电化学思考课后答案第七章
思考题
1. 研究氢电极过程和氧电极过程有什么实际意义？
答：在电化学研究和电化学测试中，标准氢电极的电极电位是公
认的电极电位基准；氯碱工业，燃料电池，电镀，电解，金属腐
蚀等过程都与氢电极和氧电极的反应过程有密切关系，有些会带
来危害，有些会带来好处。因此，为了合理地应用氢电极和氧电
极过程为人类服务，有必要对氢电极过程和氧电极过程进入深入
的研究。
2. 为什么氢电极和氧电极的反应历程在不同条件下会有较大差别？
答：氢电极和氧电极的反应历程非常复杂，在电极过程中，存在
各种中间步骤和中间产物，一旦反应条件发生改变，反应就会发
生变化，控制步骤也可能发生变化，产物也因此不同。 所以氢电
极和氧电极的反应历程在不同条件下，会有较大差别。
3. 析氢过程的反应机理有哪几种理论？试推导出它们的动力学公
式，并说明它们各自适用范围。
答：迟缓放电机理、迟缓复合机理、电化学脱附机理
迟缓放电机理动力学公式推导：
迟缓放电机理认为电化学步骤是整个电极过程的控制步骤，于是
可以认为电化学极化方程式适用于氢离子的放电还原过程。当
0c j j 时，可直接得到
0ln ln H c RT RT j j aF aF 或 02.3 2.3lg lg H c RT RT j j aF aF
一般情况下a =0.5，将a 的树脂代入上式，则有
0 2.32 2.32lg lg H c RT RT j j F F
若令 0
2.32lg 2.32RT j a F RT b F 则原式变为
lg H c a b j 迟缓复合机理： 假定复合脱附步骤是控制步骤，吸附氢的表面覆盖度按照下式比较缓慢地随过电位而变化： 0
=exp MA MA H F RT 则有 2.3lg 2H c RT C j F
同理，假定氢原子的表面覆盖度很大，以至于可以认为1MA ，
若将其代入电化学脱附的反应速度式，经过取对数整理得：（电化学脱附机理）
2.3
lg H c RT C j aF
迟缓放电机理是在汞电极上进行的，所得结论对汞电极上的
析氢反应完全适用。对于吸附氢原子表面覆盖度小的高过电位金
属也适用。迟缓复合机理和电化学脱附机理只适用于对氢原子有
较强吸附能力的低过电位金属和中过电位金属。
4. 举出实验依据说明在汞电极上，析氢过程是符合迟缓放电机理的。
答：用迟缓放电机理可以解释在汞上的析氢过电位与pH值之间的关系：实验曲线在pH=7附近发生转折，当pH<7时，pH值升高，析氢过电位升高；而当pH>7时，pH值升高，析氢过电位降低。
迟缓放电机理还可以解释，在稀浓度的纯酸溶液中，析氢过电位不随H+浓度的变化而变化；在浓度较高的纯酸溶液中，析氢过电位随H+浓度升高而降低。
5.氢的阳极氧化过程有什么特点？
答：一般认为，氢在浸于溶液中的光滑电极上进行氧化反应的历程，应包括以下几个单元步骤。①分子氢溶解于溶液中并向电极表面进行扩散。②溶解的氢分子在电极表面上离解吸附，形成吸附氢原子。③吸附氢原子发生电化学氧化。
6.写出氧电极的阴极过程和阳极过程的总反应式。为什么它们的反
应历程相当复杂？
答：阳极氧化：2H 2O O2 + 4H+ + 4e（酸）
4OH-O
+ 2H2O + 4e（碱）
阴极还原：O 2 + 4H+ + 2e 2H2O （酸）
O 2 + 2H2O + 4e 4OH-（碱）
①它们的反应历程相当复杂是因为有4个电子参加，多电子电
化学反应，存在各种中间步骤和中间产物。②氧电极反应的可逆性很小，几乎无法在热力学平衡电位附近研究氧电极反应的动力学规律，甚至很难用实验的手段测得准确的氧电极反应的平衡电位。③由于氧电极过程总伴随有较大的过电位，电极表面上发生
氧或氧粒子吸附甚至会生成氧化物层。
④氧的阳极反应析出反应需要在比氧的平衡电位更正的电位
下才能实现。
7.氧阴极还原反应的基本历程如何？有什么特点？
答：（1）中间产物为H2O2或HO2-
在酸性及中性溶液中，基本历程为
①O2 + 2H+ + 2e →H2O2
②H2O2 + 2H+ + 2e →2H2O
或H202→ 1/2O2+OH-
在碱性溶液中，基本反应历程为
①O2 + H2O + 2e → H2O- + OH-
②HO2- + H2O + 2e →3OH-
或HO2- →1/2O2 + OH-
（2）中间产物为吸附氧或表面氧化物
当以吸附氧为中间产物时，基本反应历程为
①O2→ 2MO吸
②MO吸+ 2H+ + 2e → H2O（酸性溶液）
MO吸+ H2O + 2e → 2OH-（碱性溶液）
当表面氧化物（或氢氧化物）为中间产物时，基本历程为
①M + H2O + 1/2O2→ M(OH)2
②M(OH)2 + 2e → M + 2OH-
区别上述两类反应历程的主要方法，是检查反应中是否有中间产物存在。
习题
1.用镍作阴极电解0.5mol/L H2SO4水溶液，当20℃，电极电位为
-0.479V时，阴极电流密度与析氢过电位各是多少？已知在镍上析氢时的a值是0.63V，b值是0.11V。
解：
2.25℃时，用钛板作阴极分别在pH=3和pH=5的钛盐溶液中，以恒
定的电流密度电解析氢。问在两种溶液中钛上的析氢过电位相差多少伏？假设两种溶液的总浓度相同，
电位相同，a值均为0.48.
