应用电化学习题及答案

1、第10章应用电化学习题及答案第10章应用电化学习题及答案第十章应用电化学习题及答案10-1水的标准生成自由能是-237.191kJmol-1,求在25c时电解纯水的理论分解电压。解：H2O=H2+1/2O2,电子转移数为2,则有AG=-nFEmf=-237.191kJmol"(n=2),-237191=-2X96485XEmf,Emf=1.229V10-2298.15K时测得电池:Pt(s)|H2(pO)|HCl(b)|Hg2cL(s)|Hg(l)的电动势与HCl溶液的质量摩尔浓度的关系如下解：负极反应:H2-2e-2H+bx103/(molkg-1)75.0837.6918.875

2、.04Emf/V0.41190.44520.47870.5437求(1)EO甘汞(2)b=0.07508molkg-1时HCl溶液的了±正极反应：Hg2cl2+2e-2Hg+2Cl-电池反应：H2+Hg2cl2-2H+2Hg+2Cl-所以有：Emf=E°-RT/2Flna(Hg)a(HCl)=E0-RT/2Fln(a2(HCl)la(H2)a(Hg2c0)a(HCl)=a(H+)a(Cl-)=(_b/b°)2Emf=EO甘汞-(2RT/F)ln(b/bO)对于稀溶液，lnQ=A(I/bT/2,1-1价电解质I=b(1) Emf+(2RT/F)ln(b/bO)=EO

3、甘汞+(2RT/F)A'b(bO)0.5,以Emf+(2RT/F)ln(b/bO)对(b/bO)0.5作图，直线的截距eo甘汞=0.2685V(2) Emf=EO甘汞-(2RT/F)ln(b/bO)-(2RT/F)ln7±,y±=0.81510-3298.2K时，在有玻璃电极的电池中，加入pFH4.00的缓冲溶液，测得电动势为0.1122V;则当电动势为0.2305V时，溶液的pH为多少？解：pHx=pHs+F(Ex-Es)/(2.303RT)=6.0010-4求298.15K时下列电池中待测液pH值(所需电极电势数值自查)。(1) Pt|H2(pO)|pH(x)|

4、甘汞电极(CKci=0.1moldm-3)&f=0.7940V(2)甘汞电极(饱和)|pH(x),QH2Q|PtEmf=0.2310V解：(1)pH(x)=Emf-EO(0.1甘汞)/(2.303RT/F)=7.78(2) pH(x)=EO(QH2Q)-EO(饱和甘汞卜Em/(2.303RT/F)=3.84EO(0.1甘汞)=0.3338V;EO(饱和甘汞)=0.2415V10-5在298.15K时将摩尔甘汞电极与酿氢酿(C?FbQ)电极组成电池测量溶液的pH值(1)若Emf=0.0V,则溶液的pH值为多少？(2)当被测溶液的pH值大于何值时，酿氢酿电极为负极？(3)当被测溶液的pH值

5、小于何值时，酿氢酿电极为正极？解：pH(x)=EO(QH2Q)-EO(摩尔甘汞)-Em/(2.303RT/F)(1)若Emf=0.0V,pH=7.1(2)当pH>7.1时，Em<0,酿氢酿电极为负极.10-6现拟将大小为100cnf的金属薄片两面都镀上一层0.05mm亨白锲，如所用的电流为2.0A,而电流效率为96.0%,假定镀层均匀，金属锲的密度为8.9gcm-3,则获得这一镀层需要通电多长时间？M(Ni)=58.70解：pV/Mr=Mt/(nF)t=4.23h10-7298.2K、pO时，用铝做两电极电解浓度为1moldm-3的NaOH§液：(1)两极产物是什么？写出

6、电极反应方程式。(2).电解时理论分解电压是多少？已知EO(O2+2HO+4e-4OH)=0.401V,EO(Na+e-Na尸-2.714V解：(1)阳极：O2+2H2O+4e-4OH-阴极：2H2O+2e-2OH-+H2(2) E=EO(O2+2H2O+4e-40H-)-(RT/F)lnH+=1.229V10-8298.2K,以铜为电极电解0.05moldnCuSOf口0.001moldm3HSQ的混合溶液，计在铜上的超电势为-0.23V,若H2气体压力为100kPa,求隆在铜上的析出电势。解：Ej=Eq(H+e-0.5H2)+(RT/F)lnH+q=-0.39V10-9溶液中Ni2+,Cu

7、2+的活度均为1.00molkg-1,298.15K电解时(1)在阴极上何种离子先析出来？(2)第二种离子析出时，先析出离子的浓度为多少？解：(1)Eq(Cu2+2e-Cu)=0.337V,EQ(Ni2+2e-Ni)=-0.25V,Cu2+先析出(2)eq(Cu2+2e-Cu)+(RT/2F)lnCu2+=EQ(Ni2+2e-Ni),Cu2+=1.4X10-20molkg-110-10在锌电极上”(H2)=-0.75V,电解一含Zn2+的浓度为1.00X10-5molkg-1的溶液，为了不使H2析出，溶液的pH值应控制在多少为好(在298.15K、pQ下)？解：-(2.303RT/F)pH+4

8、(心)<EQ(Zn2+2e-Zn)+(RT/2F)lnZn2+,pH>2.7210-12用铝电极电解水：已知AfGQ(H2Q,l,298.15K)=-237.191kJmol-1,求电流密度为50.0Am2时“(H2)=0.0V,4(Q2)=0.487V.电解酸性水溶液a(H+)=1.0的分解电压(忽略”电阻,“浓差)。解：AG=-nFEmf,Emf=1.229V,分解电压E=Emf+r1(O2)-4(H2)=1.72V110-13估算在298.15K、pQ下用金作阳极，锲为阴极电解1.00molkg硫酸溶减的分解电压是多少？已知氢在锲上的超电势是-0.14V，氧在金上的超电势是0

