物理化学第五版下册习题答案解答

第七章电化学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22015Cu9.32610mol296500ItnzF因此：m（Cu）=n（Cu）×M（Cu）=9.326×10-2×63.546=5.927g又因为：n（Cu）=n（Cl2）pV（Cl2）=n（Cl2）RT因此：3223Cl0.093268.314300Cl2.326dm10010nRTVp（）（）7.2用Pb（s）电极电解PbNO3溶液。已知溶液浓度为1g水中含有PbNO31.66×10-2g。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(12Pb2+)=n电解前(12Pb2+)+n电解(12Pb2+)-n迁移(12Pb2+)则：n迁移(12Pb2+)=n电解前(12Pb2+)+n电解(12Pb2+)-n电解后(12Pb2+)n电解(12Pb2+)=n电解(Ag)=3Ag0.16581.53710molAg107.9mM223162.501.1511.6610(Pb)6.15010mol12331.22n解前（）电2311.151(Pb)6.95010mol12331.22n解后电n迁移(12Pb2+)=6.150×10-3+1.537×10-3-6.950×10-3=7.358×10-4mol242321Pb7.358102Pb0.47911.53710(Pb)2ntn移解（）=迁电解法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3NO的总量的改变如下：n电解后(3NO)=n电解前(3NO)+n迁移(3NO)则：n迁移(3NO)=n电解后(3NO)-n电解前(3NO)n电解后(3NO)=2311.151(Pb)6.95010mol12331.22n解后电n电解前(3NO)=223162.501.1511.6610(Pb)6.15010mol12331.22n解前（）电n迁移(3NO)=6.950×10-3-6.150×10-3=8.00×10-4mol4333NO8.010NO0.5211.53710ntn移解（）=迁电则：t（Pb2+）=1-t（3NO）=1–0.521=0.4797.3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7.39gAgNO3。求Ag+和3NO迁移数。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+)=4Ag0.0787.22910molAg107.9mM3323.3760.2367.3910(Ag)1.00710mol169.87n解前电30.236(Ag)1.38910mol169.87n电解后n迁移(Ag+)=1.007×10-3+7.229×10-4-1.389×10-3=3.403×10-4mol44Ag3.40310Ag0.477.22910ntn移解（）=迁电则：t（3NO）=1-t（Ag+）=1–0.471=0.53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3NO的总量的改变如下：n电解后(3NO)=n电解前(3NO)+n迁移(3NO)则：n迁移(3NO)=n电解后(3NO)-n电解前(3NO)n电解后(3NO)=30.236(Ag)1.38910mol169.87n解后电n电解前(3NO)=3323.3760.2367.3910(Ag)1.00710mol169.87n解前电n迁移(3NO)=1.389×10-3-1.007×10-3=3.820×10-4moln电解(Ag+)=4Ag0.0787.22910molAg107.9mM4334NO3.82010NO0.537.22910ntn移解（）=迁电则：t（Ag+）=1-t（3NO）=1–0.528=0.477.4在一个细管中，于0.3327mol·dm-3的GdCl3溶液的上面放入0.073mol·dm-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1.002cm-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=0.03327×1.002×10-3=3.3337×10-5mol所以Gd3+和Cl-的的迁移数分别为：33533(Ge)(Ge)3.333710396500(Ge)0.4345.594103976QnzFtQItt（Cl-）=1-t（Gd3+）=1-0.434=0.5667.5已知25℃时0.02mol·dm-3KCl溶液的电导率为0.2768S·m-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0.555mol·dm-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cellcellcellKKGKRR即则：Kcell=0.2768×453=125.4m-1（2）CaCl2溶液的电导率1cell125.40.1994Sm1050KR（3）CaCl2溶液的摩尔电导率21m30.1194110.9830.02388Smmol0.55510c7.6.已知25℃时21m4NHCl0.012625Smmol，4NHt（）=0.4907。试计算m4NH及mCl。解：离子的无限稀释电导率和电迁移数有以下关系4m4321m4NHNHCl0.49070.012625NH6.19510Smmol1t（）m4321mClNHCl10.49070.012625Cl6.43010Smmol1t（）或mm+m，，-mCl=m4NHCl-m4NH=0.012625-6.195×10-3=6.430×10-3S·m2·mol-1m+mmmtt，，-7.725℃将电导率为0.14S·m-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0.1mol·dm-3的NH3·H2O溶液，测得电阻为2030W。利用表7.3.2中的数据计算NH3·H2O的解离度及解离常熟K。解：查表知NH3·H2O无限稀释摩尔电导率为m32m4mNHHONHOH=73.5×10-4+198×10-4=271.5×10-4S·m2·mol-1m3232m3232m32cell3232m323232m324NHHONHHONHHONHHONHHONHHO(KCl(KClNHHONHHONHHONHHONHHO0.1415250.110002030271.5100.01344acKGRccR））2225430.013440.11.83410110.013NHOHNHHO441Kcccccacacc7.825℃时水的电导率为5.5×10-6S·m-1，密度为997.0kg·m-2。H2O中存在下列平衡：H2OH++OH-，计算此时H2O的摩尔电导率、解离度和H+的浓度。已知：m(H+)=349.65×10-4S·m2·mol-1，m(OH-)=198.0×10-4S·m2·mol-1。解：22m2222(HO)(HO)(HO)(HO)(HO)/(HO)kkcM6112135.5109.9310Smmol997.0910/18m2m2+m2mm11219421HOHO=HOH+OH9.92910Smmol=1.813103.49.65+198.010Smmol97322997(H)(HO)/(HO)1.813101.00410molmd18ccaMa7.9已知25℃时水的离子积Kw=1.008×10-14，NaOH、HCl和NaCl的m分别等于0.024811S·m2·mol-1，0.042616S·m2·mol-1和0.0212545S·m2·mol-1。（1）求25℃时纯水的电导率；（2）利用该纯水配制AgBr饱和水溶液，测得溶液的电导率κ（溶液）=1.664×10-5S·m-1，求AgBr（s）在纯水中的溶解度。已知：m（Ag+）=61.9×10-4S·m2·mol-1，m（Br-）=78.1×10-4S·m2·mol-1。解：（1）水的无限稀释摩尔电导率为m2mmm21HOOH-=0.042616+0.024811-0.012645=0.HClNaNaCl054777Smmol纯水的电导率2ww(OH)(H)cccaKcaKcccc，即：m2mm222HOHOHO=HO=ca，即有：2m2143-61wHOHO1.008101100.0547775.50010SmKc（2）κ（溶液）=κ（AgBr）+κ（H2O）即：κ（AgBr）=κ（溶液）-κ（H2O）=1.664×10-5–5.500×10-6=1.114×10-5S·m-1mmmm-4-4-221+-=61.910+78.110=1.4010SmmoAgBrAgBrAgBrl5432mm1.11AgBrAgBrAgBrAgBr410=7.95710molm1.4010cc，即=7.10应用德拜-休克尔极限公式计算25℃时0.002mol·kg-1CaCl2溶液中γ（Ca2+）、γ（Cl-）和γ±。解：离子强度B2122B110.00220.00m2210.006kg22olIbz根据：2+lg=-lg=-iiAzIAzzI；即有：222lgCa=-0.006=-0.1577Ca=0.6995