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(p?)|H2SO4(aq)|O2(p?)，Pt 298K时E=1.228V，已知液体水的生成热Δf H m? (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 ?-RT / F ln[a (AgCl)/a (Ag +)a (Cl -)] ∵a (AgCl)=1； ∴E ?=E -RT /F ln[a (Ag +)a (Cl -)] = E -RT /F ln(γ±m /m ?) =0.4321-(8.314×291/96500)ln(0.84×0.05)=0.5766 V ln K ?=nFE ?/RT =22.9985；故K ?=9.73×109 AgCl 的溶度积 K sp =1/K ?=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. 第七章 电化学 第七章 电化学 7.1 用铂电极电解CuCl 2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 ？⑵在阳极上能析出多少体积的27℃、100kPa 下的Cl 2(g) ? 解：⑴ 阴极反应：Cu 2++2e -=Cu 阳极反应：2Cl -=Cl 2+2e - 电解反应：Cu 2++2Cl -= Cu + Cl 2 溶液中通过的电量为： Q=I·t = 20A×15×60s=18000C 由法拉第定律和反应进度知： (Cu)(Cu)/(Cu)(Cu)(Cu) Q n m M zF ξνν?===(Cu)(Cu)1800064g/mol (Cu) 5.969g 296485.309C/mol Q M C m zF ν???∴===? ⑵ 22(Cl )(Cl ) n ξν?= 222(Cl )(Cl )0(Cl )0.0933mol n n νξ?=-=?= 2 30.09338.314300.15dm 100 nRT V p ??∴== = 2.328dm 3 7.3用银电极电解AgNO 3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AgNO 3 0.236g 。已知通电前溶液浓度为1kg 水中溶有7.39g 的AgNO 3。求t(Ag +)和t(NO 3-)。 解：方法一： t +=阳离子迁出阳极区的物质的量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 3 0.236g ，设电解前后水量不变，则电解前阳极区 AgNO 3的量为：=0.1710g 37.39(23.3760.236)(AgNO )1000 m g ?-=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 n n n =-迁出电电应 +解前解后反 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。（ ） 2020年高考化学试题分类汇编——电化学基础 电化学基础 1．〔2018全国卷1〕右图是一种染料敏化太 阳能电池的示意图。电池的一个点极由有机光敏 燃料〔S 〕涂覆在2TiO 纳米晶体表面制成，另一 电极由导电玻璃镀铂构成，电池中发生的反应 为： 22TiO /S TiO /S h ν*??→〔激发态〕 +-22TiO /S TiO /S +e *??→ 3I +2e 3I ---??→ 2232TiO /S 3I 2TiO /S+I +--+??→ 以下关于该电池表达错误的选项是．．．．．． ： A ．电池工作时，是将太阳能转化为电能 B ．电池工作时，I -离子在镀铂导电玻璃电极上放电 C ．电池中镀铂导电玻璃为正极 D ．电池的电解质溶液中I -和I 3-的浓度可不能减少 【解析】B 选项错误，从示意图可看在外电路中电子由负极流向正极，也即镀铂电极做正极，发生还原反应：I 3-+2e -=3I -；A 选项正确，这是个太阳能电池，从装置示意图可看出是个原电池，最终是将光能转化为化学能，应为把上面四个反应加起来可知，化学物质并没有减少；C 正确，见B 选项的解析；D 正确，此太阳能电池中总的反应一部分实质确实是：I 3-3I -的转化〔还有I 2+I -I 3-〕，另一部分确实是光敏有机物从激发态与基态的相互转化而已，所有化学物质最终均不被损耗！ 