练习电化学厦大.docx

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练习电化学厦大

练习Ⅰ

1.用铂电极电解CuCl2溶液。

通过的电流为20A，经过15min后，问

（1）在阴极上能析出多少克的Cu？

（2）在阳极上能析出多少体积的27℃、100kPa下的Cl2（g）？

  提示

答案：

〔

（1）5.928g、

（2）2.328dm3〕

2.铜电量计、气体电量计和碘电量计串联在同一电路上，今测得气体电量计上析出气体换算为STP时体积为34.0ml。

试问在铜电量计上析出的铜及在碘电量计上析出的碘的质量分别为多少克？

  提示

答案：

（Cu0.09638g、I20.3855g）

3.下列说法是否正确？

为什么？

（1）用已知电导率的KC1溶液作标准，测定未知电解质溶液的电导率时，只要保证两次测定过程的温度一致而不需要温度恒定在某一数值。

（2）电导率就是体积为1m3的电解质溶液的电导。

（3）根据摩尔电导率的定义，溶液中能导电的电解质的物质的量已经给定，因此，摩尔电导率与溶液的浓度无关。

（4）无限稀释的电解质溶液可近似于纯溶剂，因此，强电解质溶液的

近似等于纯溶剂的摩尔电导率。

  提示

答案：

〔

（1）错，电导率与浓度有关，对应于不同温度χ（KCl）不同。

（2）错，指l＝1m，A＝1m2时，电解质溶液的电导。

（3）错，

。

（4）错，两者是不同的概念。

〕

4.273.15k时，在

（1）,

（2）两个电导池中分别盛以不同的液体并测其电阻。

当在

（1）中盛汞时，测得电阻为0.99895Ω；当

（1）和

（2）中均盛有浓度约为3mol·dm-3的H2SO4溶液时，测得

（2）的电阻为

（1）的0.107811倍；若在

（2）中盛以浓度为1.0mol·dm-3的KC1溶液，测得电阻为17565Ω。

试求273.15k时KC1溶液的电导率。

  提示

答案：

（6.519S·m-1）

5.已知25℃时0.02mol·dm-3KCl溶液的电导率为0.2768S·m-1一电导池中充以此溶液，在25℃时测知其电阻为453Ω。

在同一电导池中装入同样体积的浓度为0.555g·dm-3的CaCl2溶液，测得电阻为1050Ω。

计算：

（1）电导池常数；

（2）CaCl2溶液的电导率；（3）CaCl2溶液的摩尔电导率。

  提示

答案：

〔

（1）125.4m-1、

（2）0.1194S·m-1、（3）0.02388S·m2·mol-1〕

6.已知25℃时0.01mol·dm-3的KCl溶液的电导率为0.141S·m-1。

一电导池中充以此溶液，在25℃时测得其电阻为484Ω。

在同一电导池中盛入同样体积的浓度分别为0.0005,0.0010,0.0020和0.0050mol·dm-3的NaCl溶液，测出其电阻分别为10910、5494、2772和1128.9Ω。

