电化学课堂作业答案

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电化学练习题及答案

电化学练习题及答案

电化学1. 选择题(将所有正确答案的标号填入空格内)(1)在标准条件下,下列反应均向正方向进行:2233272614267Cr O Fe H Cr Fe H O -++++++=++322422Fe Sn Fe Sn +++++=+它们中间最强的氧化剂和最强的还原剂是 (B ) (a )23Sn Fe ++和 (b )2227Cr O Sn -+和(c )34Cr Sn ++和 (d )2327Cr O Fe -+和(2)有一个原电池由两个氢电极组成,其中一个是标准氢电极,为了得到最大的电动势,另一个电极浸入的酸性溶液2()100p H kPa =⎡⎤⎣⎦设应为 ( B )(a )30.1mol dm HCl -⋅(b )330.10.1mol dm HAc mol dm NaAc --⋅+⋅(c )30.1mol dm HAc -⋅(d )3340.1mol dm H PO -⋅(3)在下列电池反应中223()()(1.0)()Ni s Cu aq Ni mol dm Cu s ++-+=⋅+ 当该原电池的电动势为零时,2Cu +的浓度为 (B ) (a )2735.0510mol dm --⨯⋅ (b )2135.7110mol dm --⨯⋅ (c )1437.1010mol dm --⨯⋅ (d )1137.5610mol dm --⨯⋅ 有一种含Cl Br I ---、和的溶液,要使I -被氧化,而Cl Br --、不被氧化,则在以下常用的氧化剂中应选(D )为最适宜。

(a )4KMnO 酸性溶液,(b )227K Cr O 酸性溶液,(c )氯水,(d )243()Fe SO 溶液(2)有下列原电池:23332333()(1),(0.01)(1),(1)()Pt Fe mol dm Fe mol dm Fe mol dm Fe mol dm Pt +-+-+-+--⋅⋅⋅⋅+该原电池得负极反应为( 23Fe Fe e ++-=+ ),正极反应为( 32Fe e Fe +-++= )。

电化学作业答案

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电化学作业答案1. 解析:选C放电时,铝为负极,失去电子被氧化为Al2Cl-7,电极反应式为Al-3e-+7AlCl-4===4Al2Cl-7,A错误。

放电时,AlCl-4移向负极,B错误。

充电时,阳极失去电子,发生氧化反应,石墨中碳元素的化合价没有发生变化,失去电子的是AlCl-4,电极反应式为C n+AlCl-4-e-===C n(AlCl4),C正确。

1 mol C n(AlCl4)被还原仅转移1 mol电子,D错误。

2.解析:选C装置Ⅰ中因为两烧杯中NaCl溶液的浓度相等,两边电势相等,所以电流计指针不发生偏转,但铁片a、b仍可发生普通的化学腐蚀,A项错误;铁片d上Fe发生反应生成Fe2+,B项错误;装置Ⅱ中负极发生反应:Fe -2e-===Fe2+,Fe2+遇K3[Fe(CN)6]溶液生成蓝色沉淀,故可利用K3[Fe(CN)6]溶液确定装置Ⅱ中的正、负极,C项正确;装置Ⅱ中明显产生了电流,电化学腐蚀比化学腐蚀要快得多,故铁片a、c的腐蚀速率不同,D项错误。

3.解析:选D电极b上生成O2和O3,则电极b上发生失电子的氧化反应,则电极b为阳极,电极a为阴极,A项正确;电极a的电极反应式为O2+4e-+4H+===2H2O,B项正确;电极b上H2O失去电子,发生氧化反应生成O2、O3和H+,故电解一段时间后b极周围溶液的pH下降,C项正确;标准状况下,当有5.6 L氧气参加反应时,转移电子1 mol,设收集到O2x mol,O3y mol,则有x+y=0.2,4x+6y=1,解得x=y=0.1,故O3的体积分数为50%,D项错误。

4.解析:选B b电极通入氧气,是正极,a电极是负极,电子从a流出,经外电路流向b,A错误;如果将反应物直接燃烧,会有部分化学能转化为光能,因此能量的利用率会变化,C错误;若该电池电路中有0.4 mol电子发生转移,根据电荷守恒可知有0.4 mol H+通过质子交换膜与0.1 mol氧气结合转化为水,D错误。

电化学基础习题及答案

电化学基础习题及答案

电化学基础习题解答第四章P631.将甘汞电极与另一电极(在电极上析出氢气)组成电解池。

电解液是pH 为7的饱和KCl 溶液。

在25℃时,以一定大小的电流通过电解池,测得两极间电压为 1.25V 。

若认为甘汞电极是不极化的,求此条件下阴极的过电位(假定溶液的欧姆电位降可略去不计)。

解:-+-=ϕϕEV0085.125.12415.0-=-=-=+-E ϕϕ221H e H =+-+ []()V 4141.0705916.01ln 0-=-⨯=⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=+-H nF RT ϕϕ ()V 5944.04141.00085.1-=---=ϕΔ2. 用Pb 电极来电解0.1mH 2SO 4(265.0=±γ),若在电解过程中,把Pb 阴极与另一当量甘汞电极相连接时,测得电动势为E=1.0685V 。