【答案】B 【命题意图】考查新型原电池，原电池的两电极反应式，电子流向与电流流向，太阳能电池的工作原理，原电池的总反应式等，还考查考生变通能力和心理素养，能否适应生疏的情境下应用所学知识解决新的咨询题等 【点评】此题立意专门好，然而考查过为单薄，而且取材不是最新的，在3月份江苏省 氧化 还原 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 h =-+ 或 02.32.3l g l g H c RT RT j j aF aF h =-+ 一般情况下a =0.5，将a 的树脂代入上式，则有 02.32 2.32lg lg H c RT RT j j F F h 创=-+ 若令 02.32lg 2.32RT j a F RT b F ′-=′= 则原式变为 lg H c a b j h =+ 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 b q q h 骣÷?÷?÷ ?桫 则有 2.3lg 2H c RT C j F h b =+ 同理，假定氢原子的表面覆盖度很大，以至于可以认为 1MA q ?，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） 2.3lg H c RT C j aF h =+ 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。 电化学练习 １.铁镍蓄电池又称爱迪生电池,放电时的总反应为Fe+Ni2Ｏ3＋３H2O===Fe(OＨ)2+2Ｎi（OH)２ 下列有关该电池的说法不正确的是( ）。 A.电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2Ｏ3,负极为Fｅ B．电池放电时，负极反应为Fe+2OＨ－－2e－===Fe(OH）2 C．电池充电过程中，阴极附近溶液的ｐH降低 D.电池充电时，阳极反应为2Ni（OH)2+2OH-－２e-===Ｎi2O3＋3H２O 2．镀锌铁在发生析氢腐蚀时,若有０.2 ｍｏｌ电子发生转移，下列说法正确的是( ） ①有5.６g金属被腐蚀②有６.5 g金属被腐蚀③在标准状况下有２.2４ L气体放出④在标准状况下有1.12 L气体放出 A.①② B.①④ C．②③D．③④3．某固体酸燃料电池以CsHSO４固体为电解质传递H+，其基本结构如图，电池总反应可表示为:2H2+Ｏ2＝=＝2Ｈ2O，下列有关说法正确的是( ） A.电子通过外电路从ｂ极流向a极 B．b极上的电极反应式为：O２＋２H2O+4e－===4OH- C．每转移0.1 moｌ电子,消耗１．1２ L的H2 D．Ｈ＋由a极通过固体酸电解质传递到b极 4.如图是某公司批量生产的笔记本电脑所用的甲醇燃料电池的构造示意图。甲醇在催化剂作用下提供质子（H+）和电子，电子经过电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应，该电池总反应式为:２CH3ＯH＋3O2===2CO２+4Ｈ2Ｏ。下列有关该电池的说法错误的是（) A．右边的电极为电池的负极,b处通入的是空气 B.左边的电极为电池的负极，a处通入的是甲醇C．电池负极的反应式为:2CＨ3OH＋２Ｈ2O－12ｅ-==＝2CO2↑＋12H+ D．电池正极的反应式为:３O2+12H＋＋12e－===6H2Ｏ 5．铅蓄电池的工作原理为:Pb+ＰbＯ2＋2Ｈ2SO4=＝＝2PbSO4+２H2O，研读下图,下列判断不．正确的是（ ) Ａ.K闭合时,ｄ电极反应式:PｂSＯ4＋2H2O－2e-===PｂＯ２+4H＋＋ B.当电路中转移0.2 moｌ电子时,Ⅰ中消耗的H２ＳO4为0.2 mol Ｃ.Ｋ闭合时，Ⅱ中SＯ４2-向c电极迁移 D．Ｋ闭合一段时间后,Ⅱ可单独作为原电池,ｄ电极为正极 6．获得“8６3”计划和中科院“百人计划”支持的环境友好型铝碘电池已研制成功，电解液为ＡlI3溶液,已知电池总反应为:２Al＋３I２===2AlI3。下列说法不．正确的是( ） A．该电池负极的电极反应为:Al-3e-＝==Ａｌ3＋ B.电池工作时,溶液中铝离子向正极移动 Ｃ．消耗相同质量金属时，用锂作负极时，产生电子的物质的量比铝多 D.该电池可能是一种可充电的二次电池 7最近,科学家研制出一种纸质电池,这种“软电池”采用薄层纸片作为载体和传导体,在一边附着锌，在另一边附着二氧化锰。电池总反应为:Zn+2MｎO２＋Ｈ2O＝=＝ZｎＯ＋2MnOＯＨ。下列说法不．正确的是( ） A．该电池Zｎ为负极,MnＯ２为正极 B.该电池的正极反应为：ＭnＯ2＋ｅ－+Ｈ2Ｏ==＝MnOＯＨ+OH-Ｃ．导电时外电路电子由Zn流向MnＯ２，内电路电子由MnO2流向Zn D．电池工作时水分子和ＯＨ-都能通过薄层纸片 ８．