中南大学物化课后习题答案-10章-电极过程

1、第10章电极过程1用间接方法求得298.15K时，反应H2?O2 = H2Ol 236.65 kJ·mol-1试问298.15K时，非常稀的硫酸溶液的分解电压是多少?设用的是可逆电极，并且溶液搅拌得很好。 答案：1.226V解： = - zFE U分 = E理 = E= 2298.15K时低电流密度电解稀硫酸水溶液，用银作两极的电极材料，和用光滑铂作两极材料，试分别确定其分解电压(已知在银电极上H20.87 ，O20.96V，在光滑铂电极上H20.09，O20.45V。并设稀硫酸水溶液中aH2O1)。 答案：3.059V；1.769V解： 电解稀硫酸水溶液，就是电解水，其理论可逆分解

2、电压为1.229，考虑极化作用，则其实际分解电压 = 理论可逆分解电压 + 超电压，故，用Ag作电极：U分 = 1.229 0.87 0.96 = 3.059 V用Pt作电极：U分 = 1.229 0.09 0.45 = 1.769 V3某溶液中含10-2mol·dm-3 CdSO4，10-2mol·dm-3 ZnSO4和0.5mol·dm-3H2SO4，把该溶液放在两个铂电极之间，用低电流密度进行电解，同时均匀搅拌，试问 哪一种金属将首先沉积在阴极上? 当另一种金属开始沉积时，溶液中先析出的哪一种金属所剩余的浓度为多少?答案：6.65×10-15 mo

3、l·dm-3解： 1 在此溶液中，而查表知：，一定有：， 故金属Cd先析出。2 在金属锌析出时Cd2+的浓度应满足关系：(-0.4026) + 0.02958 lg cCd2+ = (-0.7628) + 0.0296lg0.01解得：cCd2+ = 6.65×10-15 mol·dm-34电解某溶液在阴极上有Zn沉积，H2在Zn上的超电压为0.72V，欲使溶液中Zn2+的浓度降到10-4mol·dm-3，阴极仍不析出H2气，溶液的pH值最小应控制为多少?答案：2.7解：当cZn2+= 1.0×10-4mol·dm-3时，有析出H2时

4、，有EH+/H2 = (-0.05916)×pH-0.72不让H2析出时，需要：EH+/H2 EZn2+/Zn即：(-0.05916)×pH - 0.72 (-0.8811)解得： pH 2.75298.15K电解精炼铜的酸性溶液内含铜st1:chmetcnv TCSC="0" NumberType="1" Negative="False" HasSpace="False" SourceValue="30" UnitName="g">30g·

5、;dm-3，离子活度系数，假设电解液中含有杂质银，试问要得到精铜，电解液中银含量最大不能超过何值(设电积时铜的超电压可以忽略，最大银含量时Ag+的)? 答案：2.54×10-8 mol·dm-3解：铜中不含Ag，则，即：0.2644解得： 8.98×10 -9 mol·dm-36 电解pH5的CdCl2溶液时，Cd2+的浓度为多少时H2开始析出? 已知H2的超电压为0.48V。答案：2.316×10-3 mol·dm-3解：，氢气析出时，有： 2.4175×10-13 mol·dm-37将含0.05mol·

6、;dm-3硫酸的0.1mol·dm-3硫酸铜溶液于298.15K进行电解，当两价铜离子的浓度减少到1×10-7mol·dm-3时，阴极电势为何值?在不让氢析出的条件下，阴极电势可能的值为多少(设电解液的pH0.15，氢在铜上的超电压为0.33V)?答案：0.133；0.3389V解：铜的阴极电势为：不析出H2的最低阴极电势为：8用电解沉积Cd2+ 的方法别离某中性水溶液中的Cd2+和Zn2+。已知该溶液中Cd2+和Zn2+的浓度均为0.1mol·kg-1，H2在Cd和Zn上的超电压分别为0.48 V和0.70V。试问在298.15K时别离效果怎样?有没有