试用外推法求无限稀释时NaCl的摩尔电导率

（NaCl）。

  提示

答案：

（0.01270S·m2·mol-1）

7.在一定温度下稀释电解质溶液，χ和

将如何变化？

今有一种酸的水溶液A和一种碱的水溶液B，两者浓度相等而测定电导则B大。

将A和B都稀释100倍后发现χ（A）>χ（B），据此推断它们是什么样的酸和碱？

解

8.有一电导池，电极的有效面积为2×10-4m2，两极片间的距离为0.10m，电极间充以1－1价型的强电解质MN的水溶液，浓度为30mol·m-3。

两电极间的电势差E=3V，电流强度I为0.003A，且正、负离子传输的电量相同。

试求

（1）MN的摩尔电导率；

（2）正离子的离子摩尔电导率；

（3）正离子在上述电场中的移动速率。

  提示

答案：

〔

（1）1.67×10-2S·m-2·mol-1，

（2）8.35×10-3S·m-2·mol-1，（3）2.60×10-2S·m-2·mol-1〕

9.在电场作用下，正、负离子传输的电量是否相等？

它们所传输的电量与总电量有什么联系？

有人说，若测定了溶液中某种离子的迁移数，则可得到其余离子的迁移数。

你认为这种说法对吗？

为什么？

  提示

答案：

〔

（1）一般不相等，因为t+≠t-。

（2）t+＝Q+/Q。

（3）只有在只含两种离子的溶液中适用。

〕

10.一AgNO3溶液每克水中含0.01478gAgNO3今将此溶液置于迁移数管中并插入二银电极进行电解。

实验中银电量计中析出0.1560g银。

实验后分析阳极区溶液组成为每40.00g水中含0.7211gAgNO3。

试求Ag+和NO3-离子的迁移数。

  提示

答案：

〔t（Ag+）＝0.471、t（NO3-）＝0.529〕

11.在一个细管中，于0.03327mol·dm-3的GdCl3溶液的上面放入0.073mol·dm-3的LiCl溶液，使它们之间有一个明显的界面。

令5.594mA的电流自上而下通过该管，界面不断向下移动，并且一直是很清晰的。

3976S以后，界面在管内向下移动的距离相当于1.002cm3的溶液在管中所占的长度。

计算在实验温度25℃下，GdCl3溶液中离子的迁移数t（Gd3+）和t（Cl-）  提示

答案：

〔t（Gd3+＝0.434、t（Cl-1）＝0.566〕

12.下列各式是否成立？

为什么？

（1）某弱电解质溶液的电导率为χ则

；

（2）某难溶盐溶液的电导率为χ，则

;

（3）某强电解质溶液的电导率为χ，则

。

  提示

答案：

〔

（1）

（2）成立，（3）只在极稀溶液中成立。

〕

13.已知25℃时某碳酸水溶液的电导率为1.87×10-4S·m-1，配制此溶液的水的电导率为6×10-6S·m-1。

假定只需考虑H2CO3的一级电离，且已知其解离常数

。

又知25℃无限稀释时离子的摩尔电导率为

，试计算此碳酸溶液的浓度。

  提示

答案：

〔5.348×10-5S·dm-3〕

14.18℃时，测得CaF2饱和水溶液及配制该溶液的纯水之电导率分别为38.6×10-4和1.5×10-4S·m-1，已知18℃时无限稀溶液中下列物质的极限摩尔电导率为：

求18℃时CaF2的溶度积。

  提示

答案：

（2.714×10-11）

15.在一定温度下用电导滴定法以0.5mol·dm-3的NH3·H2O滴定体积为0.1dm-3的CH3COOH溶液，滴定过程中测得电导与NH3·H2O体积V的变化如下：

V/cm3

8.00

9.00

10.00

11.00

13.00

15.00

17.00

L×102/S

1.333

1.471

1.613

1.754

1.968

1.942

1.920

16.

