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9-1291K时将0.1moldm-3NaC1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3.73×10-8和5.98×10-8m2V-1s-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+)(dφ/dl)t=0.0168m,L(C1-)=0.0269m（2）n(Na+)=πr2c(Na+)L(Na+)=5.27×10-6mol,n(C1-)=8.45×10-6mol（3）t(Na+)=U(Na+)/[U(Na+)+U(C1-)]=0.384,t(C1-)=0.6169-2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)=0.078/108mol,n(前)=0.00739×23.14/170mol,n(后)=0.236/170moln(迁移)=n(前)-n(后)+n(电解),t(Ag＋)=n(迁移)/n(电解)=0.479-3某电导池先后充以0.001moldm-3的HCl、0.001moldm-3的NaCl和0.001moldm-3的NaNO3三种溶液,分别测得电阻为468,1580和1650Ω.已知NaNO3的摩尔电导率为121Scm2mol-1,如不考虑摩尔电导率随浓度的变化,试计算(1)0.001moldm-3NaNO3溶液的电导率?(2)电导池常数l/A(3)此电导池中充以0.001moldm-3HNO3溶液的电阻和HNO3的电导率?解：(1)=cm=1.21×10-4Scm-1(2)l/A=/G=0.2cm-1(3)m(HNO3)=m(HCl)+m(NaNO3)-m(NaCl),电导池、浓度相同时有2G(HNO3)=G(HCl)+G(NaNO3)-G(NaCl)，R(HNO3)＝475Ω，＝4.21×10-4Scm-19-4BaSO4饱和溶液在291.15K时电导率为3.648×10-6Scm-1,求该溶液的浓度。已知水的电导率为1.5×10-6Scm-1，m（0.5BaSO4）=1.235×10-2Sm2mol-1。解：c=(BaSO4)/m（BaSO4）=(3.648×10-5-1.5×10-5)/(2×1.235)=0.87×10-5moldm-39-5用同一电导池分别测定浓度为0.01和1.00moldm-3的不同电解质(但类型相同)溶液的电导，其电阻分别为1000Ω及250Ω，则它们的摩尔电导率之比是多少？解：[m(1)]/[m(2)]=[c(2)R(2)]/[c(1)R(1)]=259-6在298.2K时0.01moldm-3HAc溶液的摩尔电导率为1.629×10-3Sm2mol-1,已知HAc的极限摩尔电导率为39.07×10-3Sm2mol-1,则在298K时0.01moldm-3HAc溶液的pH值为多少？解：=m(HAc)/m(HAc)=0.042,pH=-log[c]=3.389-7298.2K时,AgBr饱和水溶液与纯水的电导率分别为1.729×10-5Sm-1和0.5528×10-5Sm-1，而且已知m(AgBr)=14.0×10-3Sm2mol-1,求AgBr饱和水溶液的浓度？解：c=(AgBr)/m(AgBr)=(1.729×10-5-0.5528×10-5)/14.0=8.4×10-7moldm-39-8291K下测得纯水的电导率＝3.8×10-6Sm-1，密度为1.00kgdm-3，又知该温度下m(H＋)＝35.0×10-3Sm2mol-1；m(OH-)＝20.0×10-3Sm2mol-1，求此时水的离解平衡常数？3解：=m(HAc)/m(HAc),=/[mc],c=ρ/Mr,K=(c)2/[c(1-)]=8.6×10-179-9298.2K时,有两个电池A：Ag(s)│AgCl(s)│KCl(aq)│Cl2(p＝0.1495Op)│Pt(s)Emf=1111.7mVB：Pt(s)|H2(Op)│HCl(b=0.0171molkg-1,=0.8843)│AgCl(s)|Ag(s)Emf=437.83mV求298.2K时OE(Cl2+2e-→2Cl-)。解：Emf=OE-(RT/F)lnJ,求出OE(A)=1.136V,OE(B)=0.222VOE(Cl2+2e-→2Cl-)=OE(A)+OE(B)=1.358V9-10298.15K时电池Ag|AgC1(s)|HC1(a)|Hg2C12(s)|Hg(l)|Pt的E=4.55×10-2V,温度系数为3.38×10-4VK-1。求当298.15K电池产生1F电量时电池反应的△G、△H、△S。解：△G=-nFE=-4.39kJmol-1,△S=nF(TE/)p=32.6JK-1mol-1,△H=5.32kJmol-19-11电解食盐水溶液的原电池如下：Pt|Cl(g,Op)|NaCl(4.53moldm-3,=0.719)||NaCl(3.25moldm-3)NaOH(2.5moldm-3,),|H2(g,Op)|Pt（1）试用公式ln=-0.5115O/cI/(1+1.316O/cI)+0.055I/Oc计算正极电解液的。（2）计算298.15K该电池的电动势。解：（1）I=5.75moldm-3,ln=0.0211,=1.021(2)Emf=OE-(RT/F)ln[a(OH-)/a(Cl-)]=-2.19V49-12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OmfE；（3）298.15K时该电池电动势的温度系数。