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物理化学第五版下册习题集答案解析

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    • 1、-/ 第七章第七章 电化学电化学 7.1 用铂电极电解 CuCl2溶液。通过的电流为 20A,经过 15min 后,问: (1)在阴极上能析出多少质量的 Cu?(2)在的 27,100kPa 下阳极上能析出 多少体积的的 Cl2(g)? 解:电极反应为:阴极:Cu2+ + 2e- Cu 阳极: 2Cl- 2e- Cl2(g) 则:z= 2 根据:Q = nzF=It 2 20 15 Cu9.326 10 mol 2 96500 It n zF 因此:m(Cu)=n(Cu) M(Cu)= 9.32610-263.546 =5.927g 又因为:n(Cu)= n(Cl2) pV(Cl2)= n(Cl2)RT 因此: 3 2 2 3 Cl0.09326 8.314 300 Cl2.326dm 100 10 nRT V p 7.2 用 Pb(s)电极电解 PbNO3溶液。已知溶液浓度为 1g 水中含有 PbNO3 1.6610-2g。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 62.50g,其中含有 PbNO31.151g,计算 Pb2+的迁

      2、移 数。 解法 1: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 阳极区溶液中 Pb2+的总量的改变如下: n电解后(Pb2+)= n电解前(Pb2+)+ n电解(Pb2+)- n迁移(Pb2+) 1 2 1 2 1 2 1 2 则:n迁移(Pb2+)= n电解前(Pb2+)+ n电解(Pb2+)- n电解后(Pb2+) 1 2 1 2 1 2 1 2 n电解(Pb2+)= n电解(Ag) = 1 2 3 Ag0.1658 1.537 10 mol Ag107.9 m M 2 23 162.50 1.1511.66 10 (Pb ) 6.150 10 mol 1 2 331.2 2 n 电 23 11.151 (Pb ) 6.950 10 mol 1 2 331.2 2 n 电 n迁移(Pb2+)=6.15010-3+1.53710-3-6.95010-3=7.35810-4mol 1 2 -/ 2 4 2 3 2 1 Pb 7.358 10 2 Pb0.479 1 1.537 10 (Pb ) 2 n t n = 迁 电 解法 2:解该类问题主要依据电极区的物料守恒(溶

      3、液是电中性的)。显然 阳极区溶液中的总量的改变如下: 3 NO n电解后()= n电解前() + n迁移() 3 NO 3 NO 3 NO 则:n迁移()=n电解后()- n电解前() 3 NO 3 NO 3 NO n电解后()= 3 NO 23 11.151 (Pb ) 6.950 10 mol 1 2 331.2 2 n 电 n电解前()= 3 NO 2 23 162.50 1.1511.66 10 (Pb ) 6.150 10 mol 1 2 331.2 2 n 电 n迁移() = 6.95010-3-6.15010-3 = 8.0010-4mol 3 NO 4 3 3 3 NO 8.0 10 NO0.521 1.537 10 n t n = 迁 电 则: t(Pb2+)= 1 - t()= 1 0.521 = 0.479 3 NO 7.3 用银电极电解 AgNO3溶液。通电一定时间后,测知在阴极上析出 0.078g 的 Ag,并知阳极区溶液中 23.376g,其中含 AgNO30.236g。已知通电前 溶液浓度为 1kg 水中溶有 7.39g AgNO3。求 Ag+和迁移数。

      4、3 NO 解法 1:解法 1:解该类问题主要依据电极区的物料守恒(溶液是电中性的) 。显然阳极区溶液中 Ag+的总量的改变如。 n电解后(Ag+)= n电解前(Ag+)+ n电解(Ag+)- n迁移(Ag+) 则:n迁移(Ag+)= n电解前(Ag+)+ n电解(Ag+)- n电解后(Ag+) n电解(Ag+)= 4 Ag0.078 7.229 10 mol Ag107.9 m M 3 3 23.3760.2367.39 10 (Ag ) 1.007 10 mol 169.87 n 电 3 0.236 (Ag ) 1.389 10 mol 169.87 n 电 -/ n迁移(Ag+) = 1.00710-3+7.22910-4-1.38910-3=3.40310-4mol 4 4 Ag 3.403 10 Ag0.47 7.229 10 n t n = 迁 电 则:t()= 1 - t(Ag+)= 1 0.471 = 0.53 3 NO 解法 2: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 阳极区溶液中的总量的改变如下: 3 NO n电解后()= n电解前() + n迁移

