第09章-电化学基础知识-习题及答案

1、第九章 电化学基础知识习题答案9-1 291K时将0.1 mol dm-3 NaC1溶液放入直径为2mm的迁移管中，管中两个Ag-AgC1电极的距离为20cm，电极间电势降为50V。如果电势梯度稳定不变。又知291K时Na+和C1-的电迁移率分别为3.7310-8和5.9810-8 m2 V-1 s-1，问通电30分钟后：（1）各离子迁移的距离；（2）各离子通过迁移管某一截面的物质的量；（3）各离子的迁移数。解：（1）离子迁移的距离L(Na+)= U(Na+) (d/dl)t =0.0168m , L(C1-)=0.0269m（2）n(Na+)=r2c(Na+) L(Na+)=5.2710-6

2、mol , n(C1-)=8.4510-6mol（3）t(Na+)= U(Na+)/ U(Na+)+ U(C1-)=0.384 , t (C1-)=0.616 9-2 用银作电极电解 AgNO3溶液,通电后有0.078克银在阴极沉积出来,经分析知阳极区含有 AgNO30.236克,水23.14克,而未电解前的溶液为每克水含有0.00739克AgNO3,试求Ag离子的迁移数。解：n(电解)= 0.078/108 mol , n(前)= 0.0073923.14/170 mol, n(后)= 0.236/170 mol n(迁移) = n(前) - n(后) + n(电解) , t(Ag)= n(

3、迁移)/ n(电解)= 0.479-3 某电导池先后充以0.001mol dm-3 的 HCl、0.001mol dm-3 的NaCl和 0.001mol dm-3 的NaNO3三种溶液,分别测得电阻为468,1580和1650.已知NaNO3 的摩尔电导率为121 S cm2mol-1,如不考虑摩尔电导率随浓度的变化, 试计算 (1) 0.001mol dm-3NaNO3 溶液的电导率? (2) 电导池常数l/A (3)此电导池中充以0.001mol dm-3HNO3溶液的电阻和HNO3的电导率?解：(1) = c=1.2110-4S cm-1 (2) l/A =/G =0.2cm-1 (3

4、) ( HNO3)=( HCl)+( NaNO3)-( NaCl) , 电导池、浓度相同时有G ( HNO3)= G ( HCl)+ G ( NaNO3)- G ( NaCl)，R( HNO3)475 ，4.2110-4S cm-19-4 BaSO4饱和溶液在291.15K 时电导率为3.64810-6 S cm-1 ,求该溶液的浓度。已知水的电导率为1.510-6 S cm-1，（0.5BaSO4）=1.23510-2 S m2 mol-1。解：c =( BaSO4)/ （BaSO4）=(3.64810-5-1.510-5) /(21.235)= 0.8710-5 mol dm-39-5 用

5、同一电导池分别测定浓度为 0.01和 1.00 mol dm-3 的不同电解质(但类型相同)溶液的电导，其电阻分别为 1000 及 250，则它们的摩尔电导率之比是多少？解：(1) /(2) = c(2) R(2)/c(1) R(1) =25 9-6 在298.2K时0.01mol dm-3 HAc溶液的摩尔电导率为1.62910-3 S m2mol-1 ,已知 HAc 的极限摩尔电导率为 39.0710-3 S m2mol-1,则在298K时0.01mol dm-3 HAc溶液的pH值为多少？解：=(HAc)/ (HAc)=0.042 , pH= -logc=3.389-7 298.2K时,

6、AgBr饱和水溶液与纯水的电导率分别为1.72910-5S m-1和0.552810-5S m-1，而且已知 (AgBr)=14.010-3 S m2mol-1,求 AgBr 饱和水溶液的浓度？解：c =( AgBr)/ (AgBr)=( 1.72910-5-0.552810-5) /14.0= 8.410-7 mol dm-39-8 291K下测得纯水的电导率3.810-6 S m-1，密度为1.00kg dm-3，又知该温度下(H)35.010-3 S m2mol-1；(OH-)20.010-3 S m2mol-1，求此时水的离解平衡常数 ？解：=(HAc)/ (HAc) , =/c ,