试求H 2在Pb 极上的过电位。

解:E -=+-ϕϕ﹦ 0.2802-1.0685 ﹦ -0.7883V 221H e H =+-+ []⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=+-H nF RT 1ln 0ϕϕ=0.05916lg(0.2×0.265)=-0.07547V V 7883.0=ϕΔ-0.07552V=0.7128V第五章P731. 试证明对于反应R ne vO =+-扩散电流密度为dxdC D v nF i 00=证明: O 在x 方向上的扩散传递速度dxdC D V x 00-=,对于反应R ne vO =+-若以阴极反应电流为正,则()⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛=-⎪⎭⎫ ⎝⎛=dx dC D F v n V F v n i x 00即:dxdC D v nF i 0=2. 求阴极反应R ne O =+-的极化电流密度。

如果它的扩散过程是速度控制步骤,每个O 结合的电子数是2,O 在溶液中的扩散系数为6×10-5厘米2/秒,扩散层厚度约为5×10-2厘米,O 的浓度是0.1 M ,电极表面附近的浓度是0.05 M 。

电化学分析习题答案

电化学分析习题答案

电化学分析习题一、选择题1.不属于电化学分析法的是CA.电位分析法 B. 极谱分析法 C. 电子能谱法 D. 库仑滴定2. Ag-AgCl参比电极的电极电位取决于电极内部溶液中的 BA.Ag+活度 B. Cl-活度 C. AgCl活度 D.Ag+和Cl-活度之和3.正确的饱和甘汞电极半电池组成为BA. Hg/Hg2Cl2(1mol/L)/KCl(饱和)B.Hg/Hg2Cl2(固)/KCl(饱和)C.Hg/Hg2Cl2(固)/KCl(1mol/L)D.Hg/HgCl2(固)/KCl(饱和)4.pH玻璃电极的膜电位产生是由于测定时,溶液中的 DA.H+离子穿过了玻璃膜 B.电子穿过了玻璃膜C.Na+与水化玻璃膜上的Na +交换作用 D.H+与水化玻璃膜上的H+交换作用5.玻璃电极使用前,需要CA.在酸性溶液中浸泡1h B.在碱性溶液中浸泡1hC.在水溶液中浸泡24hD.测量的pH不同,浸泡溶液不同6.氟离子选择电极对氟离子具有较高的选择性是由于 BA.只有F-能透过晶体膜 B.F-能与晶体膜进行离子交换C.由于F-体积比较小 D.只有F-能被吸附在晶体膜上7. 在电位法中离子选择性电极的电位应与待测离子的浓度 DA. 成正比B. 的对数成正比C. 符合扩散电流公式的关系D. 符合能斯特方程式8. 当金属插入其金属盐溶液时,金属表面和溶液界面会形成双电层,所以产生了电位差。

此电位差为BA.液接电位B.电极电位C.电动势D.膜电位9. 用pH玻璃电极测定pH为13的试液,pH的测定值与实际值的关系为 BA.测定值大于实际值B.测定值小于实际值C.二者相等D.不确定10.直接电位中,加入TISAB的目的是为了 CA.提高溶液酸度B.恒定指示电极电位C.固定溶液中离子强度和消除共存离子干扰D.与待测离子形成配合物11.测量pH时,需要用标准pH溶液定位,这是为了 DA.避免产生酸差 B.避免产生碱差C.消除温度的影响 D.消除不对称电位和液接电位的影响12.玻璃电极不包括 CA.Ag-AgCl内参比电极B.一定浓度的HCl溶液C.饱和KCl溶液D.玻璃膜13.电位测定水中F-含量时,加入TISAB溶液,其中NaCl的作用是 BA.控制溶液的pH在一定范围内B.使溶液的离子强度保持一定值C.掩蔽Al3+和Fe3+干扰离子D.加快响应时间14.用离子选择性电极测定离子活度时,与测定的相对误差无关的是 CA.待测离子的价态B.电池电动势的本身是否稳定C.温度D.搅拌速度15.pH玻璃电极玻璃膜属于 DA.单晶膜B.多晶膜C.混晶膜 D.非晶体膜16.通常组成离子选择电极的部分为 AA.内参比电极、内参比溶液、功能膜、电极管B.内参比电极、饱和KCl溶液、功能膜、电极管C.内参比电极、pH缓冲溶液、功能膜、电极管D.电极引线、功能膜、电极管17.测量溶液pH通常所适用的两支电极为 AA.玻璃电极和饱和甘汞电极B.玻璃电极和Ag-AgCl电极C.玻璃电极和标准甘汞电极D.饱和甘汞电极和Ag-AgCl电极18.液接电位的产生是由于 BA 两种溶液接触前带有电荷B 两种溶液中离子扩散速度不同所产生的C 电极电位对溶液作用的结果D 溶液表面张力不同所致19. 电位滴定法是以测量电位的变化为基础的,下列因素中对测定影响最大的是 B A.内参比电极电位B.待测离子的活度C.液接电位D.不对称电位20. 用电位法测定溶液的pH值时,电极系统由玻璃电极与饱和甘汞电极组成,其中玻璃电极是作为测量溶液中氢离子活度(浓度)的__C_。