试求CH3COOH的浓度（以mol·dm-3表示）  提示

17.答案：

〔0.063mol·dm-3〕

18.计算在298K时与空气

成平衡的水的电导率。

该空气中含CO2为0.05%（体积百分数），水的电导率仪由H+和CO3-贡献。

已知H+和HCO3-在无限稀释时的摩尔电导率分别为349.7×10-4和44.5×10-4S·m2·mol-1，且已知298K、

下每1dm-3水溶解CO20.8266dm3，H2CO3的一级电离常数为4.7×10-7，计算时在数值上可用浓度代替活度  提示

答案：

〔1.02×10-4S·m-1〕

19.某溶液中含KCl0.2mol·kg-1和CaCl20.2mol·kg-1试求：

（1）KCl的平均浓度m±（KCl）；

（2）CaCl2的平均浓度m±（CaCl2）。

  提示

答案：

〔

（1）0.346mol·kg-1、

（2）0.416mol·kg-1〕

20.同时含0.1mol·kg-1的KCl和0.01mol·kg-1BaCl2的水溶液，其离子强度为多少？

  提示

答案：

〔0.13mol·kg-1〕

21.比较德拜-休克尔极限公式与路易斯经验公式的异同点。

它们能适用于所有浓度的强电解质溶液吗？

为什么？

  提示

答案：

（路易斯公式是从实验总结出来的所求的是平均活度系数γi，两者均只适用于稀溶液。

）

22.25℃时Ba（IO3）在纯水中的溶解度为5.46×10-4mol·dm-3。

假定可以应用德拜－休克尔极限公式，试计算该盐在0.01mol×·dm-3CaCl溶液中的溶解度。

  提示

答案：

（V＝7.566×10-4mol·dm3）

练习Ⅱ

1.在对消法回路中，电流一般为0.1mA，现若实际电流偏离此数值但保证测量过程中不变化，问对测量结果影响如何？

如果由于标准电池的实际电动势偏离其标准值而引起电流偏离0.1mA，则影响又将如何？

为什么？

  提示

答案：

（前者无影响，后者有影响。

当E标减小，i减小，E测增加。

）

2.试将下列化学反应设计成电池

解

3.下列说法对吗？

为什么？

（1）若

，则ΔS〈0，因此该电池反应不能自发进行。

（2）若某电池反应的

，则该电池的热效率

。

（3）电池短路时，E＝0，则

。

  提示

答案：

〔

（1）错，ΔS指体系，而不是指ΔS总。

（2）理论上是对的。

（3）短路时，E＝0，但

，故

〕

4.298K时，电池Pb（Hg齐）｜PbCl2（m）｜AgCl（s），Ag在不同的m时有下列电动势值

2.348

1.337

1.034

0.6197

0.2116

E/V

0.5677

0.5870

0.5960

0.6143

0.6537

5.

（1）试求此电池的

（2）计算m＝0.001034mol·kg-1时，PbCl2的平均活度系数γ±。

  提示

6.答案：

〔

（1）0.3426V、

（2）0.85〕

7.电池Cu（s）｜CuAc2（0.1mol·kg-1）AgAc（s），Ag（s）在298K时，电动势E＝0.372V，当温度升至308K时，E＝0.374V,已知298K时E（Ag+/Ag）＝0.800V，E（Cu2+/Cu）＝0.340V

