第七章电化学司数及参考答景 1.用Pt电极电解CuC2溶液，通过的电流为20A,经过20min后，问： ().在阴极上能析出多少质量的C2 (2).在阳极上能析出多少体积的298K,100kP下的C1(g)? 解：(1).在电解池的阴极上Cu+2e一 -Cu(s) 析出Cu的质量： m=MC.63.546x103x20x20x60kg=0209g ZH 2×96500 (2).在电解池的阳极上 一Cl2(g+2e 析出C(g)的物质的量 n=h/F=20×20x60 2x96500m0l=0.1244m C,1=nr.0124x8314×298=003m P 100x10 2.用银电极电解AgNO3溶液，通过一定时何后，测得在阴极上析出1,15g的Ag,并且又知 阴极区溶液中Ag的总量减少了0.605g,求AgNO,溶液中离子的迁移数1。及1o: 解：电解过程阴极反应：Ag+e Ags),还原1 molAg',需96s00C的电量，则 通过电解池的总电量为： 0-0f 阴极区Ag减少的物质量=O迁出阴极区的物质量 Q(NO)F M(Ag) 、1=32=。1=15=0.5216 Q八思) 1(Ag*)=1-1(N05)=0.4739 3.电导池充以0.001mol/dm3的KC1溶液，25℃时测知其电导为1.45×102μS,己知25℃时 0.001mol/dm3KCl溶液的电导率为0.01469s·m'。在同一电导池中装入同样体积的浓度 为0.01025mol/dm2的HA 溶液， 测其电导为1.59×10s 计算：(I).该HAC溶液的电导率，摩尔电导率 (2)若己知25℃时HAc的无限稀释的摩尔电导率为3.907×10S·m2·mo,计算 该HAc溶液的Kc。 解：()电导池常数： a×石=001469145x10x10m =1.013x102m 0.0O1mol/dmHAc溶液的电导率K: 1
1 第七章 电化学习题及参考答案 1．用 Pt 电极电解 CuCl2溶液，通过的电流为 20A，经过 20min 后，问： (1).在阴极上能析出多少质量的 Cu？ (2).在阳极上能析出多少体积的 298K，100kPa 下的 Cl2(g)？ 解：(1).在电解池的阴极上 Cu2++2e- ————→ Cu(s) 析出 Cu 的质量： kg zF M Cu It m 2 96500 ( ) 63.546 10 20 20 60 3 ´ ´ ´ ´ ´ = = - = 0.2009kg (2).在电解池的阳极上 2Cl- ————→ Cl2(g)+2e- 析出 Cl2(g)的物质的量 n It zF mol 2 96500 20 20 60 / ´ ´ ´ = = = 0.1244mol 3 2 3 100 10 0.1244 8.314 298 ( ) m p nRT V Cl ´ ´ ´ = = 3 = 0.0031m 2.用银电极电解 AgNO3溶液，通过一定时间后，测得在阴极上析出 1.15g 的 Ag，并且又知 阴极区溶液中 Ag+的总量减少了 0.605g，求 AgNO3溶液中离子的迁移数 + Ag t 及 - NO3 t 。 解：电解过程阴极反应：Ag+ +e-————→Ag(s)，还原 1molAg+，需 96500C 的电量，则 通过电解池的总电量为： F M Ag m Ag Q = ´ ( ) ( ) (总) 阴极区 Ag+减少的物质量= - NO3 迁出阴极区的物质量 F M Ag m Ag Q NO = ´ + - ( ) ( ) ( ) 3 - NO3 的迁移数 ( ) ( ) ( ) ( ) 3 3 m Ag m Ag Q Q NO t NO - + - = = 总 0.5216 1.15 0.605 = = ( ) 1 ( ) 0.4739 = - 3 = + - t Ag t NO 3.电导池充以 0.001mol/dm3 的 KCl 溶液，25℃时测知其电导为 1.45×102μS，已知 25℃时 0.001mol/dm3 KCl 溶液的电导率为 0.01469S·m -1。在同一电导池中装入同样体积的浓度 为 0.01025mol/dm3的 HAc 溶液，测其电导为 1.59×10-4S。 计算：(1).该 HAc 溶液的电导率，摩尔电导率; (2).若已知 25℃时 HAc 的无限稀释的摩尔电导率为 3.907×10-2S·m 2·mol-1，计算 该 HAc 溶液的 KC。 解：(1).电导池常数： 1 2 6 1.45 10 10 1 0.01469 1 - - ´ ´ = ´ = ´ m A G l k KCl 2 1 1.013 10 - = ´ m 0.001mol/dm3 HAc 溶液的电导率 κ：