电化学部分练习题及答案

电化学部分练习题及答案

电化学部分练习题及答案电化学是化学的一个重要分支,研究的是化学反应与电能的相互转化关系。

它不仅在工业生产中有广泛应用,也在环境保护、能源储存等领域发挥着重要作用。

为了帮助大家更好地理解和掌握电化学知识,下面将提供一些电化学部分的练习题及答案。

1. 电化学中的基本概念(1) 什么是电化学?电化学是研究化学反应与电能转化关系的学科。

(2) 什么是电解质?电解质是在溶液或熔融状态下能够导电的物质。

(3) 什么是电极?电极是电化学反应中的导电体,分为阳极和阴极。

(4) 什么是电解?电解是通过外加电压将电解质溶液或熔融物质分解成离子的过程。

2. 电池和电解池(1) 什么是电池?电池是一种将化学能转化为电能的装置,由正极、负极和电解质组成。

(2) 什么是标准氢电极?标准氢电极是电化学反应中的参比电极,其电势被定义为0V。

(3) 什么是电解池?电解池是进行电解反应的装置,由电解槽、电极和电解质组成。

3. 电化学反应的计算(1) 如何计算电化学反应的标准电动势?标准电动势可以通过测量电池的电动势并参考标准氢电极的电势来计算。

(2) 如何计算电池的电动势?电池的电动势可以通过测量阳极和阴极之间的电势差来计算。

(3) 如何计算电池的电流和电荷量?电池的电流可以通过测量电解质中的电荷量和电解时间来计算。

4. 电化学反应的应用(1) 电解水的反应方程式是什么?电解水的反应方程式是2H2O(l) → 2H2(g) + O2(g)。

(2) 电镀是什么原理?电镀是利用电解池将金属离子还原到电极上形成金属膜的过程。

(3) 燃料电池是什么原理?燃料电池是利用化学反应产生电能的装置,常用的燃料有氢气、甲醇等。

通过以上练习题的答案,我们可以对电化学的基本概念、电池和电解池、电化学反应的计算以及应用有更深入的了解。

电化学的知识在日常生活和工业生产中都有广泛的应用,掌握电化学的原理和方法对我们的学习和工作都有着重要的意义。

希望以上内容对大家有所帮助,加深对电化学的理解。

1电化学基础部分课堂测试卷参考答案

1电化学基础部分课堂测试卷参考答案

电化学基础部分课堂测试卷参考解题姓名:学号:1. 下列电池中,哪个电池的电动势与Cl- 离子的活度无关(C )(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 [思路]:负极(左)氧化,正极(右)还原;写出电池反应看出有没有氯离子,没有则无关!解:A. Zn + Cl2 = Zn2+ + 2Cl- B. Zn + 2AgCl = Zn2+ + 2Ag + 2Cl-C. Ag + Cl2 = AgClD. 2Hg + 2Cl- + Ag+ = Hg2Cl2 + Ag2. 下列对原电池的描述哪个是不准确的: ( C )(A) 在阳极上发生氧化反应(B) 电池内部由离子输送电荷(C) 在电池外线路上电子从阴极流向阳极(D) 当电动势为正值时电池反应是自发的[思路]:概念题,概念清晰,很容易选出。

看清题目要求是选择不正确的!解:A. 定义发生氧化反应的电极为阳极B. 电池内部是电解质溶液,电解质溶液靠离子的自由移动导电,即输送电荷C.原电池电流从正极流向负极;电子流动方向相反,从负(阳)极到正(阴)极D. 电动势是电池反应方向判据,正说明正向可自发,反之,反向可自发。

3. 已知:E θ(Cl2/Cl-)= 1.36 V,Eθ(O2|OH -)= 0.401 V,Eθ(Cu2+/Cu) = 0.337 V,用铜电极电解CuCl2的水溶液,在阳极上会发生( D ) (A) 析出氧气(B) 析出氯气(C) 析出铜(D) 铜电极溶解[思路]:阳极上发生的放电反应,记住“阴大阳小”,就是比较数值的大小。