1
如果想在不改变溶液pH值得前提下，使钛在两种溶液中的析氢过电位相等，可以采取什么措施？
3.2×10-2A/cm2时，如果j0=1×10-4A/cm2，a=0.5。求两者的过电位
各是多少？并用电化学基本原理说明两者为什么不同？
4.已知氧在Ir电极上析出的反应历程分为以下几个步骤：
H 2O OH + H+ + e （A）
OH O + H+ + e （B）
2O O 2（C）
在较低过电位区内，实验测得塔菲尔公式中的b值为4.6
3RT
F
试证明步骤（B）是速度控制步骤。
5.实验测得25℃时pH=1的酸性水溶液中，氢在某金属上析出的极
化曲线符合塔菲尔关系，且a值为0.7V，b值为0.128V。试说明该电极过程的机理。并计算该电极反应的交换电流密度和外电流密
度为1mA/
cm2时的极化电位。
.
电化学练习题练习题及答案
第七章电化学练习题 一、是非题，下列各题的叙述是否正确，对的画√错的画× 1、设ZnCl 2水溶液的质量摩尔浓度为b ，离子平均活度因子为 ± γ，则离子平均活度θγαb b B ±=34。（ ） 2、298K 时，相同浓度（均为）的KCl 、CaCl 2和LaCl 3三种电解质水溶液，离子平均活度因子最大的是LaCl 3。（ ） 3、 BaCl 2水溶液，其离子强度I=。（ ） 4、实际电解时，在阴极上首先发生还原作用的是按能斯特方程计算的还原电势最大者。（ ） 5、对于一切强电解质溶液—I Z AZ -+-=±γln 均适用。（ ） 6、电解质溶液与非电解质溶液的重要区别是电解质溶液含有由电解质离解成的正负离子。（ ） 7、电解质溶液可以不偏离理想稀溶液的强电解质溶液。（ ） 8、离子迁移数 t ++t -<1。（ ） 9、离子独立移动定律只适用于无限稀的强电解质溶液。（ ） 10、无限稀薄时，KCl 、HCl 和NaCl 三种溶液在相同温度、相 同浓度、相同单位电场强度下，三种溶液中的Cl －迁移数 相同。（ ） 11、在一定的温度和较小的浓度情况下，增大弱电解质溶液的 浓度，则该弱电解质的电导率增加，摩尔电导率减少。（ ）
12、用Λm 对C 作图外推的方法，可以求得HAC 的无限稀释之摩尔电导。（ ） 13、恒电位法采用三电极体系。（ ） 14、对于电池()() ()() s Ag b AgNO b NO Ag s Ag 2313，b 较小的一端 为负极。（ ） 15、一个化学反应进行时，10220--=?mol KJ G m r ..，如将该化学反应安排在电池中进行，则需要环境对系统做功。（ ） 16、原电池在恒温、恒压可逆的条件下放电时，0=?G 。（ ） 17、有能斯特公式算得电池的E 为负值，表示此电池反应的方向是朝正向进行的。（ ） 18、电池()()()() s Ag s AgCl kg mol Cl Zn s Zn 01002012.,..,=±-γ其反应为 ()()()()010*******.,..,=+→+±-γkg mol ZnCl s Ag s Zn s AgCl ， 所以其电动势的计算公式为 ()010020222..ln ln ?-=-=F RT E F RT E E ZnCl θθα。（ ） 19、标准电极电势的数据就是每个电极双电层的电势差。（ ） 20、电池反应的E 与指定电池反应计量方程式的书写无关，而 电池反应的热力学函数m r G ?等则与指定电池反应计量方 程式的书写有关。（ ） 21、锌、银两金属片同时插入HCl 水溶液中，所构成的电池是可逆电池。（ ） 22、电解池中阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。（ ）
物理化学第五版课后习题答案
第七章 电化学 7－1．用铂电极电解CuCl 2溶液。通过的电流为20 A ，经过15 min 后，问：（1）在阴极上能析出多少质量的Cu (2) 在阳阴极上能析出多少体积的27℃, 100 kPa 下的Cl 2(g ) 解：(1) m Cu ＝201560635462.F ???＝ g n Cu ＝201560 2F ??＝ mol (2) 2Cl n ＝2015602F ??＝ mol 2Cl V ＝00932830015 100 .R .??＝ dm 3 7－2．用Pb (s )电极电解Pb (NO 3) 2溶液，已知溶液浓度为1g 水中含有Pb (NO 3) ×10－2g 。通电一段时间，测得与电解池串联的银库仑计中有的银沉积。阳极区溶液质量为，其中含有Pb (NO 3) ，计算Pb 2+的迁移数。 解： M [Pb (NO 3) 2]＝ 考虑Pb 2+：n 迁＝n 前－n 后＋n e ＝262501151166103312098(..)..--??－11513312098..＋01658 21078682 ..? ＝×10－3－×10－3＋×10－4 ＝×10－4 mol t ＋ (Pb 2+)＝ 4 4 36823107685310..--??＝ 考虑3NO -： n 迁＝n 后－n 前 ＝1151 3312098..－262501151166103312098(..)..--??＝×10－3 mol t －(3 NO -)＝4 4 40030107658310..--??＝ 7－3．用银电极电解AgNO 3溶液。通电一段时间后，阴极上有 g 的Ag 析出，阳极区溶液溶液质量为，其中含AgNO 3 g 。已知通电前溶液浓度为1kg 水中溶有的AgNO 3。求Ag +和3NO -的迁移数。 解： 考虑Ag +： n 迁＝n 前－n 后＋n e ＝3233760236739101698731(..)..--??－023********..＋0078 1078682 .. ＝×10－3－×10－3＋×10－4 ＝×10－4 mol
