物理化学简明教程(印永嘉)电化学习题课ppt课件.ppt

第七章 电化学,习题课,（一）概念和公式,一、电导G、电导率和摩尔电导率m,m(强)=+m,+ -m,- m(弱)= m = (+m,+ + -m,-) = m/m = c(离子) /c(电解质), = m,i ci(离子),二、离子平均活度a，离子平均活度系数,a(电解质)=a =(m /my) 其中= + + -,三、Debye极限公式,离子强度,四、可逆电池热力学,(rGm)T, p = Wr= nFE,反应平衡时，rGm=0，,五、能斯特公式,六、电极的极化 a = r + c = r -,（二）例题,例1 填空和选择填空1.某一电池反应rSm(298K)0 ，则25原电池可逆工作时是吸热还是放热？ _因为_ 2.用同一电导池分别测定浓度为0.01和0.1molkg-1的两个电解质溶液，其电阻分别为1000, 500。则m之比为（ ）(A)1:5 (B)5:1 (C) 10:5 (D)5:10,吸热,Qr=TrSm,B,2.解,3.下列电解质溶液中(0.01molkg-1)， 最大的是( )(A)NaCl (B)CaCl2 (C) LaCl3 (D) CuSO44.对于同一电解质水溶液，当其浓度逐渐增加时，何种性质将随之增加( )(A)稀溶液范围内的 (B) m (C) (D) Kcell5.某一电解质M+A-，则其a与a之间关系是( )(A) a=a (B) a=a2 (C) a=a (D) a= a1/,A,A,D,3.解：根据ln =-Az+z-I1/2 , 右式中(NaCl)的数最小。,6. 1mol kg-1 K4Fe(CN)6溶液的离子强度( )(A)10 (B) 7 (C) 4 (D) 15 mol kg-1 7.将两铂丝插入m(Sn2+)=0.2, m(Sn4+)=0.02 mol kg-1的溶液中构成电池，则E=( )(A)Ey+0.059/2 (B) Ey-0.059/2 (C)0 (D) Ey+0.059 8. 将Ag(s)Ag-Au(合金aAg=0.120)设计成电池：_则该电池在25 时的电动势E=_,A,C,Ag(s)| Ag+ |Ag-Au(s),-0.0591 lga = 0.054V,6.解：I=(412+142)/2=10 mol kg-1,9.按书写习惯，下列电池E=( )VPt|H2(py)|HI(m1=0.01molkg-1)|AgI|Ag- Ag|AgI | HI(m2=0.001molkg-1)| H2(py)|Pt(A)0.118 (B)-0.059 (C)0.059 (D)-0.11810. 已知 Cu2+2e Cu 1y=0.337V Cu+ + e Cu 2y=0.521V求 Cu2+e Cu+ 的3y=( )V,-0.118,0.153,9. 解：电池反应：HI(m2) HI(m1) E=2 0.059lg(0.001/0.01)= 0.118V,10. 解： F3y=2F1y F2y=0.153V,11. 电池Hg(l)-Hg2Cl2(s)|HCl(a)|Cl2(py)-Pt在25 a=0.1时的电动势E= 1.135V a=0.01时的电动势E=_V,1.135,C,11. 解：电池反应：2Hg (l)+ Cl2(py) Hg2Cl2(s) E=Ey,12. 解：电池反应：H2(g ,py)+ 1/2O2(g,py) H2O(l) E=Ey,12. 有两个电池的电动势,正确的是（ ）(1) H2(py)|KOH(0.1molkg-1)|O2(py) E1(2) H2(py)|H2SO4(0.01molkg-1)|O2(py) E2(A)E1E2 (C) E1=E2 (D) 不能确定,15. 已知25，py下 A(s)+2BD(aq)=AD2(aq)+B2(g) 在电池中可逆进行，系统做电功150kJ，放热80kJ。则该反应rHm=_(A) 80 (B) 230 (C) 232.5 (D) 277.5kJ,14. 