在阳极上发生的是阴离子或者分子(原子)的氧化反应。

根据题目条件有Cl-, OH-和Cu,题中只给出了标准还原电极电势,则可直接用标准还原电极电势的数值大小比较;如果给出了相关的活度或者浓度,或者超电势的数值,则要考虑离子活度或者浓度以及超电势的影响。

大学物理化学8-电化学课后习题及答案

大学物理化学8-电化学课后习题及答案

电化学课后习题一、是非题下列各题中的叙述是否正确?正确的在题后括号内画“√”,错误的画“×”:1、用能斯特公式算得电池的电动势为负值,表示此电池反应的方向是朝正向进行。

( )2、电池Zn (s)| ZnCl 2(b =0.002 mol ·kg -1,γ±=1.0) | AgCl(s) | Ag(s),其反应为:2AgCl(s)+Zn(s)===2Ag(s)+ ZnCl 2(b =0.002 mol ·kg -1,γ±=1.0) 所以,其电动势的计算公式为:E MF =E MF -RT F2ln a (ZnCl 2) =E MF -RT F 2ln(0.002×1.0) ( )。

3、标准电极电势的数据就是每个电极双电层的电势差。

( )4、电池反应的电动势E MF 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变∆r G m 等则与指定电池反应计量方程式的书写有关。

5、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。

二、选择题选择正确答案的编号,填在各题之后的括号内:1、原电池在定温定压可逆的条件下放电时,其在过程中与环境交换的热量为:( )。

(A)∆r H m ; (B)零; (C)T ∆r S m ; (D) ∆r G m 。

2、 电池Hg(l) | Zn(a 1) | ZnSO 4(a 2) | Zn(a 3) | Hg(l)的电动势:( )。

(A)仅与a 1,a 3有关,与a 2无关;(B)仅与a 1,a 2有关,与a 3无关; (C)仅与a 2,a 3有关,与a 1无关;(D)与a 1,a 2,a 3均无关。

3、在25℃时,电池Pb(Hg)(a 1)|Pb(NO 3)2(aq)|Pb(Hg) (a 2)中a 1> a 2,则其电动势E :( )。

(A)>0; (B)<0; (C)=0; (D)无法确定三、填空题在以下各小题中的 处填上答案: 1、Ag(s)|AgNO 3(b 1=0.01 mol ·kg -1, γ±, 1=0.90)|| AgNO 3(b 2=0.01 mol ·kg -1, γ±, 2=0.72)|Ag(s)在25℃时的电动势E MF =⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽。