7、c =/Mr , K=( c)2/c(1-)=8.610-179-9 298.2K时,有两个电池 A：Ag(s)AgCl(s)KCl(aq)Cl 2(p0.1495)Pt(s) Emf=1111.7mV B：Pt(s) | H2 ()HCl (b=0.0171mol kg-1,=0.8843)AgCl(s) | Ag(s) Emf = 437.83mV求298.2K时(Cl2+2e- 2 Cl- )。解：Emf =- (RT/F)lnJ ,求出 (A)=1.136V , (B)=0.222V (Cl2+2e- 2 Cl- )= (A)+ (B)=1.358V9-10 298.15K时电池Ag

8、|AgC1(s)| HC1(a)| Hg2C12(s)| Hg(l) | Pt的E = 4.5510-2V,温度系数为 3.3810-4 V K-1。求当298.15K电池产生1F电量时电池反应的G、H、S。解：G= -nFE= - 4.39 kJ mol-1, S= nF()p=32.6 J K-1 mol-1 ,H=5.32 kJ mol-19-11 电解食盐水溶液的原电池如下：Pt |Cl ( g ,)|NaCl(4.53 mol dm-3,=0.719)|NaCl(3.25mol dm-3 )NaOH(2.5mol dm-3,), |H2(g ,)|Pt（1）试用公式 ln=-0.51

9、15/ (1+1.316) +0.055I / 计算正极电解液的。（2）计算298.15K该电池的电动势。解：（1）I=5.75 mol dm-3 , ln=0.0211 , =1.021(2) Emf =- (RT/F)lna(OH-)/ a(Cl-)= -2.19V9-12 氨燃料电池的电池反应为NH3(g)+0.75O2(g) = 0.5N2(g)+1.5H2O(l) 用热力学数据计算：（1）298.15K标准状态下，每一单位反应所可能提供的最大电功；（2）298.15K时电池的 ；（3）298.15K时该电池电动势的温度系数。解：查热力学数据计算：= -339.2 kJ mol-1 ,

10、 =-145.6 JK-1 mol-1(1)每一单位反应可能提供的最大电功为339.2 kJ(2) -zF , z=3 , =1.172V (3) = zF ()p , ()p = -5.0310- 4V K-19-13 计算298.15K时原电池：Pt |Cl2(g ,)|HC1(0.1mol dm-3)|AgCl (s)|Ag(s)（1） 电动势；（2）电池可逆工作时分解1 mol AgC1(s)的热；（3）电池电动势的温度系数；（4）AgCl(s)的分解压力。 已知298.15K时(AgC1,s) =127.03 kJ mol-1 , Ag(s) , AgCl(s) , Cl2(g)的

11、分别为42.702、96.11、222.94 J K-1 mol-1。解：电池反应：AgCl (s)=Ag(s)+0.5 Cl2(g) =58.082 JK-1 mol-1 =109.7 kJ mol-1（1）= -/F = -1.137V（2）Q =T=17.31 kJ mol-1 （3）()p = / zF=6.0210- 4V K-1（4）= -0.5RTlnp(Cl2)/,分解压力p(Cl2)= 3.6710- 34Pa9-14 电池Ag | AgI(s)|KI(1.00mol kg-1, =0.65)AgNO3(0.001mol kg-1, =0.95) | Ag在298.15K时，

12、Emf=0.720V，求（1）AgI的Ksp；（2）AgI在纯水中的溶解度；（3）AgI在1 mol kg-1KI溶液中的溶解度。解：电池反应：Ag+ +I- = AgI(s)（1）Emf = - (RT/F) lnKsp +(RT/F)lna(Ag+)/ a(I-) ,AgI的Ksp=4.1210- 16（2）AgI在纯水中的溶解度cs=(Ksp)0.5.= 2.0310- 8 mol dm-3（3）AgI在1 mol kg-1KI溶液中的溶解度cs=Ksp/ a(I-)= 9.7510- 16 mol dm-3。9-15 电池Zn(s) | ZnSO4(0.01mol kg-1, =0.3

13、8) | PbSO4(s) | Pb(s)在298.15K时Emf =0.5477V (1) 已知(Zn2+2e-Zn) = -0.763V，求(PbSO4+2e-Pb+SO42-) (2) 已知298.15K时PbSO4的Ksp=1.5810-8求 (Pb2+2e-Pb) (3) 当ZnSO4的b=0.050mol kg-1时，Emf=0.5230V , 求此浓度下ZnSO4的。解：电池反应：Zn(s)+ PbSO4(s)= ZnSO4(aq)+Pb(s)(1) Emf=(PbSO4+2e-Pb+SO42-)-(Zn2+2e-Zn)- (RT/F)ln() , (PbSO4+2e-Pb+SO

