此电池的电池电动势。

（3）计算该过程的G、G、S、H及Qr。

解：

（1）设计电池为：

Ag（s）∣Ag+（a2=0.1）‖Ag+（a1=1）∣Ag（s）

（2）

（3）

因为E=0，所以G=0。

由电池反应的Nernst方程可知:

17.根据标准电极电势及电极反应的Nernst方程，计算下列电极的电极电势。

将每组电极组成电池后计算电池电动势，并写