k=号G=1013x102x159x10gm=161102Sm Ae=1g-161xi0g00sSra 10-3 =1.572×10-3S.m2.mol- (2).HAc- -H'+Ac (入)0001×s9o7x10 0- 1.572×10 -=1.73×10 ）0-3907x10 4.用3题中的电导池测得25℃时饱和BaS0:溶液的电导为0.836×10S,测水的电导为0.15 ×10S,若已知25℃时无限稀释BaS0,溶液的摩尔电导率A(BaS0,)=2.87×102S·m2 mof',计算BaSO,溶液的Ksp 解：由3题中电导池常数VA,计算出K,KH, ,=Kol-Kmo =0.695x10-3S-m- 10-3 10-3 (BS.)957mol/dm! =0.0242×10-3mol/dm3 Kg=a2≈(5)2=(0.0242×10-3)2=5.86×10-10 5.计算b=120mlg的KC1水溶液在25℃时的离子平均离子质量摩尔浓度、离子平均活 度、电解质活度、离子强度。 解：KCI的v,=v.=lv=2。 查表得Y=0.593, b:=b=1.20mol.kg-1 a4=(6/b°)M4=120×0.593=0.712 a=a=0.7122=0.507 1=2Z+v.2)-b=0x1+x1)x120 mol-kg =1.20mol-kg-
2 2 4 1 2 1 1.013 10 1.59 10 1.611 10 - - - - = ×G = ´ ´ ´ s× m = ´ S × m A l k 2 1 3 2 3 0.01025 10 1.611 10 10 ( ) - - - - L = × = ´ ´ S × m × mol c HAc m k 3 2 1 1.572 10- - = ´ S × m × mol (2). HAc ————→ H+ +Ac- ) 3.907 10 1.572 10 (1 ) 3.907 10 1.572 10 0.001 ( (1 ) ( ) (1 ) 2 3 2 2 3 2 2 - - - - ¥ ¥ ´ ´ - ´ ´ ´ = L L - L L = - = m m m n C c c c c K q q a a 5 1.73 10- = ´ 4.用 3 题中的电导池测得 25℃时饱和 BaSO4溶液的电导为 0.836×10-5S，测水的电导为 0.15 ×10-5S，若已知 25℃时无限稀释 BaSO4溶液的摩尔电导率L = ¥ ( ) m BaSO4 2.87×10-2S·m 2· mol-1，计算 BaSO4溶液的 KSP。 解：由 3 题中电导池常数 l/A，计算出 KSol ， K H2O KBaSO4 = Ksol - K H2O 3 1 0.695 10- - = ´ S × m 3 2 3 3 4 3 / 2.87 10 10 0.695 10 ( ) 10 4 mol dm BaSO c K m BaSO - - - ¥ - ´ = ´ ´ L = × 3 3 0.0242 10 mol / dm - = ´ 2 2 3 2 ( ) (0.0242 10 ) - = » = ´ q c c K a SP 10 5.86 10- = ´ 5. 计算 1 1.20 - b = mol × kg 的 KCl 水溶液在 25℃时的离子平均离子质量摩尔浓度、离子平均活 度、电解质活度、离子强度。 解：KCl 的n + =n - =1 n = 2 。 查表得 g ± = 0.593， 1 1.20 - ± b = b = mol × kg = ( / ) =1.20´0.593 = 0.712 ± ± ± a b b r q 0.712 0.507 2 = ± = = n aB a I = ( + × Z+ + -Z- )×b 2 1 2 2 n n 2 2 1 (1 1 1 1 ) 1.20 2 1 - = ´ + ´ ´ mol × kg 1 1.20 - = mol × kg
