第八、九、十章电化学习题及参考答案

第八、九、十章电化学习题及参考答案

一、选择题

1．下列溶液中哪个溶液的摩尔电导最大：( )

A. 0.1 mol·dm−3 KCl 水溶液

B. 0.001 mol·dm−3 HCl 水溶液

C. 0.001 mol·dm−3 KOH 水溶液

D. 0.001 mol·dm−3 KCl 水溶液

2．在一定温度和较小的浓度情况下，增大强电解质溶液的浓度，则溶液的电导率κ与摩尔电

导Λm 变化为：( )

A. κ增大，Λm 增大

B. κ增大，Λm 减少

C. κ减少，Λm 增大

D. κ减少，Λm 减少3．分别将CuSO4、H2SO4、HCl、NaCl 从0.1 mol·dm−3降低到0.01 mol·dm−3，则Λm 变化最

大的是：( )

A. CuSO4

B. H2SO4

C. NaCl

D. HCl

4．用同一电导池测定浓度为0.01 和0.10 mol·dm−3 的同一电解质溶液的电阻，

前者是后者的10 倍，则两种浓度溶液的摩尔电导率之比为：( )

A. 1 : 1

B. 2 : 1

C. 5 : 1

D. 10 : 1

5．在Hittorff 法测迁移数的实验中，用Ag 电极电解AgNO3 溶液，测出在阳极部AgNO3 的浓度增加了x mol，而串联在电路中的Ag 库仑计上有y mol 的Ag析出, 则Ag+离子迁移数为：( ) A. x/y B. y/x C. (x-y)/x D. (y-x)/y

6．用同一电导池分别测定浓度为0.01 mol/kg 和0.1 mol/kg 的两个电解质溶液，其电阻分别为1000 Ω和500 Ω，则它们依次的摩尔电导率之比为：( )

A. 1 : 5

B. 5 : 1

C. 10 : 5

D. 5 : 10

7．在10 cm3浓度为1 mol·dm−3的KOH 溶液中加入10 cm3水，其电导率将：( )

A. 增加

B. 减小

C. 不变

D. 不能确定

8．下列电解质水溶液中摩尔电导率最大的是：( )

A. 0.001 mol/kg HAc

B. 0.001 mol/kg KCl

C. 0.001 mol/kg KOH

D. 0.001 mol/kg HCl 9．浓度均为m 的不同价型电解质，设1-3 价型电解质的离子强度为I1，2-2 价型电解质的离子强度为I2，则：( )

A. I1 < I2

B. I1 = I2

C. I1= 1.5I2

D. 无法比较I1 和I2 大小

10．在25℃，0.002 mol/kg 的CaCl2 溶液的离子平均活度系数(γ±)1，0.02 mol/kg CaSO4 溶液的离子平均活度系数(γ±)2，那么：( )

A. (γ±)1 < (γ±)2

B. (γ±)1 > (γ±)2

C. (γ±)1 = (γ±)2

D. 无法比较大小

11．下列电解质溶液中，离子平均活度系数最大的是：( )

A. 0.01 mol/kg NaCl

B. 0.01 mol/kg CaCl2

C. 0.01 mol/kg LaCl3

D. 0.01 mol/kg CuSO4 12．0.001 mol/kg K2SO4 和0.003 mol/kg 的Na2SO4 溶液在298 K 时的离子强度是：( )

A. 0.001 mol/kg

B. 0.003 mol/kg

C. 0.002 mol/kg

D. 0.012 mol/kg

13．下列说法不属于可逆电池特性的是：( )

A. 电池放电与充电过程电流无限小

B. 电池的工作过程肯定为热力学可逆过程

C. 电池内的化学反应在正逆方向彼此相反

D. 电池所对应的化学反应Δr G m = 0

14．下列电池中，哪个电池的电动势与Cl−离子的活度无关？( )

A. Zn│ZnCl2(aq)│Cl2(g)│Pt

B. Zn│ZnCl2(aq)‖KCl(aq)│AgCl(s)│Ag

C. Ag│AgCl(s)│KCl(aq)│Cl2(g)│Pt

D. Hg│Hg2Cl2(s)│KCl(aq)‖AgNO3(aq)│Ag

15．下列电池中，哪个电池反应不可逆：( )

A. Zn|Zn2+||Cu2+| Cu

B. Zn|H2SO4| Cu

C. Pt,H2(g)|HCl(aq)|AgCl,Ag

D. Pb,PbSO4|H2SO4|PbSO4,PbO2

16．下列反应AgCl(s) + I−→AgI(s) + Cl−其可逆电池表达式为：( )