有电池反应(1)1/2Cu(s)+1/2Cl2(py)1/2Cu2+(a=1)+Cl-(a=1) E1(2)Cu(s)+Cl2(py)Cu2+(a=1)+2Cl-(a=1) E2E1 和E2 的关系为（ ）(A)E1=E2/2 (B)E1=E2 (C) E1=2E2 (D) E1=4E2,B, 230kJ,15.解: rHm= rGm+TrSm= 15080= 230kJ,16. 将铁粉，镉粉丢入含Fe2+(0.1molkg-1)和Cd2+ (0.001molkg-1)的溶液中,已知y (Fe2+/Fe)= 0.44V, y (Cd2+/Cd)= 0.40V，正确答案为（ ）(A)铁粉，镉粉皆会溶解；(B)铁粉，镉粉皆不会溶解；(C)铁粉溶解，镉粉不溶；(D)镉粉溶解，铁粉不溶。,D,电极电势越低, 越易被氧化!,18. 当发生极化时，阳极上发生 _反应，电极电势将_；阴极的电极电势将_。,17. 电解水溶液时，在铜阳极上会发生( )(A)析出O2 (B)析出Cl2 (C)析出铜 (D)Cu极溶解.,D,氧化,升高,降低,例4、已知NaCl, KNO3, NaNO3在稀溶液中的m依次为1.2610-2，1.4510-2，1.2110-2 Sm2mol-1。已知KCl溶液中t+=t-，设在此浓度范围内， m不随浓度变化。,(1)试计算以上各离子的m(2)假定0.1mol dm-3HCl溶液电阻是0.01mol dm-3 NaCl溶液电阻的1/35（用同一电导池测定），试计算HCl的m,解：(1) 对于强电解质：m(NaCl)=m(Na+)+m(Cl-)= 1.2610-2 Sm2mol-1m(KNO3)=m(K+)+m(NO3-)=1.4510-2 Sm2mol-1m(NaNO3)=m(Na+)+m(NO3-)= 1.2110-2 Sm2mol-1, KCl溶液中t+ = t- m(K+)=m(Cl-)m(KCl)=m(K+)+m(Cl-)= 2 m(K+) =m(NaCl)+ m(KNO3) m(NaNO3) = 1.510-2 Sm2mol-1 m(K+)=m(Cl-)=0.7510-2 Sm2mol-1 m(Na+)=m(NaCl)m(Cl-)=0.5110-2 Sm2mol-1m(NO3-)=m(KNO3)m(K+)=0.7010-2 Sm2mol-1,m(HCl)=35 1.26 10-2 0.1=4.4110-2 Sm2mol-1,例6. 试设计一个电池，其中进行下述反应：,Fe2+(a2)+Ag+(a1) Fe3+(a3)+Ag(s)(1)写出电池表达式；(2)计算上述电池反应在298K时的K y(3)设将过量的细Ag粉加到浓度为0.05 mol kg-1的Fe(NO3)3溶液中，当反应达到平衡后，Ag+的浓度为多少？已知y (Ag+/Ag)=0.7991V, y (Fe3+/Fe2+)=0.771V,解：(1)设计电池： Pt| Fe3+ (a3), Fe2+ (a2) | Ag+(a1)|Ag(s),(2) Ey = y (正) y(负)=0.7991 0.771=0.0281V,(3) 设Ag+的浓度为m,m=0.044 molkg-1,平衡时 0.05-m m m 设 =1,Ag+ + Fe2+,Ag(s) + Fe3+,例7. 在25时，电池,Zn|ZnSO4,(m=0.01molkg-1)(=0.38 ),| PbSO4 -Pb(s),的电动势E=0.5477V。 (1)已知y (Zn2+/Zn)= 0.763V，求y (PbSO4/Pb) (2)已知25时， PbSO4的Kap=1.5810-8,求y (Pb2+/Pb)(3)当ZnSO4的m=0.050 molkg-1时，E=0.5230V，求此浓度下ZnSO4的=？