6.将AgC1的溶解反应： AgCl(s)- -一Ag'(ae+)+CTr(acr) 设计成电池，并写出阳极、阴极反应。若已知E(CT14gC1,4g)=02222 E(4g1Ag)=0.7994W,计算该反应的溶度积Kp· 解：阳极(-)氧化Ag(s)一 -一Ag(a+)+e 阴极(+)还原AgC(s)+e -Ags)+Cf(ar-） 电池为：-)Ag|Ag(a)川CI(ar川4gC(s)4g+ 由能新特方是：B=公-仁0 反应达平衡时A,Gn=0,E=0 Ky=dnde =1.75×10-10 7.计算下列氧氧（燃料）电池在25℃时的理论电动势。 Pt.H2(0.IMPa)H*(a)]Oz(O.1MPa).Pt 已知25℃时1m=0,r1%,=1229哪。 解：负极，阳极：2H2 -一4H(an)+4e 正极，阴极：4H(a)+O2+4e -2H,00 电池反应：2H2+02 --2H200 由于P=P,=p=0.1a,aHo=l 里论电动游E=r%a可12 aio 8.己知电池Zn|ZnS0,(b=0.01,y=0.38)1PbS0,Pb,在25℃时E=0.5477p (=417x0--K,2a=-0763,P60,的K,=158x10 ()请写出该电池的电极反应与电池反应： (2i计算Eo,E1% (仔)25℃恒温下，将上述反应在可逆电池中进行与在恒压反应器中进行一个单位反应，两 过程的热各为多少？ 解：()阳极 Zn-2e- -→Zn24 3
3 6. 将 AgCl 的溶解反应： AgCl(s) ————→ Ag+ (aAg+) + Cl- (aCl-) 设计成电池，并写出阳极、阴极反应。若已知 E (Cl / AgCl, Ag) = 0.2222V q - , E (Ag / Ag) = 0.7994V q + ，计算该反应的溶度积 KSP 。 解：阳极（-）氧化 Ag(s) ————→ - + + Ag a + e Ag ( ) 阴极（+）还原 AgCl(s) + e - ————→ ( ) ( - ) - + Cl Ag s Cl a 电池为：-） + - + + - Ag | Ag (a ) || Cl (a ) | AgCl(s), Ag( Ag Cl 由能斯特方程： = - ln( + × - ) Ag Cl a a F RT E E q 反应达平衡时 DrGm = 0， E = 0 FE RT Cl SP Ag K a a e / q = × - = = 8.314 298 96500 (0.2222 0.7994) ´ ´ - e 10 1.75 10- = ´ 7. 计算下列氢氧（燃料）电池在 25℃时的理论电动势。 Pt H MPa H a O MPa Pt H , (0.1 ) | ( ) | (0.1 ), 2 + 2 + 已知 25℃时 0 2 / + = q H H E ， E V H O 1.229 2 / + = q 。 解：负极，阳极： 2 2H ————→ + - H a + + e H 4 ( ) 4 正极，阴极： + - H a + + O + e H 4 ( ) 4 2 ————→ 2 ( ) 2 H O l 电池反应： 2 2 2H + O ————→ 2 ( ) 2 H O l 由于 pH pO p 0.1Mpa 2 2 = = = q ， 1 2 aH O = 理论电动势 q q q q E p p p p a F RT E E H O H O = - = ( / )( / ) ln 4 2 2 2 2 =1.229V 8. 已知电池 Zn ZnSO b r PbSO Pb t | ( 0.01, 0.38) | , 4 = = 4 ，在 25℃时 E = 0.5477V ， 4 1 ( ) 4.17 10- - = - ´ × ¶ ¶ V K T E P ， E V Zn Zn 0.763 / 2+ = - q ， P 4 bSO 的 8 1.58 10- Ksp = ´ 。 (1)请写出该电池的电极反应与电池反应； (2)计算 q EPbSO / Pb 4 ， q Pb Pb E / 2+ ； (3)25℃恒温下，将上述反应在可逆电池中进行与在恒压反应器中进行一个单位反应，两 过程的热各为多少？ 解：(1) 阳极 Zn - 2e ————→ 2+ Zn
