第七章电化学习题课课件

概念与公式

例1

例2

例3

例4

例5

例6例7例8例9例101概况一点击此处输入相关文本内容点击此处输入相关文本内容整体概述概况三点击此处输入相关文本内容点击此处输入相关文本内容概况二点击此处输入相关文本内容点击此处输入相关文本内容（一）概念和公式一、电导G、电导率和摩尔电导率mm(强)=+m,++-m,-m(弱)=m=(+m,++-m,-)=m/m=c(离子)/c(电解质)=m,ici(离子)3二、离子平均活度a，离子平均活度系数a(电解质)=a=(m

/mө)其中=++-三、Debye极限公式离子强度4四、可逆电池热力学(ΔrGm)T,p

=–Wr’=

nFE反应平衡时，ΔrGm=0，5五、能斯特公式六、电极的极化

a=r+c=r-6（二）例题例1填空和选择填空1.某一电池反应ΔrSm(298K)>0，则25℃原电池可逆工作时是吸热还是放热？______因为________2.用同一电导池分别测定浓度为0.01和0.1mol·kg-1的两个电解质溶液，其电阻分别为1000,500。则m之比为（）(A)1:5(B)5:1(C)10:5(D)5:10吸热Qr=TΔrSmB2.解73.下列电解质溶液中(0.01mol·kg-1)，最大的是()(A)NaCl(B)CaCl2(C)LaCl3(D)CuSO44.对于同一电解质水溶液，当其浓度逐渐增加时，何种性质将随之增加()(A)稀溶液范围内的(B)m(C)(D)Kcell5.某一电解质M+A-，则其a与a之间关系是()(A)a=a(B)a=a2(C)a=a(D)a=a1/AAD3.解：根据ln=-Az+z-I1/2,右式中(NaCl)的数最小。86.1mol·kg-1K4Fe(CN)6溶液的离子强度()(A)10(B)7(C)4(D)15mol·kg-1

7.将两铂丝插入m(Sn2+)=0.2,m(Sn4+)=0.02mol·kg-1的溶液中构成电池，则E=()(A)Eө+0.059/2(B)Eө-0.059/2(C)0(D)Eө+0.0598.将Ag(s)Ag-Au(合金aAg=0.120)设计成电池：__________________________则该电池在25℃时的电动势E=_________________ACAg(s)|Ag+|Ag-Au(s)-0.0591lga=0.054V6.解：I=(4×12+1×42)/2=10mol·kg-1

99.按书写习惯，下列电池E=()VPt|H2(pө)|HI(m1=0.01mol·kg-1)|AgI|Ag-

Ag|AgI|HI(m2=0.001mol·kg-1)|H2(pө)|Pt(A)0.118(B)-0.059(C)0.059(D)-0.11810.已知Cu2++2eCu1ө=0.337VCu++eCu2ө=0.521V求Cu2++eCu+

的3ө=()V-0.1180.1539.解：电池反应：HI(m2)HI(m1)

E=2×0.059lg(0.001/0.01)=–0.118V10.解：F3ө=2F1ө–F2ө=0.153V1011.电池Hg(l)-Hg2Cl2(s)|HCl(a)|Cl2(py)-Pt在25℃a=0.1时的电动势E=1.135V

a=0.01时的电动势E=________V1.135C11.解：电池反应：2Hg(l)+Cl2(pө)Hg2Cl2(s)

E=Eө12.解：电池反应：H2(g,pө)+1/2O2(g,pө)H2O(l)

