电化学原理习题集(共14页).doc

第1章 绪论1.测得25℃时，0.001mol/L氯化钾溶液中，KCl的当量电导为141.3Scm2/eq，若作为溶剂的水的电导率为1.0´10-6S/cm，试计算该溶液的电导率解：由得所以该溶液电导率Microsoft Office Lite Edition 20033.在25℃时，将水中的一切杂质除去，水的电导率将是多少？25℃时水的离子积Kw=1.008´10-14下列各电解质的极限当量电导分别为：l0(KOH)=274.4Scm2/eq，l0 (HCl)=436.04 Scm2/eq, l0 (KCl)=149.82 Scm2/eq解：水的极限当量电导是由cH+cOH-=Kw=1.008´10-14=c2，得到水电离浓度5.扣除了水的电导率后得到18℃下饱和Cu(OH)2溶液的电导率为1.19´10-5S/cm，试用此值计算该温度下Cu(OH)2在水中的溶度积Ks已知Cu(OH)2的摩尔电导为87.3Scm2/mol解：由得由Cu(OH)2ÛCu2++2OH-得Ks=cCu2+cOH-=c(2c)2=4c3=4´ (1.363´10-4)3=1.01´10-11(mol/L)37. 25℃时，冲淡度为32L/eq的醋酸溶液的当量电导为9.02Scm2/eq、该温度下HCl,NaCl,NaAc的极限当量电导分别为426.2Scm2/eq,126.5 Scm2/eq和91.0 Scm2/eq。

试计算醋酸的离解常数解：醋酸的极限当量电导为醋酸电离度, 醋酸总浓度c(HAc)=(1/32)mol/L离解常数第2章 电化学热力学2.计算25℃时下列电池的电动势1)Pt,H2(Pa)|HCl(0.1mol/kg)|O2(Pa),Pt(2)Pt|SnCl2(0.001mol/kg),SnCl4(0.01mol/kg)‖FeCl3(0.01mol/kg),FeCl2(0.001mol/kg)|Pt(3)Ag|AgNO3(0.1mol/L)‖AgNO3(1mol/L)|Ag解：(1)(-)H2=2H++2e (+)O2+4e+4H+=2H2O 电池总反应： O2+2H2=2H2O, n=4；已知-(2) (-)Sn2+=Sn4++2e (+)Fe3++e=Fe2+ 电池总反应： 2Fe3++ Sn2+= 2Fe2+ +Sn4+, n=2；已知 (3) (-)Ag= Ag+(0.1mol/L)+ e (+)Ag+(1mol/L)+ e=Ag查表知 j0(Ag|Ag+)=0.799V，0.1mol/L AgNO3 γ±=0.72；1mol/L AgNO3 γ±=0.4无迁移电池: (-)Ag→ Ag+(0.1mol/L)+ e (+)Ag+(1mol/L)+ e→Ag电池总反应：Ag+(1mol/L)= Ag+(0.1mol/L)，n=15.试构成总反应如下的诸可逆电池，并写出计算电池电动势的公式、(1)Zn+Hg2SO4(s)ÛZnSO4+2Hg(2)Pb+2HClÛPbCl2(s)+H2(g)解：(1) Zn|ZnSO4(a),Hg2SO4(s)|Hg 电池反应为Hg2SO4+Zn= ZnSO4(a)+2Hg(2) PbCl2(s) |Pb, HCl(a)| H2(g),Pt 电池反应为2HCl+Pb=H2+PbCl211.25℃时电池Ag|AgCl(s),HCl(a),Hg2Cl2(s)|Hg的电动势为45.5mV，温度系数(əE/əT)=0.338mV/K。

求25℃时时通过1F电量时的电池反应的ΔG, ΔH, ΔS解：电池反应为 (1/2)Hg2Cl2(s)+2Ag=2AgCl(s)+2Hg13.已知 (1)Cu2++2e=Cu j0=0.337V；(2)Cu++e=Cu j0=0.520V求反应(3)Cu2++e=Cu+的j0值和ΔG值，并判断在标准状态下此反应自发进行的可能性及进行的方向解：公式(3)= 公式(1)- 公式(2)，所以ΔG3= ΔG1 –ΔG2= -n3Fj03=-n1Fj01+n2Fj02=-2´96500´0.337+1´96500´0.520= -14.86´103J/mol所以有j03=2j01-j02=2´0.337-0.520=0.154V由于ΔG3<0，所以反应(3)向右方向自发进行16.25℃时Pb| Pb2+电极的标准电极电位为-126.3mV, Pb| PbF2(s),F-的标准电极电位为-350.2mV求PbF2的溶度积Ks 解：对于电极反应 (1) Pb2++2e = Pb (2) PbF2(s)+2e = Pb+2F- 公式(2)-(1)得公式（3）PbF2=Pb2++2F-所以Ks=2.66´10-8(mol/L)317.电池Zn| ZnCl2(m),Hg2Cl2(s) | Hg在25℃时，(a)当m=0.2515mol/kg时，电池电动势E=1.1009V.(b)当m=0.005mol/kg时，电动势为1.2244V.试计算两个ZnCl2溶液的离子平均活度系数之比值。