（1）写出电极反应和电池反应；

（2）298K时，当电池有2F电量流过时的

为多少？

（3）计算AgAc的溶度积Ksp。

  提示

答案：

〔

（2）-71.8kg·mol-1，38.6J·K-1·mol-1，-60.3kJ·mol-1、（3）2.15×10-3〕

8.电池Zn｜ZnCl2（0.05mol·kg-1）｜AgCl（s），Ag的电动势与温度的关系为

E/V＝1.015－4.92×10-4（T/K－298）

（1）写出电池反应；

（2）计算298K时上述电池可逆输出2F电量时，电池反应的

以及反应的热效应；

（3）若将电池短路，上述各值为多少？

（4）若该电池以0.8V工作电压放电，上述各值又为多少？

  提示

答案：

9.在298K时，电池Pt｜H2（g）｜H+||OH-1｜O2（g）｜Pt的

，水的

，求电离过程

和水的离子积Kw。

  提示

答案：

10.若将反应

安排成电池，并在25℃下先可逆放电1F电量，然后维持在1V下再放电1F电量，整个过程的热效应Q＝-45.65kJ。

试确定该反应的恒压热效应。

已知25℃时

。

  提示

答案：

（-255.25kJ）

11.对

。

假定氢气遵从状态方程

，式中

，且与温度、压力无关。

试计算25℃时电池可逆放电2F电量的

。

  提示

答案：

12.对一个指定的电极：

（1）当它作为一个电池的阳极和另一个电池的阴极时，电极电势是否不同？

（2）当电极反应的写法不同时；电极电势是否相同？

（3）在一定的温度和压力下，E（电极）和

（电极）中何者与电极反应物质的活度或分压无关？

  提示

答案：

〔

（1）电极电势相同。

（2）电极电势是强度量，与得失电子数多少无关。

（3）

（电极）〕

13.有三种电极表示式

三者的电极电势是否相同，为什么？

  提示

答案：

〔

（1）

（2）相同，（3）不同，因为H+（3）＝10-14mol·dm-3〕

14.写出下列电极反应的奈恩斯特方程

两个反应相应的E（电极）和

（电极）相同否？

解

15.对下列电极反应

则

  提示

答案：

（1，2）

16.低碳钢容器与pH=3.0的溶液接触会腐蚀吗？

已知

为腐蚀。

提示

答案：

17.对同一电池，能否说消除液接电势后测得的电动势总是比有液接电势存在时测得的电动势大？

为什么？

  提示

答案：

〔一般而言，两者不可以比较，因有液接电势存在时为不可逆。

〕

18.在298K，设计一浓差电池以求Zn－Cu合金中Zn的活度，要求写出电池表达式，电池反应的电动势计算公式。

解

19.在298K时有下述电池：

试计算电池电动势E，并判断该反应能否自发进行？

已知

  提示

答案：

20.298K时，10mol·kg-1和6mol·kg-1的HCl水溶液中HCl的分压分别为560和1.87Pa，设两溶液均遵守亨利定律，试计算下述两电池的电动势差值。

  提示

答案：

〔0.0873V〕

21.在298K时有下列两个电池

（1）Ag｜AgCl（s）｜HCl乙醇溶液（m1）｜H2（p，Pt－Pt，H2（p｜HCl乙醇溶液（m2）｜AgCl（s）｜Ag

（2）Ag｜AgCl（s）｜HCl乙醇溶液（m1）｜HCl乙醇溶液（m2）｜AgCl（s）｜Ag。

已知m1＝8.238×10-2mol·kg-1,m2＝8.224×10-3mol·kg-1，两电池电动势分别为E1＝8.22×10-2V，E2＝5.77×10-2V试求

