电化学思考题Chapter7

VII可逆电池电动势1、电化学的特点是什么?电解质溶液相关知识。电解质溶液在连续导电的过程中，必须在导电装置中实现（原电池或电解池），有电化学反应的发生和化学能与电能的转化。导体有两类：金属导体（自由电子迁移）；电解质溶液或熔融电解质（离子的迁移）。2、法拉第常数：1F=L•e=6.022×1023mol-1×1.6022×10-19C=96485C/mol≈96.5kC/mol）3、法拉第定律：Q=nzF。电解池发生化学反应的结果是产生了连续电流。4、能量分析：外电源耗能：W’=QV(Q：电量，V：外加电压)，外能量消耗的结果是：∆GT,P0的非自发反应发生:2HCl→H2+Cl2如果电解反应是在可逆条件下完成的，则有：∆GT,P=W’r=QV5、将一恒定电流通过硫酸铜溶液1h，阴极上沉积出0.0300g，串联在电路中的毫安计读数为25mA。试求该毫安计刻度误差有多大？解答：i)阴极上沉积Cu的量：n’=molMw000472.054.630300.0ii)实际通电量：Q=It=nzF，故：n=96500260601025.0=0.000466moliii)误差：00472.000472.000466.0×100%=-1.27%6、将两个银电极插入AgNO3溶液，通以0.2A电流共30min，试求阴极上析出Ag的质量。解答：Q=It=0.23060=360C,故析wAg=965001360MzFQ=0.00373×108=0.4029g。7、在Na2SO4溶液中通过1000C电荷量时，在阴极和阳极上分别生成NaOH和H2SO4的质量各是多少？解答：阴极反应：2H++2e→H2阳极反应：2OH-→H2O+1/2O2+2e阴极析出NaOH的质量:wNaOH=409650011000NaOHMzFQ40=0.414gwH2SO4=98965002100042SOHMzFQ=0.508g。8、离子在电场中的速率：r+=U+dE/dlr-=U-dE/dl其中U+和U-为正、负离子的碘迁移率（离子淌度，ionicmobility），其单位为：m2•s-1•V-1。把离子B所运载的电流与总电流之比称为离子B的迁移数（Transferencenumber），tB=IB/I。同时：IQrUtIQrrUU溶液中正、负离子的迁移数之和为1，即：∑ti=∑t++∑t-=1。离子迁移数可以通过Hittorf方法、界面移动法和电动势法测定。9、电导、电导率和摩尔电导率G=1/R，单位：Ω-1或S（西门子，Simens）。R=U/I，故G=I/U=kAl，k（电导率）=1（ρ是电阻率），单位为：S•m-1或者Ω-1•m-1。Λm=kc(S·m2·mol-1)，摩尔电导率。10、电导池常数、强电解质溶液摩尔电导率和浓度的关系：Kcell=lA=kR(1)mmc11、Kohlrausch强电解质溶液离子移动独立定律:,,mmm12、求解弱电解质HAc的无限稀释时的摩尔电导率：解答：+-+-+-+-(HAc)(H)(Ac)(H)(Cl)(Na)(Ac)(Na)(Cl)(HCl)(NaAc)(NaCl)mmmmmmmmmmmm或者+-+2-+-+2-442424(HAc)(H)(Ac)11(H)(SO)(Na)(Ac)(Na)(SO)221(HSO)(NaAc)(NaSO)2mmmmmmmmmmmm13、平均活度和平均活度系数物质B的化学势：BBBB,()lnmmTRTmBB,()lnmTRTa注意：BB,B,mmmam，当溶液很稀（c0.01mol/L）时，B,m≈1。++++++B+BBBBBMAMA()ln()ln()ln()ln()()lnzzTRTaTRTaRTaaRTaaTRTaaaa故离子平均活度的定义：1+def=()aaa离子平均活度系数的定义：1def()离子平均质量摩尔浓度：1Bdef()()mammaaaam，而且故14、在25oC时，一电导池中盛以0.01mol/LKCl溶液，电阻为150.00；盛以0.01mol/LHCl溶液，电阻为51.40，试求0.01mol/LHCl溶液的电导率和摩尔电导率。解答：由P221表7.3可以查知25oC时，0.01mol/LKCl溶液的电导率为k=0.140877S●m-1。