阴极PhSO,+2e -→Pb+S02 电池反应Zm+PbSO, →Zn2++Pb+SO (2)E=E.-E =E40,16一 1 =0.5477V Rwm=0347m4(0763-0gog038x00,0s9e038 =-0.3585 沉淀反应Pb++SO— —一PbSO(s) =-5如0 2 0251-1 =-03585-0059151g158×10-.-0127m 2 60,=T-F85,=298×2x96500x(417x10-J=-2398 Qp=△H=-zFE-T△S=-2×96500×0.5477J+(-23.98KJ)=-129.7k 9.有电池Ag4g(a,)川Br(a)川4gBs,Ag,已知：AgBr(s)的活度积在25C时为5×103， E41=0.799,Em1mn=1.065P (1)写出此电池的电极反应与电池反应： (2).计算Br|AgBr(s)lAg的标准电极电势： (3).计算AgBr(s)的标准生成Gibbs函数△，G(4gB(s》.。 解：()阳极)：Ags) -Ag'(a)+e 阴极(+：AgBr(ste ·Ags+Br(a) 电池反应：AgBr(s) -一Ag'(a+Br(a) (2,.电池的标准电动势E=元1。一E1e
4 阴极 PbSO 2e 4 + ————→ - + 2 4 Pb SO 电池反应 P 4 Zn + bSO ————→ + - + + 2 4 2 Zn Pb SO (2) E = E+ - E- ) 1 ln ( ln 2 2 4 4 / / + = - - - + - Zn PbSO Pb SO Zn Zn zF a RT a E zF RT E q q = 0.5477V \ lg0.0038 2 0.05915 lg(0.38 0.01) 2 0.05915 0.5477 ( 0.763 ) / 4 EPbSO Pb = V + - V + ´ + q = -0.3585V 沉淀反应 + - + 2 4 2 Pb SO ————→ ( ) 4 PbSO s + - × = + - - - 2 4 2 4 ln Pb SO PbSO a a a ZF RT E E E q q 0 1 ln 2 0.05915 = + - - - = Ksp E E q q \ / / 8 1.58 10 1 lg 2 0.05915 4 2 - ´ + = + q q EPb Pb EPbSO Pb lg1.58 10 0.1277V 2 0.05915 0.3585 8 = - - ´ = - - (3) J T E Qr T zF P ( ) 298 2 96500 ( 4.17 10 ) -4 = ´ ´ ´ - ´ ¶ ¶ = × = -23.98kJ Q H zFE T S 2 96500 0.5477J ( 23.98KJ ) P = D = - - D = - ´ ´ + - = -129.7kJ 9. 有电池 Ag | Ag (a ) || Br (a ) | AgBr(s), Ag 1 2 + - ,已知：AgBr(s)的活度积在 25℃时为 5×10-13， E Ag + / Ag = 0.799V q , E Br - / Br2 ,Pt =1.065V q (1).写出此电池的电极反应与电池反应； (2).计算 Br- | AgBr(s) | Ag 的标准电极电势； (3).计算 AgBr(s)的标准生成 Gibbs 函数 G (AgBr(s)) f m q D 。 解： (1) 阳极(-)：Ag(s) ————→ Ag+ (a1)+e- 阴极(+)：AgBr(s)+e- ————→ Ag(s)+Br- (a2) 电池反应：AgBr(s) ————→ Ag+ (a1)+Br- (a2) (2).电池的标准电动势 q q q Br AgBr Ag Ag Ag E E E / , / 1 = - - + Ka zF RT = ln = ln[ + × - ] Ag Br a a zF RT