（a）在两种HCl的乙醇溶液中，离子平均活度系数的比值γ±1/γ±2：

（b）离子在HCl乙醇溶液中的迁移数t+；

（c）H+和Cl-离子的无限稀释摩尔电导率

。

已知

。

  提示

答案：

22.已知298K时下述电池的实测电动势为0.0536V，

计算Cl-1的迁移数。

  提示

答案：

（tCl-＝0.498）

练习Ⅲ

1.奥格氏（Ogg）对下述电池

在291K时维持m2/m1＝10的情况下进行了一系列测定。

求得电动势的平均值为0.029V。

试根据这些数据确定亚汞离子在溶液中是Hg22+还是Hg+。

  提示

答案：

（以Hg22+存在）

2.25℃时，有溶液

，当把金属Pb放入溶液时，能否从溶液中置换出金属Sn？

  提示

答案：

〔

（1）不能，EPb＞ESn。

（2）能，EPb＜ESn。

〕

3.电池

在25℃测得电池

（1）、

（2）的电动势分别为0.5655V和1.7501V，又已知

（1）、

（2）电池的

值依次为0.5655V和1.68488V，试求25℃时7mol·Kg-1H2SO4溶液中水的活度。

  提示

答案：

（aH2O＝0.545）

4.在298K时有下述电池

已知当HI浓度m＝1×10-4mol·kg-1时，E＝0.97V，当m＝3.0mol·kg-1时，E＝0.41V。

电极Au2+｜Au（s）的

值为1.68V，试求：

a．HI溶液浓度为3.0mol·kg-1时的γ±；

b．AuI（s）的活度积Kap。

  提示

答案：

〔（a）1.81、

（2）9.72×10-21〕

5.298K时，下述反应达到平衡：

Cu（s）＋Cu2+（a2）＝2Cu+（a1）

a．设计合适的电池，由

求反应的平衡常数

；

b．若将Cu粉与0.1mol·kg-1的CuSO4溶液在298K共摇动，计算达平衡时Cu+的浓度。

已知

。

  提示

答案：

〔（a）5.96×10-7、（b）2.45×10-4mol×kg-1〕

6.试设计合适的电池用电动势法测定Ag2O（s）在

下的分解温度。

解

7.25℃时，电池

的E＝0.926V，已知

试求

（1）水的离子积；

（2）HgO的分解压力。

  提示

答案：

〔

（1）KW＝1×10-14、

（2）p＝3.14×10-16Pa〕

8.25℃时用铂电极电解1mol·dm-3的H2SO4

（1）计算理论分解电压；

（2）若两电极面积均为1cm2，电解液电阻为100Ω，H2（g）和O2（g）的超电势η与电流密度j的关系分别为：

问当通过的电流为1mA时，外加电压为若干？

  提示

答案：

〔

（1）1.229V、

（2）2.155V〕

9.若氢在Cd、Hg电极上的超电势在所讨论的电流密度范围内服从塔菲尔公式η＝a＋blgj。

对于上述两电极b均为0.118V，但二者的a不同。

氢在这些电极上析出的传递系数

均为0.5，电极反应得失电子数均为1。

氢在Cd和Hg上的交换电流j0分别是1×10-7A·m-2和6×10-9A·m-2。

求在298K时二电极通过相同的电流密度情况下，氢在Hg、Cd两电极上的超电势的差值。

  提示

答案：

（0.144V）

10.25℃，在Ni电极上反应

的交换电流密度为1.00×10-5A·cm-2。

试求欲达到0.100V的超电势时，需要多少电流密度（α＝0.5）？

（a）从Butler-Volmer计算；

（b从Tafel方程近似计算。

  提示

答案：

〔

（1）6.87×10-5A·cm-2、

（2）7.01×10-5A·cm-2〕

11.实验测定298K时，铁电极上H2的阴极超电势ηc及电流密度jc的数据如下：

-10

-100

-1000

-10000

-0.40

-0.53

-0.64

-0.77

12.

（a）请根据Butler-Volmer方程，求算J0及对称因子β；

（b）铁电极的表面积为5cm2，当ηc＝-15mV时，通过的电流强度为多少？

  提示

13.答案：

〔（a）5.0×10-3A·cm-2，α＝0.486、（b）-1.5×10-6A〕

14.某化学反应M3+＋e-→M2+今安排在电池中进行，α＝0.50，当电极电势由-0.4V降为-1.0V，请计算电流密度之比。

该反应之活化能为Ea＝40kJ·mol-1，为达到上述电极反应速率之比。

该反应需提高温度多少度？

（设T1＝298K）  提示

答案：

（1.2×105，ΔT＝780K）

15.298K、

下，以Pt为阴极，C（石墨）为阳极，电解含CdCl2（0.01mol·kg-1）和CuCl2（0.02mol·kg-1）的水溶液，若电解过程中超电势可略，试问：

（设活度系数均为1，已知

）

（a）何种金属先在阴极析出？

（b）第二种金属析出时，至少须加多少电压？

（c）当第二种金属析出时，第一种金属在溶液中的浓度为多少？

  提示

答案：

〔

（1）Cu、

（2）1.6075V、（3）[Cu2+]＝0.103×10-26mol·kg-1〕

16.溶液中含有活度均为1.00的Zn2+和Fe2+。

已知H2在Fe上的超电势为0.40V，如果要使离子析出的次序为Fe、H2、Zn，问25℃时溶液的pH值最大不得超过多少？

在此最大pH的溶液中，H+开始放电时Fe2+浓度为多少？

  提示

答案：

（6.12，1.32×10-11m）

17.金属的腐蚀是氧化作用，金属作原电池的阳极，在不同的pH条件下，水溶液中可能有下列几种还原作用：

酸性条件：

碱性条件：

所谓金属腐蚀是指金属表面附近能形成离子浓度至少为1×10-6mol·kg-1。

现有如下6种金属：

Au、Ag、Cu、Fe、Pb和Al，试问哪些金属在下列pH条件下会被腐蚀：

（甲）强酸性溶液pH=1

（乙）强碱性溶液pH=14

（丙）微酸性溶液pH=6

（丁）微碱性溶液pH=8

设所有活度系数均为1。

已知

  提示

答案：

（甲）析氢腐蚀时，Al、Fe、Pb被腐蚀，析氧腐蚀时，除Au外其余均被腐蚀

（乙）除Au,Ag外均被腐蚀。

（丙）析氢腐蚀时，Al,Fe被腐蚀，析氧腐蚀时，除Au外，其余均被腐蚀。

（丁）除Au外均被腐蚀。

18.以Ni（s）为电极，KOH水溶液为电解质的可逆氢、氧燃料电池，在298K和

压力下稳定地连续工作，试回答下述问题：

（1）写出该电池的表示式，电极反应和电池反应

（2）求一个100W的电池，每分钟需要供给298K，

的H2（g）多少体积

已知该电池反应的

（每molH2（g））（1W＝3.6kJ·h-1）

（3）该电池的电动势为多少伏特？

  提示

答案：

〔

（2）6.21×10-4m3·min-1、（3）1.229V〕