电化学思考课后答案第七章
思考题 1. 研究氢电极过程和氧电极过程有什么实际意义？ 答：在电化学研究和电化学测试中，标准氢电极的电极电位是公 认的电极电位基准；氯碱工业，燃料电池，电镀，电解，金属腐 蚀等过程都与氢电极和氧电极的反应过程有密切关系，有些会带 来危害，有些会带来好处。因此，为了合理地应用氢电极和氧电 极过程为人类服务，有必要对氢电极过程和氧电极过程进入深入 的研究。 2. 为什么氢电极和氧电极的反应历程在不同条件下会有较大差别？ 答：氢电极和氧电极的反应历程非常复杂，在电极过程中，存在 各种中间步骤和中间产物，一旦反应条件发生改变，反应就会发 生变化，控制步骤也可能发生变化，产物也因此不同。 所以氢电 极和氧电极的反应历程在不同条件下，会有较大差别。 3. 析氢过程的反应机理有哪几种理论？试推导出它们的动力学公 式，并说明它们各自适用范围。 答：迟缓放电机理、迟缓复合机理、电化学脱附机理 迟缓放电机理动力学公式推导： 迟缓放电机理认为电化学步骤是整个电极过程的控制步骤，于是 可以认为电化学极化方程式适用于氢离子的放电还原过程。当 0c j j 时，可直接得到 0ln ln H c RT RT j j aF aF 或 02.3 2.3lg lg H c RT RT j j aF aF
一般情况下a =0.5，将a 的树脂代入上式，则有 0 2.32 2.32lg lg H c RT RT j j F F 若令 0 2.32lg 2.32RT j a F RT b F 则原式变为 lg H c a b j 迟缓复合机理： 假定复合脱附步骤是控制步骤，吸附氢的表面覆盖度按照下式比较缓慢地随过电位而变化： 0 =exp MA MA H F RT 则有 2.3lg 2H c RT C j F 同理，假定氢原子的表面覆盖度很大，以至于可以认为1MA ， 若将其代入电化学脱附的反应速度式，经过取对数整理得：（电化学脱附机理） 2.3 lg H c RT C j aF 迟缓放电机理是在汞电极上进行的，所得结论对汞电极上的 析氢反应完全适用。对于吸附氢原子表面覆盖度小的高过电位金 属也适用。迟缓复合机理和电化学脱附机理只适用于对氢原子有 较强吸附能力的低过电位金属和中过电位金属。 4. 举出实验依据说明在汞电极上，析氢过程是符合迟缓放电机理的。
物理化学第七章课后答案完整版
第七章电化学 7.1用铂电极电解溶液。通过的电流为20 A，经过15 min后，问：（1）在阴极上能析出多少质量的?(2) 在的27 ?C，100 kPa下的？ 解：电极反应为 电极反应的反应进度为 因此： 7.2在电路中串联着两个电量计，一为氢电量计，另一为银电量计。当电路中通电1 h后，在氢电量计中收集到19 ?C、99.19 kPa的；在银电量计中沉积。用两个电量计的数据计算电路中通过的电流为多少。 解：两个电量计的阴极反应分别为 电量计中电极反应的反应进度为 对银电量计
对氢电量计 7.3用银电极电解溶液。通电一定时间后，测知在阴极上析出的，并知阴极区溶液中的总量减少了。求溶液中的和。 解：解该类问题主要依据电极区的物料守恒（溶液是电中性的）。显然阴极区溶液中的总量的改变等于阴极析出银的量与从阳极迁移来的银的量之差： 7.4用银电极电解水溶液。电解前每溶液中含。阳极溶解下来的银与溶液中的反应生成，其反应可表示 为 总反应为 通电一定时间后，测得银电量计中沉积了，并测知阳极区溶液重，其中含。试计算溶液中的和。 解：先计算是方便的。注意到电解前后阳极区中水的量不变，量的改变为
该量由两部分组成（1）与阳极溶解的生成，（2）从阴极迁移到阳极 7.5用铜电极电解水溶液。电解前每溶液中含。通电一定时间后，测得银电量计中析出，并测知阳极区溶液重，其中含。试计算溶液中的和。 解：同7.4。电解前后量的改变 从铜电极溶解的的量为 从阳极区迁移出去的的量为 因此，
7.6在一个细管中，于的溶液的上面放入的溶液，使它们之间有一个明显的界面。令的电流直上而下通过该管，界面不断向下移动，并且一直是很清晰的。以后，界面在管内向下移动的距离相当于的溶液在管中所占的长度。计算在实验温度25 ?C下，溶液中的和。 解：此为用界面移动法测量离子迁移数 7.7已知25 ?C时溶液的电导率为。一电导池中充以此溶液，在25 ?C时测得其电阻为。在同一电导池中装入同样体积的质量浓度为的溶液，测得电阻为。计算（1）电导池系数；（2）溶液的电导率；（3）溶液的摩尔电导率。 解：（1）电导池系数为 （2）溶液的电导率 （3）溶液的摩尔电导率
第七章 电化学思考题答案