-8314x2981n5×10-)=0.727V 96500 E81=E+Ee1=-0.727V+0.799r=0.072N (3).生成AgB(s)的反应为：Ags)+Bm,0=AgBr(s) 对应电池为：AglAgBr(s)Br,Br(0,P 其标准电动势写=E1A-E1A4=1065-0.072r=0.93 △G=△G(AgBr)=-zFE=-96500x0.933Jmo =-95.8kJ.mo1F 10.有电池：C(s)1CuC,(b)14gCI(s),Ag(s) 298K时，当CuC2的浓度b为不同值时，测得电池电动势之值分别如下： b=10-mol-kg1E=0.191Ψ b:=0.2mol.kg- E=-0.074p (1)写出电极与电池反应： (2)求两种浓度下CuCh的离子平均活度系数之比y:),y:)2为多少？ 解：(1)阳极（负极）：Cu(s)→Cu(b)+2e 阴极（正极）：2AaC(s)+2e-2Ags)+2CIb) 电池反应：Cus)+2AgC(s)→2Ags)+C2+2C (②)由电池反应的能斯特方程： doded d==dou=dor b=(6.b)w=(46四 ② 同一电池E相同，将①式应用在不同CuC2浓度下有： +ga=+g 即兵+哈=6+g停 ②代入3n 7(6,-6)+3h =205 6 (±)2 11.有电池：Pm,H,(g,p)1HSO,(0.01 mol-kg)O,(g,p),Pm 5
5 ln(5 10 ) 96500 8.314 298 -13 ´ ´ = =-0.727V q q q Br AgBr Ag Ag Ag E E E / 1 / , - = + + = -0.727V + 0.799V = 0.072V (3). 生成 AgBr(s)的反应为： ( ) ( ) 2 1 ( ) 2 Ag s + Br l = AgBr s 对应电池为：Ag|AgBr(s)|Br- ,Br2(l)，Pt 其标准电动势 q q q Br Br Pt Br AgBr Ag E E E 2 / , / , 2 = - - - =1.065V - 0.072V = 0.993V \ rG G (AgBr) m f m q q D = D q = -zFE 1 96500 0.933 - = - ´ J × mol 1 95.8 - = - kJ ×mol 10. 有电池： ( )| ( )| ( ), ( ) 2 Cu s CuCl b AgCl s Ag s 298K 时，当 CuCl2的浓度 b 为不同值时，测得电池电动势之值分别如下： 4 1 1 10- - b = mol × kg E1 = 0.191V 1 2 0.2 - b = mol × kg E2 = -0.074V (1)写出电极与电池反应； (2)求两种浓度下 CuCl2的离子平均活度系数之比 1 2 ( ) /( ) ± ± g g 为多少？ 解：(1) 阳极(负极)：Cu(s) ® Cu2+(b) + 2e- 阴极(正极)：2AgCl(s) + 2e- ® 2Ag(s) + 2Cl- (b) 电池反应：Cu(s) + 2AgCl(s) ® 2Ag(s) + Cu2+ + 2Cl- (2) 由电池反应的能斯特方程： 2 2 2 2 ln Cu AgCl Cu Cl Ag a a a a a ZF RT E E + - × × = - q 2 2 ln + - = - × Cu Cl a a ZF RT E q 3 = - ln a± ZF RT E q ① Q = × = + = - ± ± ± Cu Cl a a b b a 2 q g 1/ 3 1/ 3 b = (b ×b ) = (4b ) + - ± + - n n n ② 同一电池 q E 相同，将①式应用在不同 CuCl2浓度下有： 2 3 1 2 3 1 ln( ) ln( ) + ± = + ± a zF RT a E zF RT E 即 2 3 3 1 2 3 3 1 ln[( ) ] ln[( ) ] ± ± ± ± + g = + g q q b b zF RT E b b zF RT E ③ ②代入③ 1 2 2 1 2 1 ( ) 3ln ( ) ( ) 3ln b b E E RT zF = - + ± ± g g \ 2.05 ( ) ( ) 2 1 = ± ± g g 11. 有电池： Pt, H (g, p ) | H SO (0.01mol kg ) | O (g, p ), Pt 2 1 2 2 4 q - q ×