A. AgI(s) |I−| Cl−| AgCl(s)

B. AgI(s) | I−|| Cl−| AgCl(s)

C. Ag(s),AgCl(s) | Cl−|| I−| AgI(s),Ag(s)

D. Ag(s),AgI(s) | I−|| Cl−| AgCl(s),Ag(s)

17．电池电动势与温度的关系为：E/V=1.01845−4.05×10-5(t/℃-20)−9.5×10-7(t/℃-20)2, 298 K 时电池可逆放电，则：( )

A. Q > 0

B. Q < 0

C. Q = 0

D. 不能确定

18．某燃料电池的反应为：H2(g) ＋O2(g) → H2O(g) 在400 K 时的Δr H m 和Δr S m

分别为−251.6 kJ/mol 和−50 J/(K·mol)，则该电池的电动势为：( )

A. 1.2 V

B. 2.4 V

C. 1.4 V

D. 2.8 V

19．若某电池反应的热效应是负值，那么此电池进行可逆工作时，与环境交换的热：( ) A. 放热 B. 吸热 C. 无热 D. 无法确定

20．某电池在标准状况下，放电过程中，当Q r = −200 J 时，其焓变ΔH 为：( )

A. ΔH = −200 J

B. ΔH < −200 J

C. ΔH = 0

D. ΔH> −200 J

21．有两个电池，电动势分别为E1 和E2：

H2(p)│KOH(0.1 mol/kg)│O2(p) E1

H2(p)│H2SO4(0.0l mol/kg)│O2(p) E2 比较其电动势大小：( )

A. E1< E2

B. E1> E2

C. E1= E2

D. 不能确定

22．在恒温恒压条件下，以实际工作电压E′放电过程中，电池的反应热Q 等于：( )

A. ΔH −zFE′

B. ΔH + zFE′

C. TΔS

D. TΔS −zFE′

23．已知：(1) Cu│Cu2+(a2)‖Cu2+(a1)│Cu 电动势为E1

(2) Pt│Cu2+(a2),Cu+(a')‖Cu2+(a1),Cu+(a')│Pt 电动势为E2，则：( )

A. E1= E2

B. E1 = 2 E2

C. E1 < E2

D. E1≥E2

24．在298 K 将两个Zn(s)极分别浸入Zn2+离子活度为0.02 和0.2 的溶液中，这样组成的浓差电池的电动势为：( )

A. 0.059 V

B. 0.0295 V

C. −0.059 V

D. (0.059lg0.004) V

25．巳知下列两个电极反应的标准还原电势为：Cu2++ 2e →Cu，Ψ= 0.337 V

Cu++ e →Cu，Ψ= 0.521 V，由此求算得Cu2+ + e →Cu+的Ψ等于：( )

A. 0.184 V

B. −0.184 V

C. 0.352 V

D. 0.153 V

26．电池Pb(Hg)(a1)│Pb2+(aq)│Pb(Hg)(a2) 要使电动势E>0, 则两个汞齐活度关系为：( ) A. a1>a2 B. a1= a2 C. a1

27．下列电池中，液体接界电位不能被忽略的是：( )

A. Pt,H2(p1)|HCl(m1)|H2(p2),Pt

B. Pt,H2(p1)|HCl(m1)|HCl(m2)|H2(p2), Pt

C. Pt,H2(p1)|HCl(m1)||HCl(m2)|H2(p2),Pt

D. Pt,H2(p1)|HCl(m1)|AgCl,Ag−Ag,AgCl|HCl(m2)|H2(p2),Pt 28．测定溶液的p H 值的最常用的指示电极为玻璃电极, 它是：( )

A. 第一类电极

B. 第二类电极

C. 氧化还原电极

D. 氢离子选择性电极

29．已知298 K 时，Ψ(Ag+,Ag)＝0.799 V, 下列电池的E 为0.627 V,

Pt, H2│H2SO4(aq)│Ag2SO4(s)│Ag(s) 则Ag2SO4 的活度积为：( )

A. 3.8×10−7

B. 1.2×10−3

C. 2.98×10−3

D. 1.52×10−6

30. 当电池的电压小于它的开路电动势时，则表示电池在：( )

A. 放电

B. 充电

C. 没有工作

D. 交替地充放电

31．下列两图的四条极化曲线中分别代表原电池的阴极极化曲线和电解池的阳极极化曲线的

是：( )