解：查热力学数据计算：OmrG=-339.2kJmol-1,OmrS=-145.6JK-1mol-1(1)每一单位反应可能提供的最大电功为339.2kJ(2)-zFOmfE＝OmrG,z=3,OmfE=1.172V(3)OmrS=zF(TE/)p,(TE/)p=-5.03×10-4VK-19-13计算298.15K时原电池：Pt|Cl2(g,Op)|HC1(0.1moldm-3)|AgCl(s)|Ag(s)（1）电动势；（2）电池可逆工作时分解1molAgC1(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OmfH(AgC1,s)=127.03kJmol-1,Ag(s),AgCl(s),Cl2(g)的OmS分别为42.702、96.11、222.94JK-1mol-1。解：电池反应：AgCl(s)=Ag(s)+0.5Cl2(g)OmrS=58.082JK-1mol-1OmrG=109.7kJmol-1（1）OmfE=-OmrG/F=-1.137V（2）Q=TOmrS=17.31kJmol-1（3）(TE/)p=OmrS/zF=6.02×10-4VK-1（4）OmrG=-0.5RTln[p(Cl2)/Op],分解压力p(Cl2)=3.67×10-34Pa9-14电池Ag|AgI(s)|KI(1.00molkg-1,γ±=0.65)‖AgNO3(0.001molkg-1,γ±=0.95)|Ag在298.15K时，Emf=0.720V，求5（1）AgI的Ksp；（2）AgI在纯水中的溶解度；（3）AgI在1molkg-1KI溶液中的溶解度。解：电池反应：Ag++I-=AgI(s)（1）Emf=-(RT/F)lnKsp+(RT/F)ln[a(Ag+)/a(I-)],AgI的Ksp=4.12×10-16（2）AgI在纯水中的溶解度cs=(Ksp)0.5.Oc=2.03×10-8moldm-3（3）AgI在1molkg-1KI溶液中的溶解度cs=KspOc/[a(I-)γ±]=9.75×10-16moldm-3。9-15电池Zn(s)|ZnSO4(0.01molkg-1,=0.38)|PbSO4(s)|Pb(s)在298.15K时Emf=0.5477V(1)已知OE(Zn2++2e-→Zn)=-0.763V，求OE(PbSO4+2e-→Pb+SO42-)(2)已知298.15K时PbSO4的Ksp=1.58×10-8求OE(Pb2++2e-→Pb)(3)当ZnSO4的b=0.050molkg-1时，Emf=0.5230V,求此浓度下ZnSO4的γ±。解：电池反应：Zn(s)+PbSO4(s)=ZnSO4(aq)+Pb(s)(1)Emf=[OE(PbSO4+2e-→Pb+SO42-)-OE(Zn2++2e-→Zn)]-(RT/F)ln(a),OE(PbSO4+2e-→Pb+SO42-)=-0.3585V(2)OE(Pb2++2e-→Pb)=OE(PbSO4+2e-→Pb+SO42-)-(RT/2F)ln(Ksp)=-0.1278V(3)a=b/Ob,当b=0.050molkg-1，Emf=0.5230V,=0.1989-16298.15K时电池（Pt）H2(Op)|HCl(b)|AgCl(s)|Ag有下列数据：b(HCl)/(molkg-1)0.0050.0100.0200.0500.10Emf/V0.498410.464160.430220.385870.35239(1)求OE(AgCl+e-→Ag+Cl-);6(2)已知298.15K时AgCl的Ksp=1.69×10-10,求OE(Ag++e-→Ag);(3)298．15K时电池Ag|AgCl(s)|HCl(a)|Hg2Cl2(s)|Hg(l)的E=0.0456V，求OE(Hg2Cl2+2e-→Hg+2Cl-)。解：(1)Emf+0.1183log(b/Ob)=OE(AgCl+e-→Ag+Cl-)-0.1183A’(b/Ob)0.5以Emf+0.1183log(b/Ob)对(b/Ob)0.5作图，直线的截距OE(AgCl+e-→Ag+Cl-)＝0.22V(2)OE(Ag++e-→Ag)＝OE(AgCl+e-→Ag+Cl-)-(RT/F)ln(Ksp)=0.798V(3)电池反应：Hg2Cl2(s)＋2Ag(s)=2Hg(l)+2AgCl(s),E=0.0456V，Emf=OE(Hg2Cl2+2e-→Hg+2Cl-)-OE(AgCl+e-→Ag+Cl-),zOE(Hg2Cl2+2e-→Hg+2Cl-)=0.266V。9-17电池Pt|H2(Op)|HCl(0.1moldm-3)|AgCl(s)|Ag在298.15K时的电动势E=0.3524V。求0.1moldm-3HCl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(Op)+AgCl(s)=Ag(s)+HCl(aq)aEmf=OE-(2RT/F)ln(a),OE(AgCl+e-→Ag+Cl-)=0.2223V,a=7.95×10-2=a(Ob/b)=0.795,pH=-loga=1.109-18在298K时,查得下列物质的标准熵如下物质AgAgClHg2Cl2HgOmS(298.2K)/(JK-1mol-1)42.7096.11195.877.4若反应Ag(s)+0.5Hg2Cl2(s)==AgCl(s)+Hg(s)的ΔrOmH等于7950Jmol-1,求电池Ag(s)|AgCl(s)│KCl(aq)|Hg2Cl2(s)|Hg(l)的电动势Eemf及(TE/)p?7解：Omr