,解：负极：Zn(s) 2e Zn2+(m+) 正极：PbSO4 (s)+2e Pb(s)+SO42-(m-),电池反应：PbSO4 (s)+ Zn(s)= Pb(s)+ZnSO4(m),Ey=0.5477+0.0591lg(0.380.01)=0.4046V Ey= y (PbSO4/Pb) y (Zn2+/Zn)= 0.4046V y (PbSO4/Pb)= 0.358V,(2) 对于PbSO4电极，其电极反应为：,PbSO4 (s) = Pb2+SO42- rGm,1y = RTln KapPb2+2e Pb(s) rGm,2y = 2F y (Pb2+/Pb),PbSO4 (s) +2e = Pb(s)+SO42- rGmy=?,rGmy = rGm,1y + rGm,2y2F y (PbSO4/Pb) = RTln Kap2F y (Pb2+/Pb) y (PbSO4/Pb) =(RT/2F)ln Kap+ y (Pb2+/Pb),y (Pb2+/Pb)= 0.358 0.0128 ln 1.5810-8y (Pb2+/Pb)= 0.127V,=0.200,(3) 已知E y=0. 4046V, E=0.5230V, m=0.050 molkg-1,例8. 在25时，电池,(Pt)H2(py)|HCl,(m=0.1molkg-1)(=0.798 ),|AgCl-Ag(s),的电动势E=0.3522V。试求(1)反应H2(g)+2AgCl(s)=2Ag(s)+2HCl(m)的K y(2)金属银在=0.809, m=1molkg-1HCl中所能产生的H2的平衡分压,解：(1)反应H2(g)+2AgCl(s)=2Ag(s)+2HCl(m),Ey=0.2224V,将E y=0.2224V代入下式,(2) 反应 2Ag(s)+2HCl(m) =H2(g)+2AgCl(s),例9. 在25时，电池,Ag-AgBr(s)|KBr(m)|Br2 (l)(Pt)的E=0.9940V。 Br2在KBr溶液上的平衡蒸气压为2.126 104Pa ，已知y (AgBr/Ag)=0.071V，求电极的y (Br2(g, py)|Br-),解法一：电池反应为：Ag(s)+1/2 Br2(l)=AgBr(s)由电池反应式可见，参加反应的物质均处于纯态，故活度为1， E =E y=0.9940V E y= y (Br2(l)|Br-) y (AgBr/Ag)=0.9940V y (Br2(l)|Br-)=1.065V 对应电极反应：Br2(l)+2e 2Br-,(1)Br2(l)+2e 2Br- y (Br2(l)|Br-)=1.065V rGm(1)= 2Fy (1) (2) Br2(l) = Br2(g,p) rGm=0 Br2(g,p)= Br2(g,py) rGmy(2)=RT ln(py/p),(3)Br2(g, py)+2e 2Br- y (Br2(g, py)|Br-)=? rGmy (3)= 2Fy (3) rGmy (3)= rGmy (1) rGmy (2)2Fy (3)= 2Fy (1) RTln(py/p) y (Br2(g, py)|Br-)= y (1)+(RT/2F)ln(py/p) =1.065+0.020=1.085V,(3)Ag(s)+1/2Br2(g)=AgBr(s) rGm,3y= FE y (3) (3)=(1) 1/2(2) rGm,3y= rGm,1y 1/2rGm,2y FEy (3)= FEy (1) 1/2RTln(py/p) Ey (3)=Ey (1)+(0.0591/2)lg(py/p)=1.014V = y (Br2(g)|Br-)-y (AgBr/Ag) y(Br2(g)|Br-)=y (AgBr/Ag) +Ey (3)=1.085V,(1)Ag(s)+1/2 Br2(l)=AgBr(s) rGm,1y = FEy (1)(2) Br2(l) = Br2(g,p) rGm=0 Br2(g,p)= Br2(g,py) rGm,2y=RTln(py/p),解法二：电池(3) Ag-AgBr(s)|KBr(m)|Br2 (g,py)(Pt),