A. 1、4

B. 1、3

C. 2、3

D. 2、4

32．在电解硝酸银溶液的电解池中，随着通过的电流加大，那

么：( )

A. 阴极的电势向负方向变化

B. 阴极附近银离子浓度增加

C. 电解池电阻减小

D. 两极之间的电势差减少

33．电极电势E 的改变可以改变电极反应的速度，其直接的原因是改变了：( )

A. 反应的活化能

B. 电极过程的超电势

C. 电极与溶液界面双电层的厚度

D. 溶液的电阻34．用铜电极电解CuCl2 的水溶液，在阳极上会发生：( )

A. 析出氧气

B. 析出氯气

C. 析出铜

D. 铜电极溶解

35．25℃时, H2 在锌上的超电势为0.7 V，Ψ(Zn2+/Zn) = −0.763 V，电解一含有

Zn2+(a=0.01) 的溶液，为了不使H2 析出，溶液的p H 值至少应控制在( )

A. p H > 2.06

B. p H > 2.72

C. p H > 7.10

D. p H > 8.02

36．通电于含有相同浓度的Fe2+, Ca2+, Zn2+, Cu2+的电解质溶液, 已知:

Ψ(Fe2+/Fe) = −0.440 V，Ψ(Ca2+/Ca) = −2.866 V,Ψ(Zn2+/Zn) = −0.7628 V，

Ψ(Cu2+/Cu) = 0.337 V 当不考虑超电势时, 在电极上金属析出的次序是：( )

A. Cu →Fe →Zn →Ca

B. Ca →Zn →Fe →Cu

C. Ca →Fe →Zn →Cu

D. Ca →Cu →Zn →Fe

37．用Pt 电极电解CdSO4 溶液时，决定在阴极上是否发生浓差极化的是：( )

A. 在电极上的反应速率(若不存在浓差极化现象)

B. Cd2+从溶液本体迁移到电极附近的速率

C. 氧气从SO42−溶液本体到电极附近的速率

D. OH−从电极附近扩散到本体溶液中的速率. 38．298 K、0.1 mol/dm3 的HCl 溶液中，氢电极的热力学电势为−0.06 V，电解此溶液时，氢在铜电极上的析出电势E(H2)为：( )

A. 大于−0.06 V

B. 等于−0.06 V

C. 小于−0.06 V

D. 不能判定

参考答案

1.B

2.B

3.A

4.A

5.D

6.B

7.B

8.D

9.C 10.B 11.A12.D 13.D 14.C 15.B 16.D 17.B 18.A 19.D 20.B

21.C22.B 23.A 24.B 25.D 26.A 27.B 28.D 29.D 30.A 31.B32.A 33.A 34.D 35.A 36.A 37.D 38.C

二、计算题：

1. 某电导池中充入0.02 mol·dm-3的KCl溶液，在25℃时电阻为250 Ω，如改充入6×10-5

mol·dm-3NH3·H2O溶液，其电阻为105 Ω。已知0.02 mol·dm-3KCl溶液的电导率为0.227 S·m-1，而NH4+及OH-的摩尔电导率分别为73.4×10-4 S·m2·mol-1，198.3×10-4 S·m2·mol-1。

试计算6 ×10-5 mol·dm-3 NH3·H2O溶液的解离度。

2. 有一原电池Ag | AgCl(s) | Cl-（a=1）||Cu2+（a=0.01）| Cu。

（1）写出上述原电池的反应式；

（2）计算该原电池在25℃时的电动势E；

（3）25℃时，原电池反应的吉布斯函数变（∆r G m）和平衡常数K各为多少？

已知：φ(Cu2+|Cu) = 0.3402V，φ(Cl-|AgCl|Ag) =0.2223 V。

3. 25℃时，对电池Pt |Cl2(p) ⎢Cl-(a=1) || Fe3+(a=1) ，Fe2+(a=1) ⎢Pt：

（1）写出电池反应；

（2）计算电池反应的 r G及K值；

（3）当Cl-的活度改变为a(Cl-) = 0.1时，E值为多少？

（已知φ(Cl-|Cl2|Pt) =1.3583 V，φ(Fe3+，Fe2+ | Pt) = 0.771V。）

4. 下列电池：Pt，H2(pø)|H2SO4(aq)|O2(pø)，Pt

298K时E=1.228V，已知液体水的生成热Δf H mø (298K,H2O,l) = -2.851×105J·mol-1。

（1）写出电极反应和电池反应；

（2）计算此电池电动势的温度系数；

（3）假定273K～298K之间此反应的Δr H m为一常数，计算电池在273K时的电动势。5. 291K时下述电池：

Ag，AgCl|KCl(0.05mol·kg-1，γ±=0.84)‖AgNO3|(0.10mol·kg-1，γ±=0.72)|Ag 电动势E=0.4312 V，试求AgCl的溶度积K sp。