电化学习题参考答案

电化学习题参考答案

第七章 电化学(一)辅导:电化学定义: 研究电能和化学能之间的相互转化及转化过程中有关规律的科学.一 . 基本概念1.导(电)体: 能导电的物质.可分为两类:(1).电子导体(第一类导体): 靠自由电子的定向运动而导电的一类导体.特点: 升高温度,导电能力下降.(2).离子导体(第二类导体): 依靠离子的定向迁移而导电的一类导体.特点: A.发生化学反应.B.升高温度,导电能力增强.2.电极: 与电解质溶液相接触的第一类导体. (电化学中的电极还要包括第一类导体密切接触的电解质溶液)3.电解池: 将接有外电源的两支电极浸入电解质溶液中,迫使两极发生化学反应,将电能转变为化学能的装置.4.原电池: 将两支电极插入电解质溶液中形成的,能自发地在两极发生化学反应,使化学能转化为电能的装置.5.正极: 电势较高的极.6.负极: 电势较低的极.7.阳极: 发生氧化反应的电极. 8.阴极: 发生还原反应的电极.9.电极反应: 在电极上进行的有电子得失的化学反应.10.电极反应规律: 在阳极,电极电势愈负的愈先发生氧化反应,在阴极,电极电势愈正的愈先发生还原反应.11.离子迁移规律: 在电场作用下,阳(正)离子总是向阴极迁移;阴(负)离子总是向阳极迁移.12.电流传导规律: 整个电流在溶液中的传导是由阴阳离子的移动而共同承担的. 13.离子迁移数: 离子j 所运载的电流与总电流之比.14.摩尔电导率: 指把含有1mol 电解质的溶液置于相距为单位距离的电导池的两个平行电极之间时所具有的电导.15.离子强度: 溶液中各种离子的浓度与其价数的平方的乘积之和的一半. 16.可逆电池的必备条件:(1).电池反应可逆. 电池中,在两个电极上分别进行的反应都可以向正、反两个方向可逆的进行.(2).能量的转移可逆. 即通过电池的电流必须十分微小,电极反应是在接近化学平衡的条件下进行的.17.氢标还原电极电势: 规定标准氢电极的电极电势为0V.以标准氢电极为负极,指定电极为正极组成的电池的电动势.18.液体接界电势: 在两种不同溶液或溶液相同但浓度不同的两相界面上存在的电势差.产生的原因: 因溶液中离子的扩散速度不同而引起. 19.可逆电极分类:(1).第一类电极: 将金属置于含该金属元素离子的溶液中构成的电极,又称金属电极.气体电极、卤素电极、汞齐电极及金属-配合物电极也可归入此类.(2).第二类电极: 在金属上覆盖一层该金属的难溶盐后浸入含该难溶盐负离子的溶液中构成的电极.又称难溶盐电极.金属-难溶氧化物电极、难溶氧化物-难溶盐电极均属此类.如:)(|)()(2442m SO s PbSO s PbO -+(3).第三类电极: 将惰性电极插入含有同金属两种不同价态离子的溶液中构成的电极.又称为氧化-还原电极.20.分解电压: 使电解质在两极连续不断地进行分解时所需的最小外加电压. 21.极化: 有电流流过电极时,电极的电极电势偏离平衡电极电势的现象. 22.超电势: 某一电流密度下的电极电势与其平衡电极电势的差值.其值与电极材料、电流密度、电极表面状态、温度、电解质性质和浓度及其中杂质有关.二 . 基本定律1.法拉第第一定律: 通电于电解质溶液后,在电极的两相界面上发生化学变化的物质的物质的量与通入的电量成正比,与一式量该物质发生反应时,参加反应的电子数成反比.2.法拉第第二定律: 通电于串联电解池,在各电极上发生反应的物质的物质的量与其氧化数的变化值的乘积都相同;析出物质的质量与其摩尔质量成正比.3. 离子独立迁移定律: 在无限稀释时,每一种离子都是独立移动的,不受其它离子的影响,每一种离子对∞m Λ都有恒定的贡献. 电解质的∞m Λ是正、负离子的摩尔电导率之和.三 . 常用公式1. Fz Q n j j =和F Qz n z n z n j j ====...2211 任意条件2. dldEu r j j ≡ 3. ∑≡≡≡jj j j j Q Q I I t κκ ∞∞≈mjm j Λt ,λ 强电解质稀溶液 (类元电荷计量单元) mjm j j z t Λ,λ≈ 强电解质稀溶液 (化学计量单元)4. ∞-∞+∞+=,,m m mΛλλ (类元电荷计量单元) ∞--∞++∞+=,,m m m v v Λλλ (化学计量单元)5. -+-++=+=r r r u u u t j j j 单种电解质溶液6. ItVF c z t j j j = 界面移动法7. ∑=221jj z m I 电解质溶液 8. c V Λm m κκ=≡)(12-∙∙mol m S 电解质溶液9. RK GK cell cell==κ10.c A m m -=∞ΛΛ 强电解质稀溶液 11.∞=mma ΛΛ 弱电解质稀溶液 12.vB a a ±=θm m r a BBB = θm m r a ±±±= θmm r a jj j = m v v m vv v )(-+-+±=13.I Az r jj 2lg -= 强电解质稀溶液 I z z A r ||lg -+±-= 强电解质稀溶液IIz z A r +-=-+±1||lg 浓度不太大的电解质溶液14.zFE G m r -=∆ 和 θθzFE G m r -=∆15.p m r T EzF S )(∂∂=∆16.])([E TET zF H p m r -∂∂=∆ 17.p m r R TE zFT S T Q )(∂∂=∆= 18.∏-=j v j a zF RT E E ln θ19.θθa K RT zFE ln =20.阳阳析阳阳ηϕϕϕ+==,,,R I阴阴析阴阴ηϕϕϕ-==,,,R I21.j b a lg +=η例. 在298.15K 时,用铜电极电解铜氨溶液.已知溶液中每1000g 水中含CuSO 4 15.96g,NH 3 17.0g,当有0.01 mol 电子的电量通过以后,在103.66g 阳极部溶液中含有2.091gCuSO 4, 1.571gNH 3,试求: (M NH3=17.01g/mol,M CuSO4=159.6g/mol)(1).[Cu(NH 3)x ]2+中x 的值 (2).该配离子的迁移数 解.(1).阳极上的反应为:e m Cu s Cu 2)()(2+→+,阳极部Cu 2+在通电前后物质的量的变化为:)(01.06.1591000)571.1091.266.103(96.15mol n ≈⨯--⨯=原)(0131.06.159091.2mol n ≈=终)(005.0201.0mol n ≈=电因: 迁电原终n n n n -+=)(0019.00131.0005.001.0mol n n n n =-+=-+=终电原迁对NH 3而言:)(10.001.171000)571.1091.266.103(0.17mol n ≈⨯--⨯=原)(0924.001.17571.1mol n ≈=终 )(00764.00924.0100.0mol n n n =-=-=终原迁则:402.40019.000764.0)Cu ()(NH 23≈==+迁迁n n 即[Cu(NH 3)x ]2+中x 的值为4.