G=1R=kAl，故Al=1Rk=1150.000.140877=0.04732mkHCl=1ARl=151.400.04732=0.4111S●m-1Ʌm=ck=0.41110.011000=0.04111S·m2·mol-115、18oC时，用同一电导池测出0.01mol/LKCl和0.001mol/LK2SO4溶液的电阻为145.00和712.2；试求算：（1）电导池常数；（2）0.001mol/LK2SO4溶液的摩尔电导率。解答：由P221表7.3可以查知18oC时，0.01mol/LKCl溶液的电导率为k=0.122052S●m-1。G=1R=kAl，故:(1)Kcell=lA=Rk=145.000.122052=17.70m-1(2)kK2SO4=lRA=17.70712.2=0.02485S●m-1，Λm=kc=0.024850.00110000.02485S·m2·mol-116、已知18oC时0.020mol/LKCl的k=0.2397S●m-1。在18oC时，以某种电导池充以0.020mol/LKCl和0.00141mol/L的NaCNS酒精溶液时，测得的电阻分别为15.946和663.45。试求算：（1）电导池常数；（2）该NaCNS溶液的摩尔电导率。解答：(1)Kcell=lA=Rk=15.9460.2397=3.822m-1(2)kNaCNS=lRA=3.822663.45=0.005761S●m-1，Λm=kc=0.0057610.0014110000.004086S·m2·mol-117、在25oC时，一电导池中充以0.01mol/LKCl溶液，测出的电阻为484.0；在同一电导池中充以不同浓度的NaCl溶液，测得下表所列数据。试求算：（1）各浓度时NaCl溶液的摩尔电导率；（2）以Λm对c作图，用外推法求出m。c/mol·dm-30.00050.00100.00200.0050R/10910549427721128.9解答：由P221表7.3可以查知25oC时，0.01mol/LKCl溶液的电导率为k=0.140877S●m-1。G=1R=kAl，故Al=1Rk=1484.00.140877=0.01467mcNaCl=0.0005mol·dm-3:kNaCl=1ARl=1109100.01467=0.006250S●m-1Λm,NaCl=NaClNaClkc=0.0062500.00051000=0.01250S·m2·mol-1cNaCl=0.0010mol·dm-3:Λm,NaCl=0.01241S·m2·mol-1cNaCl=0.0020mol·dm-3:Λm,NaCl=0.01230S·m2·mol-1cNaCl=0.0050mol·dm-3:Λm,NaCl=0.01208S·m2·mol-1c/(mol·dm-3)1/20.022360.031620.044720.07071Λm,NaCl/S·m2·mol-10.012500.012410.012300.012080.000.020.040.060.080.01200.01220.01240.01260.01280.0130mc1/2，外推可得到：m=0.01269S·m2·mol-1。18、在18oC时，已知Ba(OH)2、BaCl2和NH4Cl溶液无限稀释时的摩尔电导率分别为0.04576、0.02406、0.01298S·m2·mol-1，试求该温度时NH3·H2O溶液的m。解答:+-324+-+--2+422(NH?HO)(NH)(OH)11(NH)(Cl)(Ba)(OH)(Cl)(Ba)2211(NHCl)(Ba(OH))(BaCl)22mmmmmmmmmmmm=0.01298+204576.0-2024060、=0.02383S·m2·mol-120、电导测定的应用检验水的纯度：纯水本身有微弱的解离,H+和OH-的浓度近似为10-7mol·dm-3，查表得221m2(HO)=5.510Smmol。这样，纯水的电导率应为:5.5×10-6S·m-1。事实上，水的电导率小于1.0×10-4S·m-1就认为是很纯的了，有时称为“电导水”，若大于这个数值，那肯定含有某种杂质。去除杂质常用方法：1)用不同的离子交换树酯，分别去除阴离子和阳离子，得去离子水。2)用石英器皿，加入KMnO4和KOH,去除CO2及有机杂质，二次蒸馏，得“电导水”。3)普通的蒸馏水中含有CO2和玻璃器皿溶下的硅酸钠等，不一定符合电导测定的要求。解离度：mm=解离常数：22mmmm1()cccK电导滴定：用NaOH标准溶液滴定HCl：用NaOH滴定HAc：用BaCl2滴定Tl2SO4，产物BaSO4和TlCl均为沉淀：