物理化学 电解质溶液

本文格式为Word版，下载可任意编辑——物理化学电解质溶液第五章电解质溶液

习题

1.用氧化数法配平以下反应式：

As2S3(s)+HNO3(浓)→H3AsO4+H2SO4+NO2+H2OFeS2(s)+O2→Fe2O3(s)+SO2

Cr2O3(s)+Na2O2(s)→Na2CrO4(s)+Na2O(s)S+H2SO4(浓)→SO2+H2O

2.用铂电极电解氯化铜CuCl2溶液，通过的电流为20A，经过15分钟后，在阴极上能析出多少克铜?在阳极上能析出多少dm3的300.15K，101.325kPa的氯气?（答案：2.297dm3）解：（1）在阴极Cu2+＋2e→Cu

析出铜WCu?I???MCu20?15?60?63.546??5.927g5

zF2?96485(2)在阳极2Cl-→Cl2(g)+2e析出氯nCl2?I??20?15?60??0.0937m9olzF2?96485VCl2?

nCl2RTp?0.09379?8.314?300.153?0.0023126m?2.3126dm3

1013253.一电导池中装入0.02mol·dm-3的KCl水溶液，298.15K时测得其电阻为453Ω。已知298.15K0.02mol·dm-3溶液的电导率为0.2768S·m-1。在同一电导池中装入同样体积的浓度为0.55g·dm-3的CaCl2溶液，测得电阻为1050Ω。计算电导池常数、该CaCl2溶液的电导率和摩尔电导率Λm(1/2CaCl2)。（答案：125.4m-1，0.1194S·m-1，0.02388S·m2·mol-1）解：（1）电导池常数G

G?l??KCl?R?0.2768?453?125.4m-1As（2）CaCl2的电导率

?CaCl?2G125.4??0.1194S?m-1R1050(3)摩尔电导率

cCaCl2?0.555?0.0050mol?dm-3

110.9862ΛCaCl2?

?CaCl?10?3cCaCl20.1194?10?3??0.02388S?m2?mol-1

0.00504.在298K，H+和HCO-3的离子极限摩尔电导率λH+=3.4982×10-2S·m·mol，λHCO-3=4.45

2

-1

×10-3S·m·mol。在同温度下测得0.0275mol·dmH2CO3溶液的电导率κ=3.86×10-3S·m-1，

2

-1

-3

求H2CO3离解为H+和HCO3的离解度。（答案：α=3.56×10-3）

-

?2?32-1解：Λ????,H????,HCO-?3.4982?10?4.45?10?0.03943S?m?mol

3Λm???10?3c3.86?10?3?10?3??1.4036?10?4S?m2?mol-1

0.0275Λm1.4036?10?4????3.56?10?3

Λ?0.03943

5.已知291K时NaCl，NaOH及NH4Cl的极限摩尔电导率λ分别为1.086×10-2，2.172×10-2及1.298×10-2S·m2·mol-1，291K时0.1及0.01mol·dm-3NH3·H2O的摩尔电导率λ

m分别

为3.09和9.62S·cm2·mol-1，利用上述实测数据求0.1及0.01mol·dm-3NH3·H2O的离解常数K。

（答案：K=1.7×10-5）解：Λ?,NH3?H2O???,NH????,OH-???,Cl-???,Na????,Na????,Cl-

4?Λ?,NH4Cl?Λ?,NaOH?Λ?,NaCl

=1.298×10-2+2.172×10-－1.086×10-2=2.384×10-2s?m2?mol-1

2

(1)0.1mol?dm-3NH3?H2O

Λm3.09?10?4????0.01296

Λ?0.02384?2c10.1?0.012962Kc???1.702?10?5mol?dm-3

1??1?0.012961(2)0.01mol·dm-3溶液

Λm9.62?10?4????0.04035

Λ?0.02384?2c20.01?0.040352Kc???1.697?10?5mol?dm-3

1??1?0.040352对氨水而言，在确定温度下其电离平衡常数为定值，即

Kc?Kc1?Kc22?1.70?10?5

6.在298.15K测得某电导池充以0.01mol·dm-3KCl溶液的电阻为484Ω，用同一电导池充以不同浓度的NaCl水溶液，在298.15K测得电阻值如下表：浓度c/mol·dm-3