E=Eө12.有两个电池的电动势,正确的是（）(1)H2(pө)|KOH(0.1mol·kg-1)|O2(pө)E1(2)H2(pө)|H2SO4(0.01mol·kg-1)|O2(pө)E2(A)E1<E2(B)E1>E2(C)E1=E2(D)不能确定1113.已知电池(1)Cu|Cu2+(a2)||Cu2+(a1)|CuE1(2)Pt|Cu2+(a2),Cu+(a’)||Cu2+(a1),Cu+(a’)|PtE2=()(A)E1=E2/2(B)E1=2E2(C)E1=E2(D)E1E22E113.解:电池反应：(1)Cu2+(a1)Cu2+(a2)(2)Cu2+(a1)+Cu+(a’)Cu2+(a2)+Cu+(a’)1215.已知25℃，pө下A(s)+2BD(aq)=AD2(aq)+B2(g)

在电池中可逆进行，系统做电功150kJ，放热80kJ。则该反应ΔrHm=____________(A)80(B)230(C)232.5(D)277.5kJ14.有电池反应(1)1/2Cu(s)+1/2Cl2(pө)1/2Cu2+(a=1)+Cl-(a=1)E1(2)Cu(s)+Cl2(pө)Cu2+(a=1)+2Cl-(a=1)E2E1和E2的关系为（）(A)E1=E2/2(B)E1=E2(C)E1=2E2(D)E1=4E2B230kJ15.解:ΔrHm=

ΔrGm+TΔrSm=15080=230kJ1316.将铁粉，镉粉丢入含Fe2+(0.1molkg-1)和Cd2+(0.001molkg-1)的溶液中,已知ө(Fe2+/Fe)=0.44V,ө(Cd2+/Cd)=0.40V，正确答案为（）(A)铁粉，镉粉皆会溶解；(B)铁粉，镉粉皆不会溶解；(C)铁粉溶解，镉粉不溶；(D)镉粉溶解，铁粉不溶。D电极电势越低,越易被氧化!1418.当发生极化时，阳极上发生____反应，电极电势将______；阴极的电极电势将_______。17.电解水溶液时，在铜阳极上会发生()(A)析出O2(B)析出Cl2(C)析出铜(D)Cu极溶解.D氧化升高降低15例2、已知25℃

，CO2的分压为pө时与之平衡的水溶液中CO2的浓度为3.38310-2molL-1

，溶于水的CO2全部生成H2CO3。设H2CO3在水中仅发生一级电离，其Kcө=4.710-7。若只考虑H+与HCO3-的导电作用，m(H+)=349.710-4Sm2mol-1,m(HCO3-)=44.510-4Sm2mol-1。25℃时有与空气平衡的蒸馏水（空气pө，含0.050%CO2）试计算(1)此蒸馏水中的CO2浓度(2)此蒸馏水的m(3)此蒸馏水的电导率。16解：(1)根据亨利定律p=Kh,c

c(CO2)pө=Kh,c0.033830.050%pө=Kh,ccc=1.69210-5moldm-3H2CO3

达平衡时c-c±c±c±H++HCO3-(2)已知H2CO3在水中仅发生一级电离，其Kcө=4.710-7,并设电离产物的浓度为c±17

c±2+4.710-7c±

4.710-71.69210-5

c±=2.5910-6moldm-3

=c±

/c=2.5910-6/1.69210-5=0.153

m=[m(H+)+m(HCO3-)]=60.3410-4Sm2mol-1

(3)=mc=60.3410-41.69210-2

=1.0210-4Sm-1

18例3、电导池用0.01moldm-3标准溶液KCl标定时，R1=189，用0.01moldm-3的氨水溶液测其电阻R2=2460。用下列该浓度下的数据，计算氨水的离解常数Kcө达平衡时c-c±c±c±或c(1-)cc解：NH4OHNH4++OH-K+Cl-NH4+OH-m/10-4Sm2mol-173.576.473.4196.619解法一：20解法二：21例4、已知NaCl,KNO3,NaNO3在稀溶液中的m依次为1.2610-2，1.4510-2，1.2110-2Sm2mol-1。已知KCl溶液中t+=t-，设在此浓度范围内，

m不随浓度变化。(1)试计算以上各离子的m(2)假定0.1moldm-3HCl溶液电阻是0.01moldm-3

NaCl溶液电阻的1/35（用同一电导池测定），试计算HCl的m解：(1)对于强电解质：m(NaCl)=m(Na+)+m(Cl-)=1.2610-2Sm2mol-1m(KNO3)=m(K+)+m(NO3-)=1.4510-2Sm2mol-1m(NaNO3)=m(Na+)+m(NO3-)=1.2110-2Sm2mol-122∵KCl溶液中t+=t-