防止或减少钢铁的腐蚀有多种方法:如制成耐腐蚀合金、表面“烤蓝”、电镀另一种金属以及电化学保护等方法。(1)钢铁的腐蚀主要是吸氧腐蚀,请写出钢铁吸氧腐蚀的电极反应:正极：____________＿___；负极:＿____________＿__。 (２)在海洋工程上,通常用铝合金(Ａl－Zn-Cd)保护海底钢铁设施，其原理如图所示：其中负极发生的 第七章 电化学习题及解答 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℃，100 kPa 下，阳极析出多少Cl 2？ 解：电极反应为 阴极：Cu 2+ + 2e - = Cu 阳极: 2Cl - - 2e - = Cl 2 电极反应的反应进度为ξ = Q /(ZF) =It / (ZF) 因此： m Cu = M Cu ξ = M Cu It /( ZF ) = 63.546×20×15×60/(2×96485.309)=5.928g V Cl 2 = ξ RT / p =2.328 dm 3 2. 用银电极电解AgNO 3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AgNO 3溶液中的t (Ag +)和t (NO 3-)。 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 m Ag 等于阴极析出银的量m Ag 与从阳极迁移来的银的量m’Ag 之差： D m Ag = m Ag - m’Ag m’Ag = m Ag - D m Ag t (Ag +) = Q +/Q = m’Ag / m Ag = (m Ag - D m Ag )/ m Ag = (1.15-0.605)/1.15 = 0.474 t (NO 3-) = 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CaCl 2溶液，测得电阻为1050Ω。计算（1）电导池系数；（2）CaCl 2溶液的电导率；（3）CaCl 2溶液的摩尔电导率。 解：（1）电导池系数K Cell 为 K Cell = k R = 0.2768×453 =125.4 m -1 （2）CaCl 2溶液的电导率 k = K Cell /R = 125.4/1050 = 0.1194 S/m （3）CaCl 2溶液的摩尔电导率 Λm = k/C = 110.983×0.1194/(0.555×1000)= 0.02388 S·m 2 ·mol - 4. 25 ℃时将电导率为0.141 S/m 的KCl 溶液装入一电导池中，测得其电阻为525Ω。在同一电导池中装入0.1mol/L 的NH 4OH 溶液，测得电阻为2030Ω。利用表7.1.4中的数据计算NH 4OH 的解离度α及解离常数K 。 解：查表知NH 4OH 无限稀释摩尔电导率为 ∞Λm (NH 4OH)=∞Λm (NH 4+)+∞ Λm (OH -) =73.4×10-4+198.0×10-4 =271.4 ×10-4S·m 2 ·mol - 因此， α = ∞ΛΛm m O H)(NH O H)(NH 44= O H) (NH O H)l)/cR(NH k(KCl)R(KC 4m 4Λ∞ 第七章电化学 一.基本要求 1.理解电化学中的一些基本概念,如原电池与电解池的异同点,电极的阴、阳、正、 负的定义,离子导体的特点与Faraday 定律等。 2.掌握电导率、摩尔电导率的定义、计算、与浓度的关系及其主要应用等。了解 强电解质稀溶液中,离子平均活度因子、离子平均活度与平均质量摩尔浓度的定义,掌握离子强度的概念与离子平均活度因子的理论计算。 3.了解可逆电极的类型与正确书写电池的书面表达式,会熟练地写出电极反应、电 池反应,会计算电极电势与电池的电动势。 4.掌握电动势测定的一些重要应用,如:计算热力学函数的变化值,计算电池反应 的标准平衡常数,求难溶盐的活度积与水解离平衡常数,求电解质的离子平均活度因子与测定溶液的pH等。 5.了解电解过程中的极化作用与电极上发生反应的先后次序,具备一些金属腐蚀 与防腐的基本知识,了解化学电源的基本类型与发展趋势。 二.把握学习要点的建议 在学习电化学时,既要用到热力学原理,又要用到动力学原理,这里偏重热力学原理在电化学中的应用,而动力学原理的应用讲得较少,仅在电极的极化与超电势方面用到一点。 电解质溶液与非电解质溶液不同,电解质溶液中有离子存在,而正、负离子总就是同时存在,使溶液保持电中性,所以要引入离子的平均活度、平均活度因子与平均质量摩尔浓度等概念。影响离子平均活度因子的因素有浓度与离子电荷等因素,而且离子电荷的影响更大,所以要引进离子强度的概念与Debye-Hückel极限定律。 