第七章电化学思考题 1.原电池在恒温恒压时可逆放电，ΔH与Q r的大小关系为ΔH Q r 。 A.＞ B.＜ C.= D.无法判断 2.下列原电池中，其电池电动势与氯离子的活度无关的是 A. Hg ∣ Hg2Cl2(s)∣KCl(a)∣Cl2(p)|Pt B. Zn∣ZnCl2(a)∣Cl2(p)|Pt C. Zn∣ZnCl2(a1)‖KCl(a2)∣Hg2Cl2(s) |Hg D Hg∣Hg2Cl2(s)∣KCl∣∣AgNO3∣Ag E Pt∣H2∣HCl∣Cl2∣Pt F Ag∣AgCl(s)∣KCl∣Cl2∣Pt 3.实验测得浓度为0.200mol·dm-3的HAc溶液的电导率为0.07138S·m-1，该溶液的摩尔电导率Λm(HAc)为 A.0.3569S·m2·mol-1 B. 0.0003569S·m2·mol-1 C. 0. 356.9S·m2·mol-1 D. 0.01428S·m2·mol-1 4.当电流通过一含有金属离子的电解质溶液时，在阴极上析出的金属量正比于下列因素中的____ A 阴极表面积 B 通过的电量 C 电解质的浓度 D 电流密度 5.电池反应2H2（g）+O2(g)→2H2O(l) E1 H2（g）+1/2O2(g)→H2O(L) E2则有：____ A E1=1/2E2 B E1=E2 C E1=2E2 D 不能确定 6.电池Cu∣Cu2+∣∣Cu+,Cu2+∣Pt和电池Cu∣Cu+∣∣Cu+,Cu2+∣Pt的电池反应均可写成：Cu+Cu2+→2Cu+，此两电池的____ A △r G0m和E0均相等 B △r G0m相同，E0不同 C△r G0m不同，E0相同 D △r G0m和E0均不同 7.一蓄水铁箱上被腐蚀了一个洞，今用一金属片焊接在洞外面以堵漏，为了延长铁箱的寿命，选用哪种金属片为好？ A铜片 B 铁片 C 镀锡铁片 D 锌片 8.在还原性酸性溶液中，锌的腐蚀速度较铁的小，其原因是 A E(Zn2+/Zn 平)＜E(Fe2+/Fe 平) B E(Zn2+/Zn)＜E(Fe2+/Fe) C E(H+/H2平,Zn)＜E(H+/H2平,Fe) D E(H+/H2 , Zn)＜E(H+/H2,Fe)
物理化学答案——第七章-电化学
第七章 电化学 （一）基本公式和内容提要 1 Faraday （法拉第）定律 定义：当电流通过电解质溶液时，通过每个电极的电量与发生在该电极上电极反应的物质的量成正比。 Q = nzF 2 离子迁移数 定义：每种离子所传输的电量在通过溶液的总电量中所占的分数，以t 表示 Q r t Q r r ++++- = = +, Q r t Q r r ---+- = = + 3 电导G ，电导率κ，摩尔电导率m Λ 1 I G R U -== 1 κρ = ， A G l κ = m m V c κ κΛ== 1 c e l l l K R R A κρ == = 其中，cell l K A = 为电导池常数，c 为电解质的浓度，单位是mol/m 3 4 离子独立运动定律 m ∞Λ = ｖ+()m A λ∞+ + ｖ-()m B λ∞ - 对于强电解质，在浓度较低的范围内，有下列经验关系（科尔劳乌施经验关系）： (1m m β ∞ Λ=Λ- 对于弱电解质： m m α∞ Λ=Λ （其中，α为解离度） 5 离子平均活度a ±和离子平均活度系数γ± 电解质的活度：(/)v v v v a a a a m m θγ+ - +-±±±=== 其中，1/()v v v γγγ+-±+-= ， 1/()v v v m m m +- ±+-= 6 德拜-休克尔极限公式 ln Az z γ±+- =-
式中I 为溶液离子强度21 2 i i I m z = ∑；在298 K 的水溶液中，1 122 1.172kg mol A - =，上式 适用于10.01m ol kg I -≤ 的稀溶液。 7 可逆电池热力学 r m G n E F θθ ?=- (只做电功) r m G nEF ?=-(只做电功) ln R T E K nF θθ = ()( )r m r m p p G E S nF T T ????=-=?? 式中，( )p E T ??是电池电动势随温度的变化率，称为电池电动势的温度系数。 ( )R r m p E Q T S nF T T ?=?=? R Q ：定温条件下，电池反应的可逆热效应。判断电池放电是吸热还是防热，可以根据电池 的温度系数( )p E T ??的正负来确定。该条件下的R Q 是在定温、定压、非体积功不为零的条件 下得到的。而热力学中m p r Q H =?，此时的p Q 是在定温、定压、非体积功为零的条件下得到的。电池反应的m r H ?，根据热力学的关系，可得如下的关系式。 ()r m r m r m p E H G T S nEF nFT T ??=?+?=-+? 8 电极电势?和可逆电池电动势E O x R e d ze - →氧化态()+还原态() ln a R T zF a θ ??=- 还原态氧化态 （电极电势的表达式） C D G H c d g h +=+ G H C D ln g h c d a a R T E E zF a a θ =- （能斯特方程） 9 析出电势 ??η??η=+=-阳阳，析出阳，可逆阴 阴，析出阴，可逆 实际分解电压：