6. 电池Hg|Hg2Br2(s)| Br-(aq)|AgBr(s)|Ag，在标准压力下，电池电动势与温度的关系是：

φθ=68.04/mV+0.312×(T/K-298.15)/ mV, 写出通过1F电量时的电极反应与电池反应，计算25℃时该电池反应的Δr G mθ，Δr H mθ，Δr S mθ。

7. 25℃时，将浓度为15.81mol•m-3的醋酸注入电导池，测得电阻为655Ω。已知电导池常数

K=13.7m-1, Λm∞（H+）=349.82×10-4S·m2·mol-1，Λm∞（Ac-）= 40.9×10-4S·m2·mol-1，求给定条件下醋酸的电离度和电离常数。

8、设计一个电池使其发生下列变化2AgBr(s) + H2 ( P = 1atm) = 2Ag(s) + 2HBr (a± = 0.1)

并求此反应在25ºC时的：(1) 电动势(2) ΔG (3) K a(4) 判断该反应能否自发进行(5) 若上述反应为下式时，计算其电动势AgBr(s) +1/2 H2 ( P = 1atm) = Ag(s) + HBr (a± =

0.1)。已知：ψºAgBr = 0.0711V

9.电池Pt,H2( p )|HBr(a = 1)|AgBr(s),Ag 的E 与温度T 的关系式为：

E = 0.07150 - 4.186 × 10−7T(T - 298) 。

(1) 写出电极反应与电池反应；

(2) 求T = 298 K 时正极E 与AgBr 的K sp，巳知Ψ(Ag+/Ag) = 0.7991 V；

(3) 求T = 298 K 电池反应的平衡常数（可逆放电2F）；

(4) 此电池在298K 下可逆放电2F 时，放热还是吸热？是多少？

10.对于电池：Pt,Cl2(0.5p)|HCl(0.1m)|AgCl(s),Ag，巳知

Δf H m (AgCl) = -127.035 kJ·mol−1，S m (Ag) = 42.702 J·K−1·mol−1，S m(AgCl) = 96.106 J·K−1·mol−1，S m (Cl2) = 222.94 J·K−1·mol−1。

求：(1) T = 298K 时电池电动势；

(2) 与环境交换的热；

(3) 电池电动势的温度系数；

(4) AgCl(s)的分解压力。

11. 电池Pt|H 2(100 kPa)|H 2SO 4(0.5 mol/kg) Hg 2SO 4 + Hg(l)|Pt 在298 K 时的电动势为0.6960 V ，已知该电池的标准电动势为E =0.615 V 。

(1) 写出正极、负极和电池的反应式；

(2) 计算298 K 时该反应的平衡常数K 以及摩尔反应吉布斯自由能Δr G m ；

(3) 计算298 K 时，H 2SO 4 (0.5 mol·kg −1)水溶液的活度α(H 2SO 4)、离子平均活度a ± 以及离子平均活度系数γ± ；

(4) 试根据德拜－休克尔极限公式计算上述H 2SO 4 (0.5 mol·kg −1)水溶液的离子平均活度系数γ ± ，并与(3)问中结果比较并分析{A ＝0.509 (mol·kg −1)−1/2}。

习题答案：

1. 解：κ=R R 121κ= (250105×0.277) S ·m －1=69.3×10－5 S ·m －1

Λm =κ/c = 69310610105

53.⨯⨯⨯-- S ·m 2·mol －1

=0.0115 S ·m 2·mol －1 Λm

∞

= (73.4 + 198.3)×10－4 S ·m 2·mol －1 =271.7×10－4 S ·m 2·mol －1

所以， α =ΛΛm m ∞= 001152717

104..⨯-=0.423 2. 解： （1）2Ag+2Cl -(a =1) + Cu 2+(a =0.01) ==== 2AgCl(s) + Cu

（2）E =[0.3402－0.2223－01.011lg 2

05916.02⨯] V = 0.05875 V （3）∆r G m =－zFE =[－2×96485×0.05875] J·mol -1=－11.337 kJ·mol -1 ∆r G =－zFE =－RT ln K

ln K =－zFE /RT =15.298314.8)