电解质离子在传递性质中最基本的就是离子的电迁移率,它决定了离子的迁移数与离子的摩尔电导率等。在理解电解质离子的迁移速率、电迁移率、迁移数、电导率、摩尔电导率等概念的基础上,需要了解电导测定的应用,要充分掌握电化学实用性的一面。 电化学在先行课中有的部分已学过,但要在电池的书面表示法、电极反应与电池反应的写法、电极电势的符号与电动势的计算方面进行规范,要全面采用国标所规定的符号,以便统一。会熟练地书写电极反应与电池反应就是学好电化学的基础,以后在用Nernst方程计算电极电势与电池的电动势时才不会出错,才有可能利用正确的电动势的数值来计算其她物理量的变化值,如:计算热力学函数的变化值,电池反应的标准平衡常数,难溶盐的活度积,水的解离平衡常数与电解质的离子平均活度因子等。 第11章氧化还原反应电化学基础 一、单选题 1. 下列电对中，θ值最小的是：D A: Ag+/Ag；B: AgCl/Ag；C: AgBr/Ag；D: AgI/Ag 2. θ(Cu2+/Cu+)=，θ(Cu+/Cu)=，则反应2 Cu+Cu2+ + Cu的Kθ为：C A: ×10-7；B: ×1012；C: ×106；D: ×10-13 3. 已知θ（Cl2/ Cl-）= +，在下列电极反应中标准电极电势为+ 的电极反应是：D A:Cl2+2e- = 2Cl- B: 2 Cl-- 2e- = Cl2C:1/2 Cl2+e-=Cl- D:都是 4. 下列都是常见的氧化剂，其中氧化能力与溶液pH 值的大小无关的是：D A: K2Cr2O7 B: PbO2C: O2D: FeCl3 5. 下列电极反应中，有关离子浓度减小时，电极电势增大的是：B A: Sn4+ + 2e- = Sn2+ B: Cl2+2e- = 2Cl- C: Fe - 2e- = Fe2+ D: 2H+ + 2e- = H2 6. 为防止配制的SnCl2溶液中Sn2+被完全氧化，最好的方法是：A A: 加入Sn 粒B:. 加Fe 屑C: 通入H2D: 均可 二、是非题（判断下列各项叙述是否正确，对的在括号中填“√”，错的填“×”） 1. 在氧化还原反应中，如果两个电对的电极电势相差越大，反应就进行得越快。 ×（电极电势为热力学数据，不能由此判断反应速率）2．由于θ（Cu+/Cu）= + , θ（I2/ I-）= + , 故Cu+和I2不能发生氧化还原反应。×（标态下不反应，改变浓度可反应。） 3．氢的电极电势是零。×（标准电极电势） 4．FeCl3，KMnO4和H2O2是常见的氧化剂，当溶液中[H+]增大时，它们的氧化能力都增加。×（电对电极电势与PH无关的不变化。） 三、填空题 pH pH 沉淀量 沉淀量 7 7 时间 时间 时间 时间 电化学基础 1.用石墨电极电解100mL 硫酸铜和硫酸的混合溶液，通电一段时间后，两极均收集到 2.24L 气体（标准状况），原混合溶液中Cu 2+ 的物质的量浓度（mol ?L -1）为（ ） A ．4 B ．3 C ．2 D ．1 2．用石墨作电极电解3mol/LNaCl 和0.4mol/LAl 2(SO 4)3的混合液时，下图曲线正确的是（ ） 二、填空题 3．熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用Li 2CO 3、Na 2CO 3和的熔融盐混 和物作电解质，CO 为阳极燃气，空气与CO 2的混和气为阴极助燃气，制得在650℃下工作的燃 料电池，完成有关的电池反应式：电池反应式：阳极反应式：2CO+2CO 32- →4CO 2+4e -。 阴极反应式： ，总电池反应： 。 4. 金属镍有广泛的用途，粗镍中含有少量Fe 、Zn 、Cu 、Pt 等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列 叙述正确的是( ) (已知：氧化性Fe 2+＜Ni 2+＜Cu 2+) A.阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni 2++2e -Ni B.电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等 C.电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe 2+和Zn 2+ D.电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu 和Pt 5. 通以相等的电量，分别电解等浓度的硝酸银和硝酸亚汞（亚汞的化合价为＋1）溶液，若被还原的硝酸银和硝酸亚汞的物质的量之比为n （硝酸银）∶n （硝酸亚汞）＝ 2∶1，则下列表述正确的是（ ） A ．