物理化学第七章课后题答案
第七章 电化学 7.1 用铂电极电解 溶液。通过的电流为20 A ，经过15 min 后，问：（1） 在阴极上能析出多少质量的?(2) 在的27 ?C ，100 kPa 下的 ？ 解：电极反应为 电极反应的反应进度为 因此： 7.2 用Pb (s)电极电解23)(NO Pb 溶液，已知溶液浓度为1g 水中含有23)(NO Pb g 2 10 66.1-?。通电一段时间，测得与电解池串联的银库仑计中含有0.1658g 的银 沉积。阳极区的溶液质量为62.50g ，其中含有23)(NO Pb 1.151g ，计算+2Pb 的迁移数。 解：电极反应为：阳极 -++?e Pb Pb 22 阴极 Pb e Pb ?+-+22 对阳极区的+2Pb 进行物料衡算得)b (2+P n 电解前，)b (2+P n 电解后和)b (2+P n 反应，最后 479.01) b ) b -)b )(2222=+= + + + + P n P n P n Pb t （（（反应电解后电解前
7.3用银电极电解溶液。通电一定时间后，测知在阴极上析出的 ，并知阴极区溶液中的总量减少了。求溶液中的和 。 解：解该类问题主要依据电极区的物料守恒（溶液是电中性的）。显然阴极区溶液中的总量的改变等于阴极析出银的量与从阳极迁移来的银的量 之差： 7.5已知25 ?C时溶液的电导率为。一电导池 中充以此溶液，在25 ?C时测得其电阻为。在同一电导池中装入同样体积的质量浓度为的溶液，测得电阻为。计算（1）电导池系数；（2）溶液的电导率；（3）溶液的摩尔电导率。 解：（1）电导池系数为 （2）溶液的电导率 （3）溶液的摩尔电导率
物理化学第7章-电化学参考答案
第7章 电化学 习题解答 1. 将两个银电极插入AgNO 3溶液，通以0.2 A 电流共30 min ，试求阴极上析出Ag 的质量。 解：根据B ItM m zF = 得 Ag Ag 0.23060107.87 g 0.4025 g 196500 ItM m zF ???= = =? 2. 以1930 C 的电量通过CuSO 4溶液，在阴极有0.009 mol 的Cu 沉积出来，问阴极产生的H 2的物质的量为多少？ 解：电极反应方程式为： 阴极 2Cu 2e Cu(s)+ -+→ 阳极 222H O(l)H (g)2OH 2e -- →++ 在阴极析出0.009 mol 的Cu ，通过的电荷量为: Cu Q (0.009296500) C 1737 C nzF ==??= 根据法拉第定律，析出H 2的物质的量为 2H Cu 19301737 mol 0.001 mol 296500 Q Q Q n zF zF --= = ==? 3. 电解食盐水溶液制取NaOH ，通电一段时间后，得到含NaOH 1 mol/dm 3 的溶液0.6 dm 3 ， 同时在与之串联的铜库仑计上析出30.4 g 铜，试问制备NaOH 的电流效率是多少？ 解：根据铜库仑计中析出Cu(s)的质量可以计算通过的电荷量。 Cu Cu 30.4 mol 0.957 mol 11 63.5 2 m n M = ==?电 理论上NaOH 的产量也应该是0.957 mol 。而实际所得NaOH 的产量为 (1.0×0.6) mol = 0.6 mol 所以电流效率为实际产量与理论产量之比，即 0.6 100%62.7%0.957 η= ?= 4. 如果在10×10 cm 2 的薄铜片两面镀上0.005 cm 厚的Ni 层[镀液用Ni(NO 3)2]，假定镀层能均匀分布，用2.0 A 的电流强度得到上述厚度的镍层时需通电多长时间？设电流效率为 96.0%。已知金属的密度为8.9 g/cm 3 ，Ni(s)的摩尔质量为58.69 g/mol 。 解：电极反应为： 2+Ni (aq)2e Ni(s)-+= 镀层中含Ni(s)的质量为： (10×10 ×2×0.005 ×8.9) g =8.9 g
第7章 电化学习题答案
第7章 电化学 7.1 用铂电极电解CuCl 2溶液。通过的电流为20 A ，经过15 min 后，问：（1）在阴极上能析出多少质量的Cu? (2) 在27 °C ，100 kPa 下阳极上能析出多少体积的Cl 2（g ）？ 解： Pt 电极电解CuCl 2溶液时的电极反应，为 电极反应的反应进度为 因此： 7.2 用Pb(s)电极电解Pb （NO 3）2溶液，已知溶液浓度为1 g 水中含有Pb （NO 3）2 1.66 × 10-2 g 。通电一定时间后，测得与电解池串联的银库仑计中有0.1658g 的银沉积。阳极区的溶液质量为62.50 g ，其中含有Pb （NO 3）2 1.151g ，计算Pb 2+的迁移数。 解：1231 229.331])(NO [9.107)(--∙=∙=mol g Pb M mol g Ag M 用Pb （s ）电极电解Pb （NO 3）2溶液时的阳极反应为 -++→e Pb Pb 22 设电解过程中水量保持不变，电解前阳极区Pb （NO 3）2的物质的量为 mol mol mol g Pb Pb n 3 12 232310075.322.3310184.122.331)] 151.150.62(11066.1[])(NO M[])(NO m[---⨯==∙-⨯⨯==电解前 电解后阳极区Pb （NO 3）2的物质的量为