∴m(K+)=m(Cl-)∴m(KCl)=m(K+)+m(Cl-)=2m(K+)=m(NaCl)+m(KNO3)m(NaNO3)=1.510-2Sm2mol-1

m(K+)=m(Cl-)=0.7510-2Sm2mol-1

m(Na+)=m(NaCl)m(Cl-)=0.5110-2Sm2mol-1m(NO3-)=m(KNO3)m(K+)=0.7010-2Sm2mol-1m(HCl)=351.2610-20.1=4.4110-2Sm2mol-123例5.试设计一个电池，其中进行下述反应：Fe2+(a2)+Ag+(a1)Fe3+(a3)+Ag(s)(1)写出电池表达式；(2)计算上述电池反应在298K时的Kө(3)设将过量的细Ag粉加到浓度为0.05molkg-1的Fe(NO3)3溶液中，当反应达到平衡后，Ag+的浓度为多少？已知ө(Ag+/Ag)=0.7991V,ө(Fe3+/Fe2+)=0.771V解：(1)设计电池：Pt|Fe3+(a3),Fe2+(a2)||Ag+(a1)|Ag(s)24(2)Eө=ө

(正)

ө(负)=0.79910.771=0.0281V(3)设Ag+的浓度为m

m=0.044mol·kg-1平衡时0.05-m

mm设=1Ag++Fe2+Ag(s)+Fe3+25例6.在25℃时，电池Zn|ZnSO4

(m=0.01mol·kg-1)(=0.38)|PbSO4-Pb(s)的电动势E=0.5477V。(1)已知ө

(Zn2+/Zn)=0.763V，求ө

(PbSO4/Pb)(2)已知25℃时，PbSO4的Kap=1.5810-8,求ө(Pb2+/Pb)(3)当ZnSO4的m=0.050mol·kg-1时，E=0.5230V，求此浓度下ZnSO4的=？解：负极：Zn(s)2eZn2+(m+)正极：PbSO4(s)+2ePb(s)+SO42-(m-)电池反应：PbSO4(s)+Zn(s)=Pb(s)+ZnSO4(m)26

Eө=0.5477+0.0591lg(0.380.01)=0.4046V

Eө=ө(PbSO4/Pb)

ө(Zn2+/Zn)=0.4046V

ө(PbSO4/Pb)=0.358V27(2)对于PbSO4电极，其电极反应为：PbSO4(s)=Pb2++SO42-

rGm,1ө

=RTlnKapPb2++2ePb(s)

rGm,2ө

=2F

ө

(Pb2+/Pb)PbSO4(s)+2e=Pb(s)+SO42-

rGmө=?rGmө

=rGm,1ө

+rGm,2ө2F

ө(PbSO4/Pb)=RTlnKap2Fө(Pb2+/Pb)

ө(PbSO4/Pb)=(RT/2F)lnKap+ө(Pb2+/Pb)ө(Pb2+/Pb)=0.358–0.0128ln1.58×10-8ө(Pb2+/Pb)=0.127V28=0.200(3)已知Eө=0.4046V,