在两个阴极上得到的银和汞的物质的量之比为n （银）∶n （汞）＝ 2∶1 B ．在两个阳极上得到的产物的物质的量不相等 C ．硝酸亚汞的分子式为HgNO 3 D ．硝酸亚汞的分子式为Hg 2（NO 3）2 6. 下列关于如图所示装置的叙述，正确的是（ ） 例5.1.1 用铂电极电解CuCl 2溶液，通过的电流为20A ，经过15 min 后，试求(1)在阴极上析出的Cu 的质量。(2)在阳极上析出温度为27℃、压力为100 kPa 时Cl 2的体积。 解 通过电解池的电量 Q =It =(20×15×60)C=18000 C 根据法拉第定律 Q ＝nF ，则电极上发生反应的物质的量： 22-11 118000C (H )(C l )0.1866m ol 2296485C m ol Q n n F ====? (1) 阴极上析出Cu 的质量：111( C u )( C u )0.1866(63.55)g 5.929g 2 2 2 m n M =?=??=； 式中1 (C u )2 M 是指Cu 的物质的量的基本单元为 1 2 Cu,即对应元电荷的质量。 (2) 阳极上析出氯气的体积（将气体看作理想气体）： 23323 1 0.5(Cl )(Cl )0.18660.58.3145300.152===m =2.328dm 10010 n RT n RT V p p ???? 在使用理想气体方程时，物质的量n 必须对应于气体实际存在的形式，例如氯气应为2C l 而不是122 Cl 。这是热力学和电化学不一致的地方，需要引起注意。 例5.1.2 用银电极电解AgNO 3水溶液，通电一定时间后，在阴极上有0.078g 的Ag(s)析出。经过分析知道阳极区含有水 23.14g ，AgNO 3 0.236g 。已知原来所用溶液的浓度为每克水中溶有AgNO 3 0.00739g 。试分别计算Ag +和NO 3-的迁移数。 解： Ag +迁移数的计算： 对Ag +在阳极区进行物质的量衡算有 n n n n =+-后迁前电 式中各项：n 后-通电后阳极区Ag +的物质的量; n 前-通电前阳极区Ag +的物质的量; n 电-发生电极反应从阳极溶解生成的Ag +的物质的量; n 迁-电迁移迁出阳极区的Ag +的物质的量; 所以 n n n n =+-迁后前电 以阳极区水的质量为23.14g 作为计算基准 333 AgN O 3 AgN O Ag AgN O m 0.236n n mol 1.38910mol M 169.9 +-=== =?， 后，，后后 3 3 3 AgN O 3 AgN O Ag AgN O m 0.0073923.14 n n m ol 1.00710m ol M 169.9 +-?== = =?前，前，前， Ag 3 Ag Ag m 0.078n m ol 0.722910m ol M 107.9 +-== =?， 电，电 3 3 n n n n 1.0070.7229 1.38910mol 0.340910mol --=+-=+-?=?迁后前电（） Ag + 的迁移数 3, A g 3 A g A g n 0.340910m ol t 0.47 n 0.722910 m ol Q Q + + + -+-?= = = =?迁电, 电化学练习 1．铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为Fe＋Ni2O3＋3H2O===Fe(OH)2＋2Ni(OH)2 下列有关该电池的说法不正确的是( )。 A．电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3，负极为Fe B．电池放电时，负极反应为Fe＋2OH－－2e－===Fe(OH)2 C．电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低 D．电池充电时，阳极反应为2Ni(OH)2＋2OH－－2e－===Ni2O3＋3H2O 2．镀锌铁在发生析氢腐蚀时，若有0.2 mol电子发生转移，下列说法正确的是( ) ①有5.6 g金属被腐蚀②有6.5 g金属被腐蚀③在标准状况下有2.24 L气体放出④在标准状况下有1.12 L气体放出 A．①② B．①④ C．②③ D．③④ 3.某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H＋，其基本结构如图，电池总反应可表示为：2H2＋O2===2H2O，下列有关说法正确的是( ) A．电子通过外电路从b极流向a极 B．b极上的电极反应式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ C．