mol 10475.3mol 22 .331151 .1])(NO M[])(NO m[3-2323⨯=== ）（电解后Pb Pb n 电解过程中因电极反应溶解下来的Pb 2+的物质的量为 mol mol Ag n n 3107683.0)9 .1071658.0(21)(21-⨯=⨯== 反应 Pb 2+迁移的物质的量 mol mol 4 3 10683.310475.3-7683.0075.3n -n n n --⨯=⨯+=+=）（电解后 反应电解前迁移 于是，479.0107683.010683.3n n )(342=⨯⨯== --+ mol mol Pb t 反应迁移 7.3 用银电极电解AgNO 3溶液。通电一定时间后，阴极上有0.078 g 的Ag （s ）析出，阳极区溶液质量为23.376 g ，其中AgNO 3 0.236g 。已知通电前溶液浓度为1 Kg 水中溶有7.39 g AgNO 3。求Ag +和NO 3-的迁移数。 解：131 94.169]NO [9.107)(--∙=∙=mol g Ag M mol g Ag M 用银电极电解AgNO 3溶液时，电极反应为 阳极- + +→e Ag Ag 阴极Ag e Ag →+-+ 电解过程中水量保持不变，电解前阳极区AgNO 3的物质的量为 mol mol mol g g n 313310006.194 .168171.094.168] 100039 .714.23[]]M[AgNO ]m[AgNO --⨯==∙⨯ ==电解前 电解后阳极区AgNO 3的物质的量为 mol 10389.1mol 94 .169236 .0]M[AgNO ]m[AgNO 3-33⨯=== ）（电解后n 电解过程中，阳极反应溶解Ag 的物质的量为 mol mol g 41 10229.78.107078 .0Ag M Ag m n --⨯=∙== ）（）（反应 Ag +迁移阳极区的物质的量为
第七章 电化学
第七章电化学 将锌片和铜片插入苹果就可以构成“水果电池”而对外输出电能。电能由何而来？化学能是如何转化为电能的？它们之间的转化有何规律？要回答这些问题，就必须研究电化学。电化学是研究化学现象与电现象之间的相互关系 ．．．．．．．．．．．．．．．．．，．以及化学能与电能相互转化规律的科 ．．．．．．．．．．．．．．．．学．，是物理化学重要的三级学科。 要完成化学能与电能的相互转化必须借助特殊装置-电化学装置(electrochemical apparatus)。电化学装置分为两类：将化学能转化为电能的装置称为原电池(galvanic cell)；将电能转化为化学能的装置称为电解池(electrolytic cell)。电化学装置通常由两个电极（electrode）和电解质溶液(electrolytic solution)构成。人们通常根据电势的高低将两个电极命名为正极和负极，电势高的为正极（positive electrode），电势低的为负极(negative electrode)；或者根据发生电化学反应的种类命名为阴极和阳极，其中，发生氧化反应的称为阳极(anode)，发生还原反应的称为阴极(cathode)。电极命名的对应关系列于表7.1中。 表7.1电极命名的对应关系 原电池电解池 正极阴极正极阳极 负极阳极负极阴极 (一) 电解质溶液 §7.1 电解质溶液导电机理 （1）电解质的电离理论 范特霍夫(Vant’ Hoff)在研究稀溶液渗透压时发现，对于HCl、HAc等物质，渗透压公式需修正为： π=（7.1） icRT 式中，i称为范特霍夫系数，其值总大于1。 1887年，阿伦尼乌斯(Arrhenius)大胆假设该类化合物在溶液中可以离解为带正或负电荷的微粒－离子(ion)，该过程称为电离(ionization)。他将可电离的化合物称为电解质(electrolyte)，不可电离的化合物称为非电解质（non-electrolyte）；他还建立了电离度（degree of ionization）概念，并根据电离度的大小将电解质分为强电解质（strong electrolyte）和弱电解质（weak electrolyte），从而建立了电解质电离理论。基于该理论人们建立了酸(acid)、碱(base)、盐(salt)的概念。因对溶液化学（solution chemistry）研究的突出贡献，阿伦尼乌斯获得1903年的化学诺贝尔奖。 （2）水合离子 电解质溶于水可以电离成阴离子(anion)和阳离子(cation)。在溶液中，离子与具有偶极(dipole)的水分子间产生静电吸引，使一部分水分子与离子结合产生水合(hydration)或溶剂合(solvation)作用形成水合层(hydration shell)。水合层可分为初级水合层(primary hydration
第七章 电化学习题及解答