解：对于下面负极和正极反应(-) Zn2++2e = Zn (+) Hg2Cl2(s)+2e = 2Hg+2Cl- 有电池反应 Hg2Cl2(s)+ Zn = 2Hg + Zn2++2Cl-由电动势公式，得则第4章 电极过程概述3. 25℃时，用二块锌板作电极在0.1mol/L ZnSO4和0.1mol/L H2SO4的混合水溶液中，以0.1A/cm2的电流密度进行电解测得溶液欧姆电压降为0.5V假设阳极极化可以忽略不计，氢在锌上的析出过电位为1.06V求欲使阴极上只发生锌的沉积时的最高电解槽槽电压此时锌在阴极沉积的过电位时多少？解：已知0.1mol/L ZnSO4活度系数γ±=0.15，0.1mol/L H2SO4活度系数γ±=0.265；jZn0=-0.763V, jH20=0V阴极可能电极反应(1)Zn2++2e→Zn, (2)2H++2e→H2槽电压，根据能斯特方程有 实际析氢电位对应析锌过电位析锌需要的最高槽电压5. 20℃时，电极反应O+2e→R的速度为96.5mA/cm2，其速度控制步骤为扩散步骤若扩散步骤的活化能增加了4kJ/mol，试问该电极反应速度（以电流密度表示）是多少？与原来的速度相差多少？解：i2/i1=18.7/96.5=0.194倍7. 25℃时，扩散控制的某电极反应速度为3´10-2mol/(m2s)。

若通过强烈搅拌提高扩散速度1000倍，就可以使扩散步骤成为非控制步骤为此，扩散活化能应改变多少？解：由得扩散活化能应应当降低17114J/mol第5章 液相传质步骤动力学5.在无添加剂的锌酸盐溶液中镀锌，其阴极反应为Zn(OH)42-+2e→Zn+4OH-，并受扩散步骤控制18℃时测得某电流密度下的电位为0.056V若忽略阴极上析出氢气的反应，并已知Zn(OH)42-离子的扩散系数为0.5´10-5cm2/s，浓度为2mol/L，在电极表面液层(x=0处)的浓度梯度为8´10-2mol/cm4，试求：(1)阴极过电位为0.056V时的阴极电流密度；(2) Zn(OH)42-离子在电极表面液层中的浓度解：(1)根据题意可以得到以下方程组 将公式(1)代入(2)可得结合（3）可得(2)代入方程得到→所以CS=0.023mol/L6.已知25℃时，在静止溶液中阴极反应Cu2++2e→Cu受扩散步骤控制Cu2+离子在该溶液中的扩散系数为1´10-5cm2/s，扩散层有效厚度为1.1´10-2cm，Cu2+离子的浓度为0.5mol/L试求阴极电流密度为0.044A/cm2时的浓差极化值。

解：由7.在含有大量局外电解质的0.1mol/L NiSO4溶液中，用旋转圆盘电极作阴极进行电解已知Ni2+离子的扩散系数为1´10-5cm2/s，溶液的动力粘度系数为1.09´10-2cm2/s，试求：(1)转速为10r/s时的阴极极限扩散电流密度是多少？(2)上述极限电流密度比静止电解时增大了多少倍？设静止溶液中的扩散层厚度为5´10-3cm解：（1） (2)jd,旋转/jd,静止=0.0935/0.0386=2.42，即增大了1.42倍10．若25℃时，阴极反应Ag++e→Ag受扩散步骤控制，测得浓差极化过电位η浓差=j-j平=-59mV已知c0Ag+=1mol/L，(dcAg+/dx)x=0=7´10-2mol/cm4,DAg+=6´10-5cm2/s试求：(1)稳态扩散电流密度；(2)扩散层有效厚度δ有效；(3)Ag+离子的表面浓度cSAg+ 解：(3)由得所以 (2)(1) 第6章 电子转移步骤动力学1.设电极反应为Zn2+ + 2e Û Zn，试画出j=j0和Δj>0时的该反应的位能曲线图和双电层电位分布图3.已知锌从ZnCl2和NaOH混合溶液中析出的阴极极化曲线如图6.26所示。

已知阴极反应为Zn(OH)42- + 2e → Zn + 4OH-，若向电解液中加入大量NaCN,CN-离子能强烈吸附在电极表面试问此时阴极极化曲线会不会改变？为什么？假如加入NaCN之前，在电流密度j1处，阴极过程为扩散步骤和电化学反应步骤混合控制那么加入NaCN之后，控制步骤会改变吗？为什么？4.已知20℃时，镍在1mol/L NiSO4溶液中的交换电流密度为2´10-9 A/cm2.用0.04 A/cm2的电流密度电沉积镍时，阴极发生电化学极化若传递系数=1.0，试问阴极电位是多少？解：已知20℃时镍电极j0=-0.250V，1mol/L NiSO4溶液γ±=0.051根据强极化区极化公式得过电位则阴极电位5.将一块锌板作为牺牲阳极安装在铜质船体上，该体系在海水中发生腐蚀时为锌溶解若25℃时，反应Zn2+ + 2e Û Zn的交换电流密度为2´10-5 A/cm2，若传递系数=0.9，试求25℃，阳极极化值为0.05V时锌阳极溶解速度和极化电阻值解：锌阳极溶解速度极化电阻对ja~ηa方程两边微分得6.18℃时将铜棒浸入含CuSO4溶液中，测得该体系的平衡电位为0.31V,交换电流密度为1.3´10-9 A/cm2，传递系数=1.0。

1）计算电解液中Cu2+离子在平衡电位下的活度2）将电极电位极化到-0.23V时的极化电流密度（假定发生电化学极化）解：(1)已知Cu2+电极25℃时标准电位j025℃=0.337V,(dj/dT)=8´10-6V/K，则18℃时标准电位j0=0.337V+(18-25)´(dj/dT)=0.3369V(2)过电位η=0.31-(-0.23)=0.54V7.电极反应O + neÛ R在20℃时的交换电流密度是1´10-9 A/cm2当阴极过电位为0.556V时，阴极电流密度为1 A/cm2假设阴极过程为电子转移步骤控制，试求：（1）传递系数　2）阴极过电位增大一倍时，阴极反应速度改变多少？解：(1)（2）8.25℃时将两个面积相同的电极置于某电解液中进行电解当外电流为零时，电解。