每转移0.1 mol电子，消耗1.12 L的H2 D．H＋由a极通过固体酸电解质传递到b极4．如图是某公司批量生产的笔记本电脑所用的甲醇燃料电池的构造示意图。甲醇在催化剂作用下提供质子(H＋)和电子，电子经过电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应，该电池总反应式为：2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O。下列有关该电池的说法错误的是( ) A．右边的电极为电池的负极，b处通入的是空气 B．左边的电极为电池的负极，a处通入的是甲醇C．电池负极的反应式为：2CH3OH＋2H2O－12e－===2CO2↑＋12H＋ D．电池正极的反应式为：3O2＋12H＋＋12e－===6H2O 5.铅蓄电池的工作原理为：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，研读下图，下列判断不正确的是( ) A．K闭合时，d电极反应式：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋ B．当电路中转移0.2 mol电子时，Ⅰ中消耗的H2SO4为0.2 mol C．K闭合时，Ⅱ中SO42-向c电极迁移 D．K闭合一段时间后，Ⅱ可单独作为原电池，d电极为正极6．获得“863”计划和中科院“百人计划”支持的环境友好型铝碘电池已研制成功，电解液为AlI3溶液，已知电池总反应为：2Al＋3I2===2AlI3。下列说法不正确的是( ) A．该电池负极的电极反应为：Al－3e－===Al3＋ B．电池工作时，溶液中铝离子向正极移动 C．消耗相同质量金属时，用锂作负极时，产生电子的物质的量比铝多 D．该电池可能是一种可充电的二次电池 7最近，科学家研制出一种纸质电池，这种“软电池”采用薄层纸片作为载体和传导体，在一边附着锌，在另一边附着二氧化锰。电池总反应为：Zn＋2MnO2＋H2O===ZnO＋2MnOOH。下列说法不正确的是( ) A．该电池Zn为负极，MnO2为正极 B．该电池的正极反应为：MnO2＋e－＋H2O===MnOOH＋OH－ C．导电时外电路电子由Zn流向MnO2，内电路电子由MnO2流向Zn D．电池工作时水分子和OH－都能通过薄层纸片 8．防止或减少钢铁的腐蚀有多种方法：如制成耐腐蚀合金、表面“烤蓝”、电镀另一种金属以及电化学保护等方法。(1)钢铁的腐蚀主要是吸氧腐蚀，请写出钢铁吸氧腐蚀的电极反应：正极：________________；负极：________________。 (2)在海洋工程上，通常用铝合金(Al－Zn－Cd)保护海底钢铁设施，其原理如图所示：其中负极发生的 姓名 学号 第七章 电化学小测题 一、选择题 1、科尔劳乌施定律)1(c ΛΛm m β-=∞ 适用于（D ） A 、弱电解质 B 、强电解质 C 、无限稀释溶液 D 、强电解质稀溶液 2、在质量摩尔浓度为b 的MgSO 4中，MgSO 4的活度a 为（A ） A 、22θ)/(±γb b B 、22θ)/(2±γb b C 、33θ)/(4±γb b D 、4 4θ)/(8±γb b 3、某电池的电池反应可写成: ⑴H 2 (g)+ 2 1 O 2 (g)→ H 2O(l) ⑵2H 2 (g)+ O 2 (g)→ 2H 2O(l) 相应的电动势和化学反应平衡常数分别用E 1，E 2和K 1，K 2表示，则 (C) A 、E 1=E 2 K 1=K 2 B 、E 1≠E 2 K 1=K 2 C 、E 1=E 2 K 1≠K 2 D 、E 1≠E 2 K 1≠K 2 4、下列电池中，电动势E 与Cl -的浓度无关的是（A 、D ） A 、Ag|AgCl(s)|KCl(aq)| Cl 2 (g,100kPa)| Pt B 、Ag|Ag +(aq)|| Cl - (aq)| Cl 2 (g,100kPa)| Pt C 、Ag|Ag +(aq)|| Cl - (aq)| AgCl(s) |Ag D 、Ag|AgCl(s) |KCl(aq)|Hg 2Cl 2 (s)|Hg 5、电池在恒温恒压及可逆条件下放电，则系统与环境间的热交换 Q r 值是（B ） A 、Δr H m B 、T Δr S m C 、Δr H m T Δr S m D 、0 6、在电池Pt| H 2 (g, p θ)| HCl （1mol·kg -1）||CuSO 4（ mol·kg -1）|Cu 的阴极中加入下面四种溶液，使电池电动势增大的是（A ） A 、 mol·kg -1CuSO 4 B 、 mol·kg -1Na 2SO 4 C 、 mol·kg -1Na 2S D 、 mol·k g -1氨水 7、298K 时，下列两电极反应的标准电极电势为： Fe 3+ + 3e -→ Fe E θ(Fe 3+/Fe)= 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： 2．