E=0.5230V,

m=0.050mol·kg-129例7.在25℃时，电池(Pt)H2(pө)|HCl(m=0.1mol·kg-1)(=0.798)|AgCl-Ag(s)的电动势E=0.3522V。试求(1)反应H2(g)+2AgCl(s)=2Ag(s)+2HCl(m)的Kө(2)金属银在=0.809,

m=1mol·kg-1HCl中所能产生的H2的平衡分压解：(1)反应H2(g)+2AgCl(s)=2Ag(s)+2HCl(m)Eө=0.2224V30将Eө=0.2224V代入下式(2)反应2Ag(s)+2HCl(m)=H2(g)+2AgCl(s)31例8.在25℃时，电池Ag-AgBr(s)|KBr(m)|Br2(l)(Pt)的E=0.9940V。Br2在KBr溶液上的平衡蒸气压为2.126104Pa

，已知ө(AgBr/Ag)=0.071V，求电极的ө(Br2(g,pө)|Br-)解法一：电池反应为：Ag(s)+1/2Br2(l)=AgBr(s)由电池反应式可见，参加反应的物质均处于纯态，故活度为1，E

=Ey=0.9940V

Eө=ө(Br2(l)|Br-)ө(AgBr/Ag)=0.9940V

ө(Br2(l)|Br-)=1.065V

对应电极反应：Br2(l)+2e2Br-32(1)Br2(l)+2e2Br-ө(Br2(l)|Br-)=1.065VrGm(1)=2Fө(1)

(2)Br2(l)=Br2(g,p)rGm=0

Br2(g,p)=Br2(g,pө)rGmө

(2)=RTln(pө/p)

(3)Br2(g,pө)+2e2Br-ө(Br2(g,pө)|Br-)=?

rGmө

(3)=2Fө(3)

rGmө

(3)=rGmө(1)rGmө(2)2Fө(3)=2Fө(1)RTln(pө/p)

ө(Br2(g,pө)|Br-)=ө(1)+(RT/2F)ln(pө/p)

=1.065+0.020=1.085V33(3)Ag(s)+1/2Br2(g)=AgBr(s)rGm,3ө=FE

ө

(3)(3)=(1)1/2(2)rGm,3ө=rGm,1ө

1/2rGm,2өFEө(3)=FEө(1)1/2RTln(pө/p)

Eө(3)=Eө(1)+(0.0591/2)lg(pө/p)=1.014V=ө(Br2(g)|Br-)-ө

(AgBr/Ag)

ө(Br2(g)|Br-)=ө

(AgBr/Ag)+Eө

(3)=1.085V(1)Ag(s)+1/2Br2(l)=AgBr(s)rGm,1ө

=FE

ө(1)(2)Br2(l)=Br2(g,p)rGm=0

Br2(g,p)=Br2(g,pө)rGm,2ө

=RTln(pө/p)

解法二：电池(3)Ag-AgBr(s)|KBr(m)|Br2(g,py)(Pt)

34＊例9、25℃时有下列数据：

φө

/Vdφө/dT①Cu++e=Cu0.520.0020②Cu(NH3)2++e=Cu+2NH3

-0.110.0030③Cu2++2e=Cu0.340.00351.求fGmө(Cu+),fGmө(Cu2+)2.求Cu2++e=Cu+的φө

3.求Cu+Cu2+=2Cu+的Kө4.计算反应Cu++2NH3=Cu(NH3)2+

在25℃时的rGmө，rSmө，rHmө，Qr35解：1.①Cu++e=Cuφө

①=0.52VrGmө①=–fGmө

(Cu+)=–Fφө①=–50.18kJmol-1

fGmө

(Cu+)=Fφө①=50.18kJmol-1同理：③Cu2++2e=Cuφө③=0.34V

fGmө

(Cu2+)=2Fφө③=65.6kJmol-1求Cu2++e=Cu+

的φө

rGmө=fGmө

(Cu+)–fGmө

(Cu2+)=–15.42kJmol-1=–Fφө(Cu2+/Cu+)

φө

(Cu2+/Cu+)=0.16V或rGmө=Fφө①–2Fφө③=–Fφө

(Cu2+/Cu+)

φө

(Cu2+/Cu+)=2φө③–φө①=0.16V363.反应Cu+Cu2+=2