(2).0.380.0050.0019243])([===+电迁n n t NH Cu例. 电池:)(|)(|)()(222s Cu m CuCl s Cl Hg l Hg s +298.15K 时的电动势为0.06444伏,电动势的温度系数p TE )(∂∂=3.2081410--⋅⨯K V .已知该温度下,2CuCl 的饱和溶解度为 44.01O gH g 2100/,其摩尔质量为134.45mol g /.及:V HgClCl Hg 2676.0/,22=-θϕ, V CuCu 3370.0/2=+θϕ (1).写出电池反应.(2).求该温度下,饱和2CuCl 溶液的活度及活度系数. (3).在该温度下可逆放电时的热.(4).电池反应在烧杯中进行时与环境交换的热. 解: (1).电池反应如下:)()()(2)(222s Cl Hg s Cu l Hg m CuCl s +===+(2).据能斯特公式得:±+-=--=-+-+a FRTa F RT E HgCl Cl Hg Cu Cu CuCl HgCl Cl Hg Cu Cu ln 231ln2/,//,/2222222θθθθϕϕϕϕ即: ±+-=a ln 96485*215.298*314.8*32676.03370.00922.0所以: =±a 0.8792据题,2CuCl 的饱和溶解度为:kg mol /27.345.13410*01.44≈所以: 13/121196.5)2*1(-±⋅==kg mol m m 由定义: θγm m a ±±±=,得: 1692.0196.51*8792.0===±±±m m a θγ(3).由: p m r R TEzFT S T Q )(∂∂=∆=得: )(10457.1810208.3*15.298*96485*2)(134--⋅⨯=⨯=∂∂=mol J TEzFT Q pR(4).当反应在烧杯中等温等压进行时,其交换的热即等压热p Q ,亦即该反应的焓变,而焓是状态函数,故计算电池反应的焓变即可.由: ])([E TE T zF H p m r -∂∂=∆ 得:)(10022.6)06444.010208.3*15.298(*96485*2134--⋅⨯=-⨯=∆m ol J H m r例2. p83.7-32.电池:)(|)(|)0.1(|||)100,(|2232l Hg s Cl Hg dm mol KCl pH kPa g H Pt -⋅的溶液待测在25℃时测得电动势为0.664伏,试计算待测溶液的pH 值. 解: 据题可得电池反应: )()0.1()()(21)(213222l Hg dm mol Cl a H s Cl Hg p H H +⋅+==+--++θ因摩尔电极电势在25℃下有定值0.2800伏,故电池的电动势为:)ln (2222/,/,++---=-=-+H H PtHH Hg Cl Cl Hg a a F RT E θϕϕϕϕ 得: ++=H a lg 43429.0*9648515.2998*314.82800.0664.0所以: 508.6lg =-=+H pH α例3.已知V AgAg 7994.0/=+θϕ,V Pt Fe Fe 770.0/,32=++θϕ, 计算25℃时反应Ag Fe Ag Fe +==++++32的平衡常数θa K .若将适量银粉加到浓度为0.053/dm mol 的33)(NO Fe 溶液中,试计算平衡时+Ag 的浓度.(设各离子活度系数均为1)解: (1).设计电池:)(|)(||)(),(|32312s Ag m Ag m Fe m Fe Pt +++)(0294.0770.07994.0/,/32V E PtFe Fe Ag Ag =-=-=+++θθθϕϕ 因: θθθa m r K RT zFE G ln -=-=∆所以:140.3)15.298*314.80294.0*96485*1exp()exp(===RT zFE K a θθ(2). 设平衡时+Ag 的浓度为c ,则:Ag Fe Ag Fe +==++++32 c c 0.05-c则有: 140.305.0223=-≈=+++c c a a a K Ag Fe Fe a θ即: 3.1402c +c -0.05=0解之得: c =0.043943/dm mol例4.已知电池: Pt p H m HCl p H Pt ),(|)(|)(,2212中,氢气遵从状态方程: ap RT pV m +=,式中1351048.1--⋅⨯=mol m a ,且与温度无关.当氢气的压力θp p 201=,θp p =1时,试: (1).写出电极反应和电池反应. (2).电池在293.15K 时的电动势.(3).当电池放电时,是吸热还是放热? 为什么? 解: (1).负极反应:e m H p H 2)(2)(12+→+正极反应:)(2)(222p H e m H →++ 电池反应:)()(2212p H p H ==(2).据能斯特公式有:θθθp f p f F RT a a F RT a a F RT E E H H H H //ln2ln 2ln 2212,1,1,2,2222==-= 21ln 2f f F RT=由: f RTd dp V d m ln ==μ得: dp a pRTf RTd )(ln += 积分: ⎰⎰+=1212)(ln pp f f dp a pRT f RTd得: )(ln ln 212121p p a p p RT f f RT -+= 所以:)(03780.096485*2101325*)120(1048.120ln 96485*215.293*314.8)(2ln 252121V p p p p Fap p F RT E =-⨯+=-+=-θθ (2).由前术结果得: 21ln 2)(p p F RT E p =∂∂ 所以:)/(10301.720ln 15.293*314.8ln )(321>⨯===∂∂=∆=m ol J pp p p RT TEzFT S T Q p m r r θθ可见,是吸热的.例5. 将两个电极相同但电解质溶液浓度不同的两个电池反向串联如下: --+)()(|)(|))((1s Ag s AgCl m KCl a Hg K m))((|)(|)()(2m a Hg K m KCl s AgCl s Ag +--试: (1).