7、氢析出干扰(设Cd2+和Zn2的活度近似等于浓度)?答案：3×10-21 mol·dm-3；无解： 在Cd电极上：在Zn电极上：而Cd和Zn的析出电势为：Cd和Zn的析出电势都大于H2的析出电势，所以没有H2析出干扰，且Cd优先析出当Zn析出时，Cd2+浓度应该降为：，解得6.64×10-14 mol·dm-39某溶液中含Zn2+和Fe2+，活度均为1。已知氢在铁上的超电压为0.4V，如欲使离子析出次序为Fe、H2、Zn，则298.15K时溶液的pH值最大不得超过多少?在此pH溶液中，H2开始析出时Fe2+的活度降为假设干?答案：6.14；1.22

8、15;10-11解：EFe2+/Fe= -0.4402 + 0.0296lgcFe2+= -0.4402 + 0.0296lg1 = -0.4402 V EZn2+/Zn= -0.7628 + 0.0296lgcZn2+= -0.7628 + 0.0296lg1 = -0.7628 V 要使H2先与Zn析出，则：EH2，析EZn2+/Zn EH2，析= -0.05916×pH-0.4-0.7628pH6.13 H2析出时，Fe2+活度应满足关系：-0.4402 + 0.02958lgFe2+-0.7628 Fe2+= cFe2+ 1.24×10-11 10在0.50mol&

9、#183;kg-1CuSO4及0.01mol·kg-1H2SO4的溶液中，使Cu镀到铂极上，假设H2在Cu上的超电压为0.23V，当外电压增加到有H2在电极上析出时，试问溶液中所余Cu2+的浓度为多少?答案：5.504×10-20mol·kg-1解： Cu与H2同时析出时，有：mol·kg-111外加电压使下面电解池发生电解作用： PtCdCl2·1mol·kg-1，NiSO41mol·kg-1Pt 当外加电压逐渐增加时，电极上首先发生什么反应?此时外加电压至少为多少(设不考虑超电压，电解质活度系数均为1，T298K )?答

10、案：析Ni；析Cl2；1.590V解：电解时，阳极析出Cl2，阴极析出Ni<U分 = E理= =12298K，101.325 kPa下，以铂为阴极，石墨为阳极，电解含铜、镍、镉的某电解液，其中aCu2+0.02；aNi2+0.005，aCd2+0.01。假设尽量消除浓差极化，并不考虑电化学极化，试确定： 各种离子在阴极 上析出的先后顺序； 第二种离子开始析出时，首先析出的那种离子在溶液中的浓度尚余多少?答案：7.13×10-23解：1 顺序为Cu、Ni、Cd2 0.3370.0296lg1/CCu2+=-0.318 mol·kg-113镀镍溶液中NiSO4·

11、5H2O含量为270g·dm-3(溶液中还有Na2SO4，NaCl等物质)，已知氢在镍上的超电压为0.42V，氧在镍上的超电压为0.1V，问在阴极和阳极上首先析出(或溶解)的可能是哪种物质?答案：阴极析Ni；阳极溶Ni解：V在阴极上是电极电势越正的离子越优先复原，阴极上先析出Ni。而在阳极上是电极电势越负的物质越优先氧化，阳极上是Ni溶解。14 在Zn电极上析出氢气的塔费尔公式为0.720.17lgi (A·cm-2)，试判断在298.15K以Zn作阴极以隋性电极作阳极电解pH7的0.01mol·kg-1ZnSO4水溶液时，在什么阴极电势和电流密度下，氢气与Zn将同时析出?答案：0.8222V；0.0146A·cm-2解：当氢气与Zn将同时析出时，故 i = 1.458×10-2 A·cm-21525%NaCl的中性水溶液()，298.15K时用超电压可忽略不计的电极材料作电极进行电解，两极何物先析出?工业上用铁作阴极，石墨作阳极，在电流密度2000A·m-2下电解，此情况下Cl2和O2在石墨阳极上超电压分别为0.25和1.09V，H2在铁阴极上的超电压为