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×” (1)在原电池中，发生氧化反应的一极一定是负极() (2)不是所有化学反应都可以设计成原电池。() (3)在原电池中，负极材料的活泼性一定比正极材料强() (4)带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池电流持续时间长() 2．有一种一面镀锌、一面镀二氧化锰的超薄纸质电池，在使用印刷与压层技术后，变成一张可任意裁剪大小的“电纸”，纸内的离子“流过”水和氧化锌组成的电解质溶液，电池总反应式为Zn＋2MnO2＋H2O===ZnO＋2MnOOH。下列说法不正确的是() A．该电池的负极材料为锌 B．该电池反应中二氧化锰发生了还原反应 C．电池的正极反应式为MnO2＋H2O＋e－===MnOOH＋OH－ D．当有0.1 mol锌溶解时，流经电解质溶液的电子数为1.204×1023 3．如图所示的装置能够组成原电池产生电流的是________ 在下图中的8个装置中，属于原电池的是() A．①④⑤B．③⑥⑧C．④⑥⑦D．⑥⑦⑧ 可用于电动汽车的铝－空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解质溶液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是() A．以NaCl溶液或NaOH溶液为电解质溶液时，正极反应都为： O2＋2H2O＋4e－===4OH－ B．以NaOH溶液为电解质溶液时，负极反应为：Al＋3OH－－3e－===Al(OH)3↓ C．以NaOH溶液为电解质溶液时，电池在工作过程中电解质溶液的pH保持不变D．电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极 5．分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是() A．①②中Mg作负极，③④中Fe作负极 B．②中Mg作正极，电极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑ C．③中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋ D．④中Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑ 1．有A、B、C、D四种金属，做如下实验：①将A与B用导线连接起来，浸入电解质溶液中，B不易腐蚀；②将A、D分别投入等物质的量浓度的盐酸中，D比A反应剧烈；③将铜浸入B的盐溶液里，无明显变化，如果把铜浸放C的盐溶液里，有金属C析出。据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是() A．A>B>C>D B．C>D>A>B C．D>A>B>C D．A>B>D>C 【例1】有人设计出利用CH4和O2的反应，用铂电极在KOH溶液中构成原电池。电池的总反应类似于CH4在O2中燃烧，则下列说法正确的是() ①每消耗1 mol CH4可以向外电路提供8 mol e－ ②负极上CH4失去电子，电极反应式：CH4＋10OH－－8e－===CO ＋7H2O ③负极上是O2 获得电子，电极反应式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ ④电池放电后，溶液pH不断升高 A．①②B．①③C．①④D．③④ 下图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是() A．a电极是负极 B．b电极的电极反应为：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ C．