写出该电池的电池反应.(2).要使该电池反应能自发进行,应满足何种条件?解:(1).显然,该电池是由两个电池反向串联而成,其电池反应即为该二电池反应的总各和. 左侧电池的电池反应为:)()()())((1s Ag m KCl s AgCl a Hg K m +==+ 右侧电池反应为:)())(()()(2s AgCl a Hg K s Ag m KCl m +==+则总反应为: )()(12m KCl m KCl ==(2).要使反应能自发进行,即要求:0ln 12>=a a F RT E ,即必须满足: 12a a >或12m m >.例6.设计合适的电池,以便用电动势法测定其指定的热力学函数(要求写出电池表达式和相应函数的计算式):(1).)()()()(22133m Fe m Ag m Fe s Ag ++++=+(2).(s)Cl Hg 22的溶度积sp K(3).)/1.0(kg mol HBr 溶液的离子平均活度系数±r (4).求)(2s O Ag 的分解压(5).)(2l O H 的标准生成吉布斯自由能 (6).)(2l O H 的离子积常数W K(7).求弱酸HA 的离解常数θa K设计电池:)()(|)(),(),(|)(,2s Ag s AgCl m NaCl m NaA m HA p H Pt Cl A H A +--θ 电池反应为:)()()()(21)(2-+-+++=+Cl H a Cl a H s Ag p H s AgCl θ 设各物质的活度系数均为1,则:θm m a H H ++=,θmm a Cl Cl --= 则: )ln(ln 2/12-+-+-=-=Cl H H Cl H m m F RTE a a aF RT E E θθ式中,-Cl m E E ,,θ均为已知,故+H m 可求.对弱酸HA 有:-++======A H HA+-H HA m m +H m +-+H A m m则: )()(++-+++-+-⨯+⨯=-+⨯=H HA H A H H HA H A H a m m m m m m m m m m m m m m K θθθθθ故θa K 可求.例: 电解池: ⊕⋅=Θ-Pt kg mol m CuSO Pt |)0.1(|104已知在电流密度为1002-⋅m A 时氢在铜上的超电势为0.6V,氧在铂上的超电势为0.85V.试求:(1).当Cu 开始析出时的外加电压(2).当外加电压为2.0V 时,溶液中+2Cu 的浓度(3).当2H 开始析出时,溶液中+2Cu 的浓度及外加电压. 解:(1).据题知其电极反应为:正极反应:e mH p O l O H H 2)(2)(21)(22++→++θ负极反应:)(2)(2s Cu e m Cu →++因正极反应与溶液中+H 浓度有关,若设电解刚开始时溶液为中性,即)(100.117--+⋅⨯≈kg mol H ,由能斯特公式可得:Pt O H PtO H HOa F RT /2/,,2221ln 2ηϕϕθ+-=++阳 )(665.185.0)101(1ln 2229.127V F RT =+⨯-=- )(337.011ln 2337.01ln 222/V F RT a F RT Cu CuCu=-=-=++θϕϕ阴 故其分解电压为:)(328.1337.0665.1V E =-=-=阴阳分解ϕϕ(2).当外加电压为2伏时,已大大高于初始外加电压,故认为溶液中的+2Cu 绝大部分已还原析出.但因硫酸的二级电离是弱酸,其电离度仅为1%,若设其水解消耗的+H 浓度为x ,剩余+2Cu 浓度为1m ,则随着电解反应的进行,同时也进行着下列反应(注: 括号内为该离子的平衡浓度):)(])(2[)(410024x HSO x m m H x m SO -+-⇔--+- 故有: x x m x m m K a /)(])(2[0102-⨯--=因溶液中的+2Cu绝大部分已还原析出, 故可近似地有010m m m ≈-, 所以:02)3(20022=++-m x m K x a将01.02=a K 1-⋅kg mol ,0.10=m 1-⋅kg mol 代入解之可得 )(990.01-⋅=kg mol x 平衡时+H 浓度:)(01.1990.00.2)(2110-⋅=-≈--kg mol x m m 则当外加电压为2.0伏时,有:)1ln 2()1ln 2(0.222222//2/,,++++--+-=Cu Cu Cu Pt O H Pt O H H O a F RT a F RT θθϕηϕ 12101ln 2337.085.0])(2[1ln 2229.1m F RT x m m F RT +-+---=201)2(ln 2742.1x m m F RT --≈ 解之得: )(1089.1191kg mol m ⋅⨯≈-(3).设开始析2H 时, +2Cu 的浓度为2m ,当开始析2H 时,必有: Cu Cu PtH H //,22++=ϕϕ,即:22201ln 2337.060.0])(2[1ln 2m F RT x m m F RT -=----显然,此时+2Cu 的浓度比上节条件下的浓度更小,将: )/(01.1990.00.220kg mol x m m H =-=-≈+代入上式可得: 3221010.2-⨯=m )/(kg mol由于在阳极析出氧气,在阴极析出氢气,故此时的电解池实际上为电解水,相应分解电压应为:)(679.2)60.00()85.0229.1()()(//,//,,22222V E Cu H PtHH Pt O Pt O H H O =--+=--+=-=++ηϕηϕϕϕ阴,析阳,析分解(二)习题及答案:一、思考题1. 原电池和电解池有什么不同?2. 测定一个电池的电动势时,为什么要在通过的电流趋于零的情况下进行?否则会产生什么问题?3. 电化学装置中为什么常用KC1饱和溶液做盐桥?4. 下列反应的计算方程写法不同时其MF E 及m r G ∆值是否相同?为什么?)1(Cu Zn 2=++a ====Cu )1(Zn 2+=+a)1(Cu 21Zn 212=++a ====Cu 21)1(Zn 212+=+a 5. 试说明Zn 、Ag 两电极插入HC1溶液中所构成的原电池是不是可逆可池? 6. 凡 E 为正数的电极必为原电池的正极, E 为负数的电极必为负极,这种说法对不对?为什么?7. 如果按某化学反应设计的原电池所算出的电动势为负值时,说明什么问题? 8. 超电势的存在是否都有害?为什么?9. HNO 3、H 2SO 4、NaOH 及KOH 溶液的实际分解电压数据为何很接近? 10. 试比较和说明化学腐蚀与电化学腐蚀的不同特征。