2223.03402.0(964852⨯-⨯⨯=9.1782

K =9.68×103

3. 解:

（1）2 Cl －(a =1) ＋2 Fe 3+（a =1）=== Cl 2(p )+2 Fe 2+（a =1）

（2）∆r G =[－2×96485×(0.771－1.3583)] J·mol -1 =113331 J·mol -1

lg K =05916.0)

3583.1771.0(2-=－19.858

K =1.387×10-20

（3）E = E －)Cl (1lg 2

05916.0-2a =[(0.771－1.3583)－2)1.0(1lg 205916.0]V

= (－0.5873－0.05916)V= －0.6465 V

4. 解：

(1) (-) H 2→2H ++2e

(+)1/2O 2+2H ++2e→H 2O(l)

电池反应：H 2(g)+1/2O 2(g)→H 2O(l)

(2) Δr G m =-nFE=-2×96500×1.228=-2.37×105 (J·mol -1)

根据 Δr H m ==-nFE+nFT(∂E/∂T)p

-2.861×105=-2.37×105+2×96500×298×(∂E/∂T)p

(∂E/∂T)p =-8.537×10-4 (V·K -1)

(3) 根据 ΔrH m =nF[E-T(∂E/∂T)p ]； 得 E = 1.25(V)

5. 解：

负极：Ag + Cl - - e - → AgCl(s)

正极：Ag + + e - → Ag

电池反应：Ag + + Cl -→ AgCl(s)

E =E ø-RT /

F ln[a (AgCl)/a (Ag +)a (Cl -)]

∵a (AgCl)=1；

∴E ø=E -RT /F ln[a (Ag +)a (Cl -)]

= E -RT /F ln(γ±m /m ø)

=0.4321-(8.314×291/96500)ln(0.84×0.05)=0.5766 V

ln K ø=nFE ø/RT =22.9985；故K ø=9.73×109

AgCl 的溶度积 K sp =1/K ø=1.03×10-10

6. 解:

通过1F 电量时，z=1

电极反应: (-)Hg(l) + Br -(aq)→1/2Hg 2Br 2(s) + e -

(+)AgBr(s) + e -→Ag(s) + Br -(aq)

电池反应: Hg(l)+ AgBr(s)→1/2 Hg 2Br 2(s)+ Ag(s)

25℃,100kPa 时, V mV E 210804.604.68-⨯==θ

112565.610804.66.964841---⋅-=⋅⨯⨯⨯-=-=∆mol kJ mol J zFE G m r θθ ，1210312.0--⋅⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂k V T E p

则 11113103.3010312.06.964841-----⋅⋅=⋅⋅⨯⨯⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=∆K mol J K mol J T E zF S p

m r θ 1121.2410103.3015.2986565--⋅=⋅⨯+-=∆+∆=∆mol J mol J S T G H m r m r m r ）（θθθ 若通电量为2F ，则电池所做电功为：

112`13.1310084.66.964842---⋅=⋅⨯⨯⨯==mol kJ mol J zFE W

7. 解：

121110092.2655

7.13----⋅⨯=Ω⋅==m S m R K cell κ 123122

1032.181.1510092.2----⋅⋅⨯=⋅⋅⨯==Λmol m S mol m S c m κ

12410)9.4082.349()()()(---∞+∞∞⋅⋅⨯+=Λ+Λ=Λmol m S Ac H HAc m m m 1221091.3--⋅⋅⨯=mol m S

223

1038.310

91.31032.1---∞⨯=⨯⨯=ΛΛ=m m α 5222210

87.11038.31)1038.3(181.151----⨯=⨯-⨯⨯=-=ααθθc c K C

8、（Pt ）H 2（g ）│HBr (a = 0.1) │AgBr-Ag

( 1 ) Eº = Ψº AgBr –Ψº H2/H+ = 0.0711 – 0 = 0.0711V E = Eº – RT/nFln a 2HBr = 0.0711 – 8.314×298/2×96500 ln0.14 = 0.1894V ( 2 ) ΔG = – nFE = – 2 × 96500 × 0.1894 = – 36.554 kJ (2分) ( 3 ) ΔGº = – nFEº = – RTlnK a Ka = 254

( 4 ) ΔG < 0 能自发进行

( 5 ) E1 = E2 = 0.1894V 9.解：

10.解：

11.