第七章电化学习题及解答 第七章电化学习题及解答 1. 用铂电极电解CuCl2溶液。通过的电流为20 A，经过15 min后，问：（1）在阴 极上能析出多少质量的Cu ; (2) 在27℃，100 kPa下，阳极析出多少Cl2？解：电极反 应为 阴极：Cu2+ + 2e- = Cu 阳极: 2Cl- - 2e- = Cl2 电极反应的反应进度为ξ = Q/(ZF) =It / (ZF) 因此：mCu = MCu ξ = MCu It /( ZF) = 63.546×20×15×60/(2×96485.309)=5.928g VCl2 = ξ RT / p =2.328 dm3 2. 用银电极电解AgNO3溶液。通电一定时间后，测知在阴极上析出1.15g的Ag，并 知阴极区溶液中Ag+的总量减少了0.605g。求AgNO3溶液中的t (Ag+)和t (NO3-)。 解：解该类问题主要依据电极区的物料守恒（溶液是电中性的）。显然阴极区溶液 中Ag+的总量的改变D mAg等于阴极析出银的量mAg与从阳极迁移来的银的量m’Ag之差： DmAg = mAg - m’Ag m’Ag = mAg - DmAg t (Ag+) = Q+/Q = m’Ag / mAg = (mAg - DmAg)/ mAg = (1.15-0.605)/1.15 = 0.474 t (NO3-) = 1- t (Ag+) = 1- 0.474 = 0.526 3. 已知25 ℃时0.02 mol/L KCl溶液的电导率为0.2768 S/m。一电导池中充以此溶液，在25 ℃时测得其电阻为453Ω。在同一电导池中装入同样体积的质量浓度为 0.555g/L的CaCl2溶液，测得电阻为1050Ω。计算（1）电导池系数；（2）CaCl2溶液的电导率；（3）CaCl2溶液的摩尔电导率。 解：（1）电导池系数KCell 为 KCell = k R = 0.2768×453 =125.4 m-1 （2）CaCl2溶液的电导率 k = KCell /R = 125.4/1050 = 0.1194 S/m （3）CaCl2溶液的摩尔电导率Λm = k/C = 110.983×0.1194/(0.555×1000)= 0.02388 S・m2 ・mol-
第7章电化学练习题练习题及答案
第7章电化学练习题练习题及答案 第七章电化学练习题 一、是非题，下列各题的叙述是否正确，对的画√错的画× 1、设ZnCl 2水溶液的质量摩尔浓度为b ，离子平均活度因子为 ± γ，则离子平均活度θγαb b B ±=34。（） 2、298K 时，相同浓度（均为0.01mol.kg -1）的KCl 、CaCl 2和LaCl 3三种电解质水溶液，离子平均活度因子最大的是LaCl 3。（） 3、0.05mol.kg -1 BaCl 2水溶液，其离子强度I=0.03mol.kg -1。（） 4、实际电解时，在阴极上首先发生还原作用的是按能斯特方程计算的还原电势最大者。（） 5、对于一切强电解质溶液—I Z AZ -+-=±γln 均适用。（） 6、电解质溶液与非电解质溶液的重要区别是电解质溶液含有由电解质离解成的正负离子。（） 7、电解质溶液可以不偏离理想稀溶液的强电解质溶液。（） 8、离子迁移数 t ++t -<1。（） 9、离子独立移动定律只适用于无限稀的强电解质溶液。（） 10、无限稀薄时，KCl 、HCl 和NaCl 三种溶液在相同温度、相 同浓度、相同单位电场强度下，三种溶液中的Cl －迁移数 相同。（） 11、在一定的温度和较小的浓度情况下，增大弱电解质溶液的 浓度，则该弱电解质的电导率增加，摩尔电导率减少。（） 12、用Λm 对C 作图外推的方法，可以求得HAC 的无限稀释之摩尔电导。（） 13、恒电位法采用三电极体系。（） 14、对于电池()() ()() s Ag b AgNO b NO Ag s Ag 2313，b 较小的一端为
负极。（） 15、一个化学反应进行时，10220--=?mol KJ G m r ..，如将该化学反应安排在电池中进行，则需要环境对系统做功。（） 16、原电池在恒温、恒压可逆的条件下放电时，0=?G 。（） 17、有能斯特公式算得电池的E 为负值，表示此电池反应的方向是朝正向进行的。（） 18、电池()()()()s Ag s AgCl kg mol Cl Zn s Zn 01002012.,..,=±-γ其反应为 ()()()()010*******.,..,=+→+±-γkg mol ZnCl s Ag s Zn s AgCl ，所以其电动势的计算公式为 ()010020222..ln ln ?-=-=F RT E F RT E E ZnCl θθα。（） 19、标准电极电势的数据就是每个电极双电层的电势差。（） 20、电池反应的E 与指定电池反应计量方程式的书写无关，而 电池反应的热力学函数m r G ?等则与指定电池反应计量方 程式的书写有关。（） 21、锌、银两金属片同时插入HCl 水溶液中，所构成的电池是可逆电池。（） 22、电解池中阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。（） 23、H 2-O 2燃烧电池在酸性介质和碱性介质中，电极反应是一样的。（） 24、测量阳极过电位用恒电流法。（） 25、()()()012=?? =+s Pt p H H E θθα，是确定标准电极电势的国际惯例的规定值。（） 26、原电池E 的定义为：没有电流通过的条件下，原电池两极 的金属引线为同一种金属时，电池两端的电势差。（） 27、金属导体的电阻随温度升高而增大，电解质溶液的电阻随温度升高而减少。（） 28、用盐桥只能减少或消除一部分液体接界电势，而不能全部消