      5、() 3 NO 3 NO 3 NO 则:n迁移()=n电解后()- n电解前() 3 NO 3 NO 3 NO n电解后()= 3 NO 3 0.236 (Ag ) 1.389 10 mol 169.87 n 电 n电解前()= 3 NO 3 3 23.3760.2367.39 10 (Ag ) 1.007 10 mol 169.87 n 电 n迁移() = 1.38910-3-1.00710-3 = 3.82010-4mol 3 NO n电解(Ag+)= 4 Ag0.078 7.229 10 mol Ag107.9 m M 4 3 3 4 NO 3.820 10 NO0.53 7.229 10 n t n = 迁 电 则: t(Ag+)= 1 - t()= 1 0.528 = 0.47 3 NO 7.4 在一个细管中,于 0.3327moldm-3的 GdCl3溶液的上面放入 0.073moldm-3的 LiCl 溶液,使它们之间有一个明显的界面。令 5.594mA 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。3976s 以后, 界面在管内向下移动的距离相当于 1

      6、.002cm-3的溶液在管中所占的长度。计算在 实验温度 25下,GdCl3溶液中的 t(Gd3+)和 t(Cl-)。 解:此为用界面移动法测量离子迁移数。 1.002cm-3溶液中所含 Gd3+的物质的量为: n(Gd3+)= cV= 0.033271.00210-3 = 3.333710-5mol 所以 Gd3+和 Cl-的的迁移数分别为: 335 3 3 (Ge )(Ge )3.3337 103 96500 (Ge )0.434 5.594 103976 QnzF t QIt -/ t(Cl-)= 1 - t(Gd3+)= 1 -0.434 = 0.566 7.5 已知 25时 0.02moldm-3KCl 溶液的电导率为 0.2768Sm-1。一电导池 中充以此溶液,在 25时测得其电阻为 453W。在同一电导池中装入同样体积 的质量浓度为 0.555 moldm-3的 CaCl2溶液,测得电阻为 1050W。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)电导池系数为 cell cellcell K K GKR R 则: K

      7、cell= 0.2768453 = 125.4m-1 (2)CaCl2溶液的电导率 1 cell 125.4 0.1994S m 1050 K R (3)CaCl2溶液的摩尔电导率 21 m 3 0.1194 110.983 0.02388S mmol 0.555 10c 7.6.已知 25时,。试计 21 m4 NH Cl0.012625S mmol 4 NHt =0.4907 算及。 m4 NH m Cl 解:离子的无限稀释电导率和电迁移数有以下关系 4m4 321 m4 NHNH Cl 0.4907 0.012625 NH6.195 10 S mmol 1 t m4 321 m ClNH Cl1 0.49070.012625 Cl6.430 10 S mmol 1 t 或 mm +m - =-= 0.012625-6.19510-3 = 6.43010-3Sm2mol-1 m Cl m4 NH Cl m4 NH m +m mm tt - -/ 7.7 25将电导率为 0.14Sm-1的 KCl 溶液装入一电导池中,测得其电阻为 525W。在同一电导池中装入 0.1 moldm-3

      8、的 NH3H2O 溶液,测得电阻为 2030W。利用表 7.3.2 中的数据计算 NH3H2O 的解离度及解离常熟。K 解:查表知 NH3H2O 无限稀释摩尔电导率为 m32m4m NHH ONHOH = 73.510-4+19810-4 =271.510-4Sm2mol-1 m3232 m3232m32 cell32 32m323232m32 4 NHH ONHH O NHH ONHH ONHH O NHH O(KCl(KCl NHH ONHH ONHH ONHH ONHH O 0.141 525 0.1 1000 2030 271.5 10 0.01344 a c K GR ccR 2 2 2 5 4 3 0.013440.1 1.834 10 11 0.013 NHOH NHH O441 K cc cc ca ca c c 7.8 25 时水的电导率为 5.510-6 Sm-1,密度为 997.0kgm-2。H2O 中存 在下列平衡:H2O H+ OH-,计算此时 H2O 的摩尔电导率、解离度和 H+的浓度。已知:(H+) = 349.6510-4Sm2mol-1,(OH-) = 198.010-4Sm2mol-1。 m m 解: 22 m2 222 (H O)(H O) (H O) (H O)(H O) /(H O) kk cM 6 1121 3 5.5 10 9.93 10S mmol 997.09 10 /18 m2m2 + m2 mm 1121 9 421 H OH O = H OH+OH 9.929 10S mmol =1.813 10 3.49.65+198.01

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