14、42-)= -0.3585V (2) (Pb2+2e-Pb)= (PbSO4+2e-Pb+SO42-)- (RT/2F)ln(Ksp)= -0.1278V (3) =b/,当b=0.050mol kg-1，Emf=0.5230V , =0.1989-16 298.15K时电池（Pt）H2( )| HCl(b)| AgCl(s)|Ag有下列数据：b(HCl)/ (mol kg-1)0.0050.0100.0200.0500.10E mf / V0.498410.464160.430220.385870.35239 (1) 求 (AgCl+e-Ag +Cl-) ; (2) 已知298.15K时Ag

15、Cl的Ksp=1.6910-10, 求(Ag+e-Ag); (3) 29815K时电池Ag|AgCl(s)|HCl(a)|Hg2Cl2(s)|Hg(l)的E=0.0456V，求(Hg2Cl2+2e-Hg+2Cl-)。解：(1) E mf+0.1183log(b/)=(AgCl+e-Ag +Cl-)-0.1183A (b/)0.5 以E mf+0.1183log(b/)对(b/)0.5作图，直线的截距(AgCl+e-Ag +Cl-)0.22V(2) (Ag+e-Ag)(AgCl+e-Ag +Cl-) - (RT/F)ln(Ksp)= 0.798V(3) 电池反应：Hg2Cl2(s)2Ag(s)=

16、2Hg(l)+2AgCl(s), E=0.0456V，E mf =(Hg2Cl2+2e-Hg+2Cl-)-(AgCl+e-Ag +Cl-),z (Hg2Cl2+2e-Hg+2Cl-)=0.266V。9-17 电池Pt | H2( )| HCl (0.1 mol dm-3)| AgCl (s) | Ag在298.15K时的电动势E=0.3524V。求0.1 mol dm-3 HCl的平均离子活度a、平均离子活度因子及溶液的pH。解：电池反应：0.5H2( )+ AgCl (s)= Ag (s)+ HCl(aq) E mf =- (2RT/F)ln() , (AgCl+e-Ag +Cl-)=0.2

17、223V, =7.9510- 2=(/ b)=0.795 , pH=-log=1.109-18 在298K时,查得下列物质的标准熵如下 物质Ag AgCl Hg2Cl2 Hg(298.2K)/(JK-1mol-1) 42.70 96.11 195.8 77.4若反应 Ag (s)+0.5Hg2Cl2(s)=AgCl(s)+Hg(s)的r等于7950 J mol-1 ,求电池 Ag(s) | AgCl(s)KCl(aq) | Hg2Cl2(s) |Hg(l) 的电动势Eemf及()p?解：=32.91 JK-1 mol-1 , =r- T= -1.857 kJ mol-1电池反应：AgCl (s

18、)=Ag(s)+0.5 Cl2(g) =109.7 kJ mol-1Eemf= -/F = 0.0192V , ()p = / F=3.4 110-4VK-1 9-19 将反应: PbO2(s) + Pb(s) + 2H2SO4(a) = 2PbSO4(s)+2H2O(1) 布置在电池中进行,已知298.2K时该电池的Emf=1.9188V, =2.041V(1) 写出该电池的表示式和电极反应(2) 计算H2SO4的平均离子活度(3) 计算该电池反应的G(4)计算该电池反应的?解：(1)电池的表示式 Pb(s)| PbSO4(s)| H2SO4(a)| PbSO4(s)| PbO2(s)(2)

19、 E mf = (2RT/F)ln() ，=0.0927 (3)G = - zFEmf= -370.33kJmol-1(4) =expz F/( RT)= 10699-20 测得电池反应为 Ag(s)+0.5Hg2Cl2 (s)=AgCl(s)+Hg(l)的电池在298K时的电动势为0.0455V,电动势的温度系数为3.3810-4VK-1 (1) 若有1mol Ag发生反应,求该反应在298K时的H,S,G (2) 若该反应在电池中可逆进行时放热(或吸热)多少? (3) 若让A g 与Hg2Cl2直接作用时,放热(或吸热)多少? 解：(1) G = - n F Emf = - 4.39 k Jmol-1 , S= n