第七章电化学习题解答
第七章电化学 思考题解答 一、是非题 1．错2．错3．对4．错5．错6．错7．对8．对9．对10．错11．对12．错13．对14．对15．错16．错17．错 二、选择题 1．D 2．C 3．A 4．D 5．A 6．B 7．A 8．D 9．C 10．C 11．C 12．B 13．C 14．B 15．C 16．B 17．D 习题解答 1. 在K2SO4溶液中通过500C电量时，在阴极和阳极上分别生成KOH和H2SO4的质量是多少？ 解：n (KOH) = n (1/2 H2SO4)= Q/ F = 500C/ 96485C · mol1-= 0.0052 mol 所以m (KOH) = 0.0052 mol×56.106g · mol1-= 0.2917g m (1/2 H2SO4) = 0.0052 mol×49.035g · mol1-= 0.2550g 2. 在AgNO3溶液中插入两个银电极，通电前溶液中含AgNO3的量为0.001mol，通电后银电量计中有0.0007 mol的银析出。电解后阳极管中含AgNO3的量为0.0014 mol，计算Ag+和NO- 3 的迁移数。 解：用银电极电解AgNO3溶液时的电极反应为 阳极Ag →Ag++ e- 阴极Ag++ e-→Ag 在阳极管电解前Ag+的物质的量为0.001mol，电解时在阳极管中溶解下来的银的物质的量为0.0007mol，电解后阳极管中Ag+的物质的量为0.0014mol，所以阳极管中迁移出去的Ag+的物质的量为0.001mol + 0.0007mol − 0.0014mol= 0.0003mol t + = t (Ag+)= 0.0003mol/ 0.0007mol = 0.428 t -= t (NO- 3 )= 1 −t + = 1 − 0.428 = 0.572 3.已知298K时0.01mol · dm3-KCl溶液的电导率为0.1410S · m1-，装入电导池测得电阻为 4.2156Ω。装入HCl溶液时测得电阻为1.0326Ω，计算（1）电导池常数；（2）HCl溶液的电导率。 解：（1）由KCl的数据计算电导池常数 K cell = l/A = κ·R = 0.1410 S · m1-×4.2156Ω= 0.5944 m1- (2) 由电导池常数计算HCl溶液的电导率κ κ= K cell/ R = 0.5944 m1-/1.0326Ω = 0.5756 S · m1- 4. 某电导池分别盛以浓度均为0.001 mol · dm3-的HCl，NaCl和NaNO3溶液，测得电阻分别为468Ω，1580Ω和1650Ω。已知 m Λ(NaNO3)=121×104-S · m2· mol1-，计算（1）NaNO3溶液的电导率；（2）当电导池盛以0.001 mol · dm3-的HNO3溶液时的电阻及其摩尔电导率。 解：（1） m Λ= κ/c，所以
(完整版)第七章电化学答案
第七章电化学 第七章电化学 7.1用铂电极电解CuCl2溶液。通过的电流为20A， 经过15min后，问：⑴在阴极上能析出多少质量的Cu孑 ⑵在阳极上能析出多少体积的27C、 100kPa下的Cb(g) ? 解：⑴ 阴极反应：Cu2++2e=Cu 阳极反应：2Cl =Cl2+2e 电解反应：Cu2++2Cl = Cu + Cl2 溶液中通过的电量为：Q=I • = 20A K5>60s=18000C 由法拉第定律和反应进度知： Q n(Cu) m(Cu) / M (Cu) zF (Cu) (Cu) 18000C 64g/mol m^) 5.969g 2 96485.309C/mol ⑵ n(Cl2) (Cl 2) n(Cl2) n(Cl2) 0 (Cl2) 0.0933mol
一nRT 0.0933 8.314 300.15 3 V dm p 100 =2.328dm3 7.3用银电极电解AgNO3水溶液。通电一段时间后，阴极上有0.078g的Ag(s)析出，阳极区溶液质量23.376g,其中含AgNO3 0.236g。已知通电前溶液浓度为1kg水中溶有7.39g的AgNO s。求t(Ag+)和t(NO3 )。 解：方法一： 阳离子迁出阳极区的物质的量 t 发生电极反应的物质的量 电解后阳极区溶液质量23.376g,其中含AgNO? 0.236g,设电解前后水量不变，则电解前阳极区 AgNO3的量为： 电解过程阳极反应为：Ag = Ag ++e产生的Ag+溶入阳极 区。因此迁出阳极区的Ag+的物质的量为：n 迁出 n 电解前 n 电解后+n 反应 m(AgNO 3) 7.39 (23.376 1000 0.236) g =0.1710g 2