9、.53V。解：Ej(阴极)=EO(H+e-0.5H2)+(RT/F)lnH+4=-0.14VEj(阳极尸EO(O2+2H2O+4e-4OH-)-(RT/F)lnOH-+t=1.759V,分解电压E=1.9V10-14298.2K两种金属M,M2的可逆电势相差0.3V,当电解含该两种金属离子的混合溶液，其中M+=M+,M2首先在阴极析出，则M开始析出时，溶液中M的浓度为起始浓度的百分之几？(活度系数均为1).解：-0.3=(RT/F)lnM2'/M20,M2/M20=0.00085%10-15298.2K、pO时，用电解沉积法分离Ccf+和Zn2+,设溶液中C/和Zn2+浓度均为0.1m

10、olkg-1,不考虑活度系数的影响，并知e°(Zn2+2e-Zn)=-0.763V,EO(Cd2+2e-Cd尸-0.403V。问哪种金属首先在阴极上析出？当第二种金属开始析出时，前一种金属离子的浓度为多少？解：EO(Zn2+2e-Zn)<EO(Cd2+2e-Cd),Cd先析出.E(Zn2+2e-一Zn)+(RT/2F)lnZn2+0=EO(Cd2+2e-Cd)+(RT/2F)lnCd2+,Cd2+=6.610-14molkg-110-16298.2K、pO时，用铁作阴极电解含Fe2+离子的溶液，已知a(Fe2+)=0.8,EO(Fe2+2e-Fe尸-0.440V,凡在铁上的超电

11、势为-0.35V,若不希望有代析出，则溶液的pH最低为多少？2+-2+解：-(2.303RT/F)pH+4(H2)<EO(Fe+2e-Fe)+(RT/2F)lna(Fe),pH>2.7210-17在某一溶液中NiCl2的浓度为0.2moldm-3,NaCl的浓度为0.1moldm-3,已知EO(Ni2+2e-Ni)=-0.25V,EO(Na+e-Na)=-2.714V,EO(Cl2+2e一2Cl-)=1.36V,EO(4H+O+4e-2HO)=1.229V,在锲上“(H2)=-0.42V,4(O2)=0.1V,4(Cl2)=0,若在298.2K、pQ时以锲为电极,电解此溶液，通过计

12、算说明两极首先发生什么反应？(活度系数均为1).解：阴极Ej(Ni)=EO(Ni2+2e-Ni)+(RT/2F)lnNi2+=0.229VEj(H2)=EO(H+e-0.5H2)+(RT/F)lnH+t=-0.834V,阴极反应为；Ni2+2e-Ni阳极：Ej(Ni)=EO(Ni2+2e-Ni)+(RT/2F)lnNi2+=0.229VEj(O2)=EO(4H+O2+4e-2H2。)+(RT/F)lnH+n=1.329VEj(Cl2)=EO(Cl2+2e-2Cl-)-(RT/F)lnCl-=1.39V,阳极NiNi2+2e-10-18在298.2K、pO时，以铝为阴极，石墨为阳极，电解含有Fe

13、Cl2(b=0.01molkg1,¥±=1)和CuC2(b=0.02molkg-1,尸土二1)的水溶液.若电解过程中，不断搅拌溶液，并设超电势可略而不计，问：(1)何种金属先析出？已知EO(Cu2+2e一Cu)=0.337V,EO(Fe2+2e-Fe尸-0.440V,EO(Cl2+2e-2cl-)=1.3595V,EO(O2+2HO+4e-4OH)=0.401V,(2)金属析出时，至少加多少电压？解：(1)阴极Ej(Cu)=EO(Cu2+2e-Cu)+(RT/2F)lnCu2+=0.286VEj(Fe)=EO(Fe2+2e-Fe)+(RT/2F)lnFe2+=-0.499V

14、Ej(H2)=EO(H+e-0.5H2)+(RT/F)lnH+=-0.414V,阴极；Cu先析出(2)阳极：Ej(O2)=EO(O2+2H2O+4e-4OH-)-(RT/F)lnOH-=0.815VEj(Cl2)=EO(Cl2+2e-2Cl-)-(RT/F)lnCl-=1.39V,阳极O2先析出金属析出时至少加电压0.53V10-19在298.2K、pO时外加电压使下述电解池发生电解作用Pt(s)|CdCl2(1moldm-3)+NiSO4(1moldm-3)|Pt(s)(1) 当外加电压逐渐增大时，两极上首先发生什么反应？此时外加电压至少为多少？(假设不考虑超电势，且各电解质溶液的尸±=1).已知如下数据：EO(Cd2+2e-Cd)=-0.403V,EO(Ni2+2e-Ni)=-0.250V,EO(Cl2+2e-2Cl-)=1.3595V,EO(O2+2HO+4e-40H=0.401V。(2) 若H在Pt上的超电势是-0.07V,Q在Pt上的超电势是0.85V,则电解产物是什么？开始电解时分解电压是多少？解：(1)阴极Ej(Cd)=EO(Cd2+2e-Cd)+(RT/2F)lnCd2+=-0.403VEj(Ni)=EO(Ni2+2e-Ni)+(RT/2F)lnNi2+=-0.250VEj(H2)=EO(H+e-0.5H2)+(RT/F)lnH+=-0