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源 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 第七章电化学 7.1电极过程、电解质溶液及法拉第定律 原电池：化学能转化为电能（当与外部导体接通时，电极上的反应会自发进行，化学能转化为电能，又称化学电源） 电解池：电能转化为化学能(外电势大于分解电压，非自发反应强制进行） 共同特点： （1)溶液内部:离子定向移动导电 (2)电极与电解质界面进行的得失电子的反应----电极反应（两个电极反应之和为总的化学反应，原电池称为电池反应，电解池称为电解反应） 不同点： （1）原电池中电子在外电路中流动的方向是从阳极到阴极，而电流的方向则是从阴极到阳极，所以阴极的电势高，阳极的电势低，阴极是正极，阳极是负极；（2）在电解池中，电子从外电源的负极流向电解池的阴极，而电流则从外电源的正极流向电解池的阳极，再通过溶液流到阴极，所以电解池中，阳极的电势高，阴极的电势低，故阳极为正极，阴极为负极。不过在溶液内部阳离子总是向阴极移动，而阴离子则向阳极移动。 两种导体：第一类导体（又称金属导体，如金属，石墨）； 第二类导体（又称离子导体，如电解质溶液，熔融电解质） 法拉第定律: 描述通过电极的电量与发生电极反应的物质的量之间的关系 =F = n z Qξ F 电 F -- 法拉第常数; F = Le =96485.309 C/mol = 96500C/mol Q --通过电极的电量； z -- 电极反应的电荷数（即转移电子数），取正值； ξ--电极反应的反应进度； 结论：通过电极的电量，正比于电极反应的反应进度与电极反应电荷数的乘积，比例系数为法拉第常数。 依据法拉第定律，人们可以通过测定电极反应的反应物或产物的物质的量的变化来计算电路中通过的电量。相应的测量装置称为电量计或库仑计coulometer,通常有银库仑计和铜库仑计。 7.2 离子的迁移数 1. 离子迁移数:电解质溶液中每一种离子所传输的电量在通过的总电量中所占的百分数，用tB表示 物理化学电化学练习题 及答案 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】 第八、九、十章 电化学习题 一、选择题 1. 科尔劳乌施定律)1(c m m β-Λ=Λ ∞适用于（ D ） A.弱电解质 B.强电解质 C.无限稀释溶液 D.强电解质稀溶液 2. 在质量摩尔浓度为b 的MgSO 4中，MgSO 4的活度a 为 （ A ） A.22) /(±γθb b B.22)/(2±γθb b C.33)/(4±γθb b D.44)/(8±γθb b 3. 某电池的电池反应可写成:( C ) （1）H 2 (g)+2 1O 2 (g)→ H 2O(l) （2）2H 2 (g)+ O 2 (g)→ 2H 2O(l) 相应的电动势和化学反应平衡常数分别用E 1，E 2和 K 1，K 2表示，则 ( C ) =E 2 K 1=K 2 ≠E 2 K 1=K 2 =E 2 K 1≠K 2 ≠E 2 K 1≠K 2 4. 下列电池中，电动势E 与Cl - 的浓度无关的是 （ C ） |AgCl(s)|KCl(aq)| Cl 2 (g,100kPa)| Pt |Ag +(aq)|| Cl - (aq)| Cl 2 (g,100kPa)| Pt |Ag +(aq)|| Cl - (aq)| AgCl(s) |Ag |AgCl(s) |KCl(aq)|Hg2Cl2 (s)|Hg 5. 电池在恒温恒压及可逆条件下放电，则系统与环境间的热交换Q r值是（ B ） A.Δr H mΔr S m C.Δr H m - TΔr S m 6. 在电池Pt| H 2 (g,p)| HCl （1mol·kg-1）||CuSO4 （mol·kg-1）|Cu的阴极中加入下面四种溶液，使电池电动势增大的是（ A ） mol·kg-1CuSO4 mol·kg-1Na2SO4 mol·kg-1Na2S mol·kg-1氨水7. 298K时，下列两电极反应的标准电极电势为: Fe3+ + 3e-→ Fe Eθ(Fe3+/Fe)= Fe2+ + 2e-→ Fe Eθ(Fe2+/Fe)= 则反应Fe3+ + e-→ Fe2+ 的Eθ(Pt/Fe3+, Fe2+)等于 ( D ) 8. 298K时，KNO3水溶液的浓度由1mol·dm-3增大到2 mol·dm-3,其摩尔电导率Λm将( B ) A.增大 B.减小 C.不变 D.不确定 9. 电解质分为强电解质和弱电解质，在于：( B )。 (A) 电解质为离子晶体和非离子晶体； (B) 全解离和非全解离； (C) 溶剂为水和非水； 第七章电化学习题答案 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。第七章电化学答案(最新整理)
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