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课堂作业
一、简答题:
1、摩尔电导率的定义:∧m(s.m2.mol-1)=k/c ,式中c的单位是什么?对
于弱电解质,用总计量浓度还是解离部分的浓度?
答:根据定义c是摩尔体积浓度,单位是mol.m-3。

对于若电解质,应当用总计量浓度代入公式,不必考虑电离度。

2、在一定温度下,稀释电解质溶液,电导率k和摩尔电导率∧m将怎样
变化?
答:电导率k变化不一定。

摩尔电导率∧m将增大。

3、无限稀释时,HCl ,KCl ,NaCl三种溶液在相同温度、相同浓度和相同
电位梯度下,三种溶液中Cl-1的运动速度是否相同?三种溶液中Cl-1的迁移数是否相同?
答:三种溶液中Cl-1的运动速度相同;三种溶液中Cl-1的迁移数是不相同,因三个阳离子的迁移数不同。

4、参考电极的选择是不是随意的?有什么限制条件?
答:能被选用参考标准电极实际上是很有限的。

首先它必须是可逆电极,
且电极电势的温度系数要比较小;其次,它应当容易钝化,制备也比较简单;此外参考电极最好能适应较广的界质条件。

5、盐桥有何作用?为什么它不能完全消除夜接电势,而只是把液接电势
降到可以忽略不计。

答:盐桥起导电而又防止两种溶液直接接触以免产生液接电势的作用。

由液接电势的计算公式可知,只有t+=t-时,Ej=0。

而t+与t-完全相同的电解质是找不到的。

6、在电解过程中,阴、阳离子分别在阳、阴两极上析出的先后顺序有何规律?
答:阳极上,析出电势越小的阴离子首先在阳极上发生氧化。

阴极上,析出电势越大的阳离子首先在阴极上发生还原。

7、以Pt为电极,电解Na2SO4水溶液,在两极的溶液中各加数滴石蕊试
剂,在电解过程中,两极溶液的颜色有何变化?
答:实际上是电解水。

阴极上放出氢气,溶液中有较多OH-,呈碱性,使指示剂变蓝。

阳极有氧气放出,溶液中有较多H+,呈酸性,使指示剂变红。

二、计算题:
1、用银电极来电解AgNO3水溶液,通电一定时间后,测知阴极上有
1.15g的Ag(s)析出。

经分析知道阴极部溶液中Ag+的总量减少了
0.605g,求AgNO3溶液中离子的迁移数t(Ag+)和t(NO3-)。

2、试将下述化学反应设计成电池。

(1)H2(pθ)+ HgO(s) ═Hg (l) + H2O (l)
(2)Fe2+(+2Fe a)+Ag+(+Ag a)═Fe3+(+3Fe a)+ Ag (s)。

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