电阻R/Ω

0.000510910

0.00105494

0.00202772

0.00501128.9

①试计算表列不同浓度NaCl溶液的摩尔电导率；

②以Λm对c作图，用外推法求NaCl溶液的极限摩尔电导率。

（答案：⑴0.01251，0.01242，0.01231，0.01209S·m2·mol-1（2）0.01270S·m2·mol-1）

解:查表知298K下0.01mol?dm-3的KCl水溶液的电导率为:?=0?141s?m-1

G?l???R?0.141?484?68.244m-1AsG68.244?1?10?368.244?10?3，?m,1??1???R1R1c1R1c1以不同浓度c1溶液的电阻R1代入上式求得相应的摩尔电导率如下表

c1(mol?dm-3)0.00050.00100.00200.0050Λm,1(S?m2?mol-1)0.012510.012420.012310.01209

c1(mol1/2?dm-3/2)0.002360.031620.044720.07071

(2)

以Λm,1对c1作图，将图中直线部分外推至c1=0时得Λ∞,NaCl=0.01270S?m2?mol-1

7.298K时，浓度0.100mol·dm-3的NaCl水溶液中，Na+与Cl的离子淌度分别为UNa+=4.26

-

×10-8m2?V-1?s-1和UCl-=6.80×10-8m2?V-1?s-1，试求该溶液的摩尔电导率和电导率。

（答案：⑴106.7S?m2?mol-1，⑵1.07S?m-1）

解:Λm=(UNa++UCl-)F

=(4.26×10-8+6.8×10-8)×96500=1.067×10-2S?m2?mol-1

?=Λm?c?103=1.067×10-2×0.100×103=1.067S?m-1

8.LiCl的极限摩尔电导率是115.03×10-4S?m2?mol-1，在298KLiCl溶液阴离子的迁移数外推到无限稀释处的值是0.6636，试计算Li+和Cl-离子的摩尔电导率和离子淌度。

（答案：λ

-

Li

+

=38.7×10-4，λ

Cl

-

=76.33×10-4S?m2?mol-1，ULi+=4.01×10-8，UCl-=7.91×10-8m2?V-1?s-1）

解:Cl的摩尔电导率:

λCl-=t-?Λm,LiCl=0.6636×115.03×10-4=76.33×10-4S?m2?mol-1Li+的摩尔电导率:

λLi+=Λm,LiCl－λCl-=(115.03－76.33)×10-4=38.70×10-4S?m2?mol-1离子淌度:ULi+38.70?10?4???4.01?10?8m2?V-1?s-1F96485+?LiUCl-

76.33?10?4???7.91?10?8m2?V-1?s-1F96485-?Cl9.0.01mol?dm-3的BaCl2水溶液在298.15K时的电导率为0.238S?m-1，此溶液中Ba2+离子的迁移数为0.4375，试求出此溶液中Ba+和Cl-1离子的淌度。

（答案：UBa2+=5.39×10-8，UCl-=6.94×10-8m2?V-1?s-1）

解:Λm=??10-3/c=0.238×10-3/0.01=0.0238s?m2?mol-1

λBa2+=t+?Λm=0.04375×0.0238=0.0104s?m2?mol-1Λm=λBa2++2λ-Cl-

∴λ-Cl-=0.5×(Λm－λBa2+)=0.5×(0.0238－0.0104)=0.0067S?m2·mol-1Λi=｜zi｜FUi∴U????z?F?0.0104?5.39?10?8m2?V-1?s-1

2?96485U??

??|z?|F?0.0067?6.49?10?8m2?V-1?s-1

2?9648510.在迁移数测定管中，装入一定浓度的盐酸溶液，在两铂电极间电解一定时间，测得电解前阴极区含Cl离子0.2654g，电解后含0.1362g，串联在电路中的库仑计铜片质量增0.6464g，计算H+和Cl的迁移数。（答案：t＋=0.8198，t－=0.1802）

--

解:通过溶液的总电量:0.6464/32=0.0202F

电解后阴极区损失Cl的物质的量等于Cl所迁移的法拉第数:

(0.02654－0.1362)/35.5－0.1292/35.5－3.639×10-3F

故t??

11.用铜电极电解CuSO4溶液(每100g溶液中含10.06gCuSO4)。通电一定时间后，测得银电量计析出0.5008g银，并测知阳极区溶液重54.565g,其中含CuSO45.726g.试计算CuSO4溶液中离子的迁移数tCu2?和tSO2?.（答案：t+=0.2897，t-=0.7103）

4--

Q(Cl-迁移电量)Q（总电量）3.639?10?3??0.1802，t+=1－t-=0.8198

0.0202解:MCuSO4=159.61，MAg=107.9

阳极上?Cu2+反应的物质的量等于通过溶液的总电量0.5008/107.9=4.641×10-3F通电后阳极区：WCuSO4=5.726gWH2O=54.565-