物理化学简明教程(印永嘉)-电化学习题课

第七章电化学习题课（一）概念和公式一、电导G、电导率和摩尔电导率mSRG/11/mSAlG12/molmScmm(强)=+m,++-m,-m(弱)=m=(+m,++-m,-)=m/m=c(离子)/c(电解质)=m,ici(离子)二、离子平均活度a，离子平均活度系数a(电解质)=a=(m/my)其中=++-)/(mma三、Debye极限公式221iizmIIAzzln离子强度mm/1)(四、可逆电池热力学(ΔrGm)T,p=–Wr’=nFEpmrTEnFSpmrrTEnFTSTQ反应平衡时，ΔrGm=0，RTnFEKOOexp五、能斯特公式iianFRTEElnOROROaanFRTlnO六、电极的极化a=r+c=r-（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=TΔrSmB1501.010001.0500)()()/()/(12212,1,RcRcccmm2.解3.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。6.1mol·kg-1K4Fe(CN)6溶液的离子强度()(A)10(B)7(C)4(D)15mol·kg-17.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)Ey+0.059/2(B)Ey-0.059/2(C)0(D)Ey+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-19.按书写习惯，下列电池E=()VPt|H2(py)|HI(m1=0.01mol·kg-1)|AgI|Ag-Ag|AgI|HI(m2=0.001mol·kg-1)|H2(py)|Pt(A)0.118(B)-0.059(C)0.059(D)-0.11810.已知Cu2++2eCu1y=0.337VCu++eCu2y=0.521V求Cu2++eCu+的3y=()V-0.1180.1539.解：电池反应：HI(m2)HI(m1)E=2×0.059lg(0.001/0.01)=–0.118V10.解：F3y=2F1y–F2y=0.153V11.电池Hg(l)-Hg2Cl2(s)|HCl(a)|Cl2(py)-Pt在25℃a=0.1时的电动势E=1.135Va=0.01时的电动势E=________V1.135C11.解：电池反应：2Hg(l)+Cl2(py)Hg2Cl2(s)E=Ey12.解：电池反应：H2(g,py)+1/2O2(g,py)H2O(l)E=Ey12.有两个电池的电动势,正确的是（）(1)H2(py)|KOH(0.1mol·kg-1)|O2(py)E1(2)H2(py)|H2SO4(0.01mol·kg-1)|O2(py)E2(A)E1E2(B)E1E2(C)E1=E2(D)不能确定15.已知25℃，py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(py)1/2Cu2+(a=1)+Cl-(a=1)E1(2)Cu(s)+Cl2(py)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=4E2B230kJ15.解:ΔrHm=ΔrGm+TΔrSm=15080=230kJ16.将铁粉，镉粉丢入含Fe2+(0.1molkg-1)和Cd2+(0.001molkg-1)的溶液中,已知y(Fe2+/Fe)=0.44V,y(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。DVFeFRTFeFeFeFe470.0]ln[2)/()/(22O2VCdFRTCdCdCdCd491.0]ln[2)/()/(22O2电极电势越低,越易被氧化!18.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氧化升高降低例4、已知NaCl,KNO3,NaNO3在稀溶液中的m依次为1.2610-2，1.4510-2，1.2110-2Sm2mol-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0.1moldm-3HCl溶液电阻是0.01moldm-3NaCl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-)=1.2610-2Sm2mol-1m(KNO3)=m(K+)+m(NO3-)=1.4510-2Sm2mol-1m(NaNO3)=m(Na+)+m(NO3-)=1.2110-2Sm2mol-1∵KCl溶液中t+=t-∴m(K+)=m(Cl-)∴m(KCl)=m(K+)+m(Cl-)=2m(K+)=m(NaCl)+m(KNO3)m(NaNO3)=1.510-2Sm2mol-1m(K+)=m(Cl-)=0.7510-2Sm2mol-1m(Na+)=m(NaCl)m(Cl-)=0.5110-2Sm2mol-1m(NO3-)=m(KNO3)m(K+)=0.7010-2Sm2mol-135)()(NaClHCl01.0)(1.0)()2(NaClHClmmm(HCl)=351.2610-20.1=4.4110-2Sm2mol-1例6.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Ky(3)设将过量的细Ag粉加到浓度为0.05molkg-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y(Ag+/Ag)=0.7991V,y(Fe3+/Fe2+)=0.771V解：(1)设计电池：Pt|Fe3+(a3),Fe2+(a2)||Ag+(a1)|Ag(s)(2)Ey=y(正)y(负)=0.79910.771=0.0281V988.2expOORTnFEK(3)设Ag+的浓度为m2OOO)/(/)05.0(988.2mmmmKm=0.044mol·kg-1平衡时0.05-mmm设=1Ag++Fe2+Ag(s)+Fe3+例7.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y(Zn2+/Zn)=0.763V，求y(PbSO4/Pb)(2)已知25℃时，PbSO4的Kap=1.5810-8,求y(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)2eZn2+(m+)正极：PbSO4(s)+2ePb(s)+SO42-(m-)电池反应：PbSO4(s)+Zn(s)=Pb(s)+ZnSO4(m)Ey=0.5477+0.0591lg(0.380.01)=0.4046VEy=y(PbSO4/Pb)y(Zn2+/Zn)=0.4046Vy(PbSO4/Pb)=0.358V)(ln2)1(4OZnSOaFRTEE)/ln(5477.0OOmmFRTE(2)对于PbSO4电极，其电极反应为：PbSO4(s)=Pb2++SO42-rGm,1y=RTlnKapPb2++2ePb(s)rGm,2y=2Fy(Pb2+/Pb)PbSO4(s)+2e=Pb(s)+SO42-rGmy=?rGmy=rGm,1y+rGm,2y2Fy(PbSO4/Pb)=RTlnKap2Fy(Pb2+/Pb)y(PbSO4/Pb)=(RT/2F)lnKap+y(Pb2+/Pb)y(Pb2+/Pb)=0.358–0.0128ln1.58×10-8y(Pb2+/Pb)=0.127V)/ln(OOmmFRTEE)050.0lg(0591.04046.05230.0=0.200(3)已知Ey=0.4046V,E=0.5230V,m=0.050mol·kg-1例8.在25℃时，电池(Pt)H2(py)|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Ky(2)金属银在=0.809,m=1mol·kg-1HCl中所能产生的H2的平衡分压2OlnHClanFRTEE2OO)/ln(22mmFRTE解：(1)反应H2(g)+2AgCl(s)=2Ag(s)+2HCl(m)V3522.0Ey=0.2224V将Ey=0.2224V代入下式7OO10304.32expRTFEK(2)反应2Ag(s)+2HCl(m)=H2(g)+2AgCl(s)4OO27O)/(/)(10304.31mmpHpKPapHp3O7421030.110304.3)1809.0()(例9.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2.126104Pa，已知y(AgBr/Ag)=0.071V，求电极的y(Br2(g,py)|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=0.9940VEy=y(Br2(l)|Br-)y(AgBr/Ag)=0.9940Vy(Br2(l)|Br-)=1.065V对应电极反应：Br2(l)+2e2Br-(1)Br2(l)+2e2Br-y(Br2(l)|Br-)=1.065VrGm(1)